本發(fā)明涉及壓印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種負壓式納米壓印設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，微米級以下的精密加工越來越多的應(yīng)用到各行各業(yè)，而現(xiàn)有的機加工很難實現(xiàn)這些超精密加工，自然而然需要一種加工方式替代機加工，而納米壓印是最好的替代方式，通過納米壓印設(shè)備，可以加工微米以下的精密零件，這樣既解決了機加工的不可實現(xiàn)性，有提高了加工效率和生產(chǎn)成本。
現(xiàn)有的納米壓印設(shè)備雖然能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的壓印，但是非常容易產(chǎn)生氣泡，壓印膠也難以填充到整個壓印結(jié)構(gòu)，降低了模板的壓印精度和區(qū)域。并且模板和基板的損失率較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種負壓式納米壓印設(shè)備。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：一種負壓式納米壓印設(shè)備，包括外支撐架、支撐座以及納米壓印系統(tǒng)，其中納米壓印系統(tǒng)固定在支撐座上，支撐架架設(shè)在納米壓印系統(tǒng)外部，固定在支撐座的上部邊緣，而納米壓印系統(tǒng)包括用以燈光照射的uvled燈、位于uvled燈下部的壓印模板、位于壓印模板下方的壓印平臺，而壓印平臺通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)固定在支撐座之上，壓印平臺自上而下包括涂抹的光刻膠、壓印基板以及帶抽真空系統(tǒng)的的吸盤，所述納米壓印系統(tǒng)還包括用以實現(xiàn)真空狀態(tài)的壓印殼體，分為上壓印殼體和下壓印殼體，上壓印殼體的上端與所述外支撐架的底面之間安裝有壓印氣缸，上壓印殼體的上表面設(shè)有可視窗口，而所述的uvled燈固定在上壓印殼體的下表面，位于可視窗口下方，上壓印殼體的下部內(nèi)側(cè)通過密封膠固定有石英玻璃，下壓印殼體位于上壓印殼體的下方，所述的納米壓印系統(tǒng)置于所述下壓印殼體的內(nèi)底部，納米壓印系統(tǒng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)穿過下壓印殼體的下底與支撐座連接，壓印模板位于上壓印殼體與下壓印殼體之間，其邊緣與上壓印殼體的下底邊和下壓印殼體的上頂邊相對應(yīng)，所述下壓印殼體的底面與支撐座之間還設(shè)有壓印殼體支撐座，用以支撐上、下壓印殼體，在上壓印殼體與下壓印殼體的側(cè)面還設(shè)有真空調(diào)節(jié)裝置，所述真空調(diào)節(jié)裝置包括壓力傳感器、真空調(diào)節(jié)器和正壓調(diào)節(jié)器，其中壓力傳感器位于壓印殼體的一側(cè)面，真空調(diào)節(jié)器和正壓調(diào)節(jié)器通過真空管道安裝在壓印殼體的另一側(cè)面，真空調(diào)節(jié)裝置通過真空管道和正壓管道與外界的真空泵和正壓氣源連接，所述上壓印殼體與下壓印殼體之間還通過柔性真空管道和自動調(diào)壓閥進行聯(lián)通。
進一步，uvled燈采用面光源。
進一步，壓印氣缸設(shè)有四組。
進一步，上壓印殼體和下壓印殼體的外側(cè)均設(shè)有一組真空調(diào)節(jié)器和正壓調(diào)節(jié)器。
進一步，所述真空調(diào)節(jié)器通過真空管道與外界的真空泵連接，所述正壓調(diào)節(jié)器通過正壓管道接在正壓氣源上。
進一步，上壓印殼體的下底邊與下壓印殼體的上頂邊均覆蓋有硅橡膠密封圈，用以在壓印時與所述壓印模板之間保持密封。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
