專利名稱：使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷裝置，用于微流體和傳感器的膜層壓裝置，以及使用該 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備和使用該設(shè)備的印刷方法。更具體地，本發(fā)明涉及使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，其在制圖膜中壓印圖案且然后使用有圖案的板的圖案執(zhí)行最終的印刷，并涉及使用該設(shè)備的印刷方法。本發(fā)明涉及用于傳感器的膜層壓設(shè)備和微流體元件。更具體地，本發(fā)明涉及用于傳感器的膜層壓設(shè)備和微流體元件，其壓印圖案至用于傳感器的微通道或塑料基的膜，并然后將異質(zhì)膜層壓至壓印有微通道或傳感器圖案的膜。
背景技術(shù)：
例如，根據(jù)已知的印刷方法，其中形成圖案的板或輥被額外地形成并安裝在印刷設(shè)備上，且然后板或輥上的圖案通過(guò)在板或輥上涂覆油墨而被轉(zhuǎn)移至紙上。由于印刷設(shè)備使用熱輥壓印設(shè)備，過(guò)程期間，刻有圖案的板可被直接制造，并且輥-輥印刷設(shè)備安裝在印刷設(shè)備的后側(cè)，且因此凹版膠印能夠同時(shí)進(jìn)行，從而制造例如塑料基印刷的電子元件。然而，通過(guò)現(xiàn)有方法，例如機(jī)械工藝和激光直接/間接暴露，難于形成小于10 μ m 或幾百納米尺度的圖案。從而，使用壓印設(shè)備或輥-輥印刷設(shè)備的印刷設(shè)備不能印刷小于 IOym或幾百納米尺度的圖案，并且不能制造幾百納米尺度的電元件和電子元件。此外，當(dāng)印刷設(shè)備中使用的板或輥使用已知方法制造時(shí)，制造時(shí)間和制造成本增力口。另外，板和輥具有短壽命。在制造圖案輥的情形下，在圓的圓柱形輥中加工精致圖案，從而需要更多的工藝， 例如涂覆、機(jī)加工和激光加工、蝕刻和類似物，從而降低了過(guò)程的精確度。當(dāng)印刷工藝使用板或圖案輥反復(fù)執(zhí)行時(shí)，油墨保持在精致的圖案中且溶劑被用于去除殘留的油墨，從而對(duì)圖案造成損傷。公開內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明已經(jīng)在提供使用熱輥壓印和可以印有小于ΙΟμπι的圖案或幾百納米尺度的圖案的有圖案的板的印刷設(shè)備以及使用該設(shè)備的印刷方法上做出了努力。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式涉及能形成小于ΙΟμπι或幾百納米尺度的圖案的微流體元件，以及用于傳感器的膜層壓設(shè)備。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備包括第一供應(yīng)輥，其連續(xù)地供應(yīng)制圖膜；加熱輥和第一子輥，其通過(guò)從供應(yīng)自第一供應(yīng)輥的制圖膜的兩側(cè)按壓制圖膜來(lái)在制圖膜中壓印第一圖案來(lái)形成有圖案的板；壓印掩模，其設(shè)有待壓印至制圖膜的原始圖案并安裝在加熱輥的表面上；第一收回輥，其收回有圖案的板；可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥，其給壓印至有圖案的板的第一圖案涂墨；刮片，其通過(guò)向第一圖案的凹面部分涂油墨或者去除有圖案的板中的凸面部分中的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，其通過(guò)從可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的相對(duì)側(cè)按壓有圖案的板并接收來(lái)自有圖案的板的油墨來(lái)形成第三圖案； 以及第二子輥，其通過(guò)按壓供應(yīng)自膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷膜并向印刷膜印刷膠印輥的第三圖案來(lái)形成第四圖案。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備還可包括冷卻設(shè)備，其沿著制圖膜和有圖案的板的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在加熱輥和第一子輥的后側(cè)，以冷卻壓印有第一圖案的有圖案的板。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備還可包括第二供應(yīng)輥，其沿著印刷膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在第二子輥的后側(cè)以供應(yīng)印刷膜；以及第二收回輥，其設(shè)置在第二子輥的前側(cè)，以收回圖案被轉(zhuǎn)移到的印刷膜。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備還可包括干燥室，其布置在第二子輥和第二收回輥之間，以干燥和硬化通過(guò)轉(zhuǎn)移第三圖案來(lái)形成第四圖案的印刷膜。制圖膜、有圖案的板和印刷膜可由塑料基膜形成。制圖膜、有圖案的板和印刷膜可由PC、PEN和PET膜中的至少一種形成。