Method Article

衝撃プリント型ホットエンボス加工技術を用いたフレキシブル材料のドットパターン化プロセスの研究

DOI:

10.3791/60694

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April 6th, 2020

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1Department of Robotics Engineering, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)

In This Article

Summary

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インパクトプリントタイプのホットエンボス技術は、インパクトヘッダーを使用して、柔軟な材料にドットパターンをリアルタイムで刻印します。この技術は、異なるポリマーフィルム上の様々な幅と深度を持つドットパターンを作成するために、衝撃ヘッダーのオンオフモーションと位置を制御するための制御システムを備えています。

Abstract

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ここでは、ポリマーフィルムに様々なデザイン、幅、奥行きのあるドットパターンをリアルタイムで作成できるインパクトプリント型ホットエンボス加工に関する研究を紹介します。また、衝撃ヘッダのオンオフモーションと位置を制御システムを実装し、異なるドットパターンを刻み込んだ。ポリエステル(PET)フィルム、ポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)フィルムなど、さまざまなポリマーフィルムにドットパターニングを行いました。ドットパターンは共焦点顕微鏡を用いて測定し、ドットパターン化プロセス中に印字型ホットエンボス加工により誤差が少なくて済むのを確認した。その結果、異なるタイプのポリマーフィルムにドットパターンを刻印する際に、プリント式ホットエンボス加工の影響が見られる。また、従来のホットエンボス加工と異なり、このプロセスではエンボススタンプを使用しません。そのため、プロセスは単純であり、大量生産と少量のバッチ生産のためのユニークな利点を提示し、リアルタイムでドットパターンを作成することができます。

Introduction

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研究者は積極的に既存のデバイスやディスプレイを小型化し、これらのデバイスの柔軟性を高めようとしています1,,2.マイクロまたはナノスケールに電気チャネルの幅と深さを減らすためには、高精度技術が必要です。さらに、これらのデバイスの柔軟性を高めるために、電気チャネルのパターンは、ポリマーフィルム33、44などの柔軟な材料上に配置する必要があります。これらの条件を満たすために、超微細マイクロプロセッシング技術の研究が盛んに進められています。

超微細微細加工技術は、鋳造材には鉄やプラスチックなどの高剛性材料だけでなく、ポリマーフィルムなどの軟質材料も含まれるという利点があります。これらの利点により、この技術は、通信、化学、光学、航空宇宙、半導体、センサ5、6、7,など、さまざまな分野でコアプロセスとして広く使用5,されています。超微細微分処理分野では、LIGA(リソグラフィ、電気めっき、および成形)またはマイクロマシニング法が8

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Protocol

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インパクトプリントタイプホットエンボス加工の製作

  1. モデル 1 を作成し、それを X ステージと組み合わせます (図 1を参照)。
    メモ:Xステージに熱が出ないように、モデル1はアルミニウム製にすることをお勧めします。また、モデル1の設計がヒートプレートの大きさによって変化するため、Z段の軸受板の表面と最も低い高さとの間の距離をモデル1の長さにすることが推奨されます。
  2. XステージとZステージを組み合わせ、Zステージとモデル2を組み立てます。
    注:モデル2は、ヒートプレート(例えば、アルミニウム)からの熱に耐えることができる金属で作られていることを確認してください。モデル2をZステージにしっかりと固定することで、モデル2とインパクトヘッダーの重量を保持するZステージの能力が保証されます。
  3. モデル 2 と衝撃ヘッダーを組み合わせて、ヒート プレートをモデル 1 の下に配置します。
    注: モデル 2 の最も低い位置で衝撃ヘッダーを結合すると、移動子がヒート プレートの表面に到達します。ヒートプレートの表面との衝撃ヘッドの接触を避けるために、Zステージを最大限に上げた後にヒートプレートを取り付けることをお勧めします。適切なソフトウェアを使用してステージを制御します。
  4. フィルムホルダー(補助ファイル1と補助ファイル2)の....

