包括具有补偿材料的印版载体的用于辊对板压印工艺的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于辊对板工艺的压印设备。


背景技术：

2.用于辊对板工艺的压印设备是已知的并且包括辊、具有压印图案的柔性母版、印版载体和基板。基板位于印版载体上。柔性印模带有期望产品所需的反转结构(压印图案或浮凸结构)，并且基板和/或柔性母版包含可固化树脂(也称为漆)。在压印工艺期间，柔性母版通过使用辊挤压在基板上，可固化树脂位于其间。在固化期间，树脂例如通过热和/或uv固化，并且在去除柔性母版之后，具有所需产品结构的固化树脂被转移以保留在基板上。
3.辊对板压印工艺是一种离散的压印工艺。它不同于连续的辊对辊压印工艺。在辊对辊工艺中，通过使用第二辊来提供压印期间的反压。在辊对板压印工艺中，使用印版载体，并且反压由印版载体直接提供或经由布置在印版载体下方的下部压印辊间接提供。
4.根据本发明的印版载体是一种包括载体表面的板，其中载体表面的面积大于垂直于载体表面的印版厚度。印版载体的宽度和长度大于基板的面积。
5.例如，wo 2016128493中描述了用于辊对板压印设备的已知现有技术。
6.文献jp 2016207950涉及一种用于形成精细图案的压印设备。目的在于提高精细图案的转印质量，其中在制造过程中应补偿转印对象的厚度差。
7.术语“柔性母版”在本发明中用于任何柔性且适合作为压印图案载体的装置。优选地，柔性母版是柔性印模或柔性镍垫片。
8.使用辊对板压印设备，可以对顶部有树脂的大面积表面进行压印，以获得可固化的压印产品。这些大面积的表面可以通过使用大印版载体来运输或处理。印版载体的目的是引导和运输基板。具有印版载体可以实现或促进柔性母版和基板的对齐。印版载体还可以对压印辊施加反压。在不同的设置中，反压由位于基板和印版载体下方的下部压印辊提供。
9.印版载体尺寸越大，印版载体的平坦表面的制作就越复杂。如果印版载体不是完全平坦的，则在与顶部辊的线压力相结合的压印过程中基板(位于印版载体上方)上的反压将局部地有所不同。这将导致最终产品上的局部厚度变化。另外，如果(大)基板的背面(其与印版载体接触)由于厚度变化、缺陷或污染(例如灰尘颗粒)而不是均匀地平坦的，那么在压印期间也会出现压力变化。此外，压印辊的不平整也会导致压印期间的压力变化。这一切都将导致局部较薄或较厚的残留层厚度。因此，基板的不平整背面会导致基板正面——即漆面——出现可见缺陷并影响压印的最终产品的质量。
10.辊对辊压印工艺不使用印版载体。辊对辊压印专注于纹理化膜的生产，而不是在离散基板或产品上复制纹理。在辊对辊压印中，柔性母版与产品的对齐不是问题。


技术实现要素：

11.因此，本发明的目的是补偿或至少最大限度地减小现有技术的辊对板压印设备的
缺点。
12.该目的通过一种用于辊对板工艺的压印设备来实现，其中印版载体包括补偿材料，其中基板位于补偿材料上方，其中补偿材料的面积大于基板的面积并且基板的边界和补偿材料的边界不接触。由于补偿材料的使用，基板和/或印版载体和/或压印辊的不均匀平坦度的缺点可以通过补偿材料来减轻或减小。
13.基板位于补偿材料上方与补偿材料的边界区域相距一定距离处。优选地，基板边界到补偿材料边界的距离为至少3mm，优选至少0.5cm，更优选至少3cm，最优选至少5cm，最优选至少10cm。
14.补偿材料的边界区域是指补偿材料的侧面和边缘。如果使用圆形补偿材料，则该圆形材料仅具有一个侧面，并且基板位于距该一个侧面一定距离处。
15.根据本发明的第一构思，补偿材料的尺寸大于基板的尺寸，并且基板以基板与补偿材料的侧面相距一定距离的方式位于补偿材料上方。这意味着，基板的边界和补偿材料的边界不(彼此)接触。基板优选地位于补偿材料的中心区域中，并且基板的侧面不与补偿材料的侧面成一直线或基板突出超过补偿材料。侧面载体支承件可以在基板旁边被放置在相同的补偿材料上，或者侧面载体支承件可以由补偿材料制成。
