Summary
冲击打印型热浮雕技术使用冲击头实时在柔性材料上刻点图案。该技术具有用于控制冲击头的开动运动和位置的控制系统，可在不同的聚合物薄膜上创建具有不同宽度和深度的点图案。
Abstract
在这里，我们介绍了一个冲击打印型热浮雕工艺的研究，该工艺可以在聚合物薄膜上实时创建具有各种设计、宽度和深度的点图案。此外，我们还对冲击头的开离运动和位置进行了控制系统，以雕刻不同的点图案。我们对各种聚合物薄膜进行了点纹，如聚酯（PET）薄膜、聚甲基甲酰化膜（PMMA）薄膜和聚氯乙烯（PVC）薄膜。使用共聚焦显微镜测量点图案，我们确认冲击打印型热浮雕工艺在点图案过程中产生的误差较少。因此，冲击打印型热压花工艺适合在不同类型的聚合物薄膜上雕刻点图案。此外，与传统的热浮雕工艺不同，此过程不使用浮雕戳。因此，工艺简单，能实时创建点模式，为批量生产和小批量批量生产带来独特的优势。
Introduction
研究人员正在积极尝试将现有设备和显示器小型化，并提高这些设备11、22的灵活性。为了将电道的宽度和深度减小到微或纳米尺度，需要高精度技术。此外，为了提高这些设备的灵活性，电气通道的图案必须位于柔性材料上，如聚合物薄膜33、44。为适应这些条件，超细微加工技术的研究正在积极进行中。
超精细微制造技术的优势是，可能的图案材料不仅包括铁或塑料等高刚性材料，还包括聚合物薄膜等软材料。由于这些优势，该技术作为核心工艺广泛应用于通信、化学、光学、航空航天、半导体、传感器55、6、76,7等各个领域。在超精细微加工领域，使用LIGA（光刻、电镀和成型）或微加工方法8。但是，这些传统方法与几个问题相关。LIGA 方法需要大量的时间和几个过程步骤来创建超精细模式，并产生高成本，因为它们在流程过程中需要许多不同类型的设备。此外，LIGA 方法使用可能污染环境的化学品。
为了解决这个问题，热浮雕工艺技术在超精细微工艺技术中备受关注。热浮雕是一种使用微或纳米级浮雕模具在加热聚合物薄膜上创建图案的技术。传统的热压花技术根据模具的形状分为板型和卷对卷型。两种类型的热压花技术在模具形状方面有所不同，但这两种工艺相似，因为压花模具将聚合物薄膜压到加热板上，将图案刻在聚合物薄膜上。要使用热压花工艺雕刻图案，必须加热聚合物薄膜高于玻璃过渡温度，并施加足够量的压力（±30~50MPa）9。此外，图案的宽度和深度会根据加热板的温度、材料和压花模具的形状而变化。此外，模式工艺后的冷却方法会影响聚合物薄膜上的图案形状。
在传统的热压花工艺中，浮雕邮票或辊子可以用所需的图案压花，而浮雕模具可用于将相同的图案连续打印到聚合物薄膜表面。该功能使该工艺不仅适用于大规模生产，还适用于使用软材料制造设备，如聚合物薄膜 10、11、12、13、14。10,11,12,13,14然而，传统的热浮雕方法只能创建刻在浮雕模具中的单一图案。因此，当用户想要创建新模式或修改图案时，他们必须制作一个新模具来修改印印图案。因此，在创建新模式或替换现有设计时，传统的热浮雕既昂贵又耗时。
前期工作介绍了冲击型热浮雕工艺，实时生成不同宽度和深度的点型15。与传统的热压花工艺不同，冲击打印型热压花法使用冲击头在聚合物薄膜上创建图案。该技术使用精密定位系统将冲击头移动到所需位置。应用控制信号以所需的宽度和深度以及任意位置打印图案。冲击头的结构由一个变器、一个弹簧、一个线圈绕组和一个核心组成（参见图1A）15。A早期的工作通过分析和实验证实，这种冲击头可以产生适当的力热浮雕16。本文的协议涵盖了冲击型热压花工艺的硬件设计以及过程控制的控制环境。此外，我们分析PET薄膜、PMMA薄膜和PVC薄膜上的点图案，所有这些都使用建议的协议进行处理，以验证冲击打印型热浮雕工艺能否实时创建各种宽度和深度的点型图案。这些结果在下面的结果部分介绍，确认浮雕过程可以适当地产生超细模式。