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Results

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インパクトプリント型ホットエンボス加工は、図1に示すように、リアルタイムでポリマーフィルムにドットパターンを刻み込むために使用できるプロセスです。このプロセスは、既存のホットエンボス加工に関連するパターン置換の高コストと長い時間の問題を解決できます。DAQ、OP-AMP、電源を使用して、オンオフ操作時の衝撃ヘッダーの実装により、さまざまなタイプのポリマーフィルムのパターンを彫るために、図2(ステップ2.3-2.3.9を参照)に示すように、制御回路が構築されました。実装された影響印刷タイプのホットエンボス加工を図 3に示します。

以前の衝撃印刷型ホットエンボス加工の研究では、PMMAフィルムの実験のみが検証されたが、他のポリマーフィルムは試験されなかった。プリント型ホットエンボス加工の衝撃が他のポリマーフィルムにリアルタイムでパターンを刻むことができることを検証するために、PMMAフィルム、PVCフィルム、.......

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Discussion

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本研究では、印刷型のホットエンボス加工に影響を与え、様々な幅と深さを持つドットパターンを様々なポリマーフィルムにリアルタイムで刻印した。プロトコルステップの中で、2つのステップをすべてのステップの中で重要視する必要があります。1つ目は、ヒートプレートの温度の設定(ステップ3.3.3)で、2つ目は衝撃ヘッダの初期位置の設定(ステップ3.5.1)です。ステップ3.3.3では、ヒートプレートの温度が高すぎると、膜の粘度が微細なパターンの作成を妨げるためパターン形成が困難になる。一方、ヒートプレートの温度が低すぎると、パターンが滑らかに刻み込まれません。インパクトヘッダーの位置はパターンの深さと幅に関連するため、インパクトヘッダーの初期位置の係数は重要です。さらに、衝撃ヘッダの高さが低すぎると、衝撃ヘッダの移動器がヒートプレートと衝突し、移動子とヒートプレートの両方に損傷を与えます。この損傷は、移動者の先端をすり減らすだけでなく、次のステップで刻まれたパターンの高さと幅にも悪影響を及ぼします。これらの理由から、ステップ3.3.3および3.5.1の間に、加熱温度および点火状態は注意深く考慮されるべきである。

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Disclosures

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著者は開示するものは何もない

Acknowledgements

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本研究は、韓国貿易省(2010024年、2016年)を通じて「導電性ナノ複合材料を用いた導電層の衝撃プリント型ホットエンボス技術の開発」と題するプロジェクトで支援されています。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SunyoSY1023真空のための0.3mmの良質の明確な堅い包装ポリ塩化ビニールのフィルム ロール;m
アクリル(PMMA)フィルムSEJIN TSC200PMMAフィルム / 厚さ : 175µm
共焦点レーザー走査型顕微鏡 材料分析・試験用3DトポグラフィーCarl ZeissLSM 7003D共焦点顕微鏡 / 対応モード:2D、2.5D、3Dトポグラフィー
DAQボードナショナルインスツルメンツUSB-62112段式およびインパクトヘッダ用制御ボード / 16入力、16ビット、250kS/秒、マルチファンクションI/O
DC電源SMARTRDP-305AU3チャンネル電源/出力電圧:0~30V、出力電流:0~5A
L511ステージPIL511.20SD00Zステージ/移動範囲:52mm
大型デジタルホットプレートダイハンサイエンティフィックHPLP-C-Pヒートプレート/最高温度:350°J;C
M531 ステージPIM531.2S1X ステージ / 移動範囲 : 306mm
マイラー ポリエステル PET フィルムCSHyde48-2F-36PET フィルム / 厚さ : 50µm
OPA2541BURR-BROWNOPA2541BMOP-AMP / 出力電流 : 5A, 出力電圧 : ±40V
PVCフィルム/厚さ/厚さ:300µを形成する

References

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  1. Lee, S. Y., et al. 2018 Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC). IEEE. , 1-3 (2019).
  2. Yang, D., Pan, L., Mu, T., Zhou, X., Zheng, F. The fabrication of electrochemical geophone based on FPCB process technology. Journal of Measurements....

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