压印设备及其加压方法

压印设备及其加压方法
【专利摘要】本发明属于微纳米级结构材料和器件的加工【技术领域】，尤其涉及一种压印设备及其加压方法。本发明解决现有的压印设备在热压印大面积的被压印物时存在被压印物成型质量差的问题。本发明的压板由加压装置驱动，支撑板被弹性元件顶抵且限制在导柱的长度范围内移动，压板上固定有由压模与被压印物贴合形成的压印组件，只要使用加压装置，再配合弹性元件，即可让支撑板与压板实现靠近或分离，而压模与被压印物相抵实现压印。该压印设备结构简单、操作方便而且成型质量好，能够实现特征尺寸20nm到2000nm的图形转移，适于大量制备各种纳米电子器件、光学器件、存储器、纳米流体通道、生物芯片等。
【专利说明】压印设备及其加压方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微纳米级结构材料和器件的加工【技术领域】，尤其涉及一种压印设备及其加压方法。
【背景技术】
[0002]纳米压印技术(Nanoimprintlithography, NIL)是一种可以制造微纳米级结构的并行技术，其思想是通过压模，将图形转移到相应的被压印物上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形，从而达到量产化的目的。相对于传统的光刻技术，纳米压印技术具有加工原理简单、分辨率高、生产效率高、成本低的优点。纳米压印的工艺过程包括:压模制备、压印过程、图形转移。依据不同的压印方法，纳米压印技术分为热压印、紫外压印和微接触印刷。
[0003]然而，采用现有技术提供的压印设备进行热压印时，被压印物靠近中部受到的压力会大于靠近外缘受到的压力，压力分布不均匀而压模发生变形，使得被压印物由压模得到的图形成型质量差。特别在压制大面积的被压印物时，被压印物的成型质量会更不理想。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种压印设备，旨在解决现有的压印设备在热压印大面积的被压印物时存在被压印物成型质量差的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种压印设备，其包括底座及与所述底座相对设置的顶板，所述压印设备还包括固定在所述顶板的下侧的导柱、滑动安装于所述导柱上的支撑板、压缩设置于所述顶板与所述支撑板之间的弹性元件、设置在所述底座上的加压装置及由所述加压装置驱动并与所述支撑板配合夹置压印组件的压板，所述支撑板限定在所述导柱的长度方向上滑动，所述压印组件包括压模及与该压模贴合的被压印物。
[0006]进一步地，所述弹性元件套设在所述导柱上且该弹性元件的相对两端分别与所述顶板和所述支撑板相抵接。
[0007]或者，所述顶板的下侧与所述支撑板的上侧均开设有凹槽，所述弹性元件的一端插接在所述顶板的所述凹槽上而该弹性元件的另一端插接在所述支撑板的所述凹槽上。
[0008]进一步地，所述导柱的数量为若干个，若干所述导柱均匀分布在所述顶板上，所述弹性元件的数量为若干个，若干所述弹性元件均匀分布在所述顶板与所述支撑板之间。
[0009]进一步地，所述加压装置为千斤顶，该千斤顶具有一输出端且该输出端与所述压板固定连接。
[0010]进一步地，所述压印设备还包括安装在所述顶板上的且用于测量所述被压印物与所述压模相抵时的压印力的刻度尺且该刻度尺的零刻度与所述支撑板的一端面平齐。
[0011]进一步地，所述压印设备还包括能对所述压印组件加热的加热装置，所述加热装置安装在所述压板上，或者所述加热装置安装在所述支撑板上，或者所述加热装置安装在所述压板上与所述支撑板上；所述压印设备还包括用于减少所述加热装置产生的热量传递到所述压板与所述支撑板的隔热装置，所述隔热装置设置在所述压板与所述压印组件之间及所述支撑板与所述压印组件之间。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种压印设备的加压方法，包括如下步骤:
[0013]SI)提供压印设备，将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件相抵，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力；
