电化学器件纳米压印设备

用于制作量子磁碟，检测器件。 2100433B

压印压力范围：0至3.45 MPa 压印空间≧Ø 100 mm 压印腔真空度 ＜ 1 Torr 紫外压印 - UV LED灯寿命：10000-15000小时工作时间。

滚型纳米压印是一种高效、低成本批量化制造大面积微纳米结构的方法，已经被看成是最具有工业化应用前景的微纳米制造方法之一，同时也被认为是实现纳米压印技术从实验室到工业化应用的一个重要突破口。开展滚型纳米压印过程中模具变形机理和规律的研究，提出滚型纳米压印两种理论模型，揭示柔性接触滚轮模具变形的机理、规律和主要影响因素，阐述硬质接触和柔性接触两种压印方式显著区别和特点。该研究为探索减小弹性滚轮模具变形策略和方法，滚型纳米压印工艺要素的优化，以及提高滚型纳米压印复型精度和压印效率奠定了理论基础。

压印模具理论模型

传统纳米压印不管是硬质模具还是软质模具被认为是一种平板型平面接触压印工艺，滚型纳米压印使用的是滚轮型模具，其压印过程为线接触模式。线接触模式具有突出的优点：①解决了压印过程中受力不均匀和衬底不平整制约大面积纳米压印的技术难题，实现大面积纳米压印；②脱模力小，减少脱模缺陷，提高了压印图形的质量；③克服传统压印过程中陷入气泡的缺陷。但是，线接触滚型纳米压印与传统平板型平面接触纳米压印具有完全不同的压印作用机理(压印过程和脱模过程)，传统平板型平面接触纳米压印所建立的理论体系已经不再适用于滚型纳米压印，需要建立新的数学模型描述滚型纳米压印工艺。

滚型纳米压印使用滚轮模具主要有两种形式：硬质滚轮模具(直接在硬质基材上形成微纳米特征结构，和弹性滚轮模具(在柔性基材形成微纳米特征结构，或者在硬质图形层和硬质基材中间包含弹性缓冲层，形成三明治结构，)。硬质滚轮模具和弹性滚轮模具在滚型纳米压印中具有不同的作用机制。

压印模具柔性接触模具变形规律

对压印力和特征结构深宽比对模具变形的影响:滚轮模具上具有W=1μm, H=1μm 的微特征结构，分别施加0.01N、0.03N、0.05N、0.07N、0.10N、0.20N压印力。随着压印力的增大，滚轮模具最大应变总趋势不断增大，为了实现高保真图形复制，在满足其他工艺因素前提下，应尽可能选用较小的压印力，以减小模具的变形。

通过深宽比与模具变形关系的研究，得到结论：随着特征结构深宽比的增加，模具的最大应变位置发生改变，应变量最初减小，随后增大，但不是呈现线性关系。另外，考虑脱模等因素的影响，滚型纳米压印难以实现大深宽比特征结构的制造。此外，考虑尺度效应，提出的理论模型和数值模拟分析的结果适用范围是在微尺度，在纳尺度下可能不再适用。对于纳尺度滚型纳米压印的研究，需要借助量子力学、纳米力学、分子动力学、纳尺度流体、纳米摩擦学、多尺度模拟等工具开展研究。 2100433B

热压印可分为凸面热压印和平面热压印。

(一)凸面热压印

制品装饰表面为平面，热压印模表面刻制凸形装饰图案或字体，热压印后制品表面形成凹形图案或字体，热压印箔装饰层粘结在凹形图案或字体表面上；，装饰层低于肋品表面，装饰层不易磨损。

凸面热压印是在热压印机上进行。压印模根据使用情况可用镁、铜、钢、硅橡胶等材料制成。压印模设置电加热控温装置。压印模上凸形图案或字体采用照相制版蚀刻方法成型，硅橡胶压印模，用硅橡胶浇铸成型凸形图案或字体的印模胶板，再将印模胶板粘结在金属基板上。

(二)平面热庄印

制品装饰表面为平面或凸形图案和字体，热压印模的压印面为软质硅橡胶平板。热压印过程中橡胶板压紧热压印箔，热压印箔粘贴在凸形图案和字体的表面，使热压印箔装饰层转移在表面。

平面热压印在热压印机上进行。平面热压印模由软质硅橡胶板和金属基板粘结而成，金属基板起着支撑橡胶扳和设置电加热控温装置的作用。硅橡胶硬度为肖氏50~90，最高使用温度为200℃，板厚为2~5mm。

1） 热压印相对于传统的纳米加工方法，具有方法灵活、成本低廉和生物相容的特点，并且可以得到高分辨率、高深宽比结构。

2） 热压印的缺点是需要高温、高压，且即使在高温、高压下很长时间，对于有的图案，仍然只能导致聚合物的不完全位移，即不能完全填充印章的腔体。2100433B