CN101137449A - 微复制物品及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微复制物品。该物品包括具有第一表面和第二对置表面的不透明织物。该第一表面包括具有多个第一特征的第一微复制结构。该第二表面包括具有多个第二特征的第二微复制结构。该第一微复制结构与第二微复制结构保持100微米内的对准。

Description

微复制物品及其生产方法

技术领域

本发明总的涉及材料到织物上的连续成型，特别地涉及在该织物相对面上的图案成型之间具有高度对准的物品的成型。具体地，本发明涉及图案以高度对准的方式到织物的相对两面上的成型。

背景技术

通过将至少暂时处于液体形式的材料施加于基底的相对面上能够制造许多物品。通常的情况是施加于基底的材料以预定的图案施加。在这种情况下，通常是对于该基底相对面上的图案之间有最小的对准要求。在一些情况下，对于基底任一面上的图案需要在非常小的公差范围内对准。

因此存在生产两面基底的改进的技术、设备和方法的需求，其中基底每面提供与该基底的另一面上的预定图案精确对准的预定图案。存在在柔性的、至少部分不透明的织物或基底的任一面上重复生产精确对准的微复制图案的改进的技术、设备和方法的需求。

发明内容

本发明总的涉及在柔性的、至少部分不透明的织物或基底的任一面上重复生产精确对准的微复制图案的改进的技术、设备和方法。

因此，本发明说明性的实施例可以在具有柔性的不透明基底的微复制物品中得到。第一涂层微复制图案设置在该柔性不透明基底的第一表面上，而第二微复制图案设置在该柔性不透明基底的第二表面上。该第一和第二图案对准到100微米之内。在一些情况下，该第一和第二图案可对准在10微米之内、或甚至5微米之内。

在一些情况下，柔性的不透明基底是对紫外光不透明的。在一些情况下，柔性的不透明基底阻挡入射在该柔性的不透明基底上的至少百分之98紫外光。该柔性的不透明基底可以包括聚合物，例如适合形成柔性电路板的金属化聚合物。

在一些情况下，第一和第二涂层微复制图案可以是单独地或组合地包括导电的聚合物。该第一和第二涂层微复制图案可以是单独地或组合地包括独个多个不同的元件，其中该不同元件中的至少一些与其它不同的元件是不连续的，即没有接合区。

本发明的另一说明性实施例可以在制造包括不透明的织物基底的微复制物品的方法中得到。该不透明的织物可以通过成型设备，并且第一液体可以被涂层到该不透明织物的第一表面或第一压花辊上。该第一液体可以与第一压花辊接触并且可以固化以形成第一微复制图案。第二液体可以被涂层到该不透明织物的第二表面或第二压花辊上。该第二液体可以与第二压花辊接触并可以固化以形成第二微复制图案。该第一和第二图案可以对准到100微米之内。在一些情况下，第一和第二液体中的至少一种可以包括光可致固化丙烯酸树脂溶液或光可致固化的导电聚合物溶液。

本发明另一说明性实施例可以在制造包括不透明的织物的微复制物品的方法中得到。可固化的材料设置在织物或压花辊上。不透明织物被引导与第一压花辊接触，该第一压花辊包括多个设置在透明基底上的不透明区域。在该织物第一面上的可固化材料被固化以形成第一微复制图案。

该不透明织物被引导与第二压花辊接触，该第二压花辊包括多个设置在透明基底上的不透明区。在该织物第二面上的可固化材料被固化以形成第二微复制图案。在该织物处于连续运动中同时压花织物的第一和第二面，使得该第一和第二图案保持在100微米内的对准中，或在一些情况下在5微米内的对准中。

在一些情况下，将可固化材料引入到织物上包括在该织物的第一面接触第一压花辊之前，将可固化材料设置在该织物的第一面或第一压花辊上，和在该织物的第二面接触第二压花辊之前，将可固化材料设置在该织物的第二面或第二压花辊上。在一些情况下，至少部分地固化该织物第一面上的可固化材料与至少部分地固化该织物第二面上的可固化材料同时发生。

在一些情况下，固化该织物第一面上的可固化材料包括使可固化材料经受至少部分地通过该第一压花辊的紫外辐射。固化该织物第二面上的可固化材料可以包括使可固化材料经受至少部分地通过该第二压花辊的紫外辐射。

本发明的上述小结不用于描述本发明的每个公开的实施例或每个实施。以下的附图、详细说明和实例更加详细地例证这些实施例。

定义

在本发明的上下文中，“对准”是指织物一个表面上的结构的定位与该同一织物相对面上的其它结构的确定关系。

在本发明的上下文中，“织物”是指材料薄片，其在第一方向上具有固定尺度，在与第一方向正交的第二方向上具有预定长度的或者具有不定的长度。

在本发明的上下文中，“连续对准”是指无论在第一和第二压花辊旋转期间的什么时候，在该辊上的结构之间的对准程度好于规定的极限值。

在本发明的上下文中，“微复制的”或“微复制”是指通过一种过程产生微结构表面，其中在制造期间从产品到产品，该结构表面特征保持单个特征重现精度，其变化不大于约100微米。

在本发明的上下文中，“固化能量”是指用于适于固化可固化材料的特定波长或波长波段的电磁辐射。短语“固化能量”可以用确定波长或波长波段的术语修饰。例如，“紫外固化能量”是指被认为是紫外的并且适合于固化特定的材料的能量。短语“可固化材料”，当与“固化能量”一起使用时是指在暴露于“固化能量”时能够被固化、聚合或交联的材料。

