Изучение процесса узоризации точек на гибких материалах с использованием технологии горячего эмбоссирования Impact Print
Summary
Технология горячего тиснения типа Impact использует заголовок воздействия для выгравирования точечных узоров на гибких материалах в режиме реального времени. Эта технология имеет систему управления движением и положением заголовка удара для создания точечных узоров с различной шириной и глубиной на различных полимерных пленках.
Abstract
Здесь мы представляем наше исследование по удару печати типа горячего тиснения процесс, который может создать точечные узоры с различными конструкциями, ширины и глубины в режиме реального времени на полимерной пленки. Кроме того, мы внедрили систему управления движением и положением заголовка удара, чтобы выгравировать различные точечные узоры. Мы выполнили точечный узор на различных полимерных пленках, таких как полиэстер (ПЭТ) пленка, полиметил метакрилат (PMMA) пленка, и поливинилхлорид (ПВХ) пленки. Точечные шаблоны были измерены с помощью конфокального микроскопа, и мы подтвердили, что процесс горячего тиснения типа удара производит меньше ошибок в процессе узоризации точек. В результате, процесс горячего тиснения типа удара оказывается подходящим для гравировки точечных узоров на различных типах полимерных пленок. Кроме того, в отличие от обычного горячего процесса тиснения, этот процесс не использует тиснение штамп. Таким образом, процесс прост и может создавать точечные узоры в режиме реального времени, представляя уникальные преимущества для массового производства и мелкого количества серийного производства.
Introduction
Исследователи активно пытаются миниатюризировать существующие устройства и дисплеи и повысить гибкость этих устройств1,2. Для уменьшения ширины и глубины электрических каналов до микро- или нано-масштаба необходима высокоточная технология. Кроме того, чтобы повысить гибкость этих устройств, узоры электрических каналов должны быть расположены на гибком материале, таком как полимерная пленка3,,4. Для выполнения этих условий активно ведется изучение технологии сверхтонкой микрообработки.
Ультратонкая технология микрофабрикации имеет преимущество в том, что возможные узорные материалы включают не только очень жесткие материалы, такие как железо или пластик, но и мягкие материалы, такие как полимерные пленки. Благодаря этим преимуществам, эта технология широко используется в качестве основного процесса в различных областях, таких как связь, химия, оптика, аэрокосмическая, полупроводниковая идатчики5,,6,7. В ультратонкой области микрообработки, LIGA (литография, электроплита, и литье) или методы микрообработки используются8. Однако эти традиционные методы связаны с несколькими проблемами. Методы LIGA требуют значительного количества времени и нескольких этапов процесса для создания сверхтонких шаблонов и несут высокую стоимость, поскольку они нуждаются в различных типах оборудования во время процессов. Кроме того, методы LIGA используют химические вещества, которые могут загрязнять окружающую среду.
Для решения этой проблемы среди ультратонких технологий микропроцесса была прооцентрирована технология горячего тиснения. Горячие тиснение это технология, которая создает шаблон на подогревом полимерной пленки с помощью микро- или наномасштабных тиснение формы. Обычная технология горячего тиснения делится на тип пластины и тип рулона в рулон в зависимости от формы. Два типа горячей тиснения технологии отличаются с точки зрения формы, но эти два процесса похожи в том, что тиснение плесени нажимает полимерной пленки на подогревом пластины, чтобы выгравировать шаблон на полимерной пленки. Чтобы выгравировать рисунок с помощью горячего процесса тиснения, необходимо нагреть полимерную пленку выше температуры перехода стекла и применить достаточное количество давления (30-50 МПа)9. Кроме того, ширина и глубина рисунка меняются в зависимости от температуры нагретой пластины, материала и формы тисненой формы. Кроме того, метод охлаждения после процесса узора влияет на форму узора на полимерной пленке.
В обычном горячем процессе тиснения, тиснение марки или ролики могут быть тиснением с желаемым шаблоном, и тиснение формы могут быть использованы для печати же шаблон на полимерной пленки поверхностей непрерывно. Эта функция делает этот процесс подходящим не только для массового производства, но и для изготовления устройств с мягкими материалами, такими какполимерныепленки10,11,,12,,13,,14. Тем не менее, обычный метод горячего тиснения может только создать один шаблон выгравированы в тиснение формы. Поэтому, когда пользователь хочет сделать новый шаблон или изменить шаблон, они должны сделать новую форму, чтобы изменить шаблон отпечатков. По этой причине обычное горячее тиснение является дорогостоящим и трудоемким при создании новых шаблонов или замене существующих конструкций.