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備包括 加熱輥和子輥，其通過(guò)從由合成樹脂形成的所供應(yīng)的制圖板的兩側(cè)按壓所供應(yīng)的制圖板并將第一圖案壓印到制圖板來(lái)形成有圖案的板；壓印掩模，其設(shè)有待壓印至制圖板的原始圖案并安裝在加熱輥的表面上；分配器，其給壓印到有圖案的板的第一圖案涂墨；刮片，其通過(guò)利用來(lái)自有圖案的板的油墨向第一圖案的凹面部分涂墨或者去除有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，其按壓有圖案的板并接收來(lái)自有圖案的板的油墨以形成第三圖案；以及第二子輥，其按壓供應(yīng)自膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷板并向印刷板印刷膠印輥的第三圖案以形成第四圖案。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備包括 加熱輥和子輥，其通過(guò)從由合成樹脂形成的所供應(yīng)的制圖板的兩側(cè)按壓所供應(yīng)的制圖板并將第一圖案壓印到制圖板來(lái)形成有圖案的板；壓印掩模，其設(shè)有待壓印至制圖板的原始圖案并安裝在加熱輥的表面上；可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥，其將壓印有第一圖案的有圖案的板安裝在可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的表面上以給第一圖案涂墨；刮片，其通過(guò)利用來(lái)自有圖案的板的油墨向第一圖案的凹面部分涂墨或者去除有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，其從可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的相對(duì)側(cè)按壓有圖案的板并接收來(lái)自有圖案的板的油墨以形成第三圖案；以及第二子輥，其按壓供應(yīng)自膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷板并向印刷板印刷膠印輥的第三圖案以形成第四圖案。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備包括供應(yīng)輥，其連續(xù)地供應(yīng)用于微通道的膜；加熱輥和第一子輥，其通過(guò)從供應(yīng)自供應(yīng)輥的用于微通道的膜的兩側(cè)按壓用于微通道的膜并向用于微通道的膜壓印微通道而形成其中形成微通道的膜；壓印掩模，其設(shè)有待壓印至用于微通道的膜的原始圖案并安裝在加熱輥的表面上； 層壓輥和第二子輥，其向其中形成微通道的膜的微通道側(cè)供應(yīng)異質(zhì)膜，并從一側(cè)按壓其中形成微通道的膜且從另一側(cè)按壓異質(zhì)膜，用于層壓兩個(gè)膜；以及收回輥，其收回層壓到彼此的其中形成微通道的膜和異質(zhì)膜。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備還可包括冷卻設(shè)備，其沿著其中形成微通道的膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在加熱輥和第一子輥的后側(cè)并冷卻其中形成微通道的膜。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備還可包括沖壓設(shè)備，其沿著其中形成微通道的膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在加熱輥和第一子輥的后側(cè)并沖壓其中形成微通道的膜。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的印刷方法包括制造具有精致原始圖案的壓印掩模的第10步；通過(guò)借助于對(duì)供應(yīng)到安裝有壓印掩模的熱輥壓印設(shè)備的制圖膜的熱壓縮，形成相應(yīng)于原始圖案的第一圖案來(lái)形成有圖案的板的第20步；使用輥-輥印刷設(shè)備來(lái)向壓印到有圖案的板的第一圖案涂墨的第30步；通過(guò)利用有圖案的板中的油墨向第一圖案的凹面部分涂墨或者去除有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案的第40步；通過(guò)將膠印輥按壓至有圖案的板并接收來(lái)自有圖案的板的第二圖案的油墨來(lái)在膠印輥中形成第三圖案的第50步；以及通過(guò)按壓供應(yīng)到膠印輥的印刷膜并向印刷膜印刷第三圖案來(lái)形成第四圖案的第60步。第10步可使用電成型制造壓印掩模。第20步還可包括冷卻其中形成第一圖案的板。第60步還可包括干燥和硬化通過(guò)轉(zhuǎn)移第三圖案形成第四圖案的印刷膜。<附圖中表示主要元件的參照數(shù)字的描述>110:熱輥壓印設(shè)備111:冷卻設(shè)備
113:沖壓設(shè)備120:輥-輥印刷設(shè)備
121:刮片220:輥-輥印刷設(shè)備
222:分配器130:熱層壓設(shè)備
132:干燥室Fl:制圖膜
F2:印刷膜PF41:具有微通道的膜
F42:異質(zhì)膜M:壓印掩模 Pl、P2、P3、P4:第一、第二、第三和第四圖案 PFl:有圖案的板
P41:微通道PPLl、PL3:有圖案的板
PL2:印刷板Rll:第一供應(yīng)輥 R12、R42:第一和第二收回輥 R13、R43:支撐輥
R21:加熱輥R22:第一子輥
R31:旋轉(zhuǎn)涂墨輥R32:膠印輥
R33、R52:第二子輥R41:第二供應(yīng)輥