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Protocol
1. 制造冲击打印型热压花工艺
- 制作模型 1 并将其与 X 阶段合并（参见图 1）。
注：建议使用铝制成型号 1，以避免热传导到 X 级。此外，建议型号 1 的长度是热板表面与 Z 级轴承板的最低高度之间的距离，因为型号 1 的设计随热板尺寸而变化。 - 将 X 级和 Z 级组合起来，组装 Z 级和型号 2。
注：确保型号 2 由金属制成，金属可以承受热板（例如铝）的热量。将模型 2 牢固地固定到 Z 级将确保 Z 级能够保持模型 2 和冲击头的重量。 - 将型号 2 和冲击头组合在一起，并将热板置于型号 1 下方。
注： 将冲击头与型号 2 上的最低位置连接将确保运动器到达热板表面。建议在最大提升 Z 级后安装热板，以避免冲击头与热板表面接触。使用适当的软件来控制阶段。 - 将胶片支架的 STL 文件（补充文件 1和补充文件 2）转换为 GCODE 文件，使用适当的软件使用三维 （3D） 打印机打印胶片支架。
注： 软件可能因使用的 3D 打印机而异，某些环境可能支持 3D 打印机环境，而无需 GCODE 转换。 - 使用 3D 打印机使用 GCODE 文件打印胶片支架。
注： 建议使用灯丝（例如 Z-HIPS），因为打印大零件（如胶片支架）时收缩较少。 - 将两个薄膜支架安装到热板的末端，并将聚合物薄膜固定在薄膜支架上，如图 1所示。为确保聚合物薄膜平放在热板上，请使用薄膜支架的运动 1 尽可能拉高分子薄膜（参见图 1B）。要将聚合物薄膜移到侧面，通过运动 2 移动薄膜支架（参见图 1B）。
注：要将聚合物薄膜固定在薄膜支架上，建议使用螺钉。胶水不足以将聚合物薄膜贴在薄膜支架上，在图案试验后最好分离聚合物薄膜。
2. 制造控制电路
注： 此过程描述了构建冲击头和 X_Z 级的控制电路的过程。
- 将发送信号的控制设备（参见材料表）连接到冲击头以控制它。
- 将控制设备连接到冲击头后，将 -3 V 和 +10 V 作为控制信号输入冲击头。
注： 如果将 +10 V 控制信号发送到冲击头（参见图 1），则变向器（冲击头）将向下并进入打开状态。在此状态下，活动器命中聚合物薄膜，并将图案刻在聚合物薄膜上。- 使用冲击头的后器雕刻图案后，抬起转向器以雕刻下一个图案。要升起转向者（冲击头），请应用 -3 V 控制信号。
注： 负电压输入冲击头，以防止转向器被冲击头的内部残余通量磁化。
- 使用冲击头的后器雕刻图案后，抬起转向器以雕刻下一个图案。要升起转向者（冲击头），请应用 -3 V 控制信号。
- 如果控制设备无法提供足够的控制信号，请使用大功率操作放大器（例如 OP-AMP），该放大器将 ±0 V+5 V 控制信号放大到 ±-3 V+10 V，如图2所示，用于控制冲击头。
- 首先，准备双通道直流电源（参见材料表）。此步骤后，连接四个节点，将共接地 （GND） 节点提供给所有通道：正电压端子 （V1+） 和通道 1 的接地 （GND） 端子以及通道 2 的负电压端子 （V2-） 和接地 （GND）。图 2显示了整个连接图。
注：根据 2.3.1 中描述的步骤，正压和负电压具有不同的绝对值，可以提供给运算放大器 （OP-AMP）。 - 将电源通道 1 （V1-） 的负电压端子连接到 OP-AMP 的负电源电压端子 （Vs-），如图2中的蓝线所示。随后，输入3 V Vcc电压到通道1。
