一种模具的制作方法、热压模具及热压印方法

本发明属于热压，尤其涉及一种模具的制作方法、热压模具及热压印方法。

背景技术：

1、目前，微透镜阵列具有准直、聚焦、照明和成像四种基本光学功能，这使得它在成像系统、传感器系统、照明系统、光伏系统、数字光处理器和光通信等领域得到了广泛的应用。微透镜的材料有：氧化玻璃、塑料、红外玻璃、金属（如锂、铍）等。微透镜的类型如图1所示。近年来，随着社会的发展与技术的更新迭代，微透镜阵列不仅形状精度要求越来越高，而且需求量日益增大。

2、微透镜阵列的制造方法包括热回流、灰度光刻-刻蚀、激光直写、微纳3d打印、热压印等。热回流技术只可以应用于特定的材料，且无法实现某些复杂的凸透镜形状的制造；灰度光刻-刻蚀对设备要求高，刻蚀成本也相对较高；激光直写具有加工面积大与非接触加工的优势，但存在曲面加工难度大，加工表面光洁度差的问题；微纳3d打印只可以应用于特定的材料、效率相对较低、表面光洁度差。而热压印技术具有制造效率高、材料利用率高、工艺简单等特点，结合超精密模具制造技术，可以实现高精度自由曲面微透镜阵列的批量制造，具有较高的产业化应用前景。

3、但是，热压印技术受制于热压模具的制造，现在热压模具一般采用单点金刚石进行机械加工制造，且单次只能加工一个热压模具，制造效率低，且成本高。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种模具的制作方法，旨在解决如何进行热压模具的批量制造并降低成本的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

3、第一方面，提供一种模具的制作方法，其包括如下步骤：

4、加工，准备母模板，并于所述母模板上加工出第一微纳结构；

5、翻模，包括一次翻模，在所述母模板上制作第一子模板，所述第一子模板覆盖且复制所述第一微纳结构，并于所述第一子模板的覆盖面上形成第二微纳结构；

6、蚀刻，于模具基材上制作光刻胶掩膜，并根据所述第二微纳结构于所述光刻胶掩上形成第三微纳结构，并蚀刻所述模具基材和所述光刻胶掩膜，以于所述模具基材上蚀刻出第四微纳结构。

7、在一些实施例中，所述一次翻模包括如下步骤：

8、s21：将微铸基材与交联剂混合并排气，以形成第一混合胶；

9、s22：在所述母模板上放置第一固定模，将排气后的所述第一混合胶倒入所述第一固定模的模腔内，以使第一混合胶覆盖并填充所述第一微纳结构；

10、s23：固化所述第一混合胶以形成所述第一子模板，且所述第一子模板上形成有所述第二微纳结构；

11、s24：从所述母模板上剥离所述第一子模板，并将所述第二微纳结构转移至所述光刻胶掩膜，以形成所述第三微纳结构。

12、在一些实施例中，所述翻模步骤还包括二次翻模，所述二次翻模包括在所述第一子模板上制作第二子模板，所述第二子模板覆盖且复制所述第二微纳结构，并于所述第二子模板的覆盖面上形成第五微纳结构，所述第二微纳结构的形状与所述第五微纳结构的形状相反，将所述第五微纳结构转移至所述光刻胶掩膜，以形成所述第三微纳结构。

