DE102017011726A1

DE102017011726A1 - Lamination of polymer layers

Info

Publication number: DE102017011726A1
Application number: DE102017011726.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Karnutsch; Christoph Prokop; Jörg Knyrim
Original assignee: Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft
Current assignee: Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, wobei das Laminat einen Träger, der zumindest teilweise von einer Polymerschicht bedeckt ist, umfasst, umfassend die Schritte in der folgenden Reihenfolge: (i) Bereitstellen eines Arbeitsstempels; (ii) Bereitstellen einer Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel, wobei die Polymerschicht eine Schichtdicke von 1000 µm oder weniger aufweist; (iii) Kontaktieren der auf dem Arbeitsstempel befindlichen Polymerschicht mit einem Träger, wobei der Träger ein Material aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall, umfasst, und wobei die Polymerschicht zumindest teilweise auf den Träger übertragen wird, und (iv) Entfernen des Arbeitsstempels und ein Verfahren zur Herstellung eines Stapels. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Laminat und einen Stapel sowie die Verwendung dieser in der Mikrofluidik.The present invention relates to a process for producing a laminate, the laminate comprising a support at least partially covered by a polymer layer, comprising the steps in the following order: (i) providing a work die; (ii) providing a polymer layer on the work die, the polymer layer having a layer thickness of 1000 μm or less; (iii) contacting the work-layer polymer layer with a support, wherein the support comprises a material selected from the group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic, metal, and semimetal, and wherein the polymeric layer is at least partially exposed to the Carrier is transferred, and (iv) removing the work stamp and a method for producing a stack. Furthermore, the present invention relates to a laminate and a stack and the use of these in microfluidics.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats und eines Stapels, ein Laminat, einen Stapel und die Verwendung des Laminats und des Stapels.The present invention relates to a process for producing a laminate and a stack, a laminate, a stack and the use of the laminate and the stack.

Im Bereich der Fluidik besteht ein großes Interesse an Mikrostrukturierung der zu nutzenden Vorrichtungen. Durch zunehmende Verringerung der Abmessungen von Mikrostrukturierungen werden neue Anforderungen an die zu verwendenden Verfahren zur Herstellung solcher Vorrichtungen gestellt. Dabei wird zum Beispiel ein Träger eingesetzt, auf den ein Polymer aufgebracht wird. Bisher wurden solche Vorrichtungen für Anwendungen in der Mikrofluidik zum Beispiel durch Verklebung einer Folie mit einem Träger hergestellt. Alternativ wurde ein Träger mit einer dicken Polymerschicht kontaktiert. Unter Verwendung von thermoplastischen Materialien wurde häufig Ultraschallverschweißen oder thermisches Verbinden eingesetzt.In the field of fluidics, there is a great interest in microstructuring the devices to be used. With increasing size reduction of microstructures, new demands are placed on the methods to be used for producing such devices. In this case, for example, a carrier is used, on which a polymer is applied. Heretofore, such devices have been made for applications in microfluidics, for example by gluing a film to a carrier. Alternatively, a carrier was contacted with a thick polymer layer. Using thermoplastic materials, ultrasonic welding or thermal bonding has often been used.

Nachteilig an den bekannten Verfahren sind die teils aufwändigen Herstellungsschritte. Des Weiteren wird in diesen Verfahren häufig die Polymerschicht direkt auf dem Träger gefertigt. Dadurch können beispielsweise Strukturen in dem Träger verstopft und/oder verengt werden, wodurch die Zerstörung dieser Strukturen droht.A disadvantage of the known methods are the sometimes expensive manufacturing steps. Furthermore, in these processes, the polymer layer is often fabricated directly on the support. As a result, for example, structures in the carrier can be blocked and / or narrowed, which threatens the destruction of these structures.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats und eines Stapels bereitzustellen, wobei eine Polymerschicht zuerst getrennt vom Träger vorbereitet und anschließend mit dem Träger verbunden wird. Zudem liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laminat oder einen Stapel bereitzustellen, das bzw. der mit so einem Verfahren hergestellt werden kann und welches bzw. welcher beispielsweise in der Mikrofluidik verwendet werden kann. The present invention is therefore based on the object to provide a method for producing a laminate and a stack, wherein a polymer layer is first prepared separately from the carrier and then connected to the carrier. Another object of the present invention is to provide a laminate or stack which can be produced by such a method and which can be used, for example, in microfluidics.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst.This object is achieved by the embodiments of the present invention characterized in the claims.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats bereitgestellt, wobei das Laminat einen Träger, der zumindest teilweise von einer Polymerschicht bedeckt ist, umfasst, wobei das Verfahren die Schritte in der folgenden Reihenfolge umfasst:

(i) Bereitstellen eines Arbeitsstempels;
(ii) Bereitstellen einer Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel, wobei die Polymerschicht eine Schichtdicke von 1000 µm oder weniger aufweist;
(iii) Kontaktieren der auf dem Arbeitsstempel befindlichen Polymerschicht mit einem Träger, wobei der Träger ein Material aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall, umfasst, und wobei die Polymerschicht zumindest teilweise auf den Träger übertragen wird, und
(iv) Entfernen des Arbeitsstempels.

In particular, according to a first aspect of the present invention, there is provided a process for producing a laminate, the laminate comprising a support at least partially covered by a polymer layer, the process comprising the steps in the following order:

(i) providing a work stamp;
(ii) providing a polymer layer on the work die, the polymer layer having a layer thickness of 1000 μm or less;
(iii) contacting the work-layer polymer layer with a support, wherein the support comprises a material selected from the group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic, metal, and semimetal, and wherein the polymeric layer is at least partially exposed to the Carrier is transferred, and
(iv) removing the work stamp.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eines aus Polymerschicht und Träger eine Struktur auf mindestens einer Oberfläche auf.In a preferred embodiment, at least one of polymer layer and carrier has a structure on at least one surface.

Das Material des Arbeitsstempels gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner besonderen Einschränkung und kann ein flexibles oder starres Material sein. Ein flexibles Material ist dahingehend vorteilhaft, dass dadurch der Arbeitsstempel von anderen Schichten durch Abrollen getrennt werden kann. Durch die Verwendung eines starren Materials kann die Stabilität einer eventuell vorhandenen Struktur in dem Arbeitsstempel erhöht werden.The material of the working punch according to the present invention is not particularly limited and may be a flexible or rigid material. A flexible material is advantageous in that thereby the work stamp can be separated from other layers by unrolling. By using a rigid material, the stability of any existing structure in the work stamp can be increased.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche des Arbeitsstempels, die mit der Polymerschicht kontaktiert wird, hydrophobe Eigenschaften auf, da so das Material der Polymerschicht besonders gleichmäßig auf dem Arbeitsstempel verteilt werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform besitzt die Oberfläche des Arbeitsstempels eine geringe Oberflächenenergie, damit die Polymerschicht leicht vom Arbeitsstempel gelöst werden kann. In einer weiteren Ausführungsform ist das Material des Arbeitsstempels durchlässig für die Diffusion von Lösemittel, was z.B. bei der Lamination mit dem Träger vorteilhaft ist. Die zuvor genannten Eigenschaften des Arbeitsstempels können einzeln oder kombiniert vorliegen.In a preferred embodiment, the surface of the working punch, which is contacted with the polymer layer, hydrophobic properties, since so the material of the polymer layer can be particularly evenly distributed on the work die. According to another embodiment, the surface of the working punch has a low surface energy, so that the polymer layer can be easily released from the working punch. In another embodiment, the material of the working punch is permeable to the diffusion of solvent, which is e.g. in the lamination with the carrier is advantageous. The aforementioned properties of the work stamp can be present individually or in combination.