R51:層壓輥R53:供應(yīng)輥有益效果根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，第一圖案能夠使用設(shè)有原始圖案的壓印掩模被壓印到制圖膜，新產(chǎn)生的有圖案的板能夠使用輥-輥的方法被印刷，第一圖案能夠使用壓印掩模被壓印到制圖板，且新產(chǎn)生的有圖案的板能夠使用輥-板或輥-輥的方法被印刷。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，通過(guò)電成型形成并具有柔性的壓印掩模安裝在加熱輥上，因此有圖案的板能夠通過(guò)向印刷中使用的制圖膜壓印小于10 μ m或幾百納米尺度的第一圖案來(lái)形成。即，壓印掩模能夠向壓印靶材壓印小于IOym或幾百納米尺度的圖案或元件。另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，使用由電成型制造的壓印掩模，將微通道壓印至用于微通道的膜，且異質(zhì)膜被層壓至其中形成微通道的膜，因此例如用于傳感器的膜和具有納米尺度微通道的微流體元件能夠被層壓。附圖描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式，使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備的示意性圖解。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式，在使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備中，向制圖板壓印第一圖案的熱輥壓印設(shè)備的示意性圖解。圖3是使用用于印刷的板的輥-輥印刷設(shè)備的構(gòu)造圖解以及使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備的印刷過(guò)程的示圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式，在使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備中，使用有圖案的板用于印刷的輥-輥印刷設(shè)備的示意性圖解。圖5是第四示例性實(shí)施方式的示意性圖解，其中使用第一到第三示例性實(shí)施方式的熱輥壓印設(shè)備在用于微通道的膜中形成微通道的通道，并且然后涂覆膜被層壓至其中形成微通道的膜。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，使用采用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備的印刷方法的流程圖。發(fā)明模式本發(fā)明在以下將參照附圖更加全面地描述，其中顯示了本發(fā)明示例性的實(shí)施方式。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，所述的實(shí)施方式可以以各種不同的方式進(jìn)行修改，所有的均不偏離本發(fā)明的精神或范圍。附圖和描述要視為本質(zhì)上闡示性的而不是限制性的。貫穿說(shuō)明書，同樣的參照數(shù)字指示同樣的元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備的示意性圖解。參照?qǐng)D1，根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備寬泛地包括熱輥壓印設(shè)備Iio和輥-輥印刷設(shè)備120，熱輥壓印設(shè)備110形成圖案、更具體地將第一圖案壓印至制圖膜F1，輥-輥印刷設(shè)備120通過(guò)向第一圖案Pl涂墨而將壓印有第一圖案P的有圖案的板PFl的第一圖案Pl順序地轉(zhuǎn)移至第二和第三圖案P2和P3，并最終在印刷膜F2中形成第四圖案P4。貫穿說(shuō)明書，“有圖案的”的意思包括“被壓印”的意 )思ο熱輥壓印設(shè)備110包括第一供應(yīng)輥Rll和第一收回輥R12、加熱輥R21和第一子輥 R22以及安裝在加熱輥R21上的壓印掩模M，其中第一供應(yīng)輥Rll和第一收回輥R12通過(guò)供應(yīng)制圖膜Fl來(lái)轉(zhuǎn)移有圖案的板PFl并收回有圖案的板PF1，加熱輥R21和第一子輥R22分別支撐制圖膜Fl的兩側(cè)以將第一圖案Pl壓印到制圖膜F1。在可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，第一供應(yīng)輥Rll和第一收回輥R12供應(yīng)以帶的形狀形成的制圖膜F1，收回有圖案的板PF1，并通過(guò)設(shè)定至制圖膜Fl和有圖案的板PF的張力提供預(yù)定的轉(zhuǎn)移速度。在第一供應(yīng)輥Rll和第一收回輥R12之間設(shè)置至少一個(gè)支撐輥R13以支撐制圖膜Fl和有圖案的板PFl或者改變有圖案的板PFl的轉(zhuǎn)移方向。加熱輥R21和第一子輥R22被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)以通過(guò)借助于將預(yù)定的溫度和壓力應(yīng)用到在加熱輥R21和第一子輥R22之間轉(zhuǎn)移的制圖膜Fl并使用在壓印掩模M上形成的原始圖案將第一圖案Pl壓印在制圖膜Fl上來(lái)形成有圖案的板PF1。加熱輥R21施加熱量至制圖膜Fl且第一子輥R22按壓制圖膜F1。從而，制圖膜Fl被形成為新近有圖案的板PF1。 形成在有圖案的板PFl中的第一圖案Pl根據(jù)壓印掩模M的原始圖案以微米或納米的尺度形成。壓印掩模M通過(guò)電成型具有以微米或納米尺度的精致圖案。