注：根据步骤 2.3.1，3 V Vcc 电压作为 -3 V 负电压提供给 OP-AMP 的负电源电压端子 （Vs-）。 - 如图2中的红线所示，将电源通道 2 （V2+） 的正电压端子连接到 OP-AMP 的正电源电压端子 （Vs+）。随后，输入10 V Vcc电压到通道2。
注：根据步骤 2.3.1，10 V Vcc 电压作为 +10 V 正电压提供给 OP-AMP 的正电源电压端子 （Vs+）。 - 将控制装置 （Vcon+） 的 [输出通道]连接到 OP-AMP 的正输入通道 （Vin+），如图2中的绿线所示。
- 将控制装置 （Vcon-） 的输出通道连接到电源通道 2 的接地 （GND），如图2中的黑线所示。
注： 将 （Vcon-） 连接到地面 （GND） 时，除了通道 2 的 GND 外，还可以将其连接到步骤 2.3.1 期间连接的端子之一。 - 在每个情况下准备 1 kΩ 和 10 kΩ 值的电阻，并在红线和黑线之间连接它们，如图 2所示。
- 将端子在 1 kΩ 和 10 kΩ 之间连接到 OP-AMP （Vin-） 的负输入通道，如图2中的紫色线所示。
- 从 OP-AMP （Vout） 的输出通道和步骤 2.3.1 中描述的电气端子之一拉出线路。将线条连接到冲击标头，如图2中的橙色线所示。
- 关于电源，设置通道 1+3 Vcc 和通道 2-10 Vcc 的电压。随后，从控制装置生成 ±0 V+5 V 的控制信号。
注： 生成的 ±0 V+5 V 控制信号将由 OP-AMP 放大至 +-3 V+10 V，这是控制冲击标头所必需的，如步骤 2.2.1 和 2.2.2 所述。
- 首先，准备双通道直流电源（参见材料表）。此步骤后，连接四个节点，将共接地 （GND） 节点提供给所有通道：正电压端子 （V1+） 和通道 1 的接地 （GND） 端子以及通道 2 的负电压端子 （V2-） 和接地 （GND）。图 2显示了整个连接图。
3. 实验设计
注：本节介绍控制冲击型热浮雕装置和在聚合物薄膜上雕刻点图案的过程。
- 安装舞台控制程序（例如 Micromove）以使用控制计算机 （PC） 控制 X 级和 Z 级。
- 安装 DAQ 驱动程序软件以检测控制冲击头的控制 PC 上的控制设备，并安装操作程序（例如 MATLAB）来控制控制设备。
- 安装软件后，构建如图3A所示的硬件环境，进行模式化实验。
- 安装 X 级、Z 级、冲击头、薄膜支架和热板，如图3A所示，可构建硬件环境。
- 将聚合物薄膜固定到薄膜支架上，并使用运动 1 和 2 调整聚合物薄膜的位置（参见图 1B），以平整薄膜。
注：为了在调整方向 2 时保持薄膜平坦，两个薄膜支架的位置应平行。为了使薄膜平放在热板上，建议根据方向 1 降低胶片支架，如图1B所示。 - 固定聚合物薄膜后，调整热板温度，使薄膜加热到玻璃过渡温度以上。
注：每种类型的薄膜都有自己的玻璃过渡温度。因此，在检查相应数据表中薄膜的材料特性后，建议将热板的温度调整到自己的玻璃过渡温度。
- 设置硬件后，将控制电路放在一起，如图3B所示，以控制舞台和冲击头。
- 准备 PC、控制板、电源和 OP-AMP 以构建控制环境，如图3B所示。连接如图2所示的设备，然后将计算机连接到控制板。
- 通过电源的通道 1 和 2 分别将 3 Vcc 和 10 Vcc 值输入到 OP-AMP 中，如步骤 2.3.9 中所述。
- 使用控制计算机控制阶段和冲击标头。