Bei dem Arbeitsstempel kann es sich um einen Einschicht-Arbeitsstempel oder um einen Mehrschicht-Arbeitsstempel handeln. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter einem „Einschicht-Arbeitsstempel“ ein Arbeitsstempel zu verstehen, der nur eine Schicht aufweist.The work stamp can be a single-shift work stamp or a multi-shift work stamp. According to the present invention, a "single-layer work stamp" is understood to mean a work stamp having only one layer.

Hingegen bedeutet ein „Mehrschicht-Arbeitsstempel“ in der vorliegenden Erfindung das Vorliegen von mindestens zwei Schichten in dem Arbeitsstempel, wobei der Arbeitsstempel ein Verbund- oder Kompositstempel sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mehrschicht-Arbeitsstempel zwei Schichten auf, wobei für eine Schicht ein Material geringerer Härte und für die andere Schicht ein Material größerer Härte verwendet wird. Falls der Arbeitsstempel eine Struktur aufweist, liegt diese vorzugsweise in der Schicht größerer Härte vor, da dadurch die Struktur stabilisiert werden kann. In einer Ausführungsform weist die Schicht größerer Härte eine Schichtdicke von 10 bis 60 µm, bevorzugt von 20 bis 50 µm und besonders bevorzugt von 30 bis 40 µm auf.By contrast, in the present invention, a "multi-layer work stamp" means the presence of at least two layers in the work die, which work stamp may be a composite or composite stamp. According to a preferred embodiment, the multi-layer work stamp on two layers, wherein for one layer, a material of lower hardness and for the other layer, a material of greater hardness is used. If the work stamp has a structure, it is preferably present in the layer of greater hardness, as a result, the structure can be stabilized. In one embodiment, the layer has larger Hardness of a layer thickness of 10 to 60 .mu.m, preferably from 20 to 50 .mu.m and particularly preferably from 30 to 40 .mu.m.

Nach einer Ausführungsform umfasst der Arbeitsstempel Materialien aus einer Gruppe, bestehend aus Silikon und Perfluorpolyether (PFPE), die zusätzlich mit Hilfsstoffen kombiniert werden können. Die Hilfsstoffe können beispielsweise der Herstellung des Arbeitsstempels dienen. Beispiele für solche Hilfsstoffe sind Vernetzungsmittel, wie z.B. ein Photoinitiator, oder Materialien mit Anti-Haft-Effekt. Durch die Verwendung eines Hilfsstoffs mit Anti-Haft-Effekt kann z.B. auf eine zusätzliche Trennschicht verzichtet werden, die das Ablösen des Arbeitsstempels von anderen Materialien erleichtert. Das Silikon für den Arbeitsstempel kann beispielsweise ein Polydimethylsiloxan (PDMS) sein. Das PDMS kann dabei ein Material geringerer Härte oder ein Material größerer Härte, wie h-PDMS (Dihydrid-terminiertes PDMS oder hartes PDMS), sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem Mehrschicht-Arbeitsstempel für eine Schicht h-PDMS und für eine andere Schicht PDMS geringerer Härte verwendet.According to one embodiment, the work stamp comprises materials from a group consisting of silicone and perfluoropolyether (PFPE), which can additionally be combined with auxiliaries. The auxiliaries can serve, for example, for producing the work stamp. Examples of such adjuvants are crosslinking agents, e.g. a photoinitiator, or anti-sticking materials. By using an anti-sticking adjuvant, e.g. dispensed with an additional release layer, which facilitates the detachment of the work stamp from other materials. The silicone for the work stamp may be, for example, a polydimethylsiloxane (PDMS). The PDMS can be a material of lower hardness or a material of greater hardness, such as h-PDMS (dihydride-terminated PDMS or hard PDMS). In a preferred embodiment, lower-hardness PDMS is used in a multi-layer work stamp for one layer of h-PDMS and for another layer.

