一种表面图案化方法及具有图案的产品 |
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| 申请号 | CN201610316415.9 | 申请日 | 2016-05-13 | 公开(公告)号 | CN106004194A | 公开(公告)日 | 2016-10-12 |
| 申请人 | 华中科技大学; | 发明人 | 吴志刚; 江佳俊; 张硕; 张攀; 周其锋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种表面 图案化 方法，该方法是通过磨具滚轮和压 力 滚轮配合夹住柔性带，磨具滚轮和所述压力滚轮之间存在转速差，从而在所述柔性带的表面形成图案；柔性带包括承载基材和设置在承载基材料上的图案生成层，承载基材与所述磨具滚轮 接触 ，图案生成层与所述压力滚轮接触，磨具滚轮上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮和所述压力滚轮转动时，图案生成层对应于所述磨具滚轮的凸纹的部位会被压力滚轮擦除掉，从而在所述图案生成层上形成所需的图案。本方法具有优良的耐折性和良好的韧性、制作成本比较低、操作工艺简单易行，生产效率得到极大提高等优点，具有广阔的应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种表面图案化方法，其特征在于，该方法是通过磨具滚轮和压力滚轮配合夹住柔性带，并且所述磨具滚轮和所述压力滚轮之间存在转速差，从而在所述柔性带的表面形成图案；其中，所述柔性带包括承载基材和设置在承载基材料上的图案生成层，所述承载基材与所述磨具滚轮接触，所述图案生成层与所述压力滚轮接触，所述磨具滚轮上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮和所述压力滚轮转动时，所述图案生成层对应于所述磨具滚轮的凸纹的部位会被压力滚轮擦除掉，从而在所述图案生成层上形成所需的图案。 |
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| 说明书全文 | 一种表面图案化方法及具有图案的产品技术领域[0001] 本发明属于表面图案化技术领域，更具体地，涉及一种表面选择性图案化方法及具有图案的产品。 背景技术[0002] 表面图案化技术对于现代科学和技术的发展有着重要的意义。随着近几十年来科学技术的发展，人们不但可以借助扫描电子显微镜和原子力显微镜等先进仪器在微米和纳米尺度上对固体表面的结构和性质进行表征，而且还可以通过各种物理、化学、甚至生物的表面图案化技术对固体表面上的微观结构和性质进行控制。微米和纳米尺度上表面结构和性质的微加工或图案化已逐渐成为当代科学和技术的中心，许多现代技术发展的机会都来源于新型微观结构的成功构造或现有结构的小型化，飞速发展的微电子行业就是一个最典型的例子。虽然微电子行业的需求表面图案化发展的推动力，但是表面图案化技术在其它领域中的应用正在迅速地增长。例如，化学和生物物质微分析、生物芯片、微体积反应器、组合合成、微光学元件、微机电系统和微液流系统等。同时，表面图案化技术也为小尺寸范围中所发生的物理、化学和生物现象的研究提供了机会。例如在纳米结构中的量子限域、图案化表面上晶体和细胞的生长、以及图案化表面上的润湿和去湿现象等。 [0003] 现阶段表面图案化可用多种技术得以实现，如光刻、基于扫描探针的微机械方法(Micromaching)、微接触的印刷术(microcontact Printing)等，但是这些加工工艺的成本占据了总成本中的很大一部分，也成为制约相应产品推广的主要原因之一；虽然目前很多新工艺的改进更新使得印刷成本得以降低，但是成本依然偏高，从而使得表明图案化技术在一些领域，特别是RFID等柔性电路的应用中，得到了极大的限制。 [0004] 申请号为201410062692.2的专利公开了一种电容式触摸屏制造方法，其通过在进行盖板与ITO膜组合的机台上加贴垫片，但是这种方法是将柔性电路、ITO膜及盖板粘贴到柔性承载板上，滚筒只是起到压力将各种材料粘贴在一起，而使用时间长了以后，粘贴的材料容易脱落。 [0005] 申请号为201410214896.3的专利公开了一种单面柔性电路板的制作方法，其采用带有滚压针的滚压上模在导线层的中间导线上进行滚压而形成所需要的断口，但是这种方法的缺点是滚轮使用滚压针来切断导线，但是这种成型难以形成复杂的图案。 发明内容[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种表面图案化方法，其特征在于，该方法是通过磨具滚轮和压力滚轮配合夹住柔性带，并且所述磨具滚轮和所述压力滚轮之间存在转速差，从而在所述柔性带的表面形成图案；其中，所述柔性带包括承载基材和设置在承载基材料上的图案生成层，所述承载基材与所述磨具滚轮接触，所述图案生成层与所述压力滚轮接触，所述磨具滚轮上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮和所述压力滚轮转动时，所述图案生成层对应于所述磨具滚轮的凸纹的部位会被压力滚轮擦除掉，从而在所述图案生成层上形成所需的图案。 [0008] 优选地，所述柔性带还包括脱离层，所述脱离层位于所述承载基材和所述图案生成层之间。 [0009] 优选地，所述脱离层为粘性材料，其厚度为0.001毫米～0.5毫米。 [0010] 优选地，所述磨具滚轮的温度为0℃～2000℃。 [0011] 优选地，所述压力滚轮的转速为100rpm～50000rpm。 [0012] 优选地，所述压力滚轮施加在所述图案生成层上的压强为0.1MPa～10MPa。 [0013] 优选地，所述承载基材为柔性基材，其厚度为0.001毫米～0.5毫米。 [0014] 优选地，所述图案生成层的厚度为0.001毫米～0.5毫米。 [0015] 按照本发明的另一个方面，还提供了一种具有图案的产品，其特征在于，所述具有图案的产品为经所述表面图案化方法制作后形成的产品。 [0016] 按照本发明的另一个方面，还提供了一种表面图案化方法，其特征在于，该方法是通过磨具滚轮和刀具配合夹住柔性带，所述刀具静止且所述磨具滚轮旋转，从而在所述柔性带的表面形成图案；其中，所述柔性带包括承载基材和设置在承载基材料上的图案生成层，所述承载基材与所述磨具滚轮接触，所述图案生成层与所述刀具接触，所述磨具滚轮上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮和所述刀具转动时，所述图案生成层对应于所述磨具滚轮的凸纹的部位会被刀具擦除掉，从而在所述图案生成层上形成所需的图案。 [0017] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果： [0018] 1)本方法具有制作成本比较低、操作工艺简单易行、生产效率极高等优点，成本不到现有普遍采用的技术的百分之一。 [0019] 2)本方法制作的图案层具有优良的耐折性和良好的韧性，图案生成层可以使用多种材料，如铜、铝以及各种非金属材料，并且可以达到很高的精度，满足在电子、生物、化学、光学、包装、印刷等领域的应用需求，具有广阔的应用前景。 [0020] 3)本方法操作过程简单，对操作环境、操作人员的要求低，制作设备成本低廉，适合各种需要应用图案化技术的领域，具有极高推广价值。 [0022] 图1是采用压力滚轮和磨具滚轮加工柔性带时的结构示意图； [0023] 图2是采用压力滚轮和磨具滚轮加工柔性带时的结构侧视示意图； [0024] 图3是图2中A处的放大图； [0025] 图4是采用刀具和磨具滚轮加工柔性带时的结构示意图； [0026] 图5是采用本发明加工出的图案； [0027] 图6是采用的双面柔性带示意图； [0028] 图7是采用的双面柔性带加工结构示意图； [0029] 图8是采用的多层图案层柔性带示意图； [0030] 图9是采用的梯度或楔形磨具滚轮的表面示意图； [0031] 图10是采用楔形磨具加工出的灰度图案。 