在本发明的上下文中，“不透明”是指能够阻挡至少相当数量的特定波长或波长波段的电磁辐射的材料。材料可被认为是对第一波长的能量“不透明的”，但是对第二波长的能量不是不透明的。对特定的波长是“不透明的”材料能够阻挡入射在该材料上的至少百分之95的特定波长的能量。“不透明的”材料能够阻挡入射在该材料上的至少百分之98的特定波长的能量，或甚至高于百分之99的能量。

材料可以描述为“对固化能量不透明的”，是指该材料能够阻挡入射在该材料上的至少百分之95的(特定波长或特定波长波段的)固化能量。描述为“对紫外能量不透明的”材料将阻挡入射在该材料上的至少百分之95的紫外辐射。

诸如柔性织物或基底的材料可以描述为“不透明的”，是指该柔性织物或基底阻挡入射在该柔性织物或基底上的至少百分之95的特定波长或波长波段的电磁能量。柔性织物或基底可以描述为“对固化能量不透明的”，是指该柔性织物或基底阻挡入射在该柔性织物或基底上的至少百分之95的(特定波长或波长波段的)固化能量。描述为“对紫外能量不透明的”柔性织物或基底将阻挡入射在该柔性织物或基底上的至少百分之95的紫外辐射。

正如在本发明的上下文中所用的，“透明”是指传输或者允许至少相当量的特定波长或波长波段的电磁辐射通过的材料。材料可被认为是对第一波长的能量“透明的”，但是对第二波长的能量不是透明的。对特定的波长是“透明的”材料可以传输或允许入射在该材料上的至少百分之10的该特定波长的能量通过。“透明的”材料可以传输或允许入射在该材料上的至少百分之25的特定波长的能量通过，甚至多于百分之50的能量通过。

可以描述为“对固化能量是透明的”材料，是指该材料传输或允许入射在该材料上的至少百分之10的(特定波长或波长波段的)固化能量通过。描述为“对紫外能量透明的”材料，将传输或允许入射在该材料上的至少百分之10的紫外辐射通过。

附图说明

考虑到下面结合附图的本发明各实施例的详细描述能够更完全地理解本发明，其中。

图1是根据本发明实施例的成型设备的示意图；

图2是图1所示的成型设备的一部分的示意图；

图3是根据本发明实施例的压花辊的局部视图；

图4-13示出形成根据本发明实施例的图3的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图14A-14E示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图15A-15D示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图16A-16D示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图17A-17C示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图18A-18C示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图19A-19D示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图20A-20E示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图21A-21D示出形成根据本发明实施例的压花辊的说明性而非限制性的方法；

图22是根据本发明实施例的微复制组件的透视图；

图23是图22的微复制组件的一部分的透视图；

图24是图22的微复制组件的一部分的透视图；

图25是根据本发明实施例的辊安装设置的示意图；

图26是用于根据本发明实施例的一对压花辊的安装设置的示意图；

图27是根据本发明实施例的马达和辊设置的示意图；

图28是根据本发明实施例的用于控制辊之间对准的结构的示意图；

图29是根据本发明实施例的用于控制对准的控制算法的示意图；并且

图30根据本发明实施例制造的物品的示意横截面图。

尽管本发明适合于各种修改和替代的形式，但是通过附图以举例的方式示出其细节并且将进行详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所描述的具体实施例的内容。相反，本发明涵盖属于本发明精神实质和范围内的所有的修改、等同物和替代。

具体实施方式

一般来说，本发明涉及生产两面的微复制结构，其在织物的第一表面上具有第一微复制图案，并且在该织物的第二表面上具有第二微复制图案。该系统通常包括第一压花组件和第二压花组件。每个相应的组件在织物的第一或第二表面的任何一面上形成微复制图案。第一图案可以形成在该织物的第一表面上，而第二图案可以形成在该织物的第二表面上。

在一些情况下，这里讨论的设备和方法得到一种在织物的每个相对表面上具有微复制结构的织物，该具有微复制结构的织物能够通过在该织物的相对的两个表面上连续地形成微复制结构，同时使该微复制结构相互保持大致对准在100微米之内来制造。在一些情况下，该微复制结构可以保持对准在50微米之内。在一些情况下，该微复制结构可以保持对准在20微米之内。在一些情况下，该微复制结构可以保持对准在10微米之内或甚至5微米之内。

应参考附图阅读下面的描述，其中在不同的附图中相同的元件标以相同形式的附图标记。不必要按比例的附图描绘本发明选择的实施例，并且不限制本发明的范围。虽然所示结构、尺寸和材料的例子示出用于各种元件，但是本领域的技术人员将会认识到的是许多提供的例子具有可以利用的合适的替代。

成型组件

图1示出用于生产在相对的两个表面上包括对准的微复制结构的两面织物12的示例成型设备10。在一些情况下，该成型设备10包括第一和第二涂层装置16、20、夹压辊14、以及第一和第二压花辊18、24。在一些情况下，第一涂层装置16可以是第一挤压模16，而第二涂层装置可以是第二挤压模20。在所示的实施例中，该第一和第二可固化的液体在织物通过第一和第二压花辊之前分别设置在该织物表面上。在其它实施例中，第一可固化的液体布置在第一压花辊上，而第二可固化的液体布置在第二压花辊上，该可固化的液体然后从压花辊转移到织物上。

织物12可以存在于第一挤压模16，该挤压模16将第一可固化的液体涂层22分配到该织物12上。夹压辊14将第一涂层22挤压到第一压花辊18中。在一些情况下，夹压辊14可以是胶辊。同时在第一压花辊18上，涂层22用适于提供合适固化能量的能源26固化。在一些情况下，能源26可以适于提供紫外光。术语“紫外光”是指波长从200到500纳米或从200到400纳米的光。