本設(shè)備在真空腔內(nèi)壓印，相比常壓下壓印，壓印過程不會產(chǎn)生氣泡，壓印膠在真空的吸附作下能夠填充到整個結(jié)構(gòu)，，保證模板的結(jié)構(gòu)完全能夠轉(zhuǎn)移到基板上；
在低真空下要保持腔體的壓差，在壓差的作用下模板向下彎曲，這樣壓印可以從中心向四周壓印，保證壓印過程中不會有氣泡壓進去；
通過上下腔同時控制壓差，通過壓力檢測器和壓力調(diào)節(jié)器的聯(lián)合恒壓，再結(jié)合plc的自動pid調(diào)節(jié)，很好的解決了壓差能夠線性控制，保證了壓印的均勻性和穩(wěn)定性；
壓印完成之后通過壓差自動分開，相比機械式分離，力的均勻性好，壓力可以線性控制，保證從四周向中間分離，模板和基板的結(jié)構(gòu)損失率遠遠低于硬力式分離；
伺服電缸，下壓印殼體和外界是通過金屬波紋管連接，這樣保證了下腔的密封性，也保證了伺服上下走的時候波紋管有很好的伸縮性；
本設(shè)備的曝光光源采用uvled面光源(1000w)，波長365nm的紫外燈曝光，曝光時間短，光照分布均勻、散熱小、質(zhì)量好。
附圖說明
圖1本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種負壓式納米壓印設(shè)備，包括外支撐架1、支撐座2以及納米壓印系統(tǒng)，其中納米壓印系統(tǒng)固定在支撐座2上，支撐架1架設(shè)在納米壓印系統(tǒng)外部，固定在支撐座2的上部邊緣，而納米壓印系統(tǒng)包括用以燈光照射的uvled燈3、位于uvled燈3下部的壓印模板4、位于壓印模板4下方的壓印平臺5，而壓印平臺5通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)6固定在支撐座2之上，在使用時，壓印平臺5自上而下包括涂抹的光刻膠51、壓印基板52以及帶抽真空系統(tǒng)的的吸盤53，納米壓印系統(tǒng)還包括用以實現(xiàn)真空狀態(tài)的壓印殼體，分為上壓印殼體7和下壓印殼體8，上壓印殼體7的上端與所述外支撐架1的底面之間安裝有壓印氣缸71，上壓印殼體7的上表面設(shè)有可視窗口72，而uvled燈3固定在上壓印殼體7的下表面，位于可視窗口72下方，上壓印殼體7的下部內(nèi)側(cè)通過密封膠固定有石英玻璃73，下壓印殼體8位于上壓印殼體7的下方，納米壓印系統(tǒng)置于所述下壓印殼體8的內(nèi)底部，納米壓印系統(tǒng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)6穿過下壓印殼體8的下底與支撐座2連接，壓印模板4位于上壓印殼體7與下壓印殼體8之間，其邊緣與上壓印殼體7的下底邊和下壓印殼體8的上頂邊相對應(yīng)，下壓印殼體8的底面與支撐座2之間還設(shè)有壓印殼體支撐座81，用以支撐壓印殼體，在上壓印殼體7與下壓印殼體8的側(cè)面還設(shè)有真空調(diào)節(jié)裝置，該真空調(diào)節(jié)裝置包括壓力傳感器91、真空調(diào)節(jié)器92和正壓調(diào)節(jié)器93，其中壓力傳感器91位于壓印殼體的一側(cè)面，真空調(diào)節(jié)器92和正壓調(diào)節(jié)器93通過正壓管道安裝在壓印殼體的另一側(cè)面，上壓印殼體7與下壓印殼體8之間還通過柔性真空管道和自動調(diào)壓閥94進行聯(lián)通。
可視窗口72也采用石英玻璃制成。
uvled燈3采用面光源。壓印氣缸71設(shè)有四組，分布在上壓印殼體7頂面的邊緣處。
上壓印殼體7和下壓印殼體8的外側(cè)均設(shè)有一組真空調(diào)節(jié)器92和正壓調(diào)節(jié)器93。
真空調(diào)節(jié)器92通過真空管道與外界的真空泵連接，正壓調(diào)節(jié)器93通過正壓管道接在正壓氣源上。