Das erfindungsgemäße Bereitstellen des Arbeitsstempels des Schrittes (i) ist nicht besonders eingeschränkt. So kann der Arbeitsstempel beispielsweise ein Abguss eines Masterstempels sein. Um die äußeren Abmessungen des Arbeitsstempels vorzugeben, kann z.B. vor dem Auftragen des Arbeitsstempelmaterials ein Rahmen auf der Oberfläche des Masterstempels bereitgestellt werden, in den dieses Arbeitsstempelmaterial gegossen wird.The provision of the working punch of the step (i) according to the present invention is not particularly limited. For example, the work stamp may be a casting of a master stamp. To specify the outer dimensions of the working punch, e.g. prior to application of the work stamping material, provide a frame on the surface of the master stamp into which this work stamping material is poured.

Falls ein Silikon als Arbeitsstempelmaterial verwendet wird, wird dieses z.B. zuerst mit einem Vernetzungsmittel vermischt und in eine Vakuumkammer gestellt, um dadurch Luftblasen zu entfernen. Das Mischungsverhältnis des Silikons und des Vernetzungsmittels beträgt bevorzugt von 2:1 bis 50:1, weiter bevorzugt von 5:1 bis 20:1, bezogen auf das Gewicht. Anschließend kann das Arbeitsstempelmaterialgemisch auf den Masterstempel gegossen und unter Wärmebehandlung und/oder Vakuumbedingungen - vernetzt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt dabei bevorzugt bei einer Temperatur von 50 °C bis 100 °C, weiter bevorzugt von 60 °C bis 90°C, bei einer Dauer von 0,5 h bis 4 h, bevorzugt von 1 h bis 3 h. Als nächstes kann der Arbeitsstempel von dem Masterstempel getrennt und gereinigt werden. Bei der Reinigung können z.B. Ethanol oder Aceton verwendet werden. Darauffolgend kann der Arbeitsstempel zu einer gewünschten Größe und Form geschnitten werden.If a silicone is used as the working stamping material, this is e.g. first mixed with a crosslinking agent and placed in a vacuum chamber to thereby remove air bubbles. The mixing ratio of the silicone and the crosslinking agent is preferably from 2: 1 to 50: 1, more preferably from 5: 1 to 20: 1, by weight. Subsequently, the Arbeitsstempelmaterialgemisch can be poured onto the master stamp and - crosslinked under heat treatment and / or vacuum conditions. The heat treatment is preferably carried out at a temperature of 50 ° C to 100 ° C, more preferably from 60 ° C to 90 ° C, at a duration of 0.5 h to 4 h, preferably from 1 h to 3 h. Next, the work stamp can be separated and cleaned from the master stamp. In the purification, e.g. Ethanol or acetone can be used. Subsequently, the work stamp can be cut to a desired size and shape.

Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform PFPE als Material für den Arbeitsstempel verwendet wird, wird dieses zuerst beispielsweise mit einem Photoinitiator in einem Verhältnis von 50:1 bis 150:1, bevorzugt von 70:1 bis 130:1, bezogen auf das Gewicht, vermischt. Das Gemisch kann dann in eine Vakuumkammer gestellt werden, um darin enthaltene Luftblasen zu entfernen. Anschließend kann das Arbeitsstempelmaterialgemisch auf den Masterstempel gegossen und mit UV-Licht bestrahlt werden. Dabei wird zum Beispiel eine Belichtungsintensität von 750 bis 950 mJ/cm² verwendet. Als nächstes kann der Arbeitsstempel vom Masterstempel getrennt und gereinigt werden. Darauffolgend kann der Arbeitsstempel zu einer gewünschten Größe und Form geschnitten werden.In a further embodiment, if PFPE is used as the material for the work stamp, it is first mixed, for example, with a photoinitiator in a ratio of 50: 1 to 150: 1, preferably 70: 1 to 130: 1, by weight. The mixture can then be placed in a vacuum chamber to remove air bubbles contained therein. Subsequently, the Arbeitsstempelmaterialgemisch can be poured onto the master stamp and irradiated with UV light. In this case, for example, an exposure intensity of 750 to 950 mJ / cm ^{2 is} used. Next, the work stamp can be separated from the master stamp and cleaned. Subsequently, the work stamp can be cut to a desired size and shape.