第二可固化的液体涂层28利用第二面挤压模20涂层在该织物12的相对面上。该第二层28挤压进第二压花工具辊24中，并且对第二涂层28重复该固化过程。两个涂层图案的对准通过将工具辊18、24相互保持在精确的角度关系中实现，如将在下文中说明地。

图2提供在第一和第二压花辊44和46处的更靠近的视图。第一和第二压花辊44、46可以认为是关于图1所讨论的压花辊18、24的特定实施例。可设想其它的图案，如将随后更详细讨论地。第一压花辊44具有用于形成微复制的表面的第一图案42。第二压花辊46具有第二微复制图案50。在该示出的实施例中，第一和第二图案42和50是相同的图案。在其它情况下，第一和第二图案可以不同。

当织物30在第一压花辊44上通过时，第一表面32上的第一可固化液体(未示出)可以通过由该第一压花辊44上第一区36附近的能源34提供的固化能量而固化。该液体固化之后第一微复制压花结构54形成在该织物30的第一面43上。该第一压花结构54是第一压花辊44上的图案42的负片。在第一压花结构54形成之后，将第二可固化液体52分配到织物30的第二表面38上。为了确保第二液体52不过早地固化，该第二液体52与第一能源34隔离，通常通过将第一能源34定位成使得该第一能源34发射的能量不落在该第二液体52上。如果需要，该固化能源可以定位在它们相应的压花辊内。因此，织物30的不透明性质有助于防止不希望的固化。

第一压花结构54形成之后，织物30沿着第一辊44延续，直到它讲入第一和第二压花辊44、46之间的间隙区48。然后第二液体52接合第二压花辊46上的图案50并且形成第二微复制结构，该结构然后被第二能源40发射的固化能量固化。当织物30进入第一和第二压花辊44、46之间的间隙48时，到此刻基本上固化并粘接到该织物30上的第一压花结构54限制该织物30的滑动，同时织物30开始往间隙48中移动，并围绕第二压花辊46。这消除织物拉伸以及滑动，该拉伸和滑动成为形成在该织物上的第一和第二压花结构之间对准的误差源。

通过在第二液体52与第二压花辊46接触的同时将织物30支撑在第一压花辊44上，形成在织物30的相对面32、38上的第一和第二微复制结构54、56之间的对准程度是控制第一和第二压花辊44、46的表面之间的位置关系的函数。围绕该第一和第二压花辊44、46并在由所述辊形成的间隙48之间的织物的S形包绕使张力效应、织物应变变化、温度、由夹压织物的力学所引起的微滑、以及测向位置控制最小化。S形包绕能够保持该织物30与每个辊超过180度包角的接触，虽然包绕角可或多或少地取决于特定的需求。

压花辊

在一些情况下，将微复制图案设置到不透明的、尤其是对固化能量不透明的柔性织物或基底的任一面上有用的。在其它情况下，将微复制图案设置到透明、尤其是对固化能量透明的柔性织物和基底上是有用的。当织物或基底对固化以液体形式施用到该织物上的材料所必需的固化能量不透明时，该材料不能简单地由使固化能量通过该织物或基底以接触该液体树脂而被固化。在这种情况下，利用对特定的固化能量透明的压花辊或包括对固化能量透明的部分可能是有用的。在一些情况下，只有一个压花辊是透明的。

图3是说明性的而非限制性的压花辊的局部视图，并且不应被认为是按比例的。但是，为了清晰起见图案已经被放大。如图所示并且如将更详细说明地，压花辊能够通过叠加法形成，其中，材料沉积在透明的圆柱形或其它合适的形状的表面上。在一些实施例中，认为压花辊可以利用各种减少法形成，其中材料从透明的圆柱形或其它合适的形状上去除。

压花辊包括可以由任何合适的材料形成的透明的圆柱体102。在一些情况下，透明的圆柱体102由对固化能量透明的材料形成，该固化能量将固化使用到压花辊上的可固化材料。在一些情况下，如所示，透明的圆柱体102可以用诸如石英的玻璃形成。

如所示，特别地，压花辊包括石英圆柱体102。虽然在一些情况下石英圆柱体102可以具有3英寸的长度和3英寸的半径，但是石英圆柱体102可以具有任何合适的尺寸。石英圆柱体102可以是大致的实心圆柱体，或，如所示，石英圆柱体102可以是空心圆柱体。

在一些情况下，对石英圆柱体102的表面施用薄压模层104可能是有用的。这可以有助于随后的材料粘结或结合到该石英。在一些情况下，该压模层104足够薄，以显著地改变石英圆柱体102的光学特征。至少，压模层104可以薄到足以保持对固化能量透明。压模层104可以由任何合适的材料并利用任何合适的应用技术形成。在一些情况下，压模层104包括钛或由钛构成并且通过溅射施用。

一旦压模层104形成之后，随后的材料可以添加到压花辊上。虽然特定的处理步骤在图4-13中示出，并且将关于该例子详细讨论，但是各种不透明材料可以施用到压模层104。合适的不透明材料包括诸如铬、铜或铝的金属，以及诸如硅酮和环氧树脂的可固化聚合物。可以利用任何合适的技术、例如溅射、蚀刻等施用并压花合适的材料。

在所示的实施例中，压花辊的特征在两个步骤中形成。首先，层106已被沉积到压模层104上并且随后被压花。在层106之上已形成层108并压花。层106和层108可由不同的材料形成，或者它们可由相同的材料形成。在一些情况下，层106可以通过在压模层104上溅射铬层来形成。在一些情况下，层108可以通过在层106上镀铬来形成。

