一种曲面上微结构滚压成型制造方法技术

本发明专利技术公开了一种曲面上微结构滚压成型制造方法，它有六大步骤。通过将模板在棒料外表面上的滚压，再将其刻蚀，从而实现曲面上的微结构的制造。相对于传统只能在平面上制造微结构的方法，本发明专利技术能够通过更简易的方式，突破了传统光刻和微接触压印等方法只能在平面上制作微结构的局限性，在曲面上制造精密的微结构。压印模板经过清洗后，可反复使用。如此能够实现高效，廉价的制造方法，而且相比于其它微纳米压印，其对环境洁净程度要求更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微结构制造方法，特别是涉及。它通过将模板在棒料外表面上的滚压，再将其刻蚀，从而实现曲面上的微结构的制造。属于微结构制造
。
技术介绍
微接触压印技术是纳米压印技术中的一种，由IBM和哈佛大学所提出，其原理与盖章的概念最为相近。该工艺采用弹性的印章将硫醇转移到镀金或银的表面上。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)倒在包含图形的模具上，一般模具可通过光学、电子束光刻得到，也可以通过微机械结构加工或其他微型结构的复制得到。印章材料在模具中固化，脱模后得到所需印章。通常印章的材料为PDMS。将印章与衬底接触并浸没在“墨”溶液中，墨溶液主要为硫醇，让印章充分沾上“墨汁”。随后将浸有“墨汁”的印章盖在镀金的衬底上，墨汁会沾在镀金衬底上。只有与印章接触过的表面才能沾上硫醇溶液，形成自组装单分子层。硫醇分子会吸附有机分子，从而实现自组装。另外，硫醇与金反应后，还可以采用湿法刻蚀的方法，如在氰化物溶液中，氰化物的离子促使未被单分子层覆盖的金溶解，而单分子层能有效阻挡氰化物的离子，将被覆盖的金保留，即可实现图形转移。 微接触压印工艺不需要极为苛刻的实验环境，而且对表面平坦化也没有要求，相比光学光刻而言，更加方便和经济。本专利技术的主要目的是提供一种新型的可展开曲面微结构制造方法，其突破了传统光刻和微接触压印等方法只能在平面上制作微结构的局限性，且高效率，低成本。
技术实现思路
1、目的:本专利技术的目的是提供，其突破了传统光刻和微接触压印等方法只能在平面上制作微结构的局限性，且高效率，低成本。 2、技术方案:为了达到前述的目的，本专利技术所运用的技术手段是将模具在棒料类材料的外表面上进行滚压，再将其刻蚀，从而实现曲面微结构制造。 本专利技术具体技术实现如下: 本专利技术，该方法具体步骤如下: 步骤一:根据将要制造结构的曲面情况(如锥面，圆柱面或两者复合曲面)，通过光刻、化学刻蚀及微机械加工等方法，设计制造出所需的平面压印模板； 步骤二:在另一平面上(如玻璃片)附着一层黏性均匀薄的转印介质(如光刻胶)，将压印模板压在粘附有转印介质的平面上，使转印介质能够均匀的覆盖至其上；对压印模板的要求是:表面除需要加工的结构外，应当保持光滑。为了保证滚压过程中无相对滑动且接触良好，压印模板应选用相对柔软材料，如PDMS。 步骤三:通过精确控制滚压过程，将压印模板上的转印介质转印至将要制造结构的的外表面上，从而实现将模板上的结构转印至其上。对圆柱棒料，可通过简单滚压直接实现；对圆柱、锥体复合表面，可分多次对圆柱面和锥面滚压实现； 步骤四:根据不同棒料的材质和转印介质，选用合适的刻蚀方法对带有转印介质的棒料进行刻蚀处理(如，化学刻蚀或气象刻蚀)。刻蚀方法的选择要能够刻蚀棒料，而不能刻蚀转印介质，从而将转印的结构刻蚀至所需深度； 步骤五:棒料上刻蚀结构完成后，将残余的转印介质去除(如，对光刻胶，可通过丙酮超声清洗)，最终在棒料上得到所需的精密微结构； 步骤六:压印模板经过清洗处理后，可继续重复使用。 3、优点及功效:相对于传统只能在平面上制造微结构的方法，本专利技术能够通过更简易的方式，在曲面上制造精密的微结构。压印模板经过清洗后，可反复使用。如此能够实现高效，廉价的制造方法，而且相比于其它微纳米压印，其对环境洁净程度要求更低。 【附图说明】 图1:曲面微结构滚压成型制作过程图 图2:圆柱棒料微结构不意图 图3:圆柱、椎体复合曲面微结构示意图 图4:钢棒上通过微结构滚压成形制造出的微孔阵列 图5:本专利技术流程框图 元件符号说明 1......棒料11......