一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置的制作方法

本实用新型涉及纳米压印技术领域，尤其涉及一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置。

背景技术：

纳米压印技术是一种新型的微纳加工技术。是通过光刻胶辅助，将模板上的微纳结构转移到待加工材料上的技术。该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。目前的纳米压印设备仅能实现单一图层的均匀压印功能，对于多层图像需要对准套刻压印的工艺，无法实现其功能。

技术实现要素：

为解决上述存在的问题，本实用新型提供一种可以实现多层图像对准套刻压印且效率高的应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，包括机架、控制单元，

模板，模板为透明质模板，在模板外侧固定有模板托架，模板托架与机架固定，在模板底部设有纳米结构；

下压机构，设于模板上方并与机架滑动连接，用于压紧模板；

承压机构，设于模板下方，承压机构上设有基板，基板上涂抹有压印胶，基板与模板配合完成压印；

固胶单元，对压印胶进行固化，将纳米结构固定在基板上；

压力检测单元，安装于下压机构上，用于检测下压机构与模板之间压力状态并将压力信息反馈给控制单元；

位移检测单元，固定于模板托架上，用于检测模板与承压机构之间位移状态并将位移量反馈给控制单元；

多个升降机构及微调机构，微调机构设于升降机构顶端与升降机构连接，微调机构设于承压机构底端并与承压机构固定的，升降机构可同时升降或单独升降；

下压机构、固胶单元、压力检测单元、位移检测单元、升降机构以及微调机构均与控制单元电连接。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，所述下压机构包括与机架滑动连接的托台，所述托台中间固定有透明的加压板，还包括与托台连接的、可驱动托台上下移动的直驱式伺服电机缸。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，固胶单元设于加压板上，固胶单元为可透过模板及加压板的紫外线照射灯，压印胶采用紫外线固化压印胶。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，所述承压机构包括承压板，基板设于承压板中间位置，在承压板侧面固定有三块支撑板，所述支撑板上设有凹槽，微调机构设于承压板下方并与承压板连接。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，所述固胶单元设于承压板上，并设置在基板正下方，所述固胶单元为加热器，压印胶采用热固化压印胶。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，压力检测单元为具有检测头的压力传感器。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，位移检测单元为具有检测头的直线位移传感器，直线位移传感器上的检测头与支撑板上的凹槽适配。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，升降机构为气缸或直驱式伺服电机缸。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，微调机构为三轴平移台，微调机构可实现承压板前、后、左、右、上、下方向的微调。

上述的一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，所述控制单元为PLC控制器。

本实用新型的有益效果在于：针对多层图像需要对准套刻压印的工艺，要求模板在纳米压印的过程中无变形，并需要提供一种多层图像的对准和均匀压印装置，本实用新型通过下压机构将模板压紧，控制单元控制升降机构带动微调机构和承压板向上移动，在移动的过程中，位移检测单元的检测头的端部和支撑板相接触，将距离信号传送给控制单元，控制单元控制升降机构上升到指定距离后，控制单元驱动承压板下方的微调机构使模板图形中的对准标记与基板对准标记重合，之后驱动一组升降机构使基板的一端上升与模板接触，之后再驱动剩余两组升降机构使基板与模板从一侧至另一侧顺次接触压印，避免了基板与模板贴合过程中大量的气泡生成，在此过程中用位移检测单元实时监控模板托板与承压板的距离，并通过控制单元控制升降机构或微调机构电机的转速，保证承压板和模板托板之间完全保持一致，实现均匀压印。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图一；

图2为本实用新型的整体结构示意图二；

图3为本实用新型的压印过程图；

图4为本实用新型压印完成图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1

如图1、2、3、4所示，一种应用于纳米材料上多层图像的均匀压印装置，包括机架1、控制单元，机架1上设有安装槽3，机架1设置在外部设备上，其形状根据设备的实际情况选用；所述控制单元为PLC控制器；