在图3中，压花辊的不透明特征保持在石英圆柱体102的表面之上。在一些设想的实施例中，例如关于图14-21所讨论的实施例中，不透明的特征实际上比较靠近基底的外表面，而透明特征实际上穿透该表面。无论这样或那样，可以认为该不透明特征比透明特征更远离压花辊的径向中心。

在一些情况下，压花辊可以用可机械加工的或不可以机械加工的透明基底形成。几种设想的制造技术在此描述在图14-21中。应当指出的是，在图14-21中，为了容易说明，仅示出很少部分的透明基底。虽然对于每种可能的制造技术只示出单一的透明特征，但是应当指出，压花辊当然包括许多特征。而且，应当指出，压花辊将是圆柱形的，同时为了容易说明并且由于仅仅示出辊很小的一部分，所以图14-21呈矩形。

图14A-14E示出在不可机械加工的透明基底上形成不透明特征的可能方法，该方法包括添加可机械加工的层。在图14A中，提供不可机械加工的透明基底200。不可机械加工的透明基底的例子包括诸如石英的玻璃。如图14B所示，钛压模层202可以利用诸如溅射的任何合适技术施用到基底200上。铜种子层204可以如图14C所见地溅射到钛压模层204上。附加的铜可以镀在铜种子层204上以形成铜层206，如图14D所示。

图14E示出铜层206可以用任何合适的方式进行机械加工以提供位于当然是不透明的铜层206内的透明特征208。在一些情况下，可以通过机械加工、例如微型铣削、激光烧蚀、金刚石车削或EDM加工简单地形成透明特征208。在一些情况下，在暴露透明基底200中，诸如简短的化学蚀刻的附加加工可能是有用的，而不会损坏透明的基底200。

在一些情况下，用其它材料可用于可机械加工的层206。例如，可机械加工的层206可以用不透明的环氧树脂或可机械加工的陶瓷形成，该可机械加工的陶瓷以“未加工”状态涂层并且在成形后烧结。

图15A-15D示出在不可机械加工的透明基底200上形成不透明特征的另一可能方法，该方法包括添加可机械加工的层。在图15B中，透明的环氧树脂层210可以添加到透明的基底200上，以在随后的机械加工过程中帮助保护透明的基底。如图15C中所见，不透明的环氧树脂层212已经添加在透明的环氧树脂层210之上。在图15D中，不透明的环氧树脂层212已利用任何合适的技术机械加工，以形成透明特征214。

图16A-D示出在不可机械加工的透明基底200上形成不透明特征的又一可能方法，该方法包括添加可机械加工的层。透明的基底200示于图16A中。在图16B中，相对厚的透明环氧树脂层210已添加在透明的基底200的顶上。如图16C所示，相对薄的不透明环氧树脂层212已如图16C所示地添加在透明环氧树脂层210上。在图16D中，不透明的环氧树脂层212和透明的环氧树脂层210已利用任何合适的技术机械加工，以形成透明特征216。作为选择，将透明特征216机械加工成透明的环氧树脂层是可行的，然后在该透明的环氧树脂层的顶部用不透明的环氧树脂层涂层。

图17A-17C示出在可机械加工的透明基底上形成不透明特征的可能方法。图17A示出可机械加工的透明基底220，其可以由可机械加工的透明的聚合物形成。在一些情况下，基底220可以由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成。在图17B中，诸如溅射的铝和铜的不透明的涂层222已经添加到透明的基底220上。可选择地，设想不透明的涂层222也可以由不透明的环氧树脂或者甚至用不透明填充环氧树脂形成。如图17C所示，透明特征224可以利用任何合适的机械加工技术形成。

图18A-C示出在可机械加工的透明基底220上形成不透明特征的可能方法。在图18B中，透明的基底220已利用任何合适的技术机械加工以形成透明特征226。因此，如图18C所示，透明的基底部分220超出透明特征226的部分用不透明的涂层228涂层。

图19A-19D示出利用单独形成的主模在透明基底上复制凸起的特征的可能方法。然后该凸起的特征可被涂层以便不透明。在图19A中，主模230可以利用标准的精密机械加工技术从任何合适的材料上剪下。可以看到主模230包括凸起部分232，其最终将形成透明特征。

如图19B所见，主模230可以用不透明的环氧树脂材料234填充，然后如图19C所见地施用到所希望的诸如石英或PMMA的基底236的表面上。可允许该环氧树脂固化，并且然后可去除该主模230，如图19D所见，使得基底236在透明的特征238的任一面上具有不透明层234的情况下具有透明的特征238。

图20A-20E示出利用单独形成的主模在透明基底上复制凸起的特征的又一可能方法。然后该凸起的特征可被涂层以便不透明。在图20A中，主模240可以利用标准的精密机械加工技术从任何合适的材料上剪下。可以看到主模240包括凸起部分232，其最终将形成透明特征。

如图20B所见，主模240可以用透明的环氧树脂材料244填充，然后如图20C所见地施用到所希望的诸如石英或PMMA的基底246的表面上。可允许该环氧树脂固化，并且然后可去除该主模240，如图20D所示，使得基底246具有透明的特征248。如图20E所见，不透明的环氧树脂层250可以在透明特征248的任一面施用到透明的环氧树脂层244上。

图21A-21D示出在透明基底上利用单独形成的主模复制凸起的特征的又一可能方法。然后该凸起的特征可以被涂层以便不透明。在图21A中，主模252可以利用标准的精密机械加工技术从任何合适的材料上剪下。可以看到主模252包括凸出部分254，其最终将形成透明特征。