In einer Ausführungsform weist der Arbeitsstempel eine quadratische oder rechteckige Form auf. Die Länge des Arbeitsstempels beträgt beispielsweise von 8 bis 12 cm und bevorzugt von 9 bis 11 cm. Die Breite des Masterstempels beträgt beispielsweise von 8 bis 12 cm und bevorzugt von 9 bis 11 cm.In one embodiment, the work stamp has a square or rectangular shape. The length of the work stamp is for example from 8 to 12 cm, and preferably from 9 to 11 cm. The width of the master stamp is, for example, from 8 to 12 cm, and preferably from 9 to 11 cm.

Das Material des Masterstempels unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material des Masterstempels aus einer Gruppe, bestehend aus Silicium, Metall, z.B. Nickel, Glas, einer biologischen Struktur und Kunststoff, z.B. PMMA, ausgewählt. Als „biologische Struktur“ können natürlich vorkommende Materialien verwendet werden, die eine Strukturierung aufweisen. Dies können z.B. Pflanzenbestandteile, wie Blätter, oder Insektenbestandteile, wie Flügel, sein.The material of the master stamp is not subject to any particular restriction. According to a preferred embodiment, the material of the master stamp is selected from a group consisting of silicon, metal, e.g. Nickel, glass, a biological structure and plastic, e.g. PMMA, selected. As a "biological structure" naturally occurring materials can be used which have a structuring. This can e.g. Plant constituents, such as leaves, or insect constituents, such as wings.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Arbeitsstempel, der in Schritt (i) bereitgestellt wird, eine Struktur auf der Oberfläche auf, die mit der Polymerschicht in Schritt (ii) in Kontakt gebracht wird.According to one embodiment, the working stamp provided in step (i) has a structure on the surface which is brought into contact with the polymer layer in step (ii).

Um einen Arbeitsstempel mit einer Struktur auf der oben genannten Oberfläche in dem Schritt (i) bereitzustellen, kann zum Beispiel der Masterstempel eine Struktur auf der Oberfläche aufweisen, die mit dem Arbeitsstempelmaterial in Kontakt kommt. Dabei kann diese Struktur durch die Kontaktierung auf das Arbeitsstempelmaterial übertragen werden. Das Verfahren zur Einbringung der Struktur in den Masterstempel ist nicht besonders eingeschränkt und ist beispielsweise aus der Gruppe, bestehend aus einem Maskenverfahren, wie z.B. Photolithographie, Ätzen und Fräsen, ausgewählt.For example, to provide a work stamp having a pattern on the above-mentioned surface in the step (i), the master stamp may have a structure on the surface that comes in contact with the work die material. In this case, this structure can be transferred by contacting the work stamp material. The method for incorporating the structure into the master stamp is not particularly limited and is, for example, selected from the group consisting of a masking method such as masking. Photolithography, etching and milling, selected.

In einer Ausführungsform umfasst die Struktur mindestens einen Mikrokanal. Erfindungsgemäß ist unter einem „Mikrokanal“ ein Mikrokanal zu verstehen, der eine Breite von 1 µm bis 2000 µm, bevorzugt von 1 µm bis 200 µm und am meisten bevorzugt von 1 µm bis 100 µm aufweist. Der Mikrokanal kann entweder das gesamte Material oder dieses nur teilweise durchdringen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Struktur mindestens eine runde Vertiefung, die als Microwell, Reservoir und/oder Loch ausgestaltet sein kann. Die Struktur kann auch den mindestens einen Mikrokanal und die mindestens eine runde Vertiefung in Kombination aufweisen.In one embodiment, the structure comprises at least one microchannel. According to the invention, a "microchannel" is to be understood as a microchannel which has a width of 1 μm to 2,000 μm, preferably 1 μm to 200 μm, and most preferably 1 μm to 100 μm. The microchannel can penetrate either the entire material or only partially. According to a further embodiment, the structure comprises at least one round depression serving as microwell, reservoir and / or Hole can be designed. The structure may also have the at least one microchannel and the at least one round depression in combination.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Masterstempel eine quadratische oder rechteckige Form auf. Die Länge des Masterstempels beträgt beispielsweise von 10 bis 14 cm und bevorzugt von 11 bis 13 cm. Die Breite des Masterstempels beträgt beispielsweise von 10 bis 14 cm und bevorzugt von 11 bis 13 cm.According to one embodiment, the master stamp has a square or rectangular shape. The length of the master stamp is for example from 10 to 14 cm, and preferably from 11 to 13 cm. The width of the master stamp is for example from 10 to 14 cm, and preferably from 11 to 13 cm.