- 使用阶段控制程序控制 X 和 Z 阶段，调整冲击标头的初始位置。
注： 在调整冲击头的初始位置时，请确保冲击头和热板之间没有碰撞。如果 Z 级位置过低，则操作器将与热板碰撞，从而损坏操作器和加热板。如果两个器件都有损坏，将阻碍聚合物材料上精细图案的产生。 - 使用操作程序，从控制设备生成 5 V 控制信号。根据步骤 2.3.1_2.3.9，OP-AMP 将 5 V 控制信号放大至 +10 V，打开冲击头，并将图案刻在聚合物薄膜上。
- 现在使用操作程序从控制设备生成 0 V 控制信号。根据步骤 2.3.1_2.3.9，OP-AMP 将 0 V 控制信号放大到 -3 V 并关闭冲击头。
注： 冲击头的提升者将被提升，等待雕刻新图案。 - 将 X 级移到位置以雕刻下一个图案。
- 通过按顺序重复步骤 3.5.1_3.5.4，在聚合物薄膜上雕刻 3 倍的图案。
- 将 Z 级 10 μm 从初始位置降低并执行步骤 3.5.5，计算 Z 级移动数。当 Z 级运动数超过 3 个时，将 X 级移动到初始位置，并通过移动 Z 级来最大程度地提升冲击头。
注： 更改 Z 级的高度将确保对点型线的深度和宽度进行调整。
- 使用阶段控制程序控制 X 和 Z 阶段，调整冲击标头的初始位置。
- 从薄膜支架上分离聚合物薄膜，并使用共聚焦显微镜测量每个图案的宽度和深度（参见材料表），如图4A所示。
- 在开始测量过程之前，选择显微镜的放大值，并首先使用直接观察模式来调整聚合物薄膜的扫描位置。通过直接观察调节位置后，固定聚合物薄膜，并将扫描模式更改为激光扫描模式。
注： 使用共聚焦显微镜时，建议使用丙烯酸面板来固定样品，如图4B所示。 - 使用激光扫描模式测量点图案的深度和宽度。
- 在开始测量过程之前，选择显微镜的放大值，并首先使用直接观察模式来调整聚合物薄膜的扫描位置。通过直接观察调节位置后，固定聚合物薄膜，并将扫描模式更改为激光扫描模式。
- 更改薄膜类型后重复步骤 3.3.2_3.6.2。
注：考虑到每种薄膜的玻璃过渡温度，在将每个薄膜放在热板上之前，先设置热板的温度。本研究认为PVC膜的玻璃过渡温度为100°C;对于PMMA薄膜，它是95°C，而PET薄膜是75°C。
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Representative Results
冲击打印型热压花工艺是一个可用于将点图案实时刻在聚合物薄膜上的过程，如图1所示。此过程可以解决与现有热压花工艺相关的模式更换成本高和时间长的问题。如图 2 所示，通过在关闭操作期间实现冲击头，构建了控制电路（参见步骤2.3_2.3.9），使用 DAQ、OP-AMP 和电源在各类聚合物薄膜上雕刻图案。实现的冲击打印式热浮雕工艺如图3所示。
在以往对冲击打印型热浮雕的研究中，只验证了PMMA薄膜的实验，而没有其他聚合物薄膜被测试。为了验证冲击打印型热浮雕能实时刻在其他聚合物薄膜上的图案，使用PMMA薄膜、PVC薄膜和PET薄膜进行了实验。使用 Z 级，冲击头的高度每三个点降低 10 μm，我们测试了九个点是否可以在三种类型的胶片上形成具有不同高度的点图案。使用图 3所示的设备，在三个聚合物薄膜上创建了点型，并使用共聚焦显微镜观察该图案（参见步骤 3.6）。