如图21B所见，主模252已直接压印到可机械加工的透明基底256中。在图21C中，已去除主模252，使得透明基底256包括透明的特征258。如图21D所示，在透明特征258的任一面上透明的基底256可以用不透明的环氧树脂层258涂层。

成型设备

现在参考图22-23，示出系统110的示例性实施例，该系统110包括辊对辊成型设备120。在描绘的成型设备120中，织物122从主展开卷轴(未示出)提供到该成型设备120。织物122的确切性质根据所生产的产品可广泛地变化。但是，如前讨论地，该成型设备120能够处理柔性的并且透明的和/或不透明的织物122。该织物122围绕各辊126引导到成型设备120中。

织物122的精确张力控制有利于实现最优化的结果，因此织物122可在张力检测装置(未示出)上被引导。如果可选衬里织物用于保护该织物122，那末该衬里织物(未示出)可以在展开卷轴处分离并被引导到衬里织物卷绕卷轴(未示出)上。该织物122可以经由惰辊引导到用于精确张力控制的张力调节辊。该惰辊可以将织物122引导到夹压辊154和第一涂层头156之间的位置。

可以采用各种涂层方法。如图所示，在一些实施例中，第一涂层头156是挤压式涂布头。然后，织物122通过夹压辊154和第一压花辊160之间。该第一压花辊160具有压花表面162，并且当织物122通过该夹压辊154和该第一压花辊160之间时，由第一涂层头156分配到该织物122上的材料形成该压花表面162的负片。

在织物122与第一压花辊160接触的同时，材料从第二涂层头164分配到织物122的另一表面上。与上面关于第一涂层头156的讨论相平行，该第二涂层头164也是包括第二挤压器(未示出)和第二涂层模(未示出)的挤压式涂布设置。在一些实施例中，由第一涂层头156分配的材料是包括聚合物前体的复合物，并且旨在通过诸如紫外照射的固化能量的应用被固化成固体聚合物。

然后由第二涂层头164已经分配在织物122上的材料与具有第二压花表面176的第二压花辊174接触。与上面的讨论相平行，在一些实施例中，由第二涂层头164分配的材料是包括聚合物前体的复合物，并且旨在通过诸如紫外照射的固化能量的应用被固化成固体聚合物。

在这一点上，织物122已经具有施加在两面的图案。可存在剥离辊182以帮助从第二压花辊174去除该织物122。在一些情况下，进出该成型设备的织物张力近似恒定不变。

然后，具有双面微复制图案的该织物122经由各惰辊被引导进入卷绕卷轴(未示出)。如果希望插入膜保护织物122，那末插入膜可以从辅助展开卷轴(未示出)提供并且该织物和插入膜以合适的张力一起卷绕在该卷绕卷轴上。

参考图22-24，第一和第二压花辊分别联接到第一和第二马达组件210、220。用于该马达组件210、220的支撑通过将组件直接或间接地安装到框架230实现。该马达组件210、220利用精确的安装设置联接到该框架。在该所示实施例中，例如，第一马达组件210固定地安装于框架230。当织物122穿过成型设备120时设置就位的第二马达组件220可能需要被反复定位，并且因此沿着加工方向和横向是可移动的。可移动的马达组件220可以联接到线性滑块222，例如当在辊上的图案之间切换时，以有助于反复精确定位。第二马达设置220还包括在框架230后侧第二安装设置225，用于相对于第一压花辊160左右地定位该第二压花辊174。在一些情况下，第二安装设置225包括允许沿横过加工方向的精确定位的线性滑块223。

参考图25，示出马达安装设置。用于驱动工具或压花辊662的马达633安装于机械框架650并且通过联接器640联接到压花辊662的旋转轴601。马达633联接到主编码器630。辅助编码器651联接到工具以提供压花辊662的精确角度对准控制。主编码器630和辅助编码器651合作以提供压花辊662的控制，以将它保持在与第二压花辊对准，如以下将进一步描述地。

减少或消除轴共振是很重要的，因为这是使图案位置控制在规定极限内的对准误差的根源。在马达633和轴650之间利用大于方案规定的一般尺寸的联接器640也将减小由较柔性的联接器引起的轴共振。轴承组件660位于各种位置以提供用于该马达设置的旋转支撑。

在所示的示例性实施例中，工具辊662的直径可以小于其马达633的直径。为了适应这种设置，工具辊可以成对地安装，成镜像布置。在图26中，两个工具辊组件610、710安装成镜像，以便能够把两个辊662、762集合在一起。参考图22，第一马达组件通常固定地连接到该框架，并且第二马达组件利用可移动的光学性能线性滑块定位。

工具辊组件710完全类似于工具辊组件610，并且包括用于驱动工具或压花辊762的马达733，该马达733安装在机器框架750上并且通过联接器740连接于该压花辊762的旋转轴701。马达733联接到主编码器730。辅助编码器751联接到工具以提供压花辊762的精确角度对准控制。主编码器730和辅助编码器751合作以提供对压花辊762的控制，以将它保持与第二压花辊对准，如以下将进一步描述地。

减少或消除轴共振是很重要的，因为这是使图案位置控制在规定极限内的对准误差的根源。在马达733和轴750之间利用大于方案规定的一般尺寸的联接器740也将减小由较柔性的联接器引起的轴共振。轴承组件760位于各种位置以提供用于该马达设置的旋转支撑。