棒料上压印上的转印介质 2……压印模板 21……压印模板上的转印介质3……基板 31……基板上均匀覆盖的转印介质 4……刻蚀液 5……最终棒料51……棒料上的微结构 6......圆柱、椎体复合棒料61......圆柱面上微结构 62......椎体上微结构 【具体实施方式】 下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。 如图1所示流程，在基板(3)上均匀覆盖转印介质(31)，此处为光刻胶。将得到的压印模板(2)与基板(3)接触，使转印介质(31)从基板(3)均匀转移至压印模板(2)上。将压印模板上的转印介质(21)滚压至棒料(I)上，从而实现图形的转移。再对棒料(I)进行刻蚀，此处为放入刻蚀液(4)，并控制刻蚀深度。最终得到含有棒料上的微结构(51)的最终棒料(5)。将模板清理后可进行下一次制作。 见图1一图5，本专利技术，该方法具体步骤如下: 步骤一:根据将要制造结构的曲面情况(如锥面，圆柱面或两者复合曲面)，通过光刻、化学刻蚀及微机械加工等方法，设计制造出所需的平面压印模板(2); 步骤二:在另一平面上(如玻璃片)附着一层黏性均匀薄的转印介质(如光刻胶)，将压印模板压上的转印介质(31)的平面上，使转印介质能够均匀的覆盖至其上；对压印模板(2)的要求是:表面除需要加工的结构外，应当保持光滑。为了保证滚压过程中无相对滑动且接触良好，压印模板应选用相对柔软材料，如PDMS。。 步骤三:通过精确控制滚压过程，将压印模板(2)上的转印介质转印至将要制造结构的的外表面上，从而实现将模板上的结构转印至其上。对圆柱棒料，可通过简单滚压直接实现；对圆柱、锥体复合棒料出)，可分多次对圆柱面和锥面滚压实现； 步骤四:根据不同棒料的材质和转印介质，选用合适的刻蚀方法对带有转印介质的棒料进行刻蚀处理(如，化学刻蚀或气象刻蚀)。刻蚀方法的选择要能够刻蚀棒料，而不能刻蚀转印介质，从而将转印的结构刻蚀至所需深度； 步骤五:棒料上刻蚀结构完成后，将残余的转印介质去除(如，对光刻胶，可通过丙酮超声清洗)，最终在棒料上得到所需的精密微结构； 步骤六:压印模板(2)经过清洗处理后，可继续重复使用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面上微结构滚压成型制造方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：根据将要制造结构的曲面情况，通过光刻、化学刻蚀及微机械加工方法，设计制造出所需的平面压印模板；步骤二：在另一平面上附着一层黏性均匀薄的转印介质，将压印模板压在粘附有转印介质的平面上，使转印介质能够均匀的覆盖至其上；对压印模板的要求是：表面除需要加工的结构外，应当保持光滑，为了保证滚压过程中无相对滑动且接触良好，压印模板应选用相对柔软材料；步骤三：通过精确控制滚压过程，将压印模板上的转印介质转印至将要制造结构的的外表面上，从而实现将模板上的结构转印至其上；对圆柱棒料，通过简单滚压直接实现；对圆柱、锥体复合表面，分多次对圆柱面和锥面滚压实现；步骤四：根据不同棒料的材质和转印介质，选用合适的刻蚀方法对带有转印介质的棒料进行刻蚀处理，刻蚀方法的选择要能够刻蚀棒料，而不能刻蚀转印介质，从而将转印的结构刻蚀至所需深度；步骤五：棒料上刻蚀结构完成后，将残余的转印介质去除，最终在棒料上得到所需的精密微结构；步骤六：压印模板经过清洗处理后，可继续重复使用。

【技术特征摘要】
1.一种曲面上微结构滚压成型制造方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一:根据将要制造结构的曲面情况，通过光刻、化学刻蚀及微机械加工方法，设计制造出所需的平面压印模板； 步骤二:在另一平面上附着一层黏性均匀薄的转印介质，将压印模板压在粘附有转印介质的平面上，使转印介质能够均匀的覆盖至其上；对压印模板的要求是:表面除需要加工的结构外，应当保持光滑，为了保证滚压过程中无相对滑动且接触良好，压印模板应选用相对柔软材料； 步骤三:通过精确控制滚压过程，将压印模板上的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华伟，张力文，张德远，程明龙，张鹏飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11