阅读说明：本技术 一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法 (Method for improving position precision of template transfer printing flexible substrate microstructure ) 是由 高国涵 范斌 李志炜 刘鑫 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法,先将微孔陶瓷吸附板贴于微结构柔性衬底表面,抽真空使微结构柔性衬底上表面被牢牢吸附于微孔陶瓷吸附板表面,然后通过物理或化学手段使微结构柔性衬底下表面与微结构刚性模板分离,再利用胶粘剂将刚性支撑边框与微结构柔性衬底粘接固定,最后释放吸附板的真空,实现微结构柔性衬底从微结构刚性模板到刚性支撑边框的高精度转移。本发明可以实现真正意义上的柔性衬底薄膜透镜,摆脱了传统刚性基底的束缚,利于光学元件的轻量化。本发明可以克服先剥离薄膜再固定薄膜造成的面内不可逆变形,最大程度地保持了微结构位置的精度,有利于光学波前的无损保留。(The invention provides a method for improving the position precision of a microstructure of a template transfer printing flexible substrate, which comprises the steps of firstly attaching a microporous ceramic adsorption plate to the surface of a microstructure flexible substrate, vacuumizing to enable the upper surface of the microstructure flexible substrate to be firmly adsorbed to the surface of the microporous ceramic adsorption plate, then separating the lower surface of the microstructure flexible substrate from a microstructure rigid template through a physical or chemical means, then adhering and fixing a rigid support frame and the microstructure flexible substrate by using an adhesive, and finally releasing the vacuum of the adsorption plate to realize the high-precision transfer of the microstructure flexible substrate from the microstructure rigid template to the rigid support frame. The invention can realize the flexible substrate film lens in the true sense, gets rid of the constraint of the traditional rigid base and is beneficial to the light weight of the optical element. The invention can overcome the in-plane irreversible deformation caused by peeling the film firstly and then fixing the film, furthest maintains the precision of the microstructure position and is beneficial to the lossless retention of the optical wavefront.)

一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法

技术领域

本发明属于柔性衬底微细加工领域，具体涉及一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法。

背景技术

在柔性衬底微细加工领域，普遍采用的技术流程是先在刚性衬底(如硅片、玻璃片或石英片等)上通过光刻、刻蚀的工艺技术形成微结构，然后利用压印或流延的工艺技术将微结构图案复制到柔性衬底上。但是，由于柔性衬底自身较差的尺寸稳定性，在复制过程中不可避免的会造成收缩或膨胀。虽然微观结构的变化量通常不大，但是变化积累到宏观上就会体现在微结构位置精度的下降，特别是当柔性衬底应用在衍射成像元件上时，微结构位置精度的下降将成为致命的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：为了在柔性衬底上保证微结构的位置精度从而应用于衍射成像元件，本发明提供一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法，该方法利用的装置包括微孔陶瓷吸附板、吸附板底座、气压调节管路、微结构柔性衬底、微结构刚性模板、刚性支撑边框、胶粘剂。其中微结构刚性模板一般采用金属、陶瓷等刚性衬底通过微纳加工工艺制作，微结构柔性衬底一般通过流延法或压印法制作于微结构刚性模板表面；微孔陶瓷吸附板一般通过烧结、抛光等工艺制作，具备较高平面度和透气率；微孔陶瓷吸附板固定于吸附板底座并在其内部形成密闭腔体，通过气压调节管路进行抽气或充气；刚性支撑边框一般采用金属、陶瓷或碳纤维等刚性材料成型抛光，表面具备较高平面度和光洁度；胶粘剂用于粘接刚性支撑边框和微结构柔性衬底。

所述的微孔陶瓷吸附板具备较高平面度(通常PV＜10μm)，具备较小孔隙(通常孔径＜2μm)，一般采用高温烧结而成，再抛光控制面形。

所述的吸附板底座与微孔陶瓷吸附板之间形成密封，气压调节管路通常由气嘴、气管、真空泵构成，当微孔陶瓷吸附板接触微结构柔性衬底后开启真空泵，微结构柔性衬底即与微孔陶瓷吸附板紧密贴合。值得注意的是，在吸附前须清洁表面，避免因表面颗粒等污染物降低贴合力度或者造成缺陷。

所述的吸附板底座与微孔陶瓷吸附板之间形成密封，气压调节管路通常由气嘴、气管、真空泵构成，当微孔陶瓷吸附板接触微结构柔性衬底后开启真空泵，微结构柔性衬底即与微孔陶瓷吸附板紧密贴合。值得注意的是，在吸附前须清洁表面，避免因表面颗粒等污染物降低贴合力度或者造成缺陷。