由于在织物两表面上的微复制结构上的特征尺寸希望在相互精密对准的范围内，压花辊应当用非常高的精度控制。在此描述的极限内横过织物的对准可以通过应用在控制加工方向对准中使用的技术实现，如以下描述地。

例如，为了在10英寸圆周压花辊上实现约10微米端对端特征布置，每个辊必需保持在每圈±32角秒的旋转精度内。当织物通过系统的移动速度增大时，对准控制变得更加困难。

申请人已经建立并演示具有10英寸圆形压花辊的系统，该圆形压花辊能够形成在织物相对表面上具有在2.5微米范围内对准的压花特征的织物。当阅读本发明并利用在此讲授的原理时，本领域中的普通技术人员将能够理解如何实现用于其它微复制表面的对准程度。

参考图27，示出马达组件800的示意图。马达组件800包括马达810，马达810包括主编码器830和驱动轴820。驱动轴820通过联接器825联接到压花辊860的从动轴840。辅助的、或承载编码器850联接到从动轴840。在所述的马达设置中利用两个编码器使得通过定位在压花辊860附近的测量装置(编码器)850能够更精确地测量压花辊的位置，因此当马达设置800运转时减少或消除转矩扰动效应。

设备控制

参考图28，示出图27的马达组件连接于控制部件时的示意图。在图1-3所示的示例性的设备中，类似的装置将控制每个马达设置210和220。因此，马达设置900包括马达910，马达910包括主编码器930和驱动轴920。驱动轴920通过联接器930联接到压花辊960的从动轴940。辅助的、或承载编码器950联接到从动轴940。

马达设置900与控制设置965通信，以便能够精确地控制压花辊960。控制设置965包括驱动模块966和程序模块975。该程序模块975经由线路977、例如SERCOS纤维网络，与驱动模块966通信。该程序模块975用于给驱动模块966输入参数，例如设定点。驱动模块966接收输入480伏(volt)、三相电源915，将其整流为直流电并且经由电源连接973分配该电源以控制马达910。马达编码器912经由线路972为控制模块966供应位置信号。压花辊960上的辅助编码器950经由线路971也将位置信号反馈到驱动模块966。驱动模块966利用编码器信号精确地定位压花辊960。以下将详细描述实现对准程度的控制设计。

在所示的说明性实施例中，每个压花辊由专用的控制设置进行控制。专用的控制设置合作以控制第一和第二压花辊之间的对准。每个驱动模块与相应的马达组件通信并控制其相应的马达组件。

在由申请人建立并演示的系统中的控制设置包括下述部件。为了驱动每个压花辊，使用具有高分辨率的正弦编码器反馈的高性能、低齿槽转矩马达(512个正弦周期×4096个驱动插值>>每圈的二百万分等份)，型号为MHD090B-035-NGO-UN，可以从Bosch-Rexroth(Indramat)得到。还可使用的系统包括的同步马达、型号为从Bosch-Rexroth(Indramat)得到的MHD090B-035-NGO-UN，但是也可以用其它类型的马达，例如感应马达。

每个马达通过非常刚性的波纹管联接器直接连接(没有齿轮箱和机械减速)，型号为可以从R/W Corporation得到的BK5-300。也可以用替换的联接设计，但是波纹管式通常在提供高旋转精度的同时结合刚度。每个联接器的尺寸做成使得选择的联接器大致大于通常的制造规范推荐的联接器。

此外，联接器和轴之间的无间隙夹套或压缩式锁紧轴套是优选的。每个辊轴通过空心轴承载侧编码器连接于编码器，型号为RON255C，可从Heidenhain Corp.，Schaumburg，IL.得到。编码器的选择应当具有尽可能高的精度和分辨率，精度通常高于32角秒。申请人的设计，采用每圈为18000正弦周期，其与4096比特分辨率驱动插值结合得到每圈超过的5千万等份的分辨率，这给出大致高于精度的分辨率。该承载侧编码器的精度为+/-2角秒；在输出单元中的最大偏差小于+/-1角秒。

在一些情况下，每个轴可以设计成具有尽可能大的直径并且尽可能短以使刚度最大化，得到尽可能高的共振频率。希望所有旋转部件的精确对准以确保由于该对准误差源引起的对准误差最小化。

参考图29，同样的位置基准命令以2毫秒的更新速率同时通过SERCOS纤维网络提供给每个轴线(axis)。每个轴线以250毫秒间隔的位置回路更新速率，用三次样条插值位置基准(reference)。该插值方法不是关键的，因为恒值速率得到简单的恒定次数时间间隔路径。分辨率对于消除任何舍入或数值表示误差是关键的。轴翻转也被解决。在一些情况下，重要的是每个轴线的控制周期以电流回路执行速率(62微秒间隔)同步。

顶部路径1511是控制的前馈部分。控制策略包括位置回路1110、速度回路1120和电流回路1130。该位置基准1111被微分，某一时间产生速度前馈项1152，并且第二时间产生加速度前馈项1155。该前馈路径1151有助于在线速度变化和动态校正期间的性能。

从当前位置1114减去位置命令1111，产生误差信号1116。该误差1116施加到比例控制器1115，产生速度命令基准1117。从命令1117中减去速度反馈1167以生成速度误差信号1123，然后将该误差信号1123施加于PID控制器。速度反馈1167通过微分马达编码器位置信号1126产生。由于微分和数值分辨率限制，利用低通巴特沃兹(Butterworth)滤波器1124以消除来自误差信号1123的高频噪声成分。狭窄的带阻滤波器(陷波滤波器)1129应用在马达-辊子共振频率的中心。这样使得大致较高的增益能够施加于速度控制器1120。马达编码器的增加的分辨率也将改善性能。该滤波器在控制图中的确切位置不是关键的；无论前向或反向路径都是可接受的，但是调谐参数取决于该位置。