点图案如图 4 Figure 4B所示。如图4B所示，使用了 9 个点，由于 Z 级的高度向下移动 10 μm，模式的大小从样本 1 （S1） 增加到样本 3 （S3）。在这种情况下，图5显示了三个聚合物薄膜的共聚焦显微镜的二维（2D）图像。图 5中的 2D 图像显示了每个图案的 S1 部分。图5A显示了50μm厚的PET薄膜样品，图5B显示了175 μm厚的PMMA薄膜样品，图5C显示了300μm厚的PVC薄膜样品。图 6显示了一个点图案的 2D 微图和 S1 的 3D 显微图，使用共聚焦显微镜的激光扫描模式 （LSM）。如图 6所示，我们可以测量每个点图案的图案宽度和深度，并且该图案通过一个点的 2D 图像可以清楚地观察到。
表1显示了使用共聚焦显微镜的3D功能在三个聚合物薄膜上九个点图案的宽度和深度结果。PET 薄膜比其他聚合物薄膜更薄。因此，我们仔细创建了样品，以便在调整 Z 级时，冲击头不会接触热板。对于 PET，在 S1 中，型板宽度和深度的平均值分别为 110.6 μm 和 10.3 μm，相应的误差为 ±-5.6×6.2% 和 ±-3.3±1.7%。对于 S2，在 Z 级高度降低 10 μm 后，型板宽度和深度的平均值分别更改为 155.2 μm 和 17.0 μm，相应的误差为 ±-5.2±2.8% 和 ±--3.0±2.0%。对于 S3，在 Z 级高度再降低 10 μm 后，型板宽度和深度的平均值分别变为 170.8 μm 和 25.7 μm，相应的误差为 ±-2.8±4.2% 和 ±-2.7-2.3%。
对于PMMA，在S1中，型板宽度和深度的平均值分别为240.2μm和112.2μm，相应的误差为±-1.2±1.3%和+-4.1±2.8%。对于 S2，在 Z 级高度降低 10 μm 后，型板宽度和深度的平均值分别更改为 250.0 μm 和 129.8 μm，相应的误差为 ±-2.0±2.0% 和 ±-1.8±1.1%。对于 S3，在 Z 级高度再降低 10 μm 后，型板宽度和深度的平均值变为 281.2 μm 和 141.3 μm，相应的误差为 ±-3.1±3.8% 和 ±-3-2.6%。
在PVC中，型板宽度和深度的平均值分别为236.4μm和136.1μm，相应的误差为±-6.3±4.0%和-±5.6±3.9%。对于S2，在Z级高度降低10μm后，型板宽度和深度的平均值分别变为250.8μm和150.7μm，相应的误差为±--2.5±2.4%和±-2.1±2.8%。对于 S3，在 Z 级高度再降低 10 μm 后，型板宽度和深度的平均值变为 263.5 μm 和 159.2 μm，相应的误差为 ±-6.7±11.7% 和 ±5.0±7.5%。
图7显示了三个聚合物薄膜的图案深度和宽度图。从 S1 到 S3 的每三个点型，Z 级的高度降低了 10 μm，因此薄膜的宽度和深度从 S1 增加到 S3。PVC 的最大误差在 -6.7-11.7% 之间，PMMA 的最低误差范围为 -1.2-1.3%。总之，三种电影的点模式误差较小。这表明，冲击打印型热浮雕工艺适用于将微图案实时雕刻到聚合物薄膜上。
图1：冲击打印型热浮雕技术的设计。（A） 冲击打印式热浮雕工艺的 3D 设计， （B） 设计薄膜支架.薄膜支架可以在运动 1 和运动 2 方向上移动，并可用于固定胶片或将其移到侧面。请点击此处查看此图形的较大版本。
图2：电放大器电路的原理图设计。在此图中，有六个器件用于创建电路：具有两个通道的电源、一个大功率运算放大器 （OP-AMP）、控制装置、一个冲击头和两个具有不同值的电阻元件。每个设备都连接在图像中，连接线以各种颜色显示。请点击此处查看此图形的较大版本。
图3：实现冲击打印式热压花工艺和控制电路。（A） 实施冲击打印式热浮雕工艺， 和 （B） 控制系统的实验设置请点击这里查看此图的较大版本.