[0014]S2)提供一干燥箱，该干燥箱以设定压印温度运行，当该干燥箱达到压印温度后，将固定有所述压印组件的所述压印设备放置于所述干燥箱内加热；
[0015]S3)当所述压印设备在所述干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备；
[0016]S4)待所述压印设备自然降温，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述压模与所述被压印物分离。
[0017]本发明的另一目的在于提供一种压印设备的加压方法，包括如下步骤:
[0018]SI)提供一干燥箱，将所述压印设备放置于所述干燥箱内，该干燥箱以设定压印温度运行；
[0019]S2)当所述压印设备在干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备；
[0020]S3)将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件相抵，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力；
[0021]S4)当所述压模与所述被压印物相抵至预定时间后，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述压模与所述被压印物分离。
[0022]本发明的另一目的在于提供一种压印设备的加压方法，包括如下步骤:
[0023]SI)将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件靠近，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力；
[0024]S2)所述加热装置以设定压印温度运行；
[0025]S3)当所述压模与所述被压印物相抵至预定时间后，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述压模与所述被压印物分离。
[0026]本发明相对于现有技术的技术效果是:压板由加压装置驱动，支撑板被弹性元件顶抵且限制在导柱的长度范围内移动，压板上固定有由压模与被压印物贴合形成的压印组件，只要使用加压装置，再配合压缩设置于顶板与支撑板之间的弹性元件，即可让支撑板与压板实现靠近或分离，而压模与被压印物相抵实现压印。通过改变弹性元件的数量，即可改变被压印物的压印力。通过改变支撑板和压板的面积，即可改变被压印物的压印面积。加压装置及弹性元件的配合，让热压印中被压印物靠近中部受到的压力与靠近外缘受到的压力相对接近，压力分布变均匀，压模保持原状，使得被压印物由压模得到的图形成型质量变好。在热压印大面积的被压印物时，被压印物的成型质量会得到改善。该压印设备结构简单、操作方便而且成型质量好，能够实现特征尺寸20nm到2000nm的图形转移，适于大量制备各种纳米电子器件、光学器件、存储器、纳米流体通道、生物芯片等。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是本发明第一实施例提供的压印设备的正视图。
[0028]图2是图1的压印设备的沿A-A线的剖视图。
[0029]图3是本发明第二实施例提供的压印设备的正视图。
[0030]图4是本发明实施例提供的压印设备中应用的被压印物与压模在贴合时的示意图。
[0031]图5是本发明实施例提供的压印设备中应用的被压印物与压模在相抵时的示意图。
[0032]图6是本发明实施例提供的压印设备中应用的被压印物与压模在分离时的示意图。
[0033]图7是本发明第一实施例提供的压印设备的加压方法的步骤图。
[0034]图8是本发明第二实施例提供的压印设备的加压方法的步骤图。
[0035]图9是本发明第三实施例提供的压印设备的加压方法的步骤图。
【具体实施方式】
