專利名稱：一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱壓印裝置，尤其是涉及一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置。
背景技術(shù)：
光波導(dǎo)是集成光學(xué)的元器件。目前，較為成熟的波導(dǎo)制備方法多以光刻技術(shù)為核心，其缺點(diǎn)在于工藝繁瑣、設(shè)備昂貴、制作周期長、成本高、過程不易控制。因此，人們一直在探索一種工藝簡單、成本低、快速、可控的波導(dǎo)制備方法。熱壓印技術(shù)是一種低成本波導(dǎo)制備技術(shù)，其原理是通過特制的具有凹凸結(jié)構(gòu)的模具實(shí)現(xiàn)圖形的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有的熱壓印裝置一般是將樣品直接放到加熱裝置上，通過熱傳導(dǎo)的加熱方式將樣品加熱至其軟化溫度以上一定溫度后進(jìn)行熱壓印，然后經(jīng)冷卻固化后在樣品上形成凹凸的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的熱壓印裝置主要存在以下不足:熱傳導(dǎo)的加熱方式使樣品受熱不均勻，且熱壓印的溫度不可控；熱壓印的冷卻和壓力不可控，很難實(shí)現(xiàn)精確壓印，壓印完成后樣品脫模困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控的光波導(dǎo)的熱壓印裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，包括底座、底部開口的熱壓印腔體和設(shè)置在底座上的樣品臺(tái)，所述的熱壓印腔體的頂部設(shè)有蓋板，所述的熱壓印腔體固設(shè)在所述的樣品臺(tái)的上方，所述的熱壓印腔體內(nèi)設(shè)有工作腔，所述的工作腔內(nèi)設(shè)置有能夠耐高溫的膜層，所述的膜層將所述的工作腔分隔成壓力腔和真空腔，所述的壓力腔位于所述的真空腔的上方，所述的壓力腔通過氣體管道與氣動(dòng)增壓裝置相連，所述的樣品臺(tái)的臺(tái)面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔內(nèi)，所述的樣品臺(tái)的下方設(shè)置有帶有溫控系統(tǒng)的加熱裝置，所述的樣品臺(tái)與所述的加熱裝置之間具有間隙，所述的樣品臺(tái)內(nèi)設(shè)置有熱緩沖腔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔相連通，所述的熱緩沖腔的一側(cè)與冷卻裝置相連，所述的熱緩沖腔的另一側(cè)與抽真空裝置相連。使用時(shí)，將待壓印的樣品放置在樣品臺(tái)的臺(tái)面上，再將模具放置在待壓印的樣品上，且待壓印的樣品和模具均放置在真空腔內(nèi)，設(shè)定溫控系統(tǒng)的溫度，打開加熱裝置，待壓印的樣品受熱后軟化；之后利用抽真空裝置對熱緩沖腔和真空腔抽真空，打開氣動(dòng)增壓裝置對壓力腔增壓，由于壓力腔和真空腔之間存在壓力差，膜層被下壓到模具上對模具施壓，模具再對其下面放置的樣品施壓，從而完成樣品的熱壓??；然后打開冷卻裝置，對樣品臺(tái)及放置在其臺(tái)面上的光波導(dǎo)和模具進(jìn)行冷卻并脫模。優(yōu)選地，所述的冷卻裝置包括冷卻瓶和灌裝有氮?dú)獾牡獨(dú)馄?，所述的冷卻瓶內(nèi)灌裝有液氮，所述的冷卻瓶內(nèi)設(shè)置有銅管，所述的銅管與所述的熱緩沖腔相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置，氮?dú)膺M(jìn)入冷卻瓶并被冷卻瓶內(nèi)的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮?dú)馔ㄟ^銅管進(jìn)入熱緩沖腔和真空腔，對樣品臺(tái)及放置在其臺(tái)面上的光波導(dǎo)和模具進(jìn)行快速冷卻。液氮可以起到較好的冷卻效果，同時(shí)通過冷卻后的氮?dú)馕諢峋彌_腔和真空腔的熱量對光波導(dǎo)進(jìn)行快速冷卻，且氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不會(huì)與光波導(dǎo)發(fā)生反應(yīng)，不影響光波導(dǎo)的質(zhì)量。