Ein Ausführungsbeispiel des Schrittes (i) des Bereitstellens eines Arbeitsstempels gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. 1a) zeigt einen Masterstempel 1 mit einer Struktur auf einer Oberfläche, auf den das Arbeitsstempelmaterial 2 aufgetragen wurde, wodurch die Struktur des Masterstempels auf die Oberfläche des Arbeitsstempels übertragen wird. Im Anschluss an das Auftragen des Arbeitsstempelmaterials auf den Masterstempel kann der Arbeitsstempel nach weiteren Schritten, die jeweils materialabhängig sind, erhalten werden. Beispiele für mögliche weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Wärmebehandlung unter gegebenenfalls Vakuumbedingungen, nach dem Aufgießen sind oben für verschiedene Materialien des Arbeitsstempels beispielhaft aufgezeigt.An embodiment of the step (i) of providing a work stamp according to the present invention is shown in FIG 1 shown. 1a) shows a master stamp 1 with a structure on a surface on which the work stamp material 2 was applied, whereby the structure of the master stamp is transferred to the surface of the work stamp. Following the application of the work stamping material to the master stamp, the work stamp can be obtained after further steps, which are each material-dependent. Examples of possible further processing steps, such as heat treatment under optionally vacuum conditions, after pouring are shown above for various materials of the work stamp example.

Wie in 1b) gezeigt, kann der Arbeitsstempel schließlich von dem Masterstempel getrennt werden.As in 1b) Finally, the work stamp can be separated from the master stamp.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in die Oberfläche des Arbeitsstempels, die mit der Polymerschicht in Schritt (ii) in Kontakt kommt, eine Struktur mithilfe eines Verfahrens, das aus einem Maskenverfahren, wie z.B. Photolithographie, Ätzen und Fräsen, ausgewählt ist, eingebracht werden. Dieses Verfahren kann auch zusätzlich auf eine bereits bestehende Struktur, die z.B. durch die Verwendung eines Masterstempels erreicht wurde, angewendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Struktur mindestens einen Mikrokanal, der dem oben genannten Mikrokanal entspricht.According to another embodiment, the surface of the working punch which comes into contact with the polymer layer in step (ii) may have a structure by a method consisting of a masking method, e.g. Photolithography, etching and milling, is selected to be introduced. This method can also be applied to an already existing structure, e.g. was achieved by using a master stamp. In a preferred embodiment, the structure comprises at least one microchannel corresponding to the above-mentioned microchannel.

Falls der Arbeitsstempel keine Struktur aufweisen soll, kann dieser beispielsweise durch Auftragen des Arbeitsstempelmaterials auf ein ebenes Material erhalten werden. Als ebenes Material kann dabei z.B. der oben beschriebene Masterstempel ohne Strukturierung oder ein Fotolack, wie z.B. SU-8, verwendet werden. SU-8 ist ein epoxy-basierter Fotolack. Unvernetztes SU-8 besteht aus einem multifunktionellen, hochverzweigten Epoxidharz, das zusammen mit einem Photosäureerzeuger in einem organischen Lösemittel gelöst vorliegt. SU-8 wurde ursprünglich vom IBM T. J. Watson Research Center entwickelt (vgl. US 4 882 245 A ).If the work stamp is to have no structure, this can be obtained, for example, by applying the work stamp material to a flat material. As a flat material, for example, the above-described master stamp without structuring or a photoresist, such as SU- 8th , be used. SU 8th is an epoxy-based photoresist. Uncrosslinked SU 8th consists of a multifunctional, highly branched epoxy resin, which is dissolved together with a photoacid generator in an organic solvent. SU 8th was originally developed by the IBM TJ Watson Research Center (cf. US 4 882 245 A ).