16.特别是对于非方形基板，基板上的压力将会变化，因为下面的层(例如印版载体)不是等分的基板和侧面载体支承件。例如，在作为基板的圆形晶片的起点处，几乎没有补偿材料，并且辊将无法弯曲。在作为基板的圆形晶片的中间，辊可能会弯曲。此处基板上的压力会更高。如果基板和侧面支承件下方没有补偿材料，则圆形基板的中间和侧面的压力将相等。因此，尺寸比基板大的补偿材料——其中基板位于距补偿材料的边界区域一定距离的位置处——是特别有利的。
17.该目的还通过一种用于辊对板工艺的压印设备来实现，该压印设备包括柔性母版、印版载体和基板，其中柔性母版在压印过程中可压在基板上并且印版载体保持基板，其中印版载体包括形式为包含流体的附加层的补偿材料。
18.术语补偿材料是指具有可逆压力补偿特性的每种材料。在本发明的一种形式中，补偿材料是流体。流体以附加层的形式存在，该附加层优选与印版载体直接共形接触。术语“直接接触”是指附加层与印版载体机械接触。例如，附加层被放置在基板与印版载体之间。在一个优选实施例中，流体是气体或液体。作为气体，优选氩气、氮气或空气。水、油、丙烯酸酯流体或可固化的丙烯酸酯流体是优选的液体介质。在又一优选实施例中，流体是粘弹性流体。流体形式的附加层是指流体形成由流体本身构成的层或流体被充填到包裹物中并且基板位于包裹物上或基板位于流体本身之上或其中。此外，附加层也可以是一种充填了流体的垫。流体形式的附加层不是指一种用于在压印过程中将基板保持在印版载体上的适当位置的凹陷。由于流体而产生了一种流体床，该流体床能够补偿压印过程中不同的压力变化。
19.流体以附加层的形式存在，该附加层优选与印版载体间接共形接触。流体可以存在于容器中，以将流体保持在适当位置。例如，流体存在于袋中，从而形成具有可逆压力补偿特性的球囊或水床。流体可以是气体或液体。
20.在文献jp 2016 20 7950中，公开了吸入孔的使用。由于吸入孔，基板通过吸力保持正确位置。根据该文献，由流体制成的层不是由吸入孔产生的。
21.一种流体系统可用于产生附加层形式的补偿材料，该附加层包括作为补偿材料的类似空气床的流体，通过该空气床，基板以非接触方式安装，同时具有补偿反压。在又一示例中，流体系统用于产生作为补偿材料的液体床，基板通过该液体床无接触地安装，同时具有补偿反压。所提到的空气床和/或液体床可以存在于共形容器中，从而形成球囊或液体床，以将流体保持在适当位置。
22.在本发明的另一种形式中，补偿材料是柔性材料。
23.术语“柔性”是指材料可以被可逆地压缩。这意味着与玻璃或金属相比，柔性材料具有弹性。优选地，柔性材料具有根据astm e111测量的0.1吉帕斯卡(gpa)与10吉帕斯卡(gpa)之间的杨氏模量，更优选0.5吉帕斯卡与5吉帕斯卡之间的杨氏模量。例如，柔性材料可以是橡胶、弹性体、纤维材料、epdm、聚氯丁二烯、聚氨酯或其它塑料或上述材料的混合物。
24.在本技术中，如果一种材料具有根据astm e111测量的高于50gpa的杨氏模量，则将该材料称为刚性材料。
25.在又一优选实施例中，补偿材料具有根据astm d2240测量的低于肖氏a等级80的肖氏硬度值。
26.基板位于补偿材料上方。术语“位于上方”是指基板位于补偿材料上方，在补偿材料上方直接或间接接触(例如，中间有另一层)。由于基板与补偿材料之间的直接共形接触，可以遵循任何不平整，并且可以减少不希望有的影响。在一个优选实施例中，基板被嵌入补偿材料中。
27.在一个优选实施例中，印版载体具有至少一个空腔。
28.术语“空腔”是指印版载体的用于基板的储存区域的至少一个部段的任何特定缩小或升高(参见图5a、图5b和图5c)。这包括例如印版载体内的包括一个或多个侧壁的凹部以及印版载体内形式为凹槽或框架结构的间隙。储存区域是印版载体的一部分，并且是基板位于印版载体上或印版载体中的区域。
29.优选地，基板位于印版载体的空腔内。由于该至少一个空腔，柔性母版在基板上方被引导并且柔性母版的边缘在印版载体上方移动。由于这种载体设计，柔性母版在基板上的压力在基板上被平均分配。