图4：共聚焦显微镜设备和带点图案的PET薄膜。（A） 共聚焦显微镜设备，用于测量聚合物薄膜上点型的图案宽度和深度。（B） PET 薄膜上的点图案。九个图案从点图案的最低深度（S1、S2、S3）分为三个部分，每个部分有三个点。缩微图采用共聚焦显微镜的二维功能。请点击此处查看此图形的较大版本。
图5：使用共聚焦显微镜的二维显微图。（A） 50μm PET 薄膜的 2D 显微图、（B） 175 PMMA 薄膜的 2D 显微图和 300 PVC 薄膜的 （C） 2D 显微图请点击这里查看此图的较大版本。
图6：使用共聚焦显微镜的LSM模式，一个点图案的二维缩微图和S1的3D显微图。（A） 三个点图案的 3D 显微图和 50μm 厚 PET 薄膜上一个点图案的 2D 显微图。（B） 三个点图案的 3D 显微图和 175 μm 厚 PMMA 薄膜上一个点图案的 2D 缩微图。（C） 三个点图案的 3D 显微图和 300μm 厚的 PVC 薄膜上一个点图案的 2D 缩微图请点击此处查看此图形的较大版本。
图 7：三个聚合物薄膜上 S1、S2 和 S3 的图案宽度和深度的图形。从 S1 到 S3 的每三个点模式，Z 级的位置增加了 10 μm，每个图形都基于表 1所示的数据。（A） PET 薄膜的型板宽度和图案深度的结果。（B） PMMA 薄膜的型板宽度和图案深度的结果。（C） PVC 薄膜的型板宽度和型板深度的结果。请点击此处查看此图形的较大版本。
| 聚合物薄膜 | 样本编号 | 图案宽度平均值 （μm） | 模式深度平均值 （μm） | 错误率 宽度 （%） | 错误率深度 （%） |
| PVC 薄膜 | S1 | 236.4 | 136.1 | -6.3~4.0% | -5.6~3.9% |
| S2 | 250.8 | 150.7 | -2.5%~2.4% | -2.1~2.8% | |
| S3 | 263.5 | 159.2 | -6.7%~11.7% | -5.0~7.5% | |
| PMMA 薄膜 | S1 | 240.2 | 112.2 | -1.2~1.3% | -4.1~2.8% |
| S2 | 250 | 129.8 | -2.0~2.0% | -1.8~1.1% | |
| S3 | 281.2 | 141.3 | -3.1~3.8% | -3.3~2.6% | |
| PET 薄膜 | S1 | 110.6 | 10.3 | -5.6~6.2% | -3.3~1.7% |
| S2 | 155.2 | 17 | -5.2~2.8% | -3.0~2.0% | |
| S3 | 170.8 | 25.7 | -2.8~4.2% | -2.7~2.3% |
表1：三个聚合物薄膜上9个点图案的测量结果。表中的值使用共聚焦显微镜的 3D 测量功能进行测量，表示模式宽度和深度的平均值以及 S1、S2 和 S3 的模式误差。
补充文件 1.请点击此处下载此文件。
补充文件 2。请点击此处下载此文件。
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Discussion
在这项研究中，我们实施了冲击打印式热浮雕工艺，并实时将各种宽度和深度的点图案刻在一系列聚合物薄膜上。在议定书步骤中，应在所有步骤中认真考虑两个步骤。第一个是加热板温度的设置（步骤 3.3.3），第二个是冲击头的初始位置的设置（步骤 3.5.1）。在步骤 3.3.3 中，如果热板的温度过高，则很难形成图案，因为薄膜的粘度会阻碍精细图案的创建。另一方面，如果热板的温度过低，图案的雕刻不顺利。冲击头的初始位置的因子很重要，因为冲击标头的位置与模式的深度和宽度有关。此外，如果冲击头的高度过低，冲击头的刀头将与热板碰撞，对转向器和加热板造成损坏。这种损坏不仅使者尖端磨损，而且对下一步雕刻的图案的高度和宽度也有不利影响。出于这些原因，在步骤 3.3.3 和 3.5.1 期间，应仔细考虑加热温度和点火条件。
在早期关于冲击型热浮雕的工作中，PMMA薄膜采用了点图案工艺，由于与聚合物膜15，16相关的固定问题，出现偏差误差。15为了解决这个问题，考虑使用热板两侧的薄膜支架固定聚合物薄膜，与以前的值相比，这种策略减少了误差。还表明，各种宽度和深度的点图案可以实时刻在各种聚合物薄膜上，如PET薄膜和PVC薄膜。将PMMA的误差率与以前的热压花工艺进行比较，每个薄膜样本结果表明，图案宽度和深度误差显著减小。
但是，点模式中仍然存在一些错误。我们考虑了这些错误的两个原因。第一种与聚合物薄膜的玻璃过渡温度引起的表面变化有关。当每个薄膜加热到玻璃过渡温度以上时，聚合物薄膜的表面变软，薄膜表面略有上升，即使它在使用薄膜支架时保持固定，导致误差。为了防止这种情况，如果热板的温度低于玻璃转移温度，聚合物薄膜的分子结构组合更强，但聚合物薄膜上的图案也不刻。因此，通过反复实验，找到每个相应的聚合物薄膜的最佳值是很麻烦的。第二个原因是热板的不平衡问题。热板在热压花过程中加热薄膜的表面应完全水平，以均匀地刻刻点图案的高度。但是，如果热板稍微倾斜，则当型板使用不同的位置时，型板宽度或型板高度将发生误差。为了解决这个问题，我们认为可以实时扫描曲面高度的设备应附加到冲击标头。应该对扫描设备进行更多的研究，以正确测量表面高度。