如所已知的，電成型是用于電沉積金屬到應(yīng)用有剝離板材的模型板材，并分離電沉積的金屬以獲得形成在模型表面的相對(duì)形狀中的突出和凹進(jìn)產(chǎn)物的工藝，或者處理在電沉積金屬表面上剝離的板材并通過(guò)電沉積分離金屬以獲得具有與原始模型相同形狀的突出和凹進(jìn)產(chǎn)物的工藝。能夠電成型金屬或合金是電成型的靶材。電成型在復(fù)雜或精致圖案的形成上是有效的。在第一示例性實(shí)施方式中使用的壓印掩模M可使用電成型以微米或納米尺度形成原始圖案。由于加熱輥R21和壓印掩模M被單獨(dú)地制造并以結(jié)合的方式安裝，所以原始圖案能夠通過(guò)電成型形成于壓印掩模M中。另外，通過(guò)使用壓印掩模M而不是涂墨壓印掩模M 的原始圖案在制圖膜Fl中順序地形成新的第一圖案P1，來(lái)順序地形成有圖案的板PF1，并且有圖案的板PFl被涂墨。從而，形成在有圖案的板PFl中的第一圖案Pl在僅僅涂墨一次之后就被轉(zhuǎn)移，并且用于下次轉(zhuǎn)移的用于清潔第一圖案Pl的清潔過(guò)程被去除。同時(shí)，熱輥壓印設(shè)備110還包括冷卻設(shè)備111，冷卻設(shè)備111冷卻從第一圖案Pl的壓印中被加熱的并同時(shí)在可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的加熱輥R21和第一子輥R22之間經(jīng)過(guò)的有圖案的板 PFl。冷卻設(shè)備111沿著有圖案的板PFl的轉(zhuǎn)移方向在加熱輥R21和第一子輥R22的后側(cè)設(shè)置。有圖案的板PFl的收縮和膨脹通過(guò)冷卻被加熱的有圖案的板PFl而被最小化，使得能夠維持第一圖案Pl的形狀。輥-輥印刷設(shè)備120被構(gòu)造用于通過(guò)涂墨有圖案的板PFl的第一圖案Pl來(lái)在印刷膜F2中形成第四圖案P4。輥-輥印刷設(shè)備120包括可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31、刮片121、膠印輥R32和第二子輥R33。可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)以使有圖案的板PFl通過(guò)油墨，以通過(guò)纏繞有圖案的板PFl來(lái)向壓印在有圖案的板PFl中的第一圖案Pl涂墨，且設(shè)置在第一收回輥 R12前面。另外，可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31部分地浸在油墨容器122中以使得有圖案的板PFl通過(guò)包含油墨的油墨容器122。因此，有圖案的板PFl隨著第一供應(yīng)輥R11、第一收回輥R12 和可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)而向第一圖案Pl涂墨。刮片121利用有圖案的板PFl的油墨向第一圖案Pl的凹面部分涂墨，或者去除在有圖案的板PFl的凸面部分上的殘留油墨，因此形成第二圖案P2。即，刮片121相應(yīng)于有圖案的板PFl寬度和可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31的寬度而設(shè)置，以從可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31的相對(duì)側(cè)按壓至少有圖案的板PFl。膠印輥R32可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并從可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31的相對(duì)側(cè)按壓有圖案的板PF1， 使得第一圖案Pl被涂墨的有圖案的板PFl的兩側(cè)分別地被膠印輥R32和可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥 R31按壓，并且相應(yīng)地第二圖案P2的油墨從有圖案的板PFl轉(zhuǎn)移。即，在膠印輥R32中形成第三圖案P3。為了方便，從壓印掩模M的原始圖案轉(zhuǎn)移的圖案根據(jù)轉(zhuǎn)移順序被順序地表示為第一、第二、第三和第四圖案P1、P2、P3和P4。將第一圖案Pl的油墨轉(zhuǎn)移到第二圖案P2的有圖案的板PFl通過(guò)纏繞在第一收回輥R12周圍而被轉(zhuǎn)移和收回。第二子輥R33可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并按壓供應(yīng)自膠印輥R32相對(duì)側(cè)的帶形印刷膜F2。 艮口，第二子輥R33與膠印輥R32 —起按壓印刷膜F2，以使膠印輥R32的第三圖案P3印刷到印刷膜F2。在此，印刷膜F2與有圖案的板PFl是隔開的并被額外地供應(yīng)。S卩，在印刷膜F2 中形成第四圖案P4。