Im Anschluss an das Auftragen des Arbeitsstempelmaterials auf das ebene Material kann der Arbeitsstempel nach weiteren Schritten, die jeweils materialabhängig sind, erhalten werden. Beispiele für weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Wärmebehandlung unter gegebenenfalls Vakuumbedingungen, nach dem Aufgießen auf das ebene Material sind oben für verschiedene Materialien des Arbeitsstempels anhand des Aufgusses auf den Masterstempel beispielhaft aufgezeigt.Following the application of the work ram material to the flat material, the work ram can be obtained after further steps, which are each material-dependent. Examples of further processing steps, such as Heat treatment under optionally vacuum conditions, after pouring onto the planar material are exemplified above for various materials of the work stamp on the basis of the infusion of the master stamp.

Zwischen den Schritten (i) und (ii) gemäß der vorliegenden Erfindung können weitere Schritte durchgeführt werden.Between steps (i) and (ii) according to the present invention, further steps may be performed.

So kann der im Schritt (i) bereitgestellte Arbeitsstempel gereinigt und/oder einer Plasmabehandlung unterzogen werden, bevor auf diesem die Polymerschicht in Schritt (ii) bereitgestellt wird. Um den Arbeitsstempel zu reinigen, kann dieser zum Beispiel mit Isopropanol gewaschen und anschließend getrocknet werden. Dabei wird das Trocknen vorzugsweise unter Verwendung von Stickstoff durchgeführt.Thus, the work stamp provided in step (i) may be cleaned and / or subjected to a plasma treatment before being provided thereon the polymer layer in step (ii). To clean the work stamp, this can be washed, for example, with isopropanol and then dried. The drying is preferably carried out using nitrogen.

Falls eine Plasmabehandlung durchgeführt wird, kann anhand der Dauer der Behandlung die Haftung der Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel eingestellt werden, wobei diese Dauer jeweils von dem gewählten Material der Polymerschicht und des Arbeitsstempels abhängt. Dabei kann die Plasmabehandlung beispielsweise unter einem Druck von 900 bis 1100 mTorr und einer Dauer von 1 bis 4 Minuten unter Verwendung von Luft als Reaktionsgas durchgeführt werden.If a plasma treatment is carried out, the duration of the treatment can be used to adjust the adhesion of the polymer layer to the work die, this duration depending on the selected material of the polymer layer and the work die. In this case, the plasma treatment can be carried out, for example, under a pressure of 900 to 1100 mTorr and a duration of 1 to 4 minutes using air as the reaction gas.