優(yōu)選地，所述的加熱裝置為電阻絲加熱裝置。優(yōu)選地，所述的樣品臺(tái)上均勻開有多個(gè)通孔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔通過所述的多個(gè)通孔相連通。樣品臺(tái)上均勻開有多個(gè)通孔，一方面可以使熱量能夠比較均勻地從熱緩沖腔傳遞到真空腔，另一方面可以使熱壓印時(shí)，真空腔內(nèi)的壓強(qiáng)分布比較均衡，使模具受力均勻，進(jìn)而使樣品受力均勻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明光波導(dǎo)的熱壓印裝置，在樣品臺(tái)與加熱裝置之間具有間隙，使樣品臺(tái)與加熱裝置不直接接觸，且加熱裝置的溫度可通過溫控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而在進(jìn)行熱壓印時(shí)，加熱裝置通過熱輻射將熱量傳遞給樣品臺(tái)，同時(shí)由于樣品臺(tái)內(nèi)設(shè)置有熱緩沖腔，加熱裝置通過熱輻射傳遞給樣品臺(tái)的熱量能夠在熱緩沖腔內(nèi)得到緩沖，相當(dāng)于傳遞給樣品臺(tái)的熱量有兩次緩沖機(jī)會(huì)，使樣品臺(tái)的臺(tái)面能夠?qū)ζ渖戏胖玫拇龎河〉臉悠泛湍＞呔鶆蚣訜?，解決了熱傳導(dǎo)的加熱方式引起的樣品受熱不均的問題，且加熱溫度可控；真空腔與熱緩沖腔相連通，熱緩沖腔與冷卻裝置相連，使熱壓印后的樣品即光波導(dǎo)能夠通過冷卻裝置得到及時(shí)冷卻，進(jìn)而使光波導(dǎo)的脫模順利；此外，壓力腔與氣動(dòng)增壓裝置相連，該氣動(dòng)增壓裝置能夠精確控制壓力腔內(nèi)的壓力，使熱壓印的壓力可控。因此，本發(fā)明光波導(dǎo)的熱壓印裝置，其熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控，使熱壓印樣品受熱均勻，熱壓印后脫模順利，可大大提高光波導(dǎo)的熱壓印質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的正面剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖所示，一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，包括底座1、底部開口的熱壓印腔體2和設(shè)置在底座I上的樣品臺(tái)3 ;熱壓印腔體2的頂部設(shè)有蓋板21，熱壓印腔體2固設(shè)在樣品臺(tái)3的上方，熱壓印腔體2內(nèi)設(shè)有工作腔22，工作腔22內(nèi)設(shè)置有能夠耐高溫的膜層4，膜層4將工作腔22分隔成壓力腔23和真空腔24，壓力腔23位于真空腔24的上方，壓力腔23通過氣體管道51與氣動(dòng)增壓裝置5相連；樣品臺(tái)3的臺(tái)面31上放置有模具6，模具6位于真空腔24內(nèi)；樣品臺(tái)3的下方設(shè)置有帶有溫控系統(tǒng)71的電阻絲加熱裝置7，樣品臺(tái)3與電阻絲加熱裝置7之間具有間隙8，使樣品臺(tái)3與電阻絲加熱裝置7不直接接觸，樣品臺(tái)3內(nèi)設(shè)置有熱緩沖腔32，樣品臺(tái)3上均勻開有多個(gè)通孔33，真空腔24與熱緩沖腔32通過多個(gè)通孔33相連通，熱緩沖腔32的一側(cè)與冷卻裝置9相連，熱緩沖腔32的另一側(cè)與抽真空裝置10相連；冷卻裝置9包括冷卻瓶91和灌裝有氮?dú)獾牡獨(dú)馄?2，冷卻瓶91內(nèi)灌裝有液氮，冷卻瓶91內(nèi)設(shè)置有銅管93，銅管93與熱緩沖腔32相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置9，氮?dú)膺M(jìn)入冷卻瓶91并被冷卻瓶91內(nèi)的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮?dú)馔ㄟ^銅管93進(jìn)入熱緩沖腔32和真空腔24，對樣品臺(tái)3及放置在其臺(tái)面31上的光波導(dǎo)和模具6進(jìn)行快速冷卻。