輥-輥印刷設(shè)備120還可包括轉(zhuǎn)移印刷膜F2的第二供應(yīng)輥R41和第二收回輥R42。 第二供應(yīng)輥R41和第二收回輥R42可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并通過(guò)在供應(yīng)帶形印刷膜F2時(shí)設(shè)定至印刷膜F2的張力來(lái)提供預(yù)定的轉(zhuǎn)移速度。在第二供應(yīng)輥R41和第二收回輥R42之間設(shè)置至少一個(gè)支撐輥R43以支撐印刷膜F2或者改變印刷膜F2的轉(zhuǎn)移方向。為此目的，第二供應(yīng)輥R41布置在第二子輥R33的后側(cè)以沿著印刷膜F2的轉(zhuǎn)移方向供應(yīng)印刷膜F2，且第二收回輥R42布置在第二子輥R33的前側(cè)以沿著印刷膜F2的轉(zhuǎn)移方向收回印刷膜F2。同時(shí)，輥-輥印刷設(shè)備120還包括用于干燥并硬化在膠印輥R32和第二子輥R33 之間通過(guò)的印刷膜F2和轉(zhuǎn)移到印刷膜F2的第四圖案P4的干燥室132。干燥室132沿著印刷膜F2的轉(zhuǎn)移方向布置在第二子輥R33和第二收回輥R42之間。S卩，第四圖案P4要印刷至的印刷膜F2被干燥并硬化。壓印掩模M的原始圖案被壓印至制圖膜Fl作為第一圖案Pl以形成有圖案的板 PF1，且然后經(jīng)由通過(guò)有圖案的板PF1、可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31和膠印輥R32的第二圖案P2以及第二子輥R33的第三圖案P3而被印刷成印刷膜F2中的第四圖案P4。制圖膜F1、有圖案的板PFl和印刷膜F2可以由塑料基膜形成。例如，制圖膜F1、 有圖案的板PFl和印刷膜F2可以由聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成，以通過(guò)加熱該加熱輥R21并按壓第一子輥R22來(lái)壓印來(lái)自壓印掩模M的原始圖案的第一圖案P1。與傳統(tǒng)的圖案輥或板的制造時(shí)間和制造成本相比，有圖案的板PFl的制造時(shí)間和制造成本能被降低。由于新近有圖案的板PFl被連續(xù)地形成，有圖案的板PFl不減小壽命。 壓印掩模M使用半永久電成型的掩模，且因而具有精致圖案的塑料板能被大量生產(chǎn)。有圖案的板PFl是柔性的，且因而其能夠以各種方式用于輥-輥印刷設(shè)備120(參照?qǐng)D1)或者輥-板印刷設(shè)備220(參照?qǐng)D2、。制圖膜Fl連續(xù)地形成新印有第一圖案Pl的有圖案的板PF1，并且有圖案的板PFl在其每個(gè)圖案印刷一次之后被收回，且相應(yīng)地能夠連續(xù)地提供清潔的第一圖案P1。即，清潔過(guò)程被去除且能防止由于清潔溶劑對(duì)圖案造成的損害。根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的印刷設(shè)備能夠被不同地使用，例如微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)、納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)、生物芯片和醫(yī)學(xué)傳感器。之后，將描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式，且等同于第一示例性實(shí)施方式的部分的描述將被省略。圖2是在根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備中將第一圖案壓印到制圖板的熱輥壓印設(shè)備的示意性圖解，且圖3是使用用于印刷的板的輥-輥印刷設(shè)備的構(gòu)造圖解和使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備的印刷過(guò)程的示圖。在第一示例性實(shí)施方式中，壓印掩模M的原始圖案被壓印到制圖膜F1，且圖案通過(guò)輥-輥印刷方法使用有圖案的板PFl被印刷到印刷膜F2。然而，在第二示例性實(shí)施方式中，有圖案的板PPLl通過(guò)向制圖板PLl壓印出壓印掩模M的原始圖案而形成(參照?qǐng)D2)，并且圖案通過(guò)輥-輥印刷方法使用有圖案的板PPLl 被印刷到印刷板PL2(參照?qǐng)D3)。即，第一示例性實(shí)施方式中的輥-輥印刷設(shè)備120可以被第二示例性實(shí)施方式中的輥-板印刷設(shè)備220取代。
參照?qǐng)D2，在熱輥壓印設(shè)備210中，加熱輥R21和第一子輥R22從其兩側(cè)按壓由合成樹脂制成的供應(yīng)的制圖板PLl以壓印第一圖案P1，從而形成有圖案的板PPL1。S卩，其中形成第一圖案Pl的有圖案的板PPLl被形成。由于第一圖案Pl的線寬為10 μ m且其高度為幾納米，第一圖案Pl可被不同地應(yīng)用成印刷的電子元件。第一示例性實(shí)施方式的輥-輥印刷設(shè)備120使用油墨容器122，但是第二示例性實(shí)施方式的輥-板印刷設(shè)備220使用分配器222。參照?qǐng)D3，輥-板印刷設(shè)備220設(shè)有涂墨壓印到有圖案的板PPLl的第一圖案的分配器222。分配器222向有圖案的板PPLl供應(yīng)油墨 (參照?qǐng)D3的(a))。刮片121涂墨有圖案的板PPLl中第一圖案Ll的凹面部分或者去除第一圖案Pl 的凸面部分中的殘留油墨以形成第二圖案P2(參照?qǐng)D3的(b))。膠印輥R32通過(guò)按壓有圖案的板PPLl接收來(lái)自有圖案的板PPLl的油墨以形成第三圖案P3。順序地，第二子輥R33 通過(guò)按壓從膠印輥R32的相對(duì)側(cè)供應(yīng)的印刷板PL2將膠印輥R32的第三圖案P3印刷到印刷板PL2以形成第四圖案P4 (參照?qǐng)D3的(c))。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式的輥-輥印刷設(shè)備的示例性圖解，在使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備中輥-輥印刷設(shè)備使用有圖案的板來(lái)執(zhí)行印刷。