Das Bereitstellen der Polymerschicht des Schrittes (ii) gemäß der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner besonderen Einschränkung. So kann die Polymerschicht mithilfe eines Verfahrens, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Rotationsbeschichtung (Spin Coating), Sprühbeschichtung und Aufstreichen mittels eines Pinsels oder Rakels, gegebenenfalls unter Verwendung einer Maske, wie z.B. im Siebdruckverfahren, abhängig von der Art des gewählten Polymerschichtmaterials, auf dem Arbeitsstempel bereitgestellt werden.The provision of the polymer layer of the step (ii) according to the present invention is not particularly limited. Thus, the polymer layer may be prepared by a process selected from the group consisting of spin coating, spray coating, and brush or knife coating, optionally using a mask such as a brush. screen-printed, depending on the type of polymer layer material chosen, are provided on the work stamp.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Polymerschicht in dem Schritt (ii) durch Rotationsbeschichtung (Spin Coating) auf dem Arbeitsstempel bereitgestellt. Mithilfe von Rotationsbeschichtung kann über die Wahl der Drehgeschwindigkeit, der Beschleunigung und der Dauer die Schichtdicke der Polymerschicht gezielt eingestellt werden. Durch die Verwendung von Rotationsbeschichtung kann eine besonders vorteilhafte geringe Schichtdicke der Polymerschicht erzielt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden mindestens zwei Schritte bei der Rotationsbeschichtung verwendet. Dabei kann als erster Schritt die Beschichtung bei einer niedrigeren Drehzahl, z.B. von 300 bis 700 U/min, bevorzugt von 400 bis 600 U/min, bei einer Dauer von 5 bis 20 Sekunden, bevorzugt von 7 bis 15 Sekunden, am meisten bevorzugt von 8 bis 12 Sekunden, durchgeführt werden. Als zweiter Schritt kann eine höhere Drehzahl, z.B. von 2000 bis 4000 U/min, bevorzugt von 2500 bis 3500 U/min, am meisten bevorzugt von 2800 bis 3200 U/min, für eine Dauer von 10 bis 60 Sekunden, bevorzugt von 20 bis 50 Sekunden, am meisten bevorzugt von 30 bis 40 Sekunden, verwendet werden.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer layer in step (ii) is provided by spin coating on the work die. By means of spin coating, the layer thickness of the polymer layer can be adjusted in a targeted manner via the choice of the rotational speed, the acceleration and the duration. By using spin coating, a particularly advantageous small layer thickness of the polymer layer can be achieved. In a preferred embodiment, at least two steps in the Spin coating used. Here, as a first step, the coating at a lower speed, for example from 300 to 700 U / min, preferably from 400 to 600 U / min, with a duration of 5 to 20 seconds, preferably from 7 to 15 seconds, most preferably from 8 to 12 seconds. As a second step, a higher speed, eg from 2000 to 4000 rpm, preferably from 2500 to 3500 rpm, most preferred from 2800 to 3200 rpm, for a duration of 10 to 60 seconds, preferably from 20 to 50 seconds, most preferably from 30 to 40 seconds.

Erfindungsgemäß weist die in Schritt (ii) bereitgestellte Polymerschicht sowie die in Schritt (iii) übertragene Polymerschicht auf dem Träger eine Schichtdicke von 1000 µm oder weniger, bevorzugt von 100 µm oder weniger, weiter bevorzugt von 50 µm oder weniger und besonders bevorzugt von 10 µm oder weniger auf. In einer Ausführungsform weist die Polymerschicht eine Schichtdicke von 100 nm oder mehr, bevorzugt von 250 nm oder mehr und am meisten bevorzugt von 500 nm oder mehr auf.According to the invention, the polymer layer provided in step (ii) and the polymer layer transferred in step (iii) on the support have a layer thickness of 1000 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less and particularly preferably 10 μm or less. In one embodiment, the polymer layer has a layer thickness of 100 nm or more, preferably 250 nm or more, and most preferably 500 nm or more.

Ein Beispiel für die Bereitstellung der Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel gemäß Schritt (ii) der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. 2a) zeigt einen Arbeitsstempel 2, auf den das Material der Polymerschicht 3 mithilfe von Rotationsbeschichtung aufgetragen wird. Der Arbeitsstempel 2 in 2a) weist eine Struktur auf, die auf das Material der Polymerschicht 3 übertragen wird.An example of the provision of the polymer layer on the work stamp in accordance with step (ii) of the present invention is disclosed in U.S. Pat 2 shown. 2a) shows a work stamp 2 on which the material of the polymer layer 3 is applied by spin coating. The work stamp 2 in 2a) has a structure based on the material of the polymer layer 3 is transmitted.

Die Polymerschicht der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner besonderen Einschränkung. Zur Herstellung dieser Polymerschicht können in Lösungsmittel gelöste Polymere, vernetzende Polymere und/oder Thermoplaste verwendet werden. Insbesondere kann für die Polymerschicht eine Zusammensetzung verwendet werden, die mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus Epoxidharz, Epoxidacrylharz, Polyvinylacetat, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