一种微压印模具分体式的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种微压印模具分体式的制造方法。所述方法是根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块；所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于1mm且单个图案尺寸至少有一维小于1mm，模块包括A、B模块，数量大于等于1；然后机械加工A、B模块和模块所对应的模块架；最后组合固定A、B模块组和对应的模块架形成微压印模具；所述A、B模块排列方式为交错排列，A、B模块之间无缝隙且A、B模块高不等。
【专利说明】一种微压印模具分体式的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微压印模具的制造方法，具体涉及一种微压印模具分体式的制造方法。
【背景技术】
[0002]微压印技术是微复制常用的技术之一。微压印技术只需制备一块模板(模具)，就可以快速、廉价、方便地加工出许多复制品，还具有加工三维结构图案、加工不同材料等优点。
[0003]微压印中信息的复制是难点，而模具的制造是信息复制的途径。目前常用于微压印模具的方法有:整体式的微细精密机械加工、LIGA技术、准LIGA技术。微细精密机械加工技术要求昂贵的精密机械加设备，而LIGA技术需要昂贵的同步辐射X光光源和X光掩模版且光源稀少，大大限制了 LIGA技术的应用。准LIGA技术同样需要昂贵的设备。准LIGA技术包括UV-LIGA，Laser-LIGA、用硅深刻蚀工艺的S1-LIGA和DEM技术。UV-LIGA技术中采用的SU8负性光刻胶对光刻工艺参数非常敏感，且重复性较差，特别是SU光刻胶经过曝光和电铸工艺后生成了交联高分子，很难去除，限制了应用。而硅深刻蚀工艺中从硅中直接进行微电铸难度较大。
[0004]另外，整体式的微细精密机械加工、LIGA技术、准LIGA技术由于加工出来的模具各凹凸图案之间间距很小，无法对图案的侧壁进行处理以提高光洁度。不光滑的侧壁很容易造成压印后脱模困难，甚至在脱模过程中破坏模具或者压印后图案。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种通过普通加工设备获得高精度微压印模具的方法，具体涉及一种微压印模具分体式的制造方法。
[0007]实现本发明目的的技术解决方案为:
一种微压印模具分体式的制造方法，所述方法包括:
(1)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块；所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，模块包括A、B模块，数量大于等于I;
(2)机械加工A、B模块和模块所对应的模块架；
(3)组合固定A、B模块组和对应的模块架形成微压印模具；所述A、B模块排列方式为交错排列，A、B模块之间无缝隙且A、B模块高不等。
[0008]其中，步骤(I)压印模具的目标图案为需要压印后在物体表面形成的图案，这种图案包括数量大于I的单个图案，如由长宽高各为0.1mm正方体，每个正方体水平方向相隔0.2mm,垂直方向平齐,200行150列这样的正方体排列而成的图案就是一种目标图案，其中长宽高各为0.1mm的正方体是目标图案中的单个图案。[0009]所述压印模具的目标图案单个图案尺寸至少一维上小于Imm是指单个图案的长、宽、高至少有一个小于1mm。如果单个图案是圆柱形、球台、圆锥则是指其直径、高度至少有一个小于Imm0
[0010]所述模块包括A、B模块以及更多模块，模块的种类和数量根据所需压印模具的目标图案的要求来确定。
[0011]步骤(2)机械加工是指凡能用机械手段制造产品的过程，包括但不限于:激光切害I]、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接。
[0012]步骤(3)组合固定模块和对应的模块架，方式可以为利用紧固零件(螺钉、定位销等)将模块和模块架固定的方法，也可以通过过盈配合的压入法固定，或者其他方式固定，如铆接法、应用金属材料热胀冷缩的物理特性进行固定的方法、钎焊法、利用低熔点合金冷凝时体积膨胀的特性来紧固的低熔点合金法、将环氧树脂粘结剂或者氢氧化铝的磷酸溶液与氧化铜粉混合为粘结剂浇入固定零件的间隙内固化后固定的方法。
[0013]一种微压印模具，采用上述微压印模具分体式的制造方法，所述方法包括以下步骤:
(11)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板为长方体结构，长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、1_200_ ；
(12)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(11)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架；
(13)组合固定模块组和对应的模块架形成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，模块架四周用螺栓固定A、B板组形成微压印模具。
[0014]一种微压印模具，采用上述微压印模具分体式的制造方法，所述方法包括以下步骤:
