微纳模具及其制作方法与流程

1.本发明涉及纳米压印技术领域，特别是涉及一种微纳模具及其制作方法。


背景技术：

2.随着微纳器件的发展，传统机械制造技术已不能满足这些微机械和微系统的高精度制造和装配加工要求,微纳制造技术是微传感器、微执行器、微结构和功能微纳系统制造的基本手段和重要基础。微纳压印是微纳制造的关键技术。微纳压印离不开模具，传统的模具制作工艺：光刻、显影、蚀刻、金属生长工艺步骤繁多，复杂，生产效率较低。且金属生长工艺普遍需要对光刻胶层板表面进行预处理使其导电，常用的方法真空蒸发金属镀，喷涂银膜，工艺复杂且代价昂贵，化学镀的方法，代价较低，但所用化学药品使带入杂质的几率增大，影响金属模具外观品质，特别是在对光刻胶层板表面进行预处理使其导电的工艺，带入杂质的几率更大，增加工艺的难度。传统的模具制作工艺深度在10μm以上的微纳结构制作工艺复杂，难度较大，而且步骤简单复杂，制作周期长，制作效率低。而且，高深度微纳结构模具制作需要光刻胶涂布厚胶，涂布厚胶均匀性较差，控制胶厚的均匀性是一个难题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种微纳模具及其制作方法，以解决现有技术中工艺复杂以及效率低的问题。
4.本发明的目的通过下述技术方案实现：
5.本发明提供一种微纳模具的制作方法，所述制作方法包括：
6.提供一基底，在所述基底上涂布一层uv胶层；
7.在所述uv胶层上覆盖一层透明基板；
8.对所述uv胶层进行曝光固化并部分形成固态uv胶，所述固态uv胶为图案化结构并粘附在所述透明基板朝向所述uv胶层一侧的表面上；
9.将粘附有所述固态uv胶的透明基板与所述基底进行分离并得到具有图案结构的微纳模具，所述固态uv胶对应形成微纳模具上的图案结构。
10.进一步地，对所述uv胶层进行曝光固化的步骤为：
11.在所述透明基板与曝光光源之间设置掩膜，所述掩膜为图案化结构，所述掩膜包括透光区域和遮光区域，所述固态uv胶与所述透光区域相对应，或者，所述掩膜包括透光区域、遮光区域以及半透光区域，所述固态uv胶与所述透光区域以及所述半透光区域相对应，所述半透光区域对应的固态uv胶的厚度小于所述透光区域对应的固态uv胶的厚度。
12.进一步地，所述光源从所述透明基板背离所述基底的一侧对所述uv胶层进行曝光固化。
13.进一步地，所述制作方法还包括除去所述微纳模具上未曝光固化的uv胶层，包括：
14.将分离后得到的微纳模具放置于溶剂中浸泡3～5分钟，然后再将所述微纳模具从溶剂中取出。
15.进一步地，所述基底的边缘设有用于限制所述uv胶层的限制框，所述限制框朝向所述uv胶层一侧凸出，所述限制框与所述基底共同形成用于容纳所述uv胶层的容纳槽。
16.进一步地，所述uv胶层的厚度在50μm～200μm之间，所述固态uv胶的厚度小于所述uv胶层的厚度。
17.进一步地，所述微纳模具上具有凸起和凹槽，所述凹槽的深度在4μm～25μm之间。
18.进一步地，所述透明基板的厚度在5μm～100μm之间。
19.进一步地，所述基底为pc基底、玻璃基底或金属基底，所述透明基板为pet基板。
20.本发明还提供了一种微纳模具，所述微纳模具通过如上所述的制作方法制成。
21.本发明有益效果在于：微纳模具的制作方法包括：提供一基底，在基底上涂布一层uv胶层；在uv胶层上覆盖一层透明基板；对uv胶层进行曝光固化并部分形成固态uv胶，固态uv胶为图案化结构并粘附在透明基板朝向uv胶层一侧的表面上；将粘附有固态uv胶的透明基板与基底进行分离并得到具有图案结构的微纳模具，固态uv胶对应形成微纳模具上的图案结构。通过所述制作方法用于制作微纳模具，其步骤简单，模具一次成型，制作周期短，制作效率高，微纳模具的外观品质好。
附图说明
22.图1是本发明中制作方法的流程示意图；
23.图2是本发明中微纳模具的立体结构示意图；
24.图3a-3e是本发明中微纳模具的制作流程图；
25.图4是本发明另一实施例中基底的立体结构示意图。
具体实施方式
26.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微纳模具及其制作方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
27.图1是本发明中制作方法的流程示意图，图2是本发明中微纳模具的立体结构示意图，图3a-3e是本发明中微纳模具的制作流程图，图4是本发明另一实施例中基底的立体结构示意图。
28.如图1至图3e所示，本发明提供的一种微纳模具的制作方法，所述制作方法包括：
29.步骤s1：提供一基底10，在基底10上涂布一层uv胶层20。其中，uv胶层20采用uv胶(无影胶)，uv胶又称无影胶光敏胶、紫外光固化胶，uv胶通常为液体，必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂。当然，uv胶也可以通过其他经光照射而固化的液体来等效替代。
30.具体地，如图3a-3b所示，先提供一平整的基底10，然后在基底10上涂布uv胶并形成一层uv胶层20，此时uv胶层20远离基底10的一侧不需要为平面，只需uv胶完全覆盖在基底10上即可，由于uv胶为液体，具有一定流动性，uv胶层20远离基底10的一侧具有表面张力，大致呈现弧形，所以uv胶不会完全从基底10上流出。