與第二示例性實(shí)施方式中一樣，在第三示例性實(shí)施方式中，通過(guò)在制圖板PLl中壓印第一圖案Pl形成的有圖案的板PL3使用熱輥壓印設(shè)備210形成，且利用有圖案的板 PL3的靈活性，有圖案的板PL3被用于第一示例性實(shí)施方式的輥-輥印刷設(shè)備120。在熱輥壓印設(shè)備210中制造的有圖案的板PL3安裝在可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥R31的表面上?？尚D(zhuǎn)的涂墨輥R31被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)以在油墨容器122中涂墨有圖案的板PL3的第一圖案P1。圖5是第四示例性實(shí)施方式的示意性圖解，其使用第一至第三示例性實(shí)施方式的熱輥壓印設(shè)備在用于微通道的膜中形成微通道，然后將異質(zhì)膜層壓在其中形成微通道膜中。第四示例性實(shí)施方式在使用共同用于第一至第三示例性實(shí)施方式的熱輥壓印設(shè)備110 方面與第一至第三示例性實(shí)施方式相同。在第一示例性實(shí)施方式和第四示例性實(shí)施方式的比較中，第一示例性實(shí)施方式通過(guò)第一供應(yīng)輥Rll和第一收回輥R12轉(zhuǎn)移制圖膜Fl和有圖案的板PF1。然而，在第四示例性實(shí)施方式中，微通道膜F41和其中形成微通道的膜PF4被轉(zhuǎn)移到供應(yīng)輥R41和收回輥R42， 且收回輥R42收回其中形成被層壓的微通道的膜和異質(zhì)膜F42。異質(zhì)膜F42從額外的供應(yīng)輥R53供應(yīng)。在第一示例性實(shí)施方式中，有圖案的板PFl通過(guò)借助于加熱輥R21和第一子輥R22 將第一圖案Pl壓印到制圖膜Fl來(lái)形成。然而，在第四示例性實(shí)施方式中，加熱輥R21和第一子輥R22壓印圖案，即壓印微通道P41至用于微通道的膜F41以形成其中形成微通道的膜 PF41。在第一示例性實(shí)施方式中，使用輥-輥印刷設(shè)備120，第四圖案P4被印刷到印刷膜F2。然而，在第四示例性實(shí)施方式中，使用熱層壓設(shè)備130，異質(zhì)膜F42被層壓至其中形成微通道的膜PF41。S卩，層壓輥R51和第二子輥R52將異質(zhì)膜F42供應(yīng)到膜PF41的其中形成微通道的微通道P41側(cè)，并且第二子輥R52按壓其中形成微通道的膜PF41且層壓輥R51按壓異質(zhì)膜F42，使得兩個(gè)膜層壓到彼此。冷卻設(shè)備111沿著用于微通道的膜F41和其中形成微通道的膜PF41的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在加熱輥R21和第一子輥R22的后側(cè)，以冷卻其中形成微通道的膜PF41，使得其中形成微通道的膜PF41的收縮和膨脹可以被最小化，并因此微通道P41能夠維持其形狀。沖壓設(shè)備113沿著其中形成微通道的膜PF41的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在加熱輥R21和第一子輥R22的后側(cè)，以沖壓其中形成微通道的膜PF41，并壓印圖案P41。另外，沖壓設(shè)備113 可以設(shè)置在冷卻設(shè)備111的后側(cè)以沖壓其中形成所冷卻的微通道的膜PF41。在其中形成微通道的膜PF41和異質(zhì)膜F42被層壓時(shí)，微通道P41形成流體流過(guò)或者填充有流體的微通道P41。在此情形下，沖壓設(shè)備113在其中形成微通道的膜PF41中形成注射開口，用于將流體注入微通道P41中。熱輥壓印設(shè)備110和熱層壓設(shè)備130簡(jiǎn)化了微通道流體通道的結(jié)構(gòu)，但沒(méi)有使用傳統(tǒng)的熱壓花或光刻工藝。加熱輥R21能夠安裝和拆卸壓印掩模M，多種或多種類型的圖案，即微通道P41可以根據(jù)加熱輥R21直徑的尺寸同時(shí)形成。由于熱輥壓印設(shè)備110和熱層壓設(shè)備130順序地提供，所以將圖案即微通道P41 壓印到用于微通道的膜F41和層壓異質(zhì)膜F42能夠順序地進(jìn)行，從而通過(guò)連續(xù)工藝完成微通道P41。圖6是使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的熱輥沖壓和有圖案的板的印刷方法的流程圖。為了方便，將示例性地描述第一示例性實(shí)施方式的印刷設(shè)備的印刷方法。印刷方法在印刷設(shè)備的描述中已經(jīng)被大致地描述，但現(xiàn)在將再次簡(jiǎn)要地描述該印刷方法。使用印刷設(shè)備的印刷方法包括用于制造具有原始圖案的壓印掩模M的第10步 (STlO)、用于形成相應(yīng)于原始圖案的第一圖案Pl的第20步(ST20)、用于涂墨其中形成第一圖案Pl的有圖案的板PFl的第30步(ST30)、用于通過(guò)涂墨第一圖案Pl形成第二圖案P2 的第40步(ST40)、用于通過(guò)轉(zhuǎn)移第二圖案P2中的油墨形成第三圖案P3的第50步(ST50)， 以及用于通過(guò)轉(zhuǎn)移第三圖案P3中的油墨形成第四圖案P4的第60步(ST60)。在第10步(STlO)中，壓印掩模M通過(guò)借助于電成型在柔性金屬或金屬合金板中形成精致的原始圖案來(lái)形成。在第20步(ST20)中，有圖案的板PFl通過(guò)使用供應(yīng)到輥壓印設(shè)備110的對(duì)制圖膜Fl的熱壓縮來(lái)壓印第一圖案Pl而形成。在第20步(ST20)中，壓印有第一圖案Pl的有圖案的板PFl被冷卻以保持第一圖案Pl的形狀。在第30步(ST30)中，壓印到有圖案的板PFl的第一圖案Pl使用輥-輥印刷設(shè)備 120被涂墨。