具体实施方式[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 [0033] 参照图1～图10，一种表面图案化方法，该方法是通过磨具滚轮1和压力滚轮2配合夹住柔性带3，并且所述磨具滚轮1和所述压力滚轮2之间存在转速差，从而在所述柔性带3的表面形成图案；其中，所述柔性带3包括承载基材31和设置在承载基材31料上的图案生成层33，所述承载基材31与所述磨具滚轮1接触，所述图案生成层33与所述压力滚轮2接触，所述磨具滚轮1上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮1和所述压力滚轮2转动时，所述图案生成层33对应于所述磨具滚轮1的凸纹的部位会被压力滚轮2擦除掉，从而在所述图案生成层33上形成所需的图案。 [0034] 进一步，所述柔性带3还包括脱离层32，所述脱离层32位于所述承载基材31和所述图案生成层33之间，设置脱离层有助于提高制造图案质量和精度。 [0036] 进一步，所述磨具滚轮1的温度为0℃～2000℃；磨具滚轮1加热后有助于层间的脱离，从而提高图案精度和生产效率。 [0037] 进一步，所述压力滚轮2的转速为100rpm～50000rpm，设置这个转速，工业上比较容易实现，并且此范围能够高效地擦除图案。 [0038] 进一步，所述压力滚轮2施加在所述图案生成层33上的压强为0.1MPa～10MPa，选择这个压强范围，在擦除图案生成层33的部位的同时，能保护基材层不被损坏。 [0039] 进一步，所述承载基材31采用柔性基材，所述柔性基材料由光滑、柔软、韧性好的材料制成。优选地，所述柔性基材由聚酯薄膜或聚酰亚胺制成，其厚度为0.001毫米～0.5毫米。 [0041] 另外，压力滚轮2可以采用砂轮，由于砂轮磨削具有极高的加工精度，可用于精度要求极高的场合。 [0042] 另外，还提供了一种表面图案化方法，该方法是通过磨具滚轮1和刀具4配合夹住柔性带3，所述刀具4静止且所述磨具滚轮1旋转，从而在所述柔性带3的表面形成图案；其中，所述柔性带3包括承载基材31和设置在承载基材31料上的图案生成层33，所述承载基材31与所述磨具滚轮1接触，所述图案生成层33与所述刀具4接触，所述磨具滚轮1上设置有凸纹并且所述凸纹围成所需图案，所述磨具滚轮1和所述刀具4转动时，所述图案生成层33对应于所述磨具滚轮1的凸纹的部位会被刀具4擦除掉，从而在所述图案生成层33上形成所需的图案。采用刀具的好处是结构更加简单，适用于精度要求不高的场合。 [0043] 本发明还提供一种具有表面图案的产品，该具有图案的产品为经所述表面图案化方法制作后形成的产品，所述具有图案的产品可作为微系统芯片，如RFID电路、微流控芯片等。 [0044] 参照图6、图7，可采用图6所示双面柔性带，通过图7所示的双面加工方式，图7中左边是磨具滚轮1在上，压力滚轮2在下配合加工，右边是压力滚轮2在上，磨具滚轮1在下配合加工，这样使得一条柔性带双表面形成所需的相同或者不同的图案，可用于双面微系统，如双面电路板的应用。 [0045] 参照图8，所用的柔性带8的图案生成层具有两层以上，图示三层分别为第一生成层331、第二生成层332和第三生成层333，并且相邻两层材料不相同。三层也可以形成比较复杂的图案。 [0046] 参照图9，所用的磨具滚轮具有图示的梯度结构11或者楔形结构12。梯度结构11中凹凸纹间具有一层或多层台阶，可用于图8柔性带的加工形成复杂阶梯图案。楔形结构12中凹凸纹连接面不垂直与凹凸纹表面，与表明呈20～70度夹角，适合用于图3单图案生成层的柔性带，可使加工出的图案具有灰度，即可使部分区域的图案生成层只被擦除10％～90％的厚度而不是全部擦除。 |
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