堆叠式热压方法及堆叠式热压装置

    专利2025-04-13  22


    本发明属于玻璃热压,尤其涉及堆叠式热压方法及堆叠式热压装置。


    背景技术:

    1、微纳光学元件、微光机电系统(moems)、微流控芯片等玻璃微纳结构器件具有微型化、集成化、高灵敏度、低功耗等优点,被广泛应用于新一代光学系统、信息通讯、机械电子、生物化学等领域。近年来,随着社会的发展与技术的更新迭代,玻璃微纳结构器件不仅形状精度要求越来越高,而且需求量日益增大。突破玻璃微纳结构高精度、高效率、低成本制造技术已成为微纳制造领域的重大需求。

    2、目前,玻璃微纳结构器件的制造方法包括微铣削技术、超精密磨削技术、激光直写技术、紫外光刻技术、离子束光刻技术、电子束光刻技术和热压印技术等。其中,热压印技术具有跨微纳尺度制造,表面复制保真度高、制造效率较高、工艺灵活、低碳环保等优点。而且,结合超精密模具加工技术,热压印技术有望成为解决高质量玻璃微纳结构器件高效率低成本制造的有效途径。

    3、但是,现在传动的热压方法一般是单器件成形,一次只能对一块玻璃晶圆进行热压成形,从而导致制造效率低。


    技术实现思路

    1、本申请实施例的目的在于提供一种堆叠式热压方法,旨在解决如何提高玻璃晶圆模压的效率的问题。

    2、为实现上述目的,本申请采用的技术方案是:

    3、第一方面,提供一种堆叠式热压方法,用于对玻璃晶圆进行热压成型,所述堆叠式热压方法包括如下步骤:

    4、准备下模座、位于下模座上方的上模头以及开设有微纳结构并位于所述下模座的模板;

    5、加热,将所述下模座放置于加热结构上,多个所述模板沿竖直方向依次叠设置,且任意相邻的两所述模板之间均设置有玻璃晶圆;所述加热结构在真空环境中或惰性气体环境中,加热各所述玻璃晶圆至预定温度;

    6、热压,使用驱动结构使所述上模头朝所述下模座压紧各所述模板,以使各所述玻璃晶圆复制所述微纳结构;

    7、冷却,以预定的冷却速率冷却各所述玻璃晶圆的温度;

    8、脱模,取出热压成形的各所述玻璃晶圆。

    9、在一些实施例中,所述微纳结构包括尺寸为微米级的微米结构和/或尺寸为纳米级的纳米结构。

    10、在一些实施例中,各所述模板上的所述微纳结构的尺寸从下往上依次缩小。

    11、在一些实施例中,所述微纳结构位于所述模板朝上设置的表面。

    12、在一些实施例中,准备具有成形腔的定位套,所述上模头与所述成形腔适配且部分滑动设置于所述成形腔,各所述模板均放置于所述成形腔。

    13、在一些实施例中,所述驱动结构包括施力组件和位于所述施力组件下方并连接所述加热结构的升降台,所述施力组件包括沿竖直方向滑动设置并连接所述上模头的第一级重力单元和沿竖直方向滑动设置并位于所述第一级重力单元上方的第二级重力单元;所述热压步骤包括如下步骤:

    14、s21:所述升降台驱动所述下模座朝上移动第一距离,上模头抵接所述第一级重力单元,以使所述第一级重力单元加载于所述上模头;

    15、s22:所述升降台驱动所述下模座继续朝上移动第二距离,以使所述第一级重力单元和第二级重力单元均加载于所述上模头。

    16、所述脱模步骤包括如下步骤:

    17、s31:所述升降台驱动所述下模座朝下移动所述第二距离,以使所述下模座卸载所述第二级重力单元的压印力同时保留所述第一级重力单元的压印力;

    18、s32:所述升降台驱动所述下模座继续朝下移动所述第一距离,以使所述下模座卸载所述第一级重力单元的压印力。

    19、在一些实施例中,所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述s31步骤中,以第一冷却速率对所述上模头和所述各玻璃晶圆进行冷却;所述s32步骤中,以第二冷却速率对所述上模头和各所述玻璃晶圆进行冷却,所述第二冷却速率大于所述第一冷却速率。

    20、在一些实施例中,所述施力组件还包括支撑架,所述第一级重力单元以及所述第二级重力单元均滑动连接所述支撑架。

    21、第二方面,提供一种堆叠式热压装置,其用于实施所述堆叠式热压方法。

    22、本申请的有益效果在于:堆叠式热压方法通过将多个模板进行层叠设置,且任意相邻的两模板之间均设置有玻璃晶圆,从而使多个玻璃晶圆进行堆叠式设置,再通过驱动结构使上模头朝下模座压紧玻璃晶圆,玻璃晶圆处于玻璃转变温度,从而可以复制模板上的微纳结构,通过一次热压可以成形多个玻璃晶圆,从而提高了热压效率。



    技术特征:

    1.一种堆叠式热压方法,用于对玻璃晶圆进行热压成型,其特征在于,所述堆叠式热压方法包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述微纳结构包括尺寸为微米级的微米结构和/或尺寸为纳米级的纳米结构。

    3.如权利要求1所述的堆叠式热压方法,其特征在于:各所述模板上的所述微纳结构的尺寸从下往上依次缩小。

    4.如权利要求1所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述微纳结构位于所述模板朝上设置的表面。

    5.如权利要求1所述的堆叠式热压方法,其特征在于:准备具有成形腔的定位套,所述上模头与所述成形腔适配且部分滑动设置于所述成形腔,各所述模板均放置于所述成形腔。

    6.如权利要求1-5任意一项所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述驱动结构包括施力组件和位于所述施力组件下方并连接所述加热结构的升降台,所述施力组件包括沿竖直方向滑动设置并连接所述上模头的第一级重力单元和沿竖直方向滑动设置并位于所述第一级重力单元上方的第二级重力单元;所述热压步骤包括如下步骤:

    7.如权利要求6所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述脱模步骤包括如下步骤:

    8.如权利要求7所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述s31步骤中,以第一冷却速率对所述上模头和所述各玻璃晶圆进行冷却;所述s32步骤中,以第二冷却速率对所述上模头和各所述玻璃晶圆进行冷却,所述第二冷却速率大于所述第一冷却速率。

    9.如权利要求6所述的堆叠式热压方法,其特征在于:所述施力组件还包括支撑架,所述第一级重力单元以及所述第二级重力单元均滑动连接所述支撑架。

    10.一种堆叠式热压装置,其特征在于,用于实施如权利要求1-9任意一项所述的堆叠式热压方法。


    技术总结
    本发明属于玻璃热压技术领域,尤其涉及堆叠式热压方法及堆叠式热压装置。堆叠式热压方法包括如下步骤:加热,将下模座放置于加热结构上,多个模板沿竖直方向依次叠设置,且任意相邻的两模板之间均设置有玻璃晶圆;加热结构在真空环境中或惰性气体环境中,加热各玻璃晶圆至预定温度;热压,使用驱动结构使上模头朝下模座压紧各模板,以使各玻璃晶圆复制微纳结构;冷却,以预定的冷却速率冷却各玻璃晶圆的温度;脱模,取出热压成形的各玻璃晶圆。本发明能够提高玻璃晶圆的热压效率。

    技术研发人员:杨高,龚峰
    受保护的技术使用者:深圳大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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