建议过程产生的模式的精度也有局限性。每个图案的宽度和深度取决于前倾器（冲击头）尖端的直径以及活动器在聚合物薄膜上雕刻的深度。工艺中使用的磁刀尖端直径为9μm，雕刻图案的精度最小型幅为9μm。然而，现有的板对板类型和卷对卷式热压花工艺在 nm 范围内提供模式精度级别。通过减小冲击头中前倾刀尖端的直径，可以解决模式的精度不足问题。到目前为止，对机械或化学工艺的研究不足，无法将运动器尖端加工成nm单元。如果对机械或化学过程进行研究，以便以 nm 为单位处理运动尖端，则预计这些限制将克服。不过，与传统方法不同，建议的过程允许使用冲击头实时更改雕刻图案，如果发现错误过程，这具有更改新模式或替换图案的优势。
接下来，我们将建议工艺的处理速度与现有卷对卷式热压花工艺的处理速度进行比较。对于传统的卷对卷类型，工艺速度为 10 mm/s12。建议的冲击打印式热压花工艺提供 6 Hz-10 Hz 的性能频率。如果在 10 mm 聚合物薄膜上假定 10 点，则处理速度为 6 mm/秒，最大为 10 mm/s。因此，处理速度将因用户所需的模式而异。因此，该工艺可应用于批量生产以及各种产品和小批量生产工艺。
如果我们继续发展我们目前的技术，它将能够雕刻连续图案，除了点图案。雕刻连续图案有多种用途。例如，通过将电气元件或将导电油墨涂在雕刻图案上，可以制造微电路。值得注意的是，由于该工艺与在聚合物薄膜上雕刻微或纳米图案的工作有关，因此可应用于制造柔性设备。此外，由于我们的方法与现有的热压花工艺类似，因此该工作可用于制造柔性铜包层压板 （FCCL） 或柔性印刷电路板 （FPCB）。此外，为了将冲击打印式热压花工艺应用于更广泛的材料（如可穿戴设备或传感器），有必要根据设备的不同宽度和深度来更改点模式。此处研究的冲击打印式热浮雕工艺的优点是能够雕刻各种图案，同时实时调整图案的宽度和深度。此外，协议中提到的技术使用比传统模式化过程更简单的过程。因此，我们深信，冲击印刷型热压花技术不仅可以推广到批量生产，而且可以扩展到小批量生产行业。
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Disclosures
作者没有什么可透露的
Acknowledgments
这项研究由韩国贸易、工业和能源部（N046100024，2016年）提供的题为"利用导电纳米复合材料开发导电层冲击印刷式热压花技术"的项目提供支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.3mm High Quality Clear Rigid Packaging PVC Film Roll For Vacuum Forming | Sunyo | SY1023 | PVC film / Thickness : 300µm |
| Acryl(PMMA) film | SEJIN TS | C200 | PMMA film / Thickness : 175µm |
| Confocal Laser Scanning Microscope: 3D-Topography for Materials Analysis and Testing | Carl Zeiss | LSM 700 | 3D confocal microscope / Supporting Mode : 2D, 2.5D, 3D topography |
| DAQ board | NATIONAL INSTRUMENTS | USB-6211 | Control board for two stage and impact header / 16 inputs, 16-bit, 250kS/s, Multifunction I/O |
| DC Power Supply | SMART | RDP-305AU | 3 channel power supply / output voltage : 0~30V, Output current : 0~5A |
| L511 stage | PI | L511.20SD00 | Z-stage / Travel range : 52mm |
| Large Digital Hotplate | DAIHAN Scientific | HPLP-C-P | Heatplate / Max Temp : 350ºC |
| M531 stage | PI | M531.2S1 | X-stage / Travel range : 306mm |
| Mylar Polyester PET films | CSHyde | 48-2F-36 | PET film / Thickness : 50µm |
| OPA2541 | BURR-BROWN | OPA2541BM | OP-AMP / Output currents : 5A, output voltage : ±40V |
References
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