Neue „Flexible Mold“-Technologie zur Mikrostrukturbildung

Die neue Flexible Mold-Technologie von Dexerials

Dexerials hat eine Technologie etabliert, um Mikrostrukturen von mehreren hundert Nanometern bis zu mehreren hundert Mikrometern über Hunderte von Metern auf Basismaterialien wie Folien aufzutragen, indem es die "Rolle-zu-Rolle-Technologie" und den "Nanoimprinting" kombiniert. Durch die Anwendung dieser Technologie entwickeln wir nun eine flexible Werkzeugtechnologie, die eine flexible Folie als Werkzeug für Mikrostrukturen verwendet, um Mikrostrukturen großflächig und kostengünstig auf unterschiedlichste Materialien und Formen zu übertragen. Dieser Artikel beschreibt die flexible Werkzeugtechnologie und ihre Einsatzmöglichkeiten.

Grundwissen des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens

Zunächst möchten wir kurz das von Dexerials entwickelte Roll-to-Roll-Verfahren zur Herstellung von Filmen mit Mikrostrukturen erläutern, das die Grundlage dieser Technologie bildet. Bei diesem Verfahren wird die ursprüngliche Form der zu übertragenden Mikrostruktur auf die Oberfläche eines zylindrischen Basismaterials aus Metall oder Glas, einer sogenannten Masterplatte, eingraviert. Dies geschieht durch Präzisionsbearbeitung mit Diamant oder anderen Schneidwerkzeugen oder durch lithografische Bearbeitung mittels Laserbelichtung.

Im nächsten Schritt wird, wie in der Abbildung unten dargestellt, die aufgerollte Folienunterlage von links nach rechts geführt, während ein UV-härtbares Harz auf die Oberfläche der Folienunterlage aufgetragen wird. Anschließend wird die Mikrostruktur auf den Film übertragen, indem dieser gegen eine mikrogefertigte zylindrische Vorlage gedrückt und mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird (Imprint-Technologie). Die auf den Filmträger übertragene Struktur weist eine Form auf, die das Gegenteil der Form auf dem Master ist.

Mithilfe dieser Technologie produziert und vertreibt Dexerials „Moss Eye Type Anti-Reflective Film“ mit hervorragender geringer Reflexion und hoher Transparenz sowie „Diffusion Microlens Array (DMLA)“, das die Sichtbarkeit in Head-up-Displays in Autos verbessert.

Unterschiede zur allgemeinen Prägetechnologie

Die Forschungs- und Entwicklungsgruppe von Dexerials nutzt diese Technologie, um eine Technologie für den Nanoprägung feiner Muster auf Oberflächen anderer Substrate als Folien (Glas und Kunststoff, flache und gekrümmte Oberflächen) zu entwickeln. Diese neue Technologie nennen wir „flexibles Formen“.

Hier erläutern wir das blattbasierte Prägeverfahren (eine Methode, bei der die Substrate auf einer Platte einzeln verarbeitet werden), das in der Prägeverarbeitung weit verbreitet ist. Beim blattbasierten Prägen wird zunächst durch Fotolithografie und maschinelle Bearbeitung (Schneiden) ein plattenförmiger Master hergestellt. Es kann direkt als Form verwendet werden, oder es kann eine Replik des Masters angefertigt und als Form verwendet werden.

Nachfolgend wird die Vorgehensweise zum Erstellen einer Replik beschrieben. Beim Anfertigen von Replikaten von einem plattenförmigen Master muss jedes Stück einzeln geformt werden, was die Produktion weniger effizient macht. Dies ist natürlich kostspielig und nicht für die Massenproduktion geeignet.

So erstellen und verwenden Sie eine flexible Form

Um die oben genannten Probleme zu lösen, hat Dexerials eine flexible Formtechnologie entwickelt, die durch die Kombination der Technologie zur Herstellung zylindrischer Master und des Rolle-zu-Rolle-Prägeverfahrens Nachbildungen in Filmform in Massenproduktion ermöglicht. Auf die Oberfläche der hergestellten Folie werden Nachbildungen von Formen gelegt, die als Formen für Mikrostrukturen dienen, und mit einer speziellen Formtrennbehandlung versehen (eine Behandlung, die das Abziehen von der Form erleichtert).

Übertragung von Mikrostrukturen auf Substrate mittels flexibler Formen

Die Oberfläche der flexiblen Form ist dicht mit mikroskopischen Strukturmustern bedeckt. Wie in der Abbildung unten gezeigt, wird ultraviolett (UV) härtbares Harz auf das Glassubstrat aufgetragen, auf das Sie die Mikrostruktur übertragen möchten, eine flexible Form wird darauf gepresst und das Harz wird durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet. Die flexible Form wurde mit einem Trennmittel behandelt, um das Abziehen zu erleichtern. Nach dem Abziehen wird die Mikrostruktur auf das Harz übertragen.

Single-Wafer-Imprint-Technologie mit flexiblen Formen

Durch die Kombination der oben genannten flexiblen Form mit dem Prägematerial, das Dexerials derzeit entwickelt, wird es möglich sein, Mikrostrukturen auf andere großflächige Substrate als Folien zu übertragen und zu formen, etwa auf Glas- oder Kunststoffsubstrate. Da flexible Formen weich und leicht zu biegen sind, ist es außerdem möglich, Nanoprägungen auf den Oberflächen gekrümmter Materialien durchzuführen, was einen großen Vorteil darstellt, der bei herkömmlichen Bogendruckverfahren nicht möglich ist.

Darüber hinaus ermöglicht das Rolle-zu-Rolle-Produktionsverfahren, großflächig flexible Formen kostengünstig und mit hoher Effizienz herzustellen. Die Mikrofabrikation von Siliziumwafern, Glassubstraten, Kunststoffsubstraten und anderen Substraten kann auf verschiedene Geräte angewendet werden, die immer multifunktionaler werden. Wir werden das Entwicklungspotenzial der flexiblen Werkzeugtechnologie weiter verfolgen und gemeinsam mit unseren Kunden einen noch nie dagewesenen Mehrwert schaffen.