热压印中聚合物变形与恢复的研究

在大面积微热压印中，工艺温度对微结构形成的局部保真度和全局均匀性均起着关键作用。低温热压印的重要性在于提高压印器件的全局平整度。本文报道了在工艺温度低于或接近其玻璃化转变温度（Tg）时，微压印中聚合物变形与松弛的实验研究。在本研究中，利用压痕系统和微压印机研究了微结构形成与工艺温度及负载压力之间的关系。压痕深度受到控制，并测量了特定压痕深度下的负载力。实验使用厚度为 1 mm 的 PMMA 薄膜进行，工艺温度范围从 Tg-55°C 到 Tg+20°C。压印结构包括单个微腔和微腔阵列组。研究发现，在 Tg-55°C 时，弹性变形主导了微结构的形成，且压印后发生了显著的松弛。从 Tg-20°C 到 Tg，塑性变形主导了聚合物变形，可在 PMMA 基底上形成永久性空腔而无明显松弛。然而，由于聚合物流动极少，微柱等凸起结构的形成并不完整。随着工艺温度的升高，微结构可在较低的负载压力下形成。综合考虑单个微结构的保真度和压印基底的全局平整度，应优先选择具有良好保真度的低温微热压印工艺。