31.步骤s2：在uv胶层20上覆盖一层透明基板30。
32.具体地，如图3c所示，在uv胶层20上覆盖一层透明基板30，透明基板30与基底10之间具有一定间隙，uv胶层20位于间隙之中。通过控制透明基板30与基底10之间的间距，从而
可以控制uv胶层20的厚度。当然，控制透明基板30与基底10之间的间距不能无限大，优选地，透明基板30与基底10之间的间距在50μm～200μm之间，即uv胶层20的厚度a在50μm～200μm之间，例如uv胶层20的厚度a为100μm。透明基板30的厚度b在5μm～100μm之间，例如透明基板30的厚度b为10μm。由于透明基板30和基底10对uv胶层20的限制，此时uv胶层20的两侧均较为平整。
33.步骤s3：对uv胶层20进行曝光固化并部分形成固态uv胶21，固态uv胶21为图案化结构并粘附在透明基板30朝向uv胶层20一侧的表面上。
34.具体地，如图3d所示，在透明基板30与曝光光源l之间设置掩膜40，掩膜40为图案化结构，掩膜40包括透光区域41和遮光区域42。光源l从透明基板30背离基底10的一侧对uv胶层20进行曝光固化，光源l优选为平行的紫外光源，光线与透明基板30相垂直。光源l的光线从透光区域41穿过并照射在uv胶层20上，被光源l照射后的uv胶层20会固化形成固态uv胶21。而遮光区域42对应的光源l不能穿过掩膜40，所以遮光区域42对应的uv胶层20还是为液态。通过控制光照时间和光源l的强弱来控制固态uv胶21的厚度，优选地，固态uv胶21的厚度小于uv胶层20的厚度，固态uv胶21的厚度在4μm～25μm之间，例如固态uv胶21的厚度为15μm。
35.在其他实施例中，掩膜40包括透光区域41、遮光区域42以及半透光区域(图未示)，固态uv胶21与透光区域41以及半透光区域相对应，半透光区域对应的固态uv胶21的厚度小于透光区域41对应的固态uv胶21。因为，半透光区域可以减弱一定光线的强度，从而半透光区域对应的固态uv胶21的厚度小于透光区域41对应的固态uv胶21。例如，固态uv胶21具有两种不同的厚度时，从而可以通过一次掩膜40和一次曝光而形成，以减少工艺难度。
36.步骤s4：将粘附有固态uv胶21的透明基板30与基底10进行分离并得到具有图案结构的微纳模具50，固态uv胶21对应形成微纳模具50上的图案结构。
37.具体地，如图3e所示，透明基板30与基底10进行分离后，固态uv胶21和透明基板30共同形成微纳模具50，固态uv胶21在透明基板30上形成了凹凸不平的图案结构。微纳模具50上具有凸起51和凹槽52，凸起51和凹槽52由固态uv胶21在透明基板30上形成，凸起51即为固态uv胶21。凹槽52的深度c在4μm～25μm之间，即凸起51的高度在4μm～25μm之间，例如凹槽52的深度c为15μm，即凸起51的高度为15μm。
38.如图2所示，本实施例中，微纳模具50上的凸起51为方形并呈阵列分布。当然，凸起51的结构在实际制作中可以改变，凸起51可根据微纳模具50实际需要的图案结构来设置，通过改变掩膜40的图案以及光照时间和强度，来改变固态uv胶21的图案和结构，从而改变凸起51的结构，并不以此为限。
39.所述制作方法还包括除去微纳模具50上未曝光固化的uv胶层20。具体地，将分离后得到的微纳模具50放置于溶剂中浸泡3～5分钟，然后再将微纳模具50从溶剂中取出，从而使微纳模具50的液态uv胶被清洗掉，进一步提升微纳模具50的精度。
40.其中，基底10可以为pc(polycarbonate，聚碳酸酯)基底、玻璃基底或金属基底，透明基板30可以为pet(polythylene terephthalate，热塑性聚酯)基板，溶剂可以为丙酮、酒精等有机溶剂。
41.在其他实施例中，如图4所示，基底10的边缘设有用于限制uv胶层20的限制框11，限制框11朝向uv胶层20一侧凸出，限制框11与基底10形成用于容纳uv胶层20的容纳槽101。
通过控制限制框11的厚度来控制透明基板30与基底10之间的间距，即控制uv胶层20的厚度，优选地，限制框11的厚度小于或等于uv胶层20的厚度。限制框11可防止uv胶层20溢出；可以根据实际需要将uv胶层20的厚度做得更厚，即可以制作具有高深度的微纳结构模具50；而且限制框11可以对透明基板30起到支撑作用，便于操作和加工。
42.本发明还提供一种微纳模具50，微纳模具50通过如上所述的制作方法制成。
43.综上，本发明提供的微纳模具的制作方法，包括：提供一基底10，在基底10上涂布一层uv胶层20；在uv胶层20上覆盖一层透明基板30；对uv胶层20进行曝光固化并部分形成固态uv胶21，固态uv胶21为图案化结构并粘附在透明基板30朝向uv胶层20一侧的表面上；将粘附有固态uv胶21的透明基板30与基底10进行分离并得到具有图案结构的微纳模具50，固态uv胶21对应形成微纳模具50上的图案结构。通过所述制作方法用于制作微纳模具50，其步骤简单，模具一次成型，制作周期短，制作效率高，微纳模具50的外观品质好。
44.在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。
45.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。