模板4，模板4为透明质硬模板，在模板4外侧固定有模板托架5，模板托架5为中空的且内边缘设有凹槽6的板，所述凹槽6的深度与内置的模板4厚度及形状相匹配；

模板托架5与机架1上的安装槽3固定，固定方式为螺钉连接，在模板4底部设有纳米结构，纳米结构在图中未给出；

下压机构7，设于模板4上方并与机架1滑动连接，用于压紧模板4，所述下压机构7包括与机架1滑动连接的托台8，所述托台8中间固定有透明的加压板9，固定方式采用螺钉或固定销，还包括与托台8连接的、可驱动托台8上下移动的直驱式伺服电机缸10；

承压机构11，设于模板4下方，承压机构11上设有基板12，基板12上涂抹有压印胶，基板12与模板4配合完成压印；所述承压机构11包括承压板13，基板12设于承压板13中间位置，在承压板13侧面固定有三块支撑板14，固定方式采用焊接方式或一体成型方式，所述支撑板14上设有凹槽15；

固胶单元，对压印胶进行固化，将纳米结构固定在基板12上；所述加压板9为透明材质，固胶单元设于加压板9上，固胶单元为可透过模板4及加压板9的紫外线照射灯16，压印胶采用紫外线固化压印胶；

压力检测单元17，安装于下压机构7上，用于检测下压机构7与模板4之间压力状态并将压力信息反馈给控制单元；压力检测单元17为具有检测头18的压力传感器19；

位移检测单元20，固定于模板托架5上，用于检测模板4与承压机构11之间位移状态并将位移量反馈给控制单元；位移检测单元20为具有检测头21的直线位移传感器22，直线位移传感器22上的检测头21与支撑板14上的凹槽15适配；

多个升降机构23及微调机构24，微调机构24设于升降机构23顶端与升降机构23连接，微调机构24设于承压机构11底端并与承压机构11固定的，微调24机构具体设置为：微调机构24设于承压板13下方并与承压板13连接，升降机构23可同时升降或单独升降；升降机构23为气缸或直驱式伺服电机缸，微调机构24为三轴平移台或能够实现X、Y、Z轴移动的其他设备，三轴平移台为现有技术，不在赘述，微调机构24可实现承压板13前后左右上下等方向的微调；

下压机构7、固胶单元、压力检测单元17、位移检测单元20、升降机构23以及微调机构24均与控制单元电连接。

实施例2

如图1、2所示，所述固胶单元设于承压板13上，并设置在基板12正下方，所述固胶单元为加热器26，加热器26为加热丝或其他加热设备，压印胶采用热固化型压印胶。

工作过程：

下压机构7、固胶单元、压力检测单元17、位移检测单元20、升降机构23以及微调机构24工作时，控制单元控制下压机构7将模板4压紧，压力检测单元17检测到压力达到设定值，停止压力输出，即停止下压机构7对模板4的压紧动作，将均匀旋涂好纳米压印胶的基板12放置于承压板13上， 将基板12中心与承压板13中心对准放置，控制单元控制升降机构23上下移动，使得承压板13向上移动与模板4贴合，在贴合过程中，当基板12和模板4距离达到设定距离后，启动微调机构24对承压板13进行前后、左右地调节，使基板12上图形的标记和模板4上图形的标记对准重合，之后启动其中的一组升降机构23使位于承压板13方的基板12一端先与模板4接触，再启动剩余两组升降机构使基板12从已接触的一侧到未接触的相对侧依次贴合，在基板12表面和模板4表面贴合压紧过程中，通过位移检测单元20输出的信号微调升降机构23或微调机构24的竖直距离实现基板12和模板4的完全平行贴合，实现模板4上的纳米结构向纳米压印胶层的完全转移；在此过程中，位移检测单元20的检测头21的端部和支撑板14相接触，并且将距离信号传送给控制单元，控制单元根据接收的距离信号来判断模板4和基板12是否平行，控制单元控制升降机构23的移动，当模板4和基板12之间不平行，实时检测距离较目标距离相差大时，根据位移检测单元20输入的距离信号，经过控制单元处理，分别控制升降机构23电机的转速，保证了模板4和基板12的之间始终平行，当实时检测距离较目标距离相差小时，通过控制微调机构24电机的转速，保证了模板4和基板12之间的始终平行，实现了完全均匀压印。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。