$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Onderzoekers proberen actief bestaande apparaten en displays te miniaaliseren en de flexibiliteit van deze apparaten te vergroten1,2. Om de breedte en diepte van elektrische kanalen te reduceren tot de micro- of nanoschaal, is high-precision technologie noodzakelijk. Om de flexibiliteit van deze apparaten te vergroten, moeten de patronen van de elektrische kanalen zich bovendien op een flexibel materiaal bevinden, zoals een polymeerfilm3,4. Om aan deze voorwaarden te voldoen, is de studie van ultrafijne microverwerkingstechnologie actief aan de gang.
Ultrafijne microfabricagetechnologie heeft een voordeel dat mogelijke patronen niet alleen zeer stijve materialen zoals ijzer of kunststof omvatten, maar ook zachte materialen zoals polymeerfilms. Vanwege deze voordelen wordt deze technologie veel gebruikt als een kernproces op verschillende gebieden, zoals communicatie, chemie, optica, ruimtevaart, halfgeleider en sensoren5,6,7. In het ultrafijne microverwerkingsveld worden LIGA (lithografie, elektroplating en vormen) of microbewerkingsmethoden gebruikt8. Echter, deze conventionele methoden worden geassocieerd met verschillende problemen. LIGA-methoden vereisen een aanzienlijke hoeveelheid tijd en verschillende processtappen om ultrafijne patronen te maken en ook hoge kosten te maken, omdat ze veel verschillende soorten apparatuur nodig hebben tijdens de processen. Daarnaast gebruiken LIGA-methoden chemische stoffen die het milieu kunnen vervuilen.
Om dit probleem aan te pakken, is hot embossing procestechnologie in de kijker gezet bij ultrafijne microprocestechnologieën. Hot embossing is een technologie die een patroon creëert op een verwarmde polymeerfilm met behulp van een micro- of nanoschaal reliëfmal. Conventionele hot embossing technologie is verdeeld in de plaat type en roll-to-roll type, afhankelijk van de vorm van de mal. De twee soorten hete reliëf technologie zijn verschillend in termen van de vorm van de mal, maar deze twee processen zijn vergelijkbaar in dat de reliëf vorm drukt de polymeer film op een verwarmde plaat om een patroon te graveren op de polymeer film. Om het patroon te graveren met behulp van het hete reliëfproces, is het noodzakelijk om de polymeerfilm boven de glasovergangstemperatuur te verwarmen en een voldoende hoeveelheid druk (~ 30-50 MPa)9toe te passen. Bovendien veranderen de breedte en diepte van het patroon afhankelijk van de temperatuur van de verwarmde plaat, het materiaal en de vorm van de reliëfmal. Bovendien beïnvloedt de koelmethode na het patroonproces de vorm van het patroon op de polymeerfilm.
In het conventionele hete embossing proces, reliëf stempels of rollen kunnen worden reliëf met het gewenste patroon, en de reliëf mal kan worden gebruikt om hetzelfde patroon af te drukken op polymeer film oppervlakken continu. Deze functie maakt dit proces niet alleen geschikt voor massaproductie, maar ook voor het fabriceren van apparaten met zachte materialen, zoals polymeerfilms10,11,12,13,14. Echter, de conventionele hot embossing methode kan alleen de enkele patroon gegraveerd in de reliëf mal. Daarom, wanneer de gebruiker wil een nieuw patroon te maken of het patroon te wijzigen, moeten ze een nieuwe mal om de imprinting patroon te wijzigen. Om deze reden, conventionele hot embossing is kostbaar en tijdrovend bij het creëren van nieuwe patronen of het vervangen van bestaande ontwerpen.
Eerder werk introduceerde de impact-type hot embossing proces voor het produceren van stip patronen met verschillende breedtes en diepten in real time15. In tegenstelling tot het conventionele hot embossing-proces, gebruikt de effectprint-type hot embossing-methode een impactheader om patronen op de polymeerfilm te creëren. Deze technologie verplaatst de impactheader naar de gewenste positie met een precisiepositioneringssysteem. Een besturingssignaal wordt toegepast om patronen af te drukken op een gewenste breedte en diepte en op een willekeurige positie. De structuur van de botskop bestaat uit een verhuizer, een veer, een spoelwikkeling en een kern (zie figuur 1A)15. Eerder werk bevestigd door middel van een analyse en experiment dat een dergelijke impact header kan de juiste kracht voor hot embossingproduceren 16. Het protocol van dit document heeft betrekking op het ontwerp van de hardware voor het impact-type hot embossing proces en de controle-omgeving voor procescontrole. Daarnaast analyseren we de stippatronen op PET-film, PMMA-film en PVC-film, die allemaal worden verwerkt met het voorgestelde protocol om te controleren of het effectdruk-type hot embossing-proces dotpatronen kan creëren met verschillende breedtes en diepten in real time. De resultaten van deze experimenten worden hieronder gepresenteerd in de resultaten sectie, bevestigt dat het reliëf proces op passende wijze kan produceren ultrafijne patronen.