30.在一个优选实施例中，空腔具有大约等于基板厚度的高度。为便于理解，基板具有传播方向并且基板的厚度垂直于该传播方向。这意味着，基板具有树脂在其上被压印的表面，基板的厚度垂直于压印表面。由于该优选实施例，确保了基板的整个表面与柔性母版接触，由此在基板上施加恒定压力。
31.在另一优选实施例中，空腔的高度大约等于基板厚度与柔性母版厚度之和。在这种情况下，柔性母版的宽度小于空腔的宽度，并且柔性母版的侧面位于空腔内。此外，在该实施例中，确保了柔性母版和基板彼此紧密且全表面接触，树脂位于其间，由此在接触区域上提供了恒定压力。
32.应当清楚的是，在基板顶部或柔性母版上存在可固化的树脂，也称为漆，并且柔性母版将结构压印到该树脂中。当在下文中提到柔性母版与基板接触时，意味着柔性母版的图案被转印到基板上存在的树脂中。关于压印工艺和压印设备的另外的设备装置，请参考文献wo 2018/011208。
33.在一个优选实施例中，印版载体由至少两个部分——至少一个第一印版载体部分和至少一个第二印版载体部分——制成。
34.优选地，第一印版载体部分由第一材料制成并且第二印版载体部分由第二材料制成，其中第一材料和第二材料彼此不同。优选地，印版载体的两个部分中的至少一个包括或产生补偿材料。在一个优选实施例中，第一印版载体部分具有流体系统，以产生作为补偿材料的空气床或液体床，并且印版载体的第二印版载体部分由刚性材料制成。在另一实施例中，柔性材料包括或产生空腔。例如，在一个优选实施例中，印版载体由玻璃材料的第一部分和柔性材料的第二部分制成，其中空腔是第二部分的一部分。由于采用了两个部分，因此两个部分可以由不同的材料制成，即使增加了柔韧性，也不会降低印版载体的稳定性。
35.优选地，第一印版载体部分和/或第二印版载体部分由补偿材料制成。“由
…
制成”是指载体部分几乎100％由补偿材料制成。例如，印版载体由作为第一印版载体部分的非柔性材料(玻璃)制成并且由作为第二印版载体部分的柔性材料制成。如果存在空腔，则空腔可以是第一部分或第二部分的一部分，或者在这两个部分上延伸。在补偿材料是流体的情况下，印版载体可以是包括更刚性基板的第一印版载体部分与包括流体系统以产生空气或液体补偿材料层的第二印版载体部分的组合。
36.在又一优选实施例中，补偿材料可以可逆地连接到印版载体，优选地柔性材料可以可逆地连接到印版载体。优选地，补偿材料(优选柔性材料)可以可逆地连接到第一印版载体部分和/或第二印版载体部分。优选地，补偿材料是柔性垫形式的柔性材料。该柔性垫被铺设在印版载体上——例如铺设在印版载体的空腔中。在本例中，柔性垫可以超出空腔或被空腔束缚。
37.优选地，印版载体的至少两个部分(第一印版载体部分和第二印版载体部分)可以可逆地彼此连接。“可以/能可逆地连接”是指两个部分可以彼此分开而不会破坏任何一个部分。两个部分之间的连接可经由真空系统、一个或两个部分上的粘合表面、通过胶水和/或通过插头连接(如导轨系统或定位销)和/或经由螺钉系统和/或磁性地或上述系统的组合来实现。由于印版载体的两部分结构，很容易使印版载体适应不同的基板厚度(树脂厚度)或灵活的母版厚度。另外，通过使用柔性材料作为一个部分，该部分具有比由非柔性材料制成的部分高的耐磨性。因此，只需更换印版载体的一个部分(而不是整个印版载体)。
38.在一个优选实施例中，第一印版载体部分和/或第二印版载体部分具有用于基板的框架结构。在一个优选实施例中，空腔与基板的形式/形状相同。在本文中，“形式/形状相同”是指，例如，空腔不是圆形的，并且基板是有角的。优选地，空腔形成一种可供插入基板的凹窝。在该实施例中，基板在压印过程中经由印版载体在基板的所有侧面区域上受到保护。也可以以这样的方式确定空腔的尺寸，即基板以形状配合的方式位于印版载体内，从而避免在压印过程中滑动。然而，也可以想到，空腔形成为一种在整个印版载体上延伸的宽槽。
39.在一个优选实施例中，印版载体包含厚度比为3:1的第一印版载体部分和第二印版载体部分。
40.在一个优选实施例中，流体流动系统位于印版载体上或印版载体中，这不应与形式为包含流体的附加层的补偿材料相混淆。流体流动系统可位于第一印版载体部分上以保持或安装第二印版载体部分，和/或位于第二印版载体部分上以保持或安装基板。印版载体