在第40步(ST40)中，有圖案的板PFl中的油墨被施加到第一圖案Pl的凹面部分， 或者有圖案的板PFl的凸面部分中的殘留油墨使用刮片121去除，從而形成第二圖案P2。在第50步(ST50)中，有圖案的板PFl被膠印輥R22按壓以接納來(lái)自有圖案的板的第二圖案P2的油墨，以在膠印輥R32中形成第三圖案P3。在第60步(ST60)中，供應(yīng)到膠印輥R2的印刷膜F2使用第二子輥R33按壓以將第三圖案P3印刷到印刷膜F2，從而形成第四圖案P4。在第60步(ST60)中，通過(guò)轉(zhuǎn)移第三圖案P3的油墨而形成的第四圖案P4被干燥和硬化。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為是實(shí)用的示例性實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于公開的實(shí)施方式，而且相反，其旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和同等布置。
權(quán)利要求
1.一種使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，包括 第一供應(yīng)輥，所述第一供應(yīng)輥連續(xù)地供應(yīng)制圖膜；加熱輥和第一子輥，所述加熱輥和第一子輥通過(guò)從供應(yīng)自所述第一供應(yīng)輥的所述制圖膜的兩側(cè)按壓所述制圖膜來(lái)在所述制圖膜中壓印第一圖案，以形成有圖案的板；壓印掩模，所述壓印掩模設(shè)有待壓印至所述制圖膜的原始圖案并安裝在所述加熱輥的表面上；第一收回輥，所述第一收回輥收回所述有圖案的板；可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥，所述可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥給壓印至所述有圖案的板的所述第一圖案涂墨；刮片，所述刮片通過(guò)向所述第一圖案的凹面部分涂油墨或者去除所述有圖案的板中的凸面部分中的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，所述膠印輥通過(guò)從所述可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的相對(duì)側(cè)按壓所述有圖案的板并接收來(lái)自所述有圖案的板的油墨來(lái)形成第三圖案；以及第二子輥，所述第二子輥通過(guò)按壓供應(yīng)自所述膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷膜并向所述印刷膜印刷所述膠印輥的所述第三圖案來(lái)形成第四圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，還包括冷卻設(shè)備， 所述冷卻設(shè)備沿著所述制圖膜和所述有圖案的板的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在所述加熱輥和所述第一子輥的后側(cè)，以冷卻壓印有所述第一圖案的所述有圖案的板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，還包括第二供應(yīng)輥，所述第二供應(yīng)輥沿著所述印刷膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在所述第二子輥的后側(cè)以供應(yīng)所述印刷膜；以及第二收回輥，所述第二收回輥設(shè)置在所述第二子輥的前側(cè)，以收回圖案被轉(zhuǎn)移到的所述印刷膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，還包括干燥室，所述干燥室布置在所述第二子輥和所述第二收回輥之間，以干燥和硬化通過(guò)轉(zhuǎn)移所述第三圖案來(lái)形成所述第四圖案的所述印刷膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，其中所述制圖膜、 所述有圖案的板和所述印刷膜由塑料基膜形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，其中所述制圖膜、 所述有圖案的板和所述印刷膜由PC、PEN和PET膜中的至少一種形成。
7.一種使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，包括加熱輥和子輥，所述加熱輥和子輥通過(guò)從由合成樹脂形成的所供應(yīng)的制圖板的兩側(cè)按壓所述制圖板并將第一圖案壓印到所述制圖板來(lái)形成有圖案的板；壓印掩模，所述壓印掩模設(shè)有待壓印至所述制圖板的原始圖案并安裝在所述加熱輥的表面上；分配器，所述分配器給壓印到所述有圖案的板的所述第一圖案涂墨； 刮片，所述刮片通過(guò)利用來(lái)自所述有圖案的板的油墨向所述第一圖案的凹面部分涂墨或者去除所述有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，所述膠印輥按壓所述有圖案的板并接收來(lái)自所述有圖案的板的油墨以形成第三圖案；以及第二子輥，所述第二子輥按壓供應(yīng)自所述膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷板并向所述印刷板印刷所述膠印輥的所述第三圖案以形成第四圖案。
