專利名稱：納米壓印裝置及納米壓印方法
技術領域：
本發明涉及熱壓印技術領域，尤其涉及一種納米壓印裝置及一種納米壓印方法。
背景技術：
納米壓印，是指將具有納米級特征尺寸的微細結構的模具通過一定壓力，壓入熔融的塑料內，待塑料冷卻或固化，即該微細結構定型后，移去模具，獲得具有納米級微細結構的產品。近年來，納米壓印技術已廣泛應用于制作半導體組件及光學組件。一般而言，太陽能集光系統采用菲涅爾透鏡會聚太陽光，采用芯片將該會聚后的太陽光轉換為電能。菲涅爾透鏡一般由塑料制成，耐候性較差。通常于菲涅爾透鏡表面附上玻璃片或其它高透明片材作為支撐片來提高菲涅爾透鏡的使用壽命。對應地，采用納米壓印技術生產菲涅爾透鏡時，需將模具置于承載臺，將塑料置于模具模腔中，該模腔中形成有納米級特征尺寸的微細結構，將支撐片置于塑料表面封閉該模腔，利用加熱裝置加熱壓印頭，然后利用高溫壓印頭壓住支撐片。于壓印過程中，塑料將形成熔融體，支撐片將與該熔融塑料成一體。但是，支撐片容易相對塑料滑動，且壓力于支撐片的分布為中間較大，邊緣較小。這導致支撐片中間部分容易被壓碎。有鑒于此，提供一種納米壓印裝置及一種納米壓印方法來避免支撐片移位及被壓碎實為必要。
發明內容
以下以實施方式為例說明一種可避免支撐片移位及被壓碎的納米壓印裝置及一種納米壓印方法。一種納米壓印裝置，其包括壓印頭、模具、加熱裝置及真空發生裝置。該壓印頭包括壓印面及與該壓印面相對的固定面。該模具包括模仁及模腔，該模仁自該模腔中露出，具有納米級特征尺寸的微細結構。該壓印頭及加熱裝置分別設于該模具的上方及下方。該壓印面設有導氣孔。該導氣孔孔徑與該模腔口徑匹配。該真空發生裝置與該導氣孔相通，用于通過該導氣孔于該壓印頭內產生吸附力。—種納米壓印方法，包括于模具的模腔內填充塑料料；利用加熱裝置于模具下方加熱模具至該塑料料形成熔融體；利用真空發生裝置于壓印頭內產生的吸附力將支撐片固定于該壓印頭；及利用該壓印頭將該支撐片壓至該熔融體，并使該支撐片封閉該模腔。相較于現有技術，本技術方案的納米壓印裝置及納米壓印方法采用真空發生裝置于壓印頭內產生吸附力來固定支撐片，避免支撐片移位。另，該導氣孔孔徑與模腔口徑匹配，支撐片與該導氣孔相對應的部分不承受壓力，進一步可避免支撐片破碎。
圖1為本技術方案一實施方式提供的納米壓印裝置的示意圖。圖2為采用圖1所示納米壓印裝置制作菲涅爾透鏡的示意圖。
圖3為本技術方案另一實施方式提供的納米壓印裝置的示意圖。圖4為本技術方案再一實施方式提供的納米壓印裝置的示意圖。主要元件符號說明納米壓印裝置100、200、300承載臺10、210、310模具20、220、320加熱裝置30、230、330壓印頭40、240、340 真空發生裝置50、250、350承載面11、211模壓面21模腔22、322模仁23支撐部24微細結構231壓印面41、241、341固定面42、342通孔43導氣孔431、243、344連通孔432導氣管51真空發生器52支撐片60