的空腔或平坦顶面可以具有例如真空孔，通过该真空孔可以产生较低的压力。真空会将基板保持在空腔内的限定位置并因此会改善压印过程。
41.在又一优选实施例中，印版载体包括放置系统。该放置系统优选地包括升降指和/或推动器，可以借助于它们例如通过使用机器人始终将基板放置在空腔内的相同位置处。
42.在一个优选实施例中，基板定位系统位于印版载体上。例如，可以在第二印版载体部分表面上或空腔内增加定位销。定位销可以改变基板位置。结果，可以有利地提高工艺精度，因为压印工艺将总是在基板的同一点处开始。
43.针对压印设备提及的所有实施例同样适用于辊对板工艺。
附图说明
44.下面通过附图进一步描述本发明的思想。
45.图1示意性地示出了辊对板压印过程。
46.图2示意性地示出了压印过程中导致不均匀的残留层厚度的干扰。
47.图3示意性地示出了在柔性压印载体的情况下干扰的有限影响。
48.图4示意性地示出了印版载体的设计。
49.图5a示意性地示出了印版载体的构型。
50.图5b示意性地示出了包括凹窝形式的空腔的印版载体。
51.图5c示意性地示出了包括第一部分和第二部分的印版载体。
52.图6示出了位于补偿材料上方与补偿材料的边界区域相距一定距离处的基板。
具体实施方式
53.图1示出了压印设置和压印过程。通过使用压印辊104a将具有压印图案105a的柔性母版105压在位于基板102上的可固化树脂103上，该压印图案105a具有产品纹理所需的反转结构(负)。具有基板厚度102b的基板102是板——例如但不限于由刚性玻璃制成——并且可以具有不同形状。该基板102被放置在印版载体101上以实现运输或对齐以及可能的反压。印版载体101尤其可以由玻璃或金属制成。在使用来自uv光源106的uv光106a使树脂103固化之后，柔性母版105被剥离辊104b剥离，并且具有所需产品纹理107a和下方残留层107b的固化树脂107被转移到基板102上。
54.在图2中示出了不同的示例，在压印过程中存在干扰，从而导致残留层厚度不均匀。在图2a中，由于印版载体101的不平整，残留层厚度107b将局部不同。柔性母版105的压印图案105a被转移到树脂103中。由于印版载体101的不平整，固化树脂107中的压印图案105a将局部不同，从而在基板102上具有变化的残留层厚度107b-1和107b-2。
55.在图2b中，不平整是由不均匀的基板102厚度引起的。例如，不均匀的钢化玻璃被用作基板102。由于这种基板不平整而导致的压力差将导致不同的残留层厚度107b-1和107b-2。
56.在图2c中，不平整是由污染(例如，一点点灰尘)引起的。基板102下方的缺陷和颗粒108将局部抬高基板102。由于这种不平整造成的压力差将导致不同的残留层厚度107b-1和107b-2。
57.图3示出了包括补偿材料——例如柔性材料114——的印版载体101的正面效果。
柔性材料114将吸收局部压力升高。升高的压力将压缩印版载体101的柔性材料114，由此残留层厚度107b保持恒定。图3a和图3b示出了由作为补偿材料的一个实施例的柔性材料114制成的印版载体101(所谓的柔性印版载体101)在基板102下方的压缩。图3a示出了不均匀的印版载体厚度101的补偿，一旦由补偿材料114制成就可以补偿这种不均匀的印版载体厚度101。在图3b的情况下，不均匀的基板厚度102在补偿材料114中得到补偿。图3c示出了由于缺陷108而引起的柔性印版载体101的局部压缩。由于印版载体部分100的柔性材料114补偿了不平整108，因此柔性母版105的柔性母版图案105a被正确地转印到固化树脂107中。在图3的所有实施例中示出的是，补偿材料114的尺寸大于基板102的尺寸，且基板102定位在距补偿材料114的边缘一定距离处。这意味着，基板102位于补偿材料114的中心区域中而不是在边界区域中并且与下方的补偿材料114的侧面成一直线。