[0036]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037]请参阅图1、图2，本发明第一实施例提供的一种压印设备，其包括底座11、与底座11相对设置的顶板12及若干支撑柱13，且每一所述支撑柱13的相对两端分别与所述底座11和所述顶板12固定连接。在本实施例中，支撑柱13的数量为四，每一支撑柱13的一端部具有螺纹，另一端部也具有螺纹；支撑柱13的一端部与底座11采用螺纹连接，每一支撑柱13的另一端部穿于顶板12上，且由两个螺母14螺锁于该另一端部上的螺纹上，该两个螺母14位于顶板12的上下两侧，由此顶板12由两个螺母14锁紧于支撑柱13的另一端部。底座11、顶板12与支撑柱13组合形成框架，该框架结构紧凑，在力学上是封闭的，在安装其他零件后，该框架受力分布均匀，有利于压制成型质量的提高。
[0038]所述压印设备还包括固定在所述顶板12的下侧的导柱15、滑动安装于所述导柱15上的支撑板16、压缩设置于所述顶板12与所述支撑板16之间的弹性元件19、设置在所述底座11上的加压装置17及由所述加压装置17驱动并与所述支撑板16配合夹置压印组件50的压板18，所述支撑板16限定在所述导柱15的长度方向上滑动。在本实施例中，导柱15的数量为四，导柱15的底端具有限定支撑板16只能在导柱15的长度范围内移动的限位部15a，而导柱15的顶端与顶板12螺纹连接。压板18和支撑板16采用不锈钢等高硬度材料，也可以替换为其它储热性能不一样的材料，压板18和支撑板16表面光滑。支撑板16与压板18均呈矩形，支撑板16的四个角分别开设有通孔16b，四个导柱15分别穿过四个通孔16b，使支撑板16限定在导柱15的长度范围内移动，该结构容易加工与装配。加压装置17放置在底座11的中心位置，压板18由加压装置17驱动，支撑板16被弹性元件19抵顶且限制在导柱15的长度范围内移动，只要使用加压装置17，再配合弹性元件19，即可让支撑板16与压板18实现靠近或分离。
[0039]所述压印组件50包括压模51及与该压模51贴合的被压印物52。被压印物52由半导体层(图中未示)、绝缘层52b与基片52a贴合形成。基片52a的材料为玻璃；绝缘层52b为PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，其厚度为500nm-1000nm ;在绝缘层52b的表面上旋涂半导体层，半导体层为ZnO (氧化锌)或P3HT (3-己基噻吩的聚合物)，其厚度为10nm。压印组件50可以正放或反放，均不影响压印过程的进行。在本实施例中，压印组件50上的被压印物52的一侧与压板18相抵。可以理解地，压印组件50上的压模51的一侧与压板18相抵。让支撑板16与压板18实现靠近或分离，即可对压印组件50实现施加压力或消除压力。在对压印组件50施加压力的过程中，压板18和支撑板16可同时自由移动，保证压印组件50受力均匀。由于客户需要压印不同大小的材料，为保证压印效果的良好，可改变压板18和支撑板16自身大小且可根据需要改变适当的形状，从而压印不同形状和大小的材料。当压印面积比较大时，可根据需要适当增加弹性元件19的个数和分布面积，实现更大面积的压印。压模51与被压印物52贴合形成压印组件50，再把压印组件50固定在压板18上，使用加压装置17即可完成压印，避免了在将压模51与被压印物52单独分别设置在压板18或支撑板16上之后，面临压模51与被压印物52的不对齐问题，此时需要另外增加对准装置以保证单独分别设置的压模51与被压印物52的对齐，这将会引起成本增加与操作麻烦。
[0040]热压印会采用鼓风干燥箱、恒温真空干燥箱或者在压板18或支撑板16上设置的电气式加热装置，对压印组件50进行加热。在适当的压印温度下，压模51与被压印物52相抵并达到适当的压印力和预定时间，即可实现热压印。优选地，压印力为0.5-2kN，压印温度为80-110°C，预定时间为10-30min。将压印组件50从压板18上取出并将压模51与被压印物52分离，用扫描电子显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)观察已压制好的被压印物52上的图案，将看到被压印物52再现了压模51上的图案。