Более ранняя работа представила удар типа горячего тиснения процесс для производства точечных узоров с различной шириной и глубиной в режиме реального времени15. В отличие от обычного горячего процесса тиснения, метод горячего тиснения типа удара использует заголовок удара для создания шаблонов на полимерной пленке. Эта технология перемещает заголовок удара в нужное положение с помощью системы точного позиционирования. Контрольный сигнал применяется к шаблонам печати на нужной ширине и глубине и в произвольном положении. Структура ударного заголовка состоит из переворачивания, пружины, обмотки катушки и ядра (см. рисунок 1А)15. Более ранняя работа подтвердила через анализ и эксперимент, что такое воздействие заголовок может производить надлежащую силу для горячего тиснения16. Протокол данного документа охватывает дизайн оборудования для процесса горячего тиснения типа удара и среду управления для управления процессом. Кроме того, мы анализируем точечные шаблоны на ПЭТ-пленке, пленке PMMA и пленке ПВХ, все из которых обрабатываются с предлагаемым протоколом, чтобы убедиться, что процесс горячего тиснения типа удара может создавать точечные узоры с различной шириной и глубиной в режиме реального времени. Результаты этих экспериментов приведены ниже в разделе результатов, подтверждая, что процесс тиснения может надлежащим образом производить ультратонкие узоры.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом исследовании мы внедрили процесс горячего тиснения типа удара и выгравированные точечные узоры с различной шириной и глубиной на ряд полимерных пленок в режиме реального времени. Среди этапов протокола следует критически рассмотреть два шага. Во-первых, это установление темпер…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование поддерживается проектом под названием “Развитие технологии горячего тиснения печатного типа воздействия для проводящего слоя с использованием проводящих нанокомпозитных материалов” через Министерство торговли, промышленности и энергетики Кореи (N046100024, 2016).
Materials
| 0.3mm High Quality Clear Rigid Packaging PVC Film Roll For Vacuum Forming | Sunyo | SY1023 | PVC film / Thickness : 300µm |
| Acryl(PMMA) film | SEJIN TS | C200 | PMMA film / Thickness : 175µm |
| Confocal Laser Scanning Microscope: 3D-Topography for Materials Analysis and Testing | Carl Zeiss | LSM 700 | 3D confocal microscope / Supporting Mode : 2D, 2.5D, 3D topography |
| DAQ board | NATIONAL INSTRUMENTS | USB-6211 | Control board for two stage and impact header / 16 inputs, 16-bit, 250kS/s, Multifunction I/O |
| DC Power Supply | SMART | RDP-305AU | 3 channel power supply / output voltage : 0~30V, Output current : 0~5A |
| L511 stage | PI | L511.20SD00 | Z-stage / Travel range : 52mm |
| Large Digital Hotplate | DAIHAN Scientific | HPLP-C-P | Heatplate / Max Temp : 350ºC |
| M531 stage | PI | M531.2S1 | X-stage / Travel range : 306mm |
| Mylar Polyester PET films | CSHyde | 48-2F-36 | PET film / Thickness : 50µm |
| OPA2541 | BURR-BROWN | OPA2541BM | OP-AMP / Output currents : 5A, output voltage : ±40V |
References
- Lee, S. Y., et al. 2018 Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC). IEEE. , 1-3 (2019).
- Yang, D., Pan, L., Mu, T., Zhou, X., Zheng, F. The fabrication of electrochemical geophone based on FPCB process technology. Journal of Measurements in Engineering. 5 (4), 235-239 (2017).
- Fukuda, K., et al. Fully printed high-performance organic thin-film transistors and circuitry on one-micron-thick polymer films. Nature Communications. 5, 4147 (2014).
- Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability. Nature Materials. 9 (12), 1015 (2010).
- Zamkotsian, F., Dohlen, K., Burgarella, D., Ferrari, M., Buat, V. International Conference on Space Optics-ICSO 2000. International Society for Optics and Photonics. , 105692A (2019).
- Zhang, X., Li, Z., Zhang, G. High performance ultra-precision turning of large-aspect-ratio rectangular freeform optics. CIRP Annals. 67 (1), 543-546 (2018).
- Ziaie, B., Baldi, A., Lei, M., Gu, Y., Siegel, R. A. Hard and soft micromachining for BioMEMS: review of techniques and examples of applications in microfluidics and drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 56 (2), 145-172 (2004).
- Mishra, S., Yadava, V. Laser beam micromachining (LBMM)-a review. Optics and Lasers in Engineering. 73, 89-122 (2015).
- Yun, D., et al. Development of roll-to-roll hot embossing system with induction heater for micro fabrication. Review of Scientific Instruments. 83 (1), 015108 (2012).
- Keränen, K., et al. Roll-to-roll printed and assembled large area LED lighting element. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 81 (1-4), 529-536 (2015).
- Park, J., Lee, J., Park, S., Shin, K. H., Lee, D. Development of hybrid process for double-side flexible printed circuit boards using roll-to-roll gravure printing, via-hole printing, and electroless plating. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 82 (9-12), 1921-1931 (2016).
- Rank, A., Lang, V., Lasagni, A. F. High-Speed Roll-to-Roll Hot Embossing of Micrometer and Sub Micrometer Structures Using Seamless Direct Laser Interference Patterning Treated Sleeves. Advanced Engineering Materials. 19 (11), 1700201 (2017).
- Shan, X., Liu, T., Mohaime, M., Salam, B., Liu, Y. Large format cylindrical lens films formed by roll-to-roll ultraviolet embossing and applications as diffusion films. Journal of Micromechanics and Microengineering. 25 (3), 035029 (2015).
- Wang, X., Liedert, C., Liedert, R., Papautsky, I. A disposable, roll-to-roll hot-embossed inertial microfluidic device for size-based sorting of microbeads and cells. Lab on a Chip. 16 (10), 1821-1830 (2016).
- Yun, D., et al. Impact Print-Type Hot Embossing Process Technology. Advanced Engineering Materials. 20 (9), 1800386 (2018).
- Ahn, J., Yun, D. Analyzing Electromagnetic Actuator based on Force Analysis. 2019 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). , (2019).