上壓印殼體7的下底邊與下壓印殼體8的上頂邊均覆蓋有硅橡膠密封圈10，用以在壓印時與壓印模板4之間保持密封。
本發(fā)明的工作原理是：通過壓印氣缸71將上壓印殼體7提升，使其與下壓印殼體8分離，再將涂有光刻膠的壓印基板52放到吸盤53上，通過吸盤連接的抽真空系統(tǒng)(設(shè)有真空電磁閥和正壓電磁閥)實現(xiàn)對壓印基板的吸附操作，同理，開啟內(nèi)部的正壓電磁閥則實現(xiàn)吸附解除；然后將壓印模板4放在下壓印殼體8的上頂邊上，再通過壓印氣缸71將上壓印殼體7下壓，壓緊壓印模板4；
緊接著，打開聯(lián)通上壓印殼體7與下壓印殼體8的自動調(diào)壓閥94，此時上壓印殼體7與下壓印殼體8之間聯(lián)通；
進行上壓印殼體7抽真空操作，打開上壓印殼體7側(cè)面的真空調(diào)節(jié)器92，通過上壓印殼體7側(cè)面的壓力傳感器91進行檢測，與此同時也對下壓印殼體8進行抽真空操作，打開下壓印殼體8側(cè)面的真空調(diào)節(jié)器92，通過下壓印殼體8側(cè)面的壓力傳感器91進行檢測，由于自動調(diào)壓閥94的開啟，上壓印殼體7與下壓印殼體8之間的壓力值相同，上下沒有壓差，當抽真空到達設(shè)定值時，保持該壓力，；
在上下沒有壓差的情況下，關(guān)閉自動調(diào)壓閥94，逐步對上壓印殼體7進行充氣操作，打開其側(cè)面的正壓力調(diào)節(jié)器93，仍通過壓力傳感器91進行氣壓檢測，待充氣達到所需壓力值時，停止操作，此時上下存在壓差，壓印模板4在氣壓差的狀態(tài)下，開始向下彎曲，在上壓印殼體7充氣的過程中，上壓印殼體7一側(cè)的真空調(diào)節(jié)器92一直是打開狀態(tài)，進行一邊充氣、一邊抽氣，實現(xiàn)動態(tài)平衡；
壓印模板4向下彎曲后，通過納米壓印系統(tǒng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)6提升帶有光刻膠51的壓印基板52，直至與壓印模板4貼合，然后開始進行uvled燈3的照射曝光，曝光完成后將燈收回到設(shè)備內(nèi)部；
進一步，下壓印殼體8內(nèi)部通過正壓調(diào)節(jié)閥91充氣，直至上、下壓印殼體內(nèi)的壓力相同，此時，打開自動調(diào)壓閥94，關(guān)閉上壓印殼體7處的真空調(diào)節(jié)閥92和下壓印殼體8處的真空調(diào)節(jié)閥92與正壓力調(diào)節(jié)器93，然后通過上壓印殼體7處的正壓力調(diào)節(jié)器93進行充氣操作，直至達到大氣壓強，關(guān)閉正壓力調(diào)節(jié)器93，此時，上、下壓印殼體內(nèi)的壓力相同，且均為大氣壓強；
最后，再次關(guān)閉自動調(diào)壓閥94，進行下壓印殼體8的充氣操作，使下壓印殼體8內(nèi)的壓力大于上壓印殼體7內(nèi)部壓力，壓印模板52在壓力作用下緩慢向上彎曲凸起，逐漸脫離壓印基板52，直至完全分離，停止充氣，通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)6向下移動壓印完成的壓印基板52，而后再次開啟自動調(diào)壓閥94，恢復(fù)壓印模板4的平衡狀態(tài)，通過壓印氣缸71提升上壓印殼體7，解除壓印殼體內(nèi)的正壓狀態(tài)，取出壓印模板4和壓印好的基板。這時候，壓印模板上的結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)移到光刻膠上，通過進一步的顯影，刻蝕操作，把光刻膠上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到壓印基板上，實現(xiàn)了納米壓印功能。
上述實施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。