[0041]压板18由加压装置17驱动，支撑板16被弹性元件19顶抵且限制在导柱15的长度范围内移动，压板18上固定有由压模51与被压印物52贴合形成的压印组件50，只要使用加压装置17，再配合压缩设置于顶板12与支撑板16之间的弹性元件19，即可让支撑板16与压板18实现靠近或分离，而压模51与被压印物52相抵实现压印。通过改变弹性元件19的数量，即可改变被压印物52的压印力。通过改变支撑板16和压板18的面积，即可改变被压印物52的压印面积。加压装置17及弹性元件19的配合，让热压印中被压印物52靠近中部受到的压力与靠近外缘受到的压力相对接近，压力分布变均匀，压模51保持原状，使得被压印物52由压模51得到的图形成型质量变好。在热压印大面积的被压印物52时，被压印物52的成型质量会得到改善。该压印设备结构简单、操作方便而且成型质量好，能够实现特征尺寸20nm到2000nm的图形转移，适于大量制备各种纳米电子器件、光学器件、存储器、纳米流体通道、生物芯片等。
[0042]进一步地，所述弹性元件19套设在所述导柱15上且该弹性元件19的相对两端分别与所述顶板12和所述支撑板16相抵接。在本实施例中，弹性元件19为弹簧。导柱15的数量为四，支撑板16与压板18均呈矩形，四个导柱15中均设置有弹性元件19，而压印组件50固定在压板18上，使用加压装置17使压板18往支撑板16的方向移动，当压印组件50与支撑板16相抵时，弹性元件19逐渐压缩，压模51与被压印物52相抵。使用加压装置17使压板18与支撑板16相离，弹性元件19逐渐伸展，当弹性元件19复位，压印组件50与支撑板16分离。多个均匀分布于压板18与支撑板16之间的弹性元件19，在压印成型时让支撑板16受力均匀而被压印物52成型质量好，而在需要分离压印组件50与支撑板16时弹性元件19伸展实现支撑板16的复位。
[0043]或者，所述顶板12的下侧与所述支撑板16的上侧均开设有凹槽12a、16a，所述弹性元件19的一端插接在所述顶板12的所述凹槽12a上而该弹性元件19的另一端插接在所述支撑板16的所述凹槽16a上。在本实施例中，弹性元件19为弹簧。弹性元件19的数量为十二，支撑板16与压板18均呈矩形，顶板12的下侧与支撑板16的上侧在上下对应的位置上分别开设有若干凹槽12a、16a，弹性元件19的两端分别插设在顶板12的凹槽12a上与支撑板16的凹槽16a上。而压印组件50固定在压板18上，使用加压装置17使压板18往支撑板16的方向移动，当压印组件50与支撑板16相抵时，弹性元件19逐渐压缩，压模51与被压印物52相抵。使用加压装置17使压板18与支撑板16相离，弹性元件19逐渐伸展，当弹性元件19复位，压印组件50与支撑板16分离。多个均匀分布于压板18与支撑板16之间的弹性元件19，在压印成型时让支撑板16受力均匀而被压印物52成型质量好，而在需要分离压印组件50与支撑板16时弹性元件19伸展实现支撑板16的复位。
[0044]可以理解地，一部分所述弹性元件19套设在所述导柱15上且该弹性元件19的相对两端分别与所述顶板12和所述支撑板16相抵接，所述顶板12的下侧与所述支撑板16的上侧均开设有若干凹槽12a、16a，另一部分所述弹性元件19的一端插接在所述顶板12的所述凹槽12a上而该弹性元件19的另一端插接在所述支撑板16的所述凹槽16a上。弹性元件19为弹簧。优选地，弹性元件19的数量为十六，支撑板16与压板18均呈矩形，弹性元件19阵列分布于压板18与支撑板16之间，其中四个弹性元件19套设在四个导柱15上，其余十二个弹性元件19分别对应插接在顶板12的凹槽12a上与支撑板16的凹槽16a上。多个均匀分布于压板18与支撑板16之间的弹性元件19，在压印成型时让支撑板16受力均匀而被压印物52成型质量好，而在需要分离压印组件50与支撑板16时弹性元件19伸展实现支撑板16的复位。
[0045]进一步地，所述导柱15的数量为若干个，若干所述导柱15均匀分布在所述顶板12上，所述弹性元件19的数量为若干个，若干所述弹性元件19均匀分布在所述顶板12与所述支撑板16之间。均匀分布的导柱15容易装配而且能让支撑板16在导柱15上的运动保证与导柱15的垂直度。均匀分布的弹性元件19让支撑板16受力均匀，让热压印中被压印物52靠近中部受到的压力与靠近外缘受到的压力相对接近，压模51保持原状，使得被压印物52由压模51得到的图形成型质量变好。
[0046]进一步地，所述加压装置17为千斤顶，该千斤顶具有一输出端17a且该输出端17a与所述压板18固定连接。千斤顶操作便捷，千斤顶的输出端17a与压板18固定连接，压印组件50固定于压板18上，再配合与弹性元件19相连接的支撑板16，容易对压印组件50实现施加压力与消除压力的操作，保证加压时为垂直上下且单一方向的可控运动，防止左右及旋转运动。热压印会采用鼓风干燥箱、恒温真空干燥箱或者在压板18或支撑板16上设置的电气式加热装置，对压印组件50进行加热。千斤顶为纯机械式的加压装置17，相比于采用电气式的加压装置，避免了压印设备在热压印时对加压装置带来损坏。可以理解地，力口压装置可以采用其他能实现施加压力与消除压力功能的纯机械装置。
