【技术实现步骤摘要】
本申请属于复合软模具制造和纳米压印，具体涉及用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法。
技术介绍
1、曲面共形压印作为一种先进的制造技术，能够解决传统制造方法在曲面基材上应用的局限性，如传统光刻、电子束、离子束等刻蚀工艺以及丝网印刷、软印刷、纳米压印等印刷工艺在曲面电子制造上的不足。该技术通过物理接触的方式，将具有微纳结构的模具精准地共形压印到待加工材料表面，从而实现微纳米级图案的快速、大面积复制，它不仅具有高精度、高效率的特点，还能够大幅降低生产成本，为微纳米器件的批量化生产提供了有力支持。在半导体制造、光电子器件、生物医疗、微流控芯片等多个领域展现出其独特的优势。
2、然而，曲面共形压印技术的核心在于共形模具的制造。模具作为压印过程中的“蓝图”，其质量和精度直接决定了压印图案的准确性和稳定性。传统的硬模具(如硅模具、金属模具等)虽然具有较高的刚性和耐用性，但在面对复杂曲面、大面积或高精度要求时，其制造难度和成本均显著增加。此外，硬模具在压印过程中易产生应力集中，导致模具损坏或压印图案失真。相比之下，软模具(如聚二甲基硅氧烷(pdms)模具、聚氨酯模具等)因其良好的柔韧性、可塑性和低成本特性以及能够轻松适应各种非平整衬底，减少压印过程中的应力集中，提高压印图案的均匀性和稳定性，在纳米压印技术中逐渐受到青睐。然而，当前三维曲面纳米压印和微纳图形化技术面临的一个重大挑战是，如何制造大尺寸(特别是无拼接)的三维非可展曲面共形压印微纳软模具。现有的电子束光刻、聚焦离子束制造及干涉光刻等微纳制造技术，在制造大尺寸无拼接微纳模具
3、综上所述，现有技术难以实现高精度曲面压印模具的制造，尤其是对于大尺寸非展开曲面共形压印亟需的大尺寸无拼接微纳软模具，这严重制约了非可展曲面共形压印广泛工程应用。因此，亟待开发用于非可展曲面共形压印的大尺寸无拼接微纳软模具制备新技术和新工艺，实现大尺寸无拼接复杂曲面微纳软模具高效、低成本制造。
4、该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请的目的在于提供一种用于非可展曲面共形压印的无拼接微纳软模具制备方法，解决三维非可展曲面共形压印软模具制造的技术难题。
2、在本申请的一些实施例中，提供一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：基材预处理
4、对打印基材进行清洗干燥处理，确保基材表面无杂质；
5、步骤2：打印母模板
6、根据压印模具需要的特征图形结构，在非可展曲面基材上打印出微纳米特征图形结构作为母模板；
7、步骤3：制作中间软模具
8、首先将液态中间材料浇注到母模上并固化，随后将固化后的柔性中间模具从非可展曲面基材上取下，然后去除母模牺牲结构，获得中间软模具；可选地，为便于后续压印软模具的脱模，能够对中间软模具表面进行抗粘附处理，在其表面喷涂或沉积一层低表面能的材料；
9、步骤4：复制压印软模具
10、首先将复制材料浇注到步骤3制作的中间软模具上并固化，随后将固化后的柔性压印模具从基材上取下，获得与打印母模板结构相同的压印软模具。
11、步骤5：模具后处理
12、将步骤4制作的压印软模具内外表面进行翻转，并对压印软模具表面进行抗粘附处理，防止在三维曲面共形压印过程中脱模困难；可选地，在压印软模具外表面贴附一层背衬支撑层。
13、在本申请的一些实施例中，所述步骤2中打印工艺为五轴联动电场驱动熔融喷射微纳3d打印。
14、在本申请的一些实施例中，所述步骤2中特征图形结构的打印的材料包括：聚己内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚乙烯醇(pva)、水溶性peg/peo复合材料等热塑性材料。
15、在本申请的一些实施例中，所述步骤3中采用的液态中间材料包括聚二甲基硅氧烷(pdms)、氟聚合物、硅橡胶、uv树脂及相应的掺杂有导电粒子(银、铜等)的材料等。
16、在本申请的一些实施例中，所述步骤3中中间软模具固化方法包括uv固化、加热固化等。
17、在本申请的一些实施例中，所述步骤3，母模牺牲结构去除方法包括溶剂溶解、加热熔融、超声清洗等。
18、在本申请的一些实施例中，所述步骤4，复制材料包括聚二甲基硅氧烷(pdms)、氟聚合物、硅橡胶、uv树脂及相应的掺杂有导电粒子(银、铜等)的材料等。
19、在本申请的一些实施例中，所述步骤4，压印软模具固化方法包括uv固化、加热固化等。