(21)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板分别由上下两部分组成，上下部分为等宽不同长、高的长方体结构且为一体化设计，所述A板和B板下部分长方体结构具有相同长、宽、高，上部分长方体结构具有相同长、宽；
(22)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(21)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A板B板的外形相匹配；
(23)组合固定模块组形和对应的模块架成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，模块架四周用螺栓固定A、B板组形成微压印模具。
[0015]其中，步骤(21)中A板和B板下部分长方体结构的长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、l-200mm, A板上部分长方体结构的长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、1-1Omm,B板上部分长方体结构的长、宽分别为5-300mm、0.01-lmm,高度方向比A板低0.01-lmm。[0016]一种微压印模具，采用上述微压印模具分体式的制造方法，所述方法包括以下步骤:
(31)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板分别由上、中、下三部分组成，上下部分为等宽不同长、高的长方体结构，中部为梯形结构，梯形上底与板上部分长方体结构长相等，下底与板下部分长方体结构长相等，且上、中、下三部分为一体化设计，所述A板和B板中、下部分梯形结构和长方体结构具有相同长、宽、高、腰，上部分长方体结构具有相同长、宽；
(32)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(31)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A板B板的外形相匹配；
(33)组合固定模块和对应的模块架组形成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，各板之间涂抹高强度万能胶水固定A、B板组和模块架形成微压印模具。
[0017]其中，步骤(31)中A板和B板下部分长方体结构的长、宽、高分别为5_300mm、0.01-lmm、l-200mm, A板和B板中部分梯形结构长、宽、高、腰为5-300mm、0.01-lmm、l-200mm, l-200mm, A板上部分长方体结构的长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、1-lOmm，B板上部分长方体结构的长、宽分别为5-300mm、0.01-lmm,高度方向比A板低0.01-lmm。 [0018]一种微压印模具，采用上述微压印模具分体式的制造方法，所述方法包括以下步骤:
(41)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，所述加工模块由A棒B棒C棒组成，其中A棒B棒C棒为长方体结构，所述A棒和B棒的长方体结构长、宽相等但高不等，所述B棒C棒的长方体结构长、高相等但宽不等；
(42)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(41)所述的A棒B棒C棒形状进行加工，同时加工放置A棒B棒C棒的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A棒B棒C棒的外形相匹配；
(43)组合固定模块组和对应的模块架形成微压印模具:按照
【权利要求】
1.一种微压印模具分体式制造方法，其特征在于所述方法包括: (1)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块；所述压印模具的目标图案单个图案之间间距小于Imm且单个图案尺寸至少有一维小于Imm，模块包括A、B模块，数量大于等于I; (2)机械加工A、B模块和模块所对应的模块架； (3)组合固定A、B模块组和对应的模块架形成微压印模具；所述A、B模块排列方式为交错排列，A、B模块之间无缝隙且A、B模块高不等。
2.一种微压印模具，其特征在于按照权利要求1所述方法制造，所述方法包括以下步骤: (11)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板为长方体结构，长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、l_200mm ； (12)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(11)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架； (13)组合固定模块组和对应的模块架形成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，模块架四周用螺栓固定A、B板组形成微压印模具。