[0047]进一步地，所述压印设备还包括安装在所述顶板12上的且用于测量所述被压印物52与所述压模51相抵时的压印力的刻度尺20且该刻度尺20的零刻度21与所述支撑板16的一端面平齐。弹性元件19为弹簧，利用刻度尺20测量弹簧自身在压缩过程中的形变量，通过胡克定律计算确定施加压印力的大小。当支撑板16被弹簧顶抵在限位部15a上的时候，零刻度21与支撑板16的上端面平齐。当支撑板16往上移动而弹簧被压缩的时候，通过支撑板16的上端面与刻度尺20上的刻度平齐，可读出弹簧压缩长度。可以理解地，当支撑板16被弹簧顶抵在限位部15a上的时候，零刻度21可以与支撑板16的下端面平齐。通过更换不同弹性系数的弹簧，便可实现不同大小的压印力。通常压印时，把压模51上的压印力控制在从500N到3000N的范围内，其换算公式如下:
[0048]Ft (弹簧力)=k (弹簧系数)X L (弹簧压缩长度)
[0049]请参阅图3，本发明第二实施例提供的压印设备，与第一实施例提供的压印设备大致相同，与第一实施例不同的是:所述压印设备还包括能对所述压印组件50加热的加热装置30，所述加热装置30安装在所述压板18上，或者所述加热装置30安装在所述支撑板16上，或者所述加热装置30安装在所述压板18上与所述支撑板16上。在压板18或支撑板16上设置加热装置30，可在不同环境下对压模51与被压印物52实现多种加热方式，该压印设备调整方便、适应性好。优选地，采用由加热板31、加热棒32及匀热板33组成的加热装置30，这是由于对加热装置30安装后的刚度有要求，而且该加热装置30具有成本低、安装简单、控制简单等优点。具体地，匀热板33作为热量二次传递，可防止有加热不均引起的图案变形、不均匀等缺陷。只需将加热装置30单面或双面安装到压板18或支撑板16上，即可实现单面或双面加热加压。加热装置30可根据压印条件需要，实时监控压模51与被压印物52的温度。与加热装置30配套使用的温度控制装置采用电子控温，使压印温度控制在所需范围而且满足精度要求。在本实施例中，所述加热装置30安装在所述压板18上与所述支撑板16上，对压印组件50能实现双面加热，确保热压印的进行。
[0050]所述压印设备还包括用于减少所述加热装置30产生的热量传递到所述压板18与所述支撑板16的隔热装置40，所述隔热装置40设置在所述压板18与所述压印组件50之间及所述支撑板16与所述压印组件50之间。隔热装置40可选择石棉等低导热系数材料。
[0051]请参阅图1、图4至图7，本发明第一实施例提供一种压印设备的加压方法，采用纯机械式加压装置17，适用于在鼓风干燥箱或恒温真空干燥箱之中进行加热，气氛加热有利于被压印物52整体受热更均匀，包括如下步骤:
[0052]SI)提供压印设备，将所述压印组件50固定在所述压板18上，使用所述加压装置17驱动所述压板18朝向所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50相抵，而所述压模51与所述被压印物52相抵并达到压印力；
[0053]S2)提供一干燥箱，该干燥箱以设定压印温度运行，当该干燥箱达到压印温度后，将固定有所述压印组件50的所述压印设备放置于所述干燥箱内加热。压印温度一般在聚合物软化温度以上。加压时如果需要抽真空可选择恒温真空干燥箱。加热加压时，压模51与被压印物52将会被加热和上下加压，其中压印温度和压印力要根据压印需要控制，例如要保证压印温度加热均匀且恒定、压印力较大且可恒定。
[0054]S3)当所述压印设备在所述干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备；
[0055]S4)待所述压印设备自然降温，使用所述加压装置17驱动所述压板18背离所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50分离，于所述压板18上取出所述压印组件50，并将所述压模51与所述被压印物52分离。