使用時(shí)，將待壓印的樣品11放置在樣品臺(tái)3的臺(tái)面31上，再將模具6放置在待壓印的樣品11上，且待壓印的樣品11和模具6均放置在真空腔24內(nèi)，設(shè)定溫控系統(tǒng)71的溫度，打開電阻絲加熱裝置7 ;之后利用抽真空裝置10對熱緩沖腔32和真空腔24抽真空，打開氣動(dòng)增壓裝置5對壓力腔23增壓，由于壓力腔23和真空腔24之間存在壓力差，膜層4被下壓到模具6上對模具6施壓，模具6再對其下面放置的樣品11施壓，從而完成樣品11的熱壓??；然后打開冷卻裝置9，對樣品臺(tái)3及放置在其臺(tái)面31上的光波導(dǎo)和模具6進(jìn)行快速冷卻，脫模后即得到光波導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，包括底座、底部開口的熱壓印腔體和設(shè)置在底座上的樣品臺(tái)，其特征在于:所述的熱壓印腔體的頂部設(shè)有蓋板，所述的熱壓印腔體固設(shè)在所述的樣品臺(tái)的上方，所述的熱壓印腔體內(nèi)設(shè)有工作腔，所述的工作腔內(nèi)設(shè)置有能夠耐高溫的膜層，所述的膜層將所述的工作腔分隔成壓力腔和真空腔，所述的壓力腔位于所述的真空腔的上方，所述的壓力腔通過氣體管道與氣動(dòng)增壓裝置相連，所述的樣品臺(tái)的臺(tái)面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔內(nèi)，所述的樣品臺(tái)的下方設(shè)置有帶有溫控系統(tǒng)的加熱裝置，所述的樣品臺(tái)與所述的加熱裝置之間具有間隙，所述的樣品臺(tái)內(nèi)設(shè)置有熱緩沖腔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔相連通，所述的熱緩沖腔的一側(cè)與冷卻裝置相連，所述的熱緩沖腔的另一側(cè)與抽真空裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，其特征在于:所述的冷卻裝置包括冷卻瓶和灌裝有氮?dú)獾牡獨(dú)馄?，所述的冷卻瓶內(nèi)灌裝有液氮，所述的冷卻瓶內(nèi)設(shè)置有銅管，所述的銅管與所述的熱緩沖腔相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置，氮?dú)膺M(jìn)入冷卻瓶并被冷卻瓶內(nèi)的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮?dú)馔ㄟ^銅管進(jìn)入熱緩沖腔和真空腔，對樣品臺(tái)及放置在其臺(tái)面上的光波導(dǎo)和模具進(jìn)行快速冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，其特征在于:所述的加熱裝置為電阻絲加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，其特征在于:所述的樣品臺(tái)上均勻開有多個(gè)通孔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔通過所述的多個(gè)通孔相連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光波導(dǎo)的熱壓印裝置，特點(diǎn)是熱壓印腔體的頂部設(shè)有蓋板，熱壓印腔體固設(shè)在樣品臺(tái)的上方，熱壓印腔體內(nèi)設(shè)有工作腔，工作腔內(nèi)設(shè)置有能夠耐高溫的膜層，膜層將工作腔分隔成壓力腔和真空腔，壓力腔位于真空腔的上方，壓力腔通過氣體管道與氣動(dòng)增壓裝置相連，樣品臺(tái)的臺(tái)面上放置有模具，模具位于真空腔內(nèi)，樣品臺(tái)的下方設(shè)置有帶有溫控系統(tǒng)的加熱裝置，樣品臺(tái)與加熱裝置之間具有間隙，樣品臺(tái)內(nèi)設(shè)置有熱緩沖腔，真空腔與熱緩沖腔相連通，熱緩沖腔的一側(cè)與冷卻裝置相連，熱緩沖腔的另一側(cè)與抽真空裝置相連；優(yōu)點(diǎn)是熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控，使熱壓印樣品受熱均勻，熱壓印后脫模順利，可大大提高光波導(dǎo)的熱壓印質(zhì)量。
文檔編號(hào)B29C59/02GK103158252SQ201310091748
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者沈祥, 宗雙飛, 聶秋華, 徐鐵峰, 戴世勛, 李軍, 張培全, 付晶 申請人:寧波大學(xué)