3.一种微压印模具，其特征在于按照权利要求1所述方法制造，所述方法包括以下步骤: (21)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板分别由上下两部分组成，上下部分为等宽不同长、高的长方体结构且为一体化设计，所述A板和B板下部分长方体结构具有相同长、宽、高，上部分长方体结构具有相同长、宽; (22)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(21)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A板B板的外形相匹配； (23)组合固定模块组形和对应的模块架成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，通过铆接将模块架、A、B板组固定形成微压印模具。
4.根据权利要求3所述微压印模具，其特征在于:步骤(21)中A板和B板下部分长方体结构的长、宽、高分别为5_300mm、0.01-lmm、l-200mm, A板上部分长方体结构的长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、1-lOmm，B板上部分长方体结构的长、宽分别为5_300mm、0.01-lmm,高度方向比A板低0.01-lmm。
5.一种微压印模具，其特征在于按照权利要求1所述方法制造，所述方法包括以下步骤: (31)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述加工模块由A板B板组成，其中A板和B板分别由上、中、下三部分组成，上下部分为等宽不同长、高的长方体结构，中部为梯形结构，梯形上底与板上部分长方体结构长相等，下底与板下部分长方体结构长相等，且上、中、下三部分为一体化设计，所述A板和B板中、下部分梯形结构和长方体结构具有相同长、宽、高、腰，上部分长方体结构具有相同长、宽；(32)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(31)所述的A板B板形状进行加工，同时加工放置A板B板的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A板B板的外形相匹配； (33)组合固定模块和对应的模块架组形成微压印模具:按照ABABABABA的方式排列A、B板放置于模块架内使A板B板紧密贴合在一起，A、B板之间无缝隙，各板之间涂抹高强度万能胶水固定A、B板组和模块架形成微压印模具。
6.根据权利要求5所述微压印模具，其特征在于:步骤(31)中A板和B板下部分长方体结构的长、宽、高分别为5_300mm、0.01-lmm、l-200mm, A板和B板中部分梯形结构长、宽、高、腰为5-300mm、0.01-lmm、l-200mm，l-200mm，A板上部分长方体结构的长、宽、高分别为5-300mm、0.01-lmm、1-1Omm, B板上部分长方体结构的长、宽分别为5-300mm、0.01-lmm,高度方向比A板低0.01-1mm0
7.一种微压印模具，其特征在于按照权利要求1所述方法制造，所述方法包括以下步骤: (41)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述加工模块由A棒B棒C棒组成，其中A棒B棒C棒为长方体结构，所述A棒和B棒的长方体结构长、宽相等但高不等，所述B棒C棒的长方体结构长、高相等但宽不等； (42)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(41)所述的A棒B棒C棒形状进行加工，同时加工放置A棒B棒C棒的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A棒B棒C棒的外形相匹配； (43)组合固定模块组和对应的模块架形成微压印模具:按照ABMABAΒ,?Β,?ΒΜ的方式排列Α、Β棒放置于模块架内中心，中心四周布满C棒，使A棒B棒C棒紧ABA&4R4密贴合在一起，Α、B、C棒之间无缝隙，通过浇注低温合金固定模块架、Α、B棒组形成微压印模具。
8.根据权利要求7所述微压印模具，其特征在于:步骤(41)中A棒长方体结构的 长、宽、高分别为0.001-lmm、0.001-lmm、l-200mm, B棒长方体结构的长、宽分别为0.01_lmm、0.01-lmm,高度方向比 A 棒低 0.01-lmm。
9.一种微压印模具，其特征在于按照权利要求1所述方法制造，所述方法包括以下步骤: (51)根据压印模具的目标图案设计所需的加工的模块:所述加工模块由A棒B棒组成，其中A棒为圆柱形结构，B棒为柱体结构，所述柱体结构是在底面为正方形的长方体柱的四个长边上开槽，所述槽形状的横截面为1/4圆弧，其半径与A棒圆柱形截面圆的半径相等，所述A棒和B棒闻不等； (52)机械加工模块和模块所对应的模块架:按照步骤(51)所述的A棒B棒形状进行加工，同时加工放置A棒B棒的模块架，模块架内部开有空腔，空腔形状与A棒B棒的外形相匹配；(53)组合固定模块组和对应的模块架形成微压印模具:按照
10.根据权利要求9所述微压印模具，其特征在于:步骤(51)中A棒圆柱形结构的底面圆半径为0.001-0.5mm，高为l_200mm，B棒结构的1/4圆弧半径为0.001-0.5mm，高度方向比 A 棒低 0.01-1mm0
【文档编号】G03F7/00GK103676474SQ201310690969
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】张新平, 陈珊, 陈扶, 桑博荣, 于望 申请人:南京理工大学