PID控制器也可以用于位置回路，但是积分器的附加的相位滞后使得稳定更加困难。但前电流回路是传统的PI控制器；增益通过马达参数建立。可能的最高带宽电流回路将允许优化性能。此外，希望转矩波动最小化。

外部扰动的最小化对于获得最高程度的对准是重要的。如前所述这包括马达结构和电流回路互换，但是使机械扰动最小化也是重要的。例子包括在进入和退出织物跨距时非常平稳的张力控制、均匀地轴承和密封摩擦阻力、使来自从辊子上剥离织物的张力扰动最小化、均匀的橡胶夹压辊。在当前的设计中，连在工具辊上的第三轴线设置成牵引辊，以帮助供从工具上去除固化的结构。

织物材料

织物材料可以是能够在其上形成微复制压花结构的任何合适的材料。根据微复制压花结构的最终用途可以用许多不同的材料。例如，如果该微复制压花结构将形成柔性电路板，则织物材料可以是金属化的聚合物薄膜，例如金属化的KAPTON。

涂覆材料

用于形成微复制结构的液体可以是可固化的光可致固化材料，例如可以用UV光固化的丙烯酸脂。本领域的普通技术人员将会理解能够用其它涂层材料，例如，可聚合的材料，并且材料的选择将取决于对该微复制结构所期望的具体特性。例如，如果制造柔性电路板，涂层材料可以包括导电的或绝缘的聚合物。在一些实施例中，涂层材料包括电镀掩膜材料和/或不导电的或绝缘的聚合物。

用于输送并控制液体到织物或压花辊的涂层装置的例子是，例如，与任何合适的泵，例如注射泵或蠕动泵联接的挤压式涂布装置或刮刀式涂布装置。本领域的普通技术人员将会理解，可以用其它涂层装置，并且具体装置的选择将取决于输送到该织物或压花辊的液体的具体特性。

固化能源的例子是红外辐射、紫外辐射、可见光辐射或微波。本领域的普通技术人员将会理解，可以用其它固化能源，并且具体织物材料/固化能源的组合将取决于形成的(具有对准的微复制结构的)具体物品。

微复制物品

图30示意地示出根据在此描述的方法和设备形成的预期涂层微复制物品1200。该物品1200包括柔性的不透明织物1202和设置在该不透明织物1202任一面上的多个示意的元件。元件1204与元件1206相对设置。类似地，元件1208、元件1212和元件1216分别与元件1210、元件1214和元件1218相对设置。应当指出，这些元件可以认为是一般地表示多个不同的可能的元件。这些元件例如可以是电路。在一些实施例中，该微复制的图案包括能够穿过附加电路电镀步骤的电镀掩膜。

在一些实施例中，例如如所示，在相邻的元件之间可以有很少的或没有接合区(land)。例如，在元件1204和元件1208之间有很少的涂层材料或没有涂层材料保留在不透明织物1202上。如果例如材料是导电材料或电镀掩膜，这可能是有利的。在一些实施例中，附加的洗涤步骤能够从微复制图案去除未固化材料，以产生没有接合面积并彼此分开的微复制特征。在其它情况下，物品1202可以包括接合区，即在相邻的元件之间保留在不透明织物1202上的涂层材料。

例子

图4-13示出用于形成非常像图3的压花辊的压花辊的附加过程。长度为3英寸并且半径为3英寸的石英管用水、丙酮和甲基乙基酮(MEK)清洗，并且然后放置在UV灯下15分钟。然后该石英管安装在高真空溅射室中的旋转台上，并且该真空室内的压力在一个小时的时间内缓慢地减小到1×10^-6Torr。以前安装在该室内的镀铬钢带被电力地连接于电弧焊机。该电弧焊机经过该金属带通过电流，并且该金属带因此被加热到赤热。该旋转的石英管通过合成的IR辐射照10分钟清洗。

一旦石英管被清洗之后，石英圆柱体102如图4所示地用铬的薄层104溅射，该铬层104用作石英和随后的镍层之间的粘附层。

下一步，并且如图5示意地所示，镍金属化层110溅射在该铬压模层104上。

下一步，并且如图6示意地所示，保护铜层112施加在镍金属化层110上。铜层112是牺牲层，其用于在后面的处理步骤中保护镍层110不被污染和氧化。

下一步，并且如图7示意地所示，光敏抗蚀剂(SC Resist，ArchSemiconductor Photopolymers Company)层114添加在铜层112的之上。光敏抗蚀剂层114的高度最终设定为形成在石英圆柱体102上的特征的高度。在该例子中，光敏抗蚀剂层114形成为50微米厚，并且在暴露之前在摄氏115度软烤30秒钟。

下一步，并且如图8示意地所示，该光敏抗蚀剂层114通过用光以预期地图案照射在该光敏抗蚀剂层114上而被压花。因此，光敏抗蚀剂层114现在具有将保留的部分116和在显影之后将被去除的部分118。

下一步，并且如图9示意地所示，该光敏抗蚀剂被显影。在设定至少30分钟之后，该光敏抗蚀剂在摄氏115度接受后暴露烤1分钟。然后该光敏抗蚀剂通过暴露至显影液30至60秒钟显影。因此，抗蚀部分116在抗蚀剂部分118被去除地同时保留在铜层112上。

下一步，并且如图10示意地所示。铜层112的暴露部分在蚀刻过程中被去除。过硫酸钠用来去除暴露的铜，因为过硫酸钠与铜快速地反应，而与铜下面的铬则缓慢地反应，因为希望尽可能厚地保留铬层。