所述的微结构柔性衬底与微结构刚性模板间结合力须小于微结构柔性衬底与微孔陶瓷吸附板间结合力，为了实现这一点通常采用表面前处理或后处理的方法降低微结构柔性衬底与微结构刚性模板间的结合力。表面前处理通常可以利用含氟化合物涂层或其他表面能较低的涂层，表面后处理通常可以利用柔性衬底的溶胀特性降低结合力。

所述的刚性支撑边框具备较好的平面度、表面光洁度以及较高的刚度，通常采用金属、陶瓷、碳纤维复合材料等加工而成。

所述的胶粘剂能够同时与刚性支撑边框和微结构柔性衬底牢固粘结，通常采用环氧类、聚酯类等胶粘剂。先将胶粘剂均匀涂抹在刚性支撑边框表面，再将刚性支撑边框接触微结构柔性衬底，待胶粘剂完全固化后，释放微孔陶瓷吸附板的真空即可。

所述的工作流程如下：先利用真空吸附方式将微结构柔性衬底由微结构刚性模板转移至微孔陶瓷吸附板上，再利用胶黏剂将微结构柔性衬底由微孔陶瓷吸附板转移至刚性支撑边框上，最后去掉真空完成转移。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明可以实现真正意义上的柔性衬底薄膜透镜，摆脱了传统刚性基底的束缚，利于光学元件的轻量化。

(2)本发明可以克服先剥离薄膜再固定薄膜造成的面内不可逆变形，最大程度地保持了微结构位置的精度，有利于光学波前的无损保留。

(3)本发明所采用的微孔陶瓷吸附版具备较高光洁度和平整度，最大程度地保证了薄膜表面质量和面形，有利于转印的精度。

附图说明

图1为微结构柔性衬底由微结构刚性模板转移至微孔陶瓷吸附版示意图；

图2为微结构柔性衬底由微孔陶瓷吸附版转移至刚性支撑边框示意图；

图3为转移完成后的带刚性支撑边框的微结构柔性衬底示意图。

图中：微孔陶瓷吸附板1、吸附板底座2、气压调节管路3、微结构柔性衬底4、微结构刚性模板5、刚性支撑边框6和胶粘剂7。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

本发明一种提高模板转印柔性衬底微结构位置精度的方法，所述的方法利用的装置含有微孔陶瓷吸附板1、吸附板底座2、气压调节管路3、微结构柔性衬底4、微结构刚性模板5、刚性支撑边框6和胶粘剂7；其相互关系是微孔陶瓷吸附板1、吸附板底座2、气压调节管路3三部分为一个整体具备吸附功能，微结构柔性衬底4、微结构刚性模板5两部分为一个整体且两者间的结合力较大，刚性支撑边框6表面涂上胶粘剂7并与微结构柔性衬底4粘结。其工作流程是先利用真空吸附方式将微结构柔性衬底4由微结构刚性模板5转移至微孔陶瓷吸附板1上，再利用胶粘剂7将微结构柔性衬底4由微孔陶瓷吸附板1转移至刚性支撑边框6上，最后去掉真空完成转移。

微孔陶瓷吸附板1具备较高平面度(通常PV＜10μm)，具备较小孔隙(通常孔径＜2μm)，一般采用高温烧结而成，再抛光控制面形。

吸附板底座2与微孔陶瓷吸附板1之间形成密封，气压调节管路3通常由气嘴、气管、真空泵构成，当微孔陶瓷吸附板接触微结构柔性衬底4后开启真空泵，微结构柔性衬底4即与微孔陶瓷吸附板1紧密贴合。值得注意的是，在吸附前须清洁表面，避免因表面颗粒等污染物降低贴合力度或者造成缺陷。

微结构柔性衬底4与微结构刚性模板5间结合力须小于微结构柔性衬底4与微孔陶瓷吸附板1间结合力，为了实现这一点通常采用表面前处理或后处理的方法降低微结构柔性衬底4与微结构刚性模板5间的结合力。表面前处理通常可以利用含氟化合物涂层或其他表面能较低的涂层，表面后处理通常可以利用柔性衬底的溶胀特性降低结合力。

刚性支撑边框6具备较好的平面度、表面光洁度以及较高的刚度，通常采用金属、陶瓷、碳纤维复合材料等加工而成。

胶粘剂7能够同时与刚性支撑边框6和微结构柔性衬底4牢固粘结，通常采用环氧类、聚酯类等胶粘剂。先将胶粘剂7均匀涂抹在刚性支撑边框6表面，再将刚性支撑边框6接触微结构柔性衬底4，待胶粘剂7完全固化后，释放微孔陶瓷吸附板1的真空即可。