滚动压印装置研制与压印填充模拟.pdf

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1、第12卷第4期纳米技术与精密工程Vol_12No．42014年7月NanotechnologyandPrecisionEngineeringJu1．2014DOI10．13494／j．npe．20140014滚动压印装置研制与压印填充模拟叶回春，沈连嬉，李木军(中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，合肥230026)摘要：紫外滚动压印因其可以在室温下、普通大气环境中高效大面积地进行微结构制作而备受瞩目．利用自行研制的紫外滚动压印装置，实现了微结构的快速复制．实验中发现当压印速度达到某一特定值时，会不可避免

2、地产生气泡缺陷．采用流体软件Fluent对滚动压印充填过程进行分析，来研究气泡缺陷的产生机理．结果表明，压印速度过高导致空气被堵在图形空腔内，最终形成气泡缺陷．同时，低黏度的胶液和小的接触角更利于模型填充．此研究对于获得优化的滚动压印工艺具有一定的意义．关键词：滚动压印；紫外压印；气泡缺陷；流体仿真中图分类号：TK426；TH145．42；TQ022文献标志码：A文章编号：1672—6030(2014)04-0281-05DesignofRoll-to—RollImprintingDeviceandSim

3、ulationofFillingProcessinRoll--to·-RollYeHuichun，ShenLianguan，LiMujun(DepartmentofPrecisionMachineryandPrecisionInstrumentation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China)Abstract：TheUVroll-to—roll(R2R)imprintingtechniquecanprovideasolution

4、forlowcostandlargescalethroughputofreproducingmicrostructuresatroomtemperatureinatmosphericenvironment。Aself-developedUVR2Rimprintingdevicewasusedtofulfillfastrollingprintingofmicrostructures．There—peatedexperimentsrevealthatthereisamaximumimprintingveloc

5、ityifaperfectprintedmodelwithoutbubbledefectscouldbegained．Thecomputationalfluiddynamicssoftware-FluentwasemployedtostudytheresinfillingprocessofR2Rimprintingtoobtaintheformingmechanismofbubbles．Resultsin—dicatethatairwillbetrappedinthepatterncavityifthei

6、mprintingvelocityistoolarge，whichbringsaboutbubbles．Meanwhile，thelowerviscosityresinandsmallcontactanglearehighlydesiredforthefillingprocess，whichissignificantforgettingoptimizationofR2Rimprintingparameters．Keywords：roll-to—rollimprinting；UVimprinting；bub

7、bledefects；fluidsimulation滚动压印是一种应用前景很广的微结构制作技方法研究了紫外平板压印中气泡缺陷的问题．Rowland术，较平面压印具有压印周期短、生产成本低、可连续等和王权岱等研究了压印中模具图形特征尺大面积复制等特点，非常适于工业自动化生产，近年来寸、胶层厚度等对填充的影响．Kim等及Morihara备受关注．它最早由Tan等⋯在平面压印基础上提出，等¨研究了在微滴法涂胶过程中的压印缺陷，提出了发展至今，已实现了诸多光学、电子元器件等的快速制在布满冷凝气体的环境中进行旋涂法

8、涂胶过程中的压作l2，国内外有不少院校及科研机构对该技术及其应印，可以消除气泡缺陷．Lee等¨和Kim等¨则研究用进行了研究7-10]．Yoneda等使用流体运动仿真的了滚动压印中胶液的传输过程和图形形状对填充状态收稿日期：2014-04-20．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50905173，51075381)作者简介：叶回春(1986～)，男，博士生．通讯作者：李木军，副教授，lmn@mail．ustc．edu．an2