下一步，并且如图11示意地所示，铬部分120在抗蚀剂区116之间，镀到新近暴露的铬层110上。铬部分120用大约1mA/17mm²的低电流密度电镀。因为电流密度的增加，即便低到20mA/17mm²的水平，内部应力是高的，引起铬剥落、或者发生严重的点蚀。铬部分120的几何形状由抗蚀剂区116确定。

下一步，并且如图12示意地所示，在抗蚀剂区116中剩余的固化光敏抗蚀剂用碱性溶液去除。最后，并且如图13示意地所示，剩余的铜层112如上所述地用过硫酸钠溶液去除。结果得到的压花辊具有对应于镍110和铬部分120的不透明区，和对应于不被不透明材料覆盖的压模层104的透明区。

本发明不应当解释为限制到上面所述的具体例子，而是应当理解为含盖在权利要求中提出的本发明的所有方面。各种修改、等同物替代以及本发明能够应用的各种结构在审阅了直接的说明书之后对本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (23)

1.一种微复制物品，包括：

具有第一表面和第二表面的柔性不透明基底；

在该第一表面上的第一涂层微复制图案；和

在该第二表面上的第二涂层微复制图案，其中该第一和第二图案对准到100微米之内。

2.如权利要求1所述的物品，其中该第一和第二图案对准到10微米之内。

3.如权利要求1所述的物品，其中该第一和第二图案对准到5微米之内。

4.如权利要求1至3所述的物品，其中该柔性不透明基底是对紫外光不透明的。

5.如权利要求4所述的物品，其中该柔性不透明基底阻挡入射在该柔性不透明基底上的至少百分之98的紫外光。

6.如权利要求1至5所述的物品，其中该柔性不透明基底包括适合形成柔性电路板的聚合物。

7.如权利要求6所述的物品，其中该柔性不透明基底包括金属化聚合物。

8.如权利要求1至7所述的物品，其中该第一涂层微复制图案包括光可致固化的聚合物。

9.如权利要求1至8所述的物品，其中该第二涂层微复制图案包括光可致固化聚合物。

10.如权利要求1至9所述的物品，其中该第一涂层微复制图案包括多个不同的元件，并且该不同元件中的至少一些与其它不同元件是不连续的。

11.如权利要求1至10所述的物品，其中该第二涂层微复制图案包括多个不同的元件，并且该不同元件中的至少一些与其它不同元件是不连续的。

12.一种制造微复制物品的方法，该物品包括具有第一表面和对置的第二表面的不透明织物，该方法包括：

使具有第一表面和对置的第二表面的不透明织物通过具有第一压花辊和第二压花辊的成型设备；

使第一液体与该第一压花辊和该第一表面接触；

固化该第一液体以形成第一微复制图案；

在该第一微复制图案与该第一压花辊接触的同时使第二液体与该第二压花辊和该第二表面接触；以及

固化该第二液体以形成第二微复制图案，其中该第一和第二图案对准到100微米之内。

13.如权利要求12所述的方法，其中接触该第一液体包括使光可致固化的丙烯酸树脂与该第一压花辊和该第一表面接触。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中接触该第二液体包括使光可致固化的丙烯酸树脂与该第二压花辊和该第二表面接触。

15.如权利要求12至14所述的方法，其中接触该第一液体包括使光可致固化的绝缘聚合物与该第二压花辊和该第二表面接触。

16.如权利要求12至15所述的方法，其中接触该第二液体包括使光可致固化的绝缘聚合物与该第二压花辊和该第二表面接触。

17.一种制造微复制物品的方法，该物品包括具有第一面和对置的第二面的不透明织物，该方法包括步骤：

在具有第一面和对置的第二面的织物上、或在第一压花辊和第二压花辊上设置可固化的材料；

引导该不透明的织物与该第一压花辊接触，该第一压花辊包括设置在透明基底上的多个第一不透明区域；

固化该织物第一面上的可固化的材料以形成第一微复制的图案；

引导该不透明的织物与该第二压花辊接触，该第二压花辊包括设置在透明基底上的多个第二不透明区域；和

固化该织物第二面上的可固化的材料以形成第二微复制的图案；

其中在该织物处于连续运动中的同时压花该织物的第一和第二面，使得该第一和第二图案保持在100微米内的对准中。

18.如权利要求17所述的的方法，其中该第一和第二图案以对准到5微米之内的方式被转印到该织物的第一和第二面。

19.如权利要求18所述的的方法，其中将可固化材料设置在该织物上包括：

在该织物的第一面接触该第一压花辊之前将可固化材料设置在该织物的第一面上；和

在该织物的第二面接触该第二压花辊之前将可固化材料设置在该织物的第二面上。

20.如权利要求18或19所述的的方法，其中将可固化材料设置在该该第一压花辊和第二压花辊上包括：

在该织物的第一面接触该第一压花辊之前将可固化材料设置在该第一压花辊上；和

在该织物的第二面接触该第二压花辊之前将可固化材料设置在该第二压花辊上。

21.如权利要求17至20所述的的方法，其中固化在该织物第一面上的可固化材料的至少一部分与固化在该织物第二面上的可固化材料的至少一部分同时发生。

22.如权利要求17至21所述的的方法，其中固化在该织物第一面上的可固化材料包括使可固化材料经受至少部分地通过该第一压花辊的紫外辐射。

23.如权利要求17至22所述的的方法，其中固化在该织物第二面上的可固化材料包括使可固化材料经受至少部分地通过该第二压花辊的紫外辐射。

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