13、在一些实施例中，所述二次翻模包括如下步骤：

14、s25：将微铸基材与交联剂混合并排气，以形成第二混合胶；

15、s26：在所述第一子模板放置第二固定模，将排气后的所述第二混合胶倒入所述第二固定模的模腔内，以使第二混合胶覆盖并填充所述第二微纳结构；

16、s27：固化所述第二混合胶以形成所述第二子模板，且所述第二子模板上形成有所述第五微纳结构；

17、s28：从所述第一子模板上剥离所述第二子模板。

18、在一些实施例中，所述蚀刻包括如下步骤：

19、s31：于所述模具基材上旋涂光刻胶；

20、s32：用所述第一子模板或所述第二子模板压印所述光刻胶，以将所述光刻胶压印成具有所述第三微纳结构的光刻胶掩膜；

21、s33：对所述模具基材和所述光刻胶掩膜进行干法蚀刻，以于所述模具基材上加工出所述第四微纳结构。

22、在一些实施例中，所述干法蚀刻包括：将所述光刻胶掩膜和所述模具基材放入刻蚀机，利用刻蚀气体生成等离子体，并使用所述等离子体刻蚀所述模具基材和所述光刻胶掩膜。

23、在一些实施例中，所述加工步骤包括使用单点金刚石车削所述母模板，以于所述母模板上加工出所述第一微纳结构。

24、第二方面，提供 一种热压模具，所述热压模具由所述模具的制作方法所制备。

25、第三方面，提供 一种热压印方法，所述热压印方法使用所述热压模具，所述热压印方法包括如下步骤：

26、合模，将玻璃元件放置于载料模具上，所述载料模具位于所述热压模具的下方，驱动所述载料模具与所述热压模具合模，所述第四微纳结构抵接所述玻璃元件；

27、加热：将玻璃元件加热至预定温度；

28、压印：于所述载料模具和所述热压模具上施加预定的合模力，以将第四微纳结构转移并复制至所述玻璃元件的表面，以将所述玻璃元件热压印成微透镜阵列元件；

29、凝固：降低加热功率，并冷却所述微透镜阵列元件；

30、脱模：分离所述载料模具和所述热压模具，并取出所述微透镜阵列元件。

31、在一些实施例中，检测所述微透镜阵列元件，如果检测结果符合预定阈值，则判定热压模具合格；如果检测结果不符合所述预定阈值，则对所述第一微纳结构的形状进行补偿。

32、本申请的有益效果在于：本申请实施例提供的模具的制作方法通过一次制作母模板，第一子模板可以从母模板上复制第一微纳结构，第一子模板再将第二微纳结构转移至光刻胶掩膜上，可以降低对母模板的损伤，而且只需要制备一个母模板，可以将多个第一子模板依次复制第一微纳结构，有效降低母模板的制作成本，再将多个第一子模板上的第二微纳结构分别转移至多个模具基材上，通过蚀刻技术，可以将多个模具基材进行同时蚀刻，从而同时制作成多个热压模具，效率高且有效降低了成本。

技术特征：

1.一种模具的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的模具的制作方法，其特征在于：所述一次翻模包括如下步骤：

3.如权利要求1所述的模具的制作方法，其特征在于：所述翻模步骤还包括二次翻模，所述二次翻模包括在所述第一子模板上制作第二子模板，所述第二子模板覆盖且复制所述第二微纳结构，并于所述第二子模板的覆盖面上形成第五微纳结构，所述第二微纳结构的形状与所述第五微纳结构的形状相反，将所述第五微纳结构转移至所述光刻胶掩膜，以形成所述第三微纳结构。

4.如权利要求3所述的模具的制作方法，其特征在于：所述二次翻模包括如下步骤：

5.如权利要求3所述的模具的制作方法，其特征在于：所述蚀刻包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的模具的制作方法，其特征在于：所述干法蚀刻包括：将所述光刻胶掩膜和所述模具基材放入刻蚀机，利用刻蚀气体生成等离子体，并使用所述等离子体刻蚀所述模具基材和所述光刻胶掩膜。

7.如权利要求1-6任一所述的模具的制作方法，其特征在于：所述加工步骤包括使用单点金刚石车削所述母模板，以于所述母模板上加工出所述第一微纳结构。

8.一种热压模具，其特征在于，所述热压模具由权利要求1-7任一所述的模具的制作方法所制备。

9.一种热压印方法，其特征在于，所述热压印方法使用如权利要求8所述的热压模具，所述热压印方法包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的热压印方法，其特征在于：检测所述微透镜阵列元件，如果检测结果符合预定阈值，则判定热压模具合格；如果检测结果不符合所述预定阈值，则对所述第一微纳结构的形状进行补偿。

技术总结本发明属于热压技术领域，尤其涉及一种模具的制作方法、热压模具及热压印方法。模具的制作方法包括如下步骤：加工，准备母模板，并于母模板上加工出第一微纳结构；翻模，包括一次翻模，一次翻模包括在母模板上制作第一子模板，第一子模板覆盖且复制第一微纳结构，并于第一子模板的覆盖面上形成第二微纳结构；蚀刻，于模具基材上制作光刻胶掩膜，并根据第二微纳结构于光刻胶掩上形成第三微纳结构，并蚀刻模具基材和光刻胶掩膜，以于模具基材上蚀刻出第四微纳结构。本发明可以通过蚀刻技术，可以将多个模具基材进行同时蚀刻，从而同时制作成多个热压模具，效率高且有效降低了成本。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：2024/10/10