20、在本申请的一些实施例中，所述步骤5背衬支撑层，能够采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、导电pet等。
21、在本申请的另一些实施例中，还提供一种大尺寸无拼接复杂曲面微纳软模具，由上述制备方法制备得到。
22、在本申请的再一些实施例中，还提供一种非可展曲面微细共形电路的制备方法，使用上述大尺寸无拼接复杂曲面微纳软模具制备而成。
23、在本申请的一些实施例中，使用上述软模具覆盖在曲面基材上，中间设置压印胶，进行共形压印复形出电路图案，刻蚀，在曲面基材上获得与电路几何图案一致的凹槽结构，然后，在凹槽内填充种子层，并利用电镀工艺在槽内填充满高导电金属；随后，熔融强化凹槽内异质金属，金属冷却后，与凹槽内粗化微结构形成互锁结构，样件后处理，获得共形电路。
24、在本申请的一些实施例中，曲面基材表面涂铺压印胶，压印出电路图案包括以下步骤：
25、(1)在基材表面涂覆一层压印胶；
26、(2)将制造的压印软模具与曲面基材对准，施加压力，实现软模具与曲面基材共形接触；
27、(3)在压印胶上复制出软模具结构，并通过施加气压力和电场力，减小残留层厚度；
28、(4)释放压印力，并保形一段时间，随后固化压印胶；
29、(5)压印胶完全固化后，通过揭开式脱模，将软模具与压印图案分离，实现三维图形高效、高精度预成形。
30、在本申请的一些实施例中，所述刻蚀具体包括并以下步骤：
31、(1)去除压印残留层；
32、(2)以复制图案的光刻胶为掩模，采用湿法刻蚀，在曲面基材中刻蚀出电路图案凹槽；
33、(3)去除光刻胶；
34、(4)对曲面基材凹槽进行粗化，在凹槽中形成不规则的微纳结构；根据需要决定是否进一步改性处理，实现超亲水性。
35、在本申请的一些实施例中，在凹槽内填充种子层包括以下步骤：
36、(1)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤2中打印工艺为五轴联动电场驱动熔融喷射微纳3D打印。
3.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤2中特征图形结构的打印的材料包括：聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、水溶性PEG/PEO复合材料中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤3中采用的液态中间材料包括聚二甲基硅氧烷、氟聚合物、硅橡胶、UV树脂及相应的掺杂有导电粒子的材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤3中中间软模具固化方法包括UV固化和/或加热固化。
6.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤3，母模牺牲结构去除方法包括溶剂溶解、加热熔融或超声清洗。<...
【技术特征摘要】
1.一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤2中打印工艺为五轴联动电场驱动熔融喷射微纳3d打印。
3.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤2中特征图形结构的打印的材料包括：聚己内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚乙烯醇(pva)、水溶性peg/peo复合材料中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤3中采用的液态中间材料包括聚二甲基硅氧烷、氟聚合物、硅橡胶、uv树脂及相应的掺杂有导电粒子的材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种用于非可展曲面共形压印的软模具制备方法，其特征在于，所述步骤3中中间软模具固化方法包括uv固化和/或加热固化。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰红波，李红珂，朱晓阳，许权，孙铭泽，李妍妍，赵佳伟，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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