[0056]请参阅图1、图4至图6、图8，本发明第二实施例提供一种压印设备的加压方法，与第一实施例的不同之处主要体现在加压方式，压印时不再放回干燥箱中，利用设备的储热加压，适用于研究非等温压印和快速压印，而且更加环保、节能，包括如下步骤:
[0057]SI)提供一干燥箱，将所述压印设备放置于所述干燥箱内，该干燥箱以设定压印温度运行；
[0058]S2)当所述压印设备在干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备。
[0059]S3)将将所述压印组件50固定在所述压板18上，使用所述加压装置17驱动所述压板18朝向所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50相抵，而所述压模51与所述被压印物52相抵并达到压印力；
[0060]S4)当所述压模51与所述被压印物52相抵至预定时间后，使用所述加压装置17驱动所述压板18背离所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50分离，于所述压板18上取出所述压印组件50，并将所述压模51与所述被压印物52分离。
[0061]请参阅图3、图4至图6、图9，本发明第三实施例提供一种压印设备的加压方法，与第一实施例不同之处在于，不选用干燥箱而采用加热装置30设置在压板18或支撑板16上，使用时更快速方便。优选地，采用由加热板31、加热棒32及匀热板33组成的加热装置30，这是由于对加热装置30安装后的刚度有要求，而且该加热装置30具有成本低、安装简单、控制简单等优点。具体地，匀热板33作为热量二次传递，可防止有加热不均引起的图案变形、不均匀等缺陷。只需将加热装置30单面或双面安装到压板18或支撑板16上，即可实现单面或双面加热加压。加热装置30可根据压印条件需要，实时监控压模51与被压印物52的温度。与加热装置30配套使用的温度控制装置采用电子控温，使压印温度控制在所需范围而且满足精度要求。根据压印实验需要，可在压板18和支撑板16上设置隔热装置40来减少热传递，隔热装置40可选择石棉等低导热系数材料。本实施例的加压方法包括如下步骤:
[0062]SI)将所述压印组件50固定在所述压板18上，使用所述加压装置17驱动所述压板18朝向所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50靠近，而所述压模51与所述被压印物52相抵并达到压印力；
[0063]S2)所述加热装置30以设定压印温度运行；
[0064]S3)当所述压模51与所述被压印物52相抵至预定时间后，使用所述加压装置17驱动所述压板18背离所述支撑板16运动，并使所述支撑板16与所述压印组件50分离，于所述压板18上取出所述压印组件50，并将所述压模51与所述被压印物52分离。
[0065]在以上三个实施例中，被压印物52由半导体层、绝缘层52b与基片52a贴合形成。基片52a的材料为玻璃；绝缘层52b为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，其厚度为500nm-1000nm ；在绝缘层52b的表面上旋涂半导体层，半导体层为ZnO (氧化锌)或P3HT (3-己基噻吩的聚合物)，其厚度为10nm。压印组件50可以正放或反放，均不影响压印过程的进行。热压印会采用鼓风干燥箱、恒温真空干燥箱或者在压板18或支撑板16上设置的电气式加热装置，对压印组件50进行加热。在适当的压印温度下，压模51与被压印物52相抵并达到适当的压印力和预定时间，即可实现热压印。优选地，压印力为0.5-2kN,压印温度为80-110°C，预定时间为10-30min。采用本发明的压印设备能够实现特征尺寸从20nm到2000nm的图形转移，可形成微细图案并大量生产，亦可满足研究纳米结构与器件的科研人员的需求。该压印设备成本低廉，可用于制备各种纳米电子器件、光学器件、存储器、纳米流体通道、生物芯片
坐寸ο
[0066]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压印设备，其包括底座及与所述底座相对设置的顶板，其特征在于:所述压印设备还包括固定在所述顶板的下侧的导柱、滑动安装于所述导柱上的支撑板、压缩设置于所述顶板与所述支撑板之间的弹性元件、设置在所述底座上的加压装置及由所述加压装置驱动并与所述支撑板配合夹置压印组件的压板，所述支撑板限定在所述导柱的长度方向上滑动，所述压印组件包括压模及与该压模贴合的被压印物。