58.在不需要印版载体101提供反压(即印版载体101下方的平台或第二辊用于提供反压)的情况下，印版载体101可以完全由补偿材料制成，优选由柔性材料114制成(柔性印版载体)。在这种情况下，增加作为装载/卸载或对齐机构的载体功能将更加复杂。
59.图4示出了由两个部分构成的印版载体101的不同设计。如图所示，印版载体101具有第一印版载体部分101a和第二印版载体部分101b。该第二印版载体部分101b可以固定在第一印版载体部分101a上。固定是可拆卸的或不可分离的(无需破坏一个部分)。图4示出了具有真空孔110以在压印期间保持基板102稳定的载体设计。图4示出了可以上下移动的升降指111。在上侧位置，可以例如通过使用机器人来放置基板102。一旦升降指111被降下，基板102就被放置在印版载体101上。而且，图4示出了定位对准系统109——其由可以向内和向外移动以允许放置基板102的定位销制成，其中销被向外放置——以及在销向内移动后的对准定位。
60.该第二印版载体部分101b可以由柔性材料114(在该图中未示出)制成。例如，该第二印版载体101b可以是柔性垫。在第二示例中，第二印版载体部分101b可以是流体系统，该流体系统产生空气床或液体床以产生补偿层。
61.图5示出了包括空腔112的印版载体101的不同构型。该空腔112可用于在放置于空腔112内的基板102上方产生均匀的压印压力。在这种情况下，空腔高度(参见图1)是一个重要的控制参数。对于比空腔112的宽度更宽的柔性母版105而言，空腔112的高度应当与基板102b(图5中未示出)的高度大致相同。对于适合并被放置在空腔112内的比空腔112的宽度小的柔性母版105而言，空腔112的高度应当是基板高度与柔性母版105的厚度之和。空腔112可以是正方形的、长方形的，可以具有凹槽形状，或具有与基板102完全相同的形状。
62.图5a和图5b中的印版载体101以包括第一印版载体部分101a和第二印版载体部分101b的两部分形式构成。空腔112位于第二部分101b中。第一印版载体部分101a的材料可以与第二印版载体部分101b相同或不同。两者都可以由与例如橡胶相同的柔性材料114制成。在大多数情况下，第一印版载体部分101a将由与第二印版载体部分101b不同的材料制成。例如，第一印版载体部分101a可以由刚性材料如玻璃或金属或者具有更高刚度的材料(例如肖氏硬度高于100的橡胶)制成，而第二印版载体部分101b由更柔韧的材料或流体膜制成。
63.在图5a中，位于第二印版载体部分101b内用于放置基板102的空腔112是开口的。基板102将被放置在第一印版载体部101a上。在这种情况下，优选而言，第一印版载体部分
101a的材料由补偿材料制成，而第二印版载体部分101b由相同的补偿材料或更刚性且柔性更小的材料制成。例如101a和101b均可以由橡胶制成。在另一示例中，第一印版载体部分101a具有流体系统以产生形式为空气床或水床的补偿材料，而第二印版载体部分101b是更刚性的保持器。
64.在图5b中，用于放置基板102的空腔112被第二印版载体部分101b的材料完全包住/包围。在这种情况下，优选而言，第二印版载体部分101b的材料是柔性的，使用柔性材料114。
65.在图5c中，印版载体101包括空腔112，其中柔性材料114位于空腔112内部。在该实施例中，印版载体101由更刚性的材料制成。如果基板101的背面由于缺陷或厚度变化而不是均匀地平坦的，则在压印过程中将存在压力变化。这将导致树脂的残留层厚度局部较薄。在压印产品的正面处会看到不均匀的背面图案。由于使用了放置在空腔112内部的柔性材料114，也可以避免或减少这种影响。柔性材料114可以是橡胶薄片或塑料箔片。优选地，柔性材料114不仅放置在空腔112内，而且还放置在空腔112周围的直立侧面上。
66.在图6中，基板102位于补偿材料上方与补偿材料的边界区域相距一定距离处。边界区域由补偿材料的侧面a'产生。如果基板的侧面a没有与补偿材料的侧面a'成一直线并且布置在补偿材料的侧面a'上方，则基板102位于距边界区域一定距离处。基板的侧面a与补偿材料的侧面a'之间的距离对于所有侧面而言可以相同或不同。