8.一種使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備，包括加熱輥和子輥，所述加熱輥和子輥通過(guò)從由合成樹脂形成的所供應(yīng)的制圖板的兩側(cè)按壓所述制圖板并將第一圖案壓印到所述制圖板來(lái)形成有圖案的板；壓印掩模，所述壓印掩模設(shè)有待壓印至所述制圖板的原始圖案并安裝在所述加熱輥的表面上；可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥，所述可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥使壓印有所述第一圖案的所述有圖案的板安裝在所述可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的表面上以給所述第一圖案涂墨；刮片，所述刮片通過(guò)利用來(lái)自所述有圖案的板的油墨向所述第一圖案的凹面部分涂墨或者去除所述有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；膠印輥，所述膠印輥從所述可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥的相對(duì)側(cè)按壓所述有圖案的板并接收來(lái)自所述有圖案的板的油墨以形成第三圖案；以及第二子輥，所述第二子輥按壓供應(yīng)自所述膠印輥的相對(duì)側(cè)的印刷板并向所述印刷板印刷所述膠印輥的所述第三圖案以形成第四圖案。
9.一種用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備，包括 供應(yīng)輥，所述供應(yīng)輥連續(xù)地供應(yīng)用于微通道的膜；加熱輥和第一子輥，所述加熱輥和第一子輥通過(guò)從供應(yīng)自所述供應(yīng)輥的所述用于微通道的膜的兩側(cè)按壓所述用于微通道的膜并向所述用于微通道的膜壓印微通道來(lái)形成其中形成微通道的膜；壓印掩模，所述壓印掩模設(shè)有待壓印至所述用于微通道的膜的原始圖案并安裝在所述加熱輥的表面上；層壓輥和第二子輥，所述層壓輥和第二子輥向所述其中形成微通道的膜的微通道側(cè)供應(yīng)異質(zhì)膜，并從一側(cè)按壓所述其中形成微通道的膜且從另一側(cè)按壓所述異質(zhì)膜，用于層壓兩個(gè)膜；以及收回輥，所述收回輥收回層壓到彼此的所述其中形成微通道的膜和所述異質(zhì)膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備，還包括冷卻設(shè)備，所述冷卻設(shè)備沿著所述其中形成微通道的膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在所述加熱輥和所述第一子輥的后側(cè)并冷卻所述其中形成微通道的膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于微流體傳感器的膜層壓設(shè)備，還包括沖壓設(shè)備，所述沖壓設(shè)備沿著所述其中形成微通道的膜的轉(zhuǎn)移方向設(shè)置在所述加熱輥和所述第一子輥的后側(cè)并沖壓所述其中形成微通道的膜。
12.—種印刷方法，包括第10步，用于制造具有精致原始圖案的壓印掩模；第20步，用于通過(guò)借助于對(duì)供應(yīng)到安裝有所述壓印掩模的熱輥壓印設(shè)備的制圖膜的熱壓縮，形成相應(yīng)于所述原始圖案的第一圖案來(lái)形成有圖案的板；第30步，用于使用輥-輥印刷設(shè)備來(lái)給壓印到所述有圖案的板的所述第一圖案涂墨； 第40步，用于通過(guò)利用所述有圖案的板中的油墨向所述第一圖案的凹面部分涂墨或者去除所述有圖案的板的凸面部分的殘留油墨來(lái)形成第二圖案；第50步，用于通過(guò)將膠印輥按壓至所述有圖案的板并接收來(lái)自所述有圖案的板的所述第二圖案的油墨來(lái)在所述膠印輥中形成第三圖案；以及第60步，用于通過(guò)按壓供應(yīng)到所述膠印輥的印刷膜并向所述印刷膜印刷所述第三圖案來(lái)形成第四圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的印刷方法，其中所述第10步使用電成型來(lái)制造所述壓印掩模。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的印刷方法，其中所述第20步還包括冷卻其中形成所述第一圖案的板。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的印刷方法，其中所述第60步還包括干燥和硬化通過(guò)轉(zhuǎn)移所述第三圖案而形成第四圖案的所述印刷膜。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，使用熱輥壓印和有圖案的板的印刷設(shè)備包括第一供應(yīng)輥，其連續(xù)地供應(yīng)用于制圖的膜；加熱輥和第一子輥，其將第一圖案壓印在用于制圖的膜上以形成有圖案的板；壓印掩模，其具有原始圖案并安裝在加熱輥的表面上；第一收回輥，其收回有圖案的板；可旋轉(zhuǎn)的涂墨輥，其涂墨第一圖案；刮片，其形成第二圖案；膠印輥，其形成第三圖案；以及第二子輥，其按壓用于印刷的膜以將由膠印輥形成的第三圖案印刷在用于印刷的膜上并因此形成第四圖案。
文檔編號(hào)H01L21/027GK102574390SQ201080045871
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者曹正大, 柳宗秀, 金東洙, 金廣泳 申請(qǐng)人:韓國(guó)機(jī)械研究院