2.如权利要求1所述的压印设备，其特征在于:所述弹性元件套设在所述导柱上且该弹性元件的相对两端分别与所述顶板和所述支撑板相抵接。
3.如权利要求1所述的压印设备，其特征在于:所述顶板的下侧与所述支撑板的上侧均开设有凹槽，所述弹性元件的一端插接在所述顶板的所述凹槽上而该弹性元件的另一端插接在所述支撑板的所述凹槽上。
4.如权利要求1至3任一项所述的压印设备，其特征在于:所述导柱的数量为若干个，若干所述导柱均匀分布在所述顶板上，所述弹性元件的数量为若干个，若干所述弹性元件均匀分布在所述顶板与所述支撑板之间。
5.如权利要求1至3任一项所述的压印设备，其特征在于:所述加压装置为千斤顶，该千斤顶具有一输出端且该输出端与所述压板固定连接。
6.如权利要求1至3任一项所述的压印设备，其特征在于:所述压印设备还包括安装在所述顶板上的且用于测量所述被压印物与所述压模相抵时的压印力的刻度尺且该刻度尺的零刻度与所述支撑板的一端面平齐。
7.如权利要求1至3任一项所述的压印设备，其特征在于:所述压印设备还包括能对所述压印组件加热的加热装置，所述加热装置安装在所述压板上，或者所述加热装置安装在所述支撑板上，或者所述加热装置安装在所述压板上与所述支撑板上；所述压印设备还包括用于减少所述加热装置产生的热量传递到所述压板与所述支撑板的隔热装置，所述隔热装置设置在所述压板与所述压印组件之间及所述支撑板与所述压印组件之间。`
8.—种如权利要求1至6任一项所述压印设备的加压方法，包括如下步骤: 51)提供压印设备，将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件相抵，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力； 52)提供一干燥箱，该干燥箱以设定压印温度运行，当该干燥箱达到压印温度后，将固定有所述压印组件的所述压印设备放置于所述干燥箱内加热； 53)当所述压印设备在所述干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备； 54)待所述压印设备自然降温，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述压模与所述被压印物分离。
9.一种如权利要求1至6任一项所述压印设备的加压方法，包括如下步骤: 51)提供一干燥箱，将所述压印设备放置于所述干燥箱内，该干燥箱以设定压印温度运行； 52)当所述压印设备在干燥箱内加热至预定时间后，从所述干燥箱内取出所述压印设备;53)将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件相抵，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力； 54)当所述压模与所述被压印物相抵至预定时间后，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述压模与所述被压印物分离。
10.一种如权利要求7所述压印设备的加压方法，包括如下步骤: 51)将所述压印组件固定在所述压板上，使用所述加压装置驱动所述压板朝向所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件靠近，而所述压模与所述被压印物相抵并达到压印力； 52)所述加热装置以设定压印温度运行； 53)当所述压模与所述被压印物相抵至预定时间后，使用所述加压装置驱动所述压板背离所述支撑板运动，并使所述支撑板与所述压印组件分离，于所述压板上取出所述压印组件，并将所述 压模与所述被压印物分离。
【文档编号】G03F7/00GK103869608SQ201410089150
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】林仕伟, 蒋梦琳, 张蕊蕊, 潘能乾, 廖建军, 李晓静, 张力, 刘楷, 袁丽, 杨岳, 李艳芳, 彭德华, 曾敏 申请人:海南大学