具體實施例方式本技術方案提供的納米壓印裝置及納米壓印方法適用于通過模壓工藝制作具有支撐片的光學組件及半導體組件。為便于理解，以下以制作帶有支撐片的菲涅爾透鏡為例， 對該納米壓印裝置及納米壓印方法進行詳細說明。參見圖1，本技術方案一實施方式提供的納米壓印裝置100包括承載臺10、模具 20、加熱裝置30、壓印頭40及真空發生裝置50。承載臺10具有承載面11。該承載面11用于承載模具20。模具20具有模壓面21、模腔22、模仁23及支撐部24。模腔22由模壓面21朝模具20內部開設。支撐部24環繞模腔22。模仁23自該模腔22中暴露出。模仁23具有納米級特征尺寸的微細結構231，該微細結構231與待生產的菲涅爾透鏡的光學結構一致。模具20可移動地設于承載面11。加熱裝置30設于承載臺10下方，用于加熱模具20。壓印頭40設于承載臺10上方，并與承載面11相對。壓印頭40具有壓印面41、與壓印面41相對的固定面42及階梯狀通孔43。壓印面41與承載面11相對。固定面42用于與驅動裝置(圖未示)相連，以使壓印頭40于該驅動裝置驅動下朝靠近或遠離該承載面11的方向運動。通孔43包括導氣孔431及連通孔432。導氣孔431自壓印面41的中心區域朝靠近固定面42的方向開設，其口徑與模具20的模腔22的口徑匹配。連通孔432貫通固定面42，并與導氣孔431相通，其孔徑小于導氣孔431的口徑。由此，連通孔432與導氣孔431配合貫通壓印面41及固定面42。真空發生裝置50包括導氣管51及與導氣管51相通的真空發生器52。導氣管51 的一端與連通孔432相通，另一端與該真空發生器52相通。真空發生器52用于通過導氣管51于導氣孔431處產生吸附力。請一并參閱圖1及圖2，采用本實施方式提供的納米壓印裝置100制作菲涅爾透鏡時，需將模具20置于承載臺10的承載面11，于模具20的模腔22內填充塑料，利用加熱裝置30加熱該塑料至形成熔融 體。將支撐片60置于模具20的支撐部24，并封閉該模腔22。 該支撐片可為玻璃片或其它透明度高的材料。驅動壓印頭40朝支撐片60運動，直到壓印頭40的壓印面41與支撐片60接觸，開啟真空發生器52，則支撐片60將因吸附力穩固地固定于壓印面41。繼續壓緊支撐片60及模具20，則部分熔融體將被壓入模仁23內，其余部分熔融體形成與模腔22相同的形狀及尺寸，待該熔融體冷卻固化，移去模具20，則制得附有支撐片60的菲涅爾透鏡。本實施方式的納米壓印裝置100利用真空發生裝置50產生的吸附力吸附支撐片， 可避免支撐片60于納米壓印過程中移位。另，模具20的模腔22的口徑與壓印頭40的導氣孔431的口徑匹配，壓印頭40的壓力直接施于模具20的支撐部24對應的部分支撐片60， 該部分支撐片60被支撐部24支撐，而與模腔22對應的部分支撐片60不承擔壓力，進一步地避免了支撐片60破碎。請參見圖3，本技術方案另一實施方式提供的納米壓印裝置200包括承載臺210、 模具220、加熱裝置230、壓印頭240、真空發生裝置250及環形墊圈260。其中，模具220、 壓印頭240及真空發生裝置250的結構與模具20、壓印頭40及真空發生裝置50的結構相同。加熱裝置230收容于承載臺210內，并臨近承載面211。環形墊圈260固定于壓印頭 240的壓印面241，其內徑與壓印頭240的導氣孔243的口徑匹配。環形墊圈260環繞導氣孔243。于納米壓印時，支撐片于真空發生裝置250產生的吸附力的作用下固定于該環形墊圈 260。請參見圖4，本技術方案再一實施方式提供的納米壓印裝置300包括承載臺310、 模具320、加熱裝置330、壓印頭340、真空發生裝置350及環形墊圈360。其中，模具320及真空發生裝置350的結構與模具20及真空發生裝置50的結構相同。壓印頭340的導氣孔 344直徑恒定，其直接貫通壓印面341及固定面342。環形墊圈360固定于壓印頭340的壓印面341，其內徑與模具320的模腔322的口徑匹配。于納米壓印時，支撐片于真空發生裝置350產生的吸附力的作用下固定于該環形墊圈360。可以理解的是，本領域技術人員還可于本發明精神內做其它變化等用于本發明的設計，只要其不偏離本發明的技術效果均可。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的范圍內。
權利要求
1.一種納米壓印裝置，其包括壓印頭、模具及加熱裝置，該壓印頭包括壓印面及與該壓印面相對的固定面，該模具包括模仁及模腔，該模仁自該模腔中露出且具有納米級特征尺寸的微細結構，其特征是，該壓印頭及該加熱裝置分別設于該模具的上方及下方，該壓印面設有導氣孔，該導氣孔孔徑與該模腔口徑匹配，該納米壓印裝置還包括與該導氣孔相通的真空發生裝置，該真空發生裝置用于通過該導氣孔于該壓印頭內產生吸附力。
2.如權利要求1所述的納米壓印裝置，其特征是，該納米壓印裝置還包括環形墊圈，該環形墊圈固定于該壓印面，并環繞該導氣孔，該環形墊圈的內徑與該模腔口徑匹配。
3.如權利要求2所述的納米壓印裝置，其特征是，該壓印頭還設有與該導氣孔相通的連通孔，該真空發生裝置通過該連通孔與該導氣孔相通。
4.如權利要求1至3任一項所述的納米壓印裝置，其特征是，該納米壓印裝置還包括與該壓印頭相對的承載臺，該模具可移動地承載于該承載臺。
5.如權利要求4項所述的納米壓印裝置，其特征是，該加熱裝置收容于該承載臺內。
6.一種納米壓印裝置，其包括壓印頭、模具及加熱裝置，該壓印頭包括壓印面及與該壓印面相對的固定面，該模具包括模仁及模腔，該模仁自該模腔中露出且具有納米級特征尺寸的微細結構，其特征是，該壓印頭及該加熱裝置分別設于該模具的上方及下方，該壓印面設有導氣孔，該納米壓印裝置還包括真空發生裝置及環形墊圈，該環形墊圈內徑與該模腔口徑匹配，該環形墊圈固定于該壓印面，并環繞該導氣孔，該真空發生裝置與該導氣孔相通，用于通過該導氣孔于該環形墊圈處產生吸附力。
7.如權利要求6所述的納米壓印裝置，其特征是，該納米壓印裝置還包括與該壓印頭相對的承載臺，該模具可移動地承載于該承載臺。
8.如權利要求7所述的納米壓印裝置，其特征是，該加熱裝置收容于該承載臺內。
9.一種納米壓印方法，包括于模具的模腔內填充塑料料；利用加熱裝置于該模具下方加熱該模具至該塑料料形成熔融體；利用真空發生裝置于壓印頭內產生的吸附力將支撐片固定于該壓印頭；及利用該壓印頭將該支撐片壓至該熔融體，并使該支撐片封閉該模腔。
10.如權利要求9所述的納米壓印方法，其特征是，該壓印頭上固定有墊圈，該墊圈的內徑與該模腔口徑匹配，該支撐片通過該吸附力固定于該墊圈。
全文摘要
本發明涉及一種納米壓印裝置及一種納米壓印方法。該納米壓印裝置包括壓印頭、模具、加熱裝置及真空發生裝置。該壓印頭包括壓印面及與該壓印面相對的固定面。該模具包括模仁及模腔，該模仁自該模腔中露出，具有納米級特征尺寸的微細結構。該壓印頭及加熱裝置分別設于該模具的上方及下方。該壓印面設有導氣孔。該導氣孔孔徑與該模腔口徑匹配。該真空發生裝置與該導氣孔相通，用于通過該導氣孔于該壓印頭內產生吸附力。使用該納米壓印方法可避免支撐片被壓碎及相對模具移位。
文檔編號B29C59/02GK102241136SQ20101017019
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月12日 優先權日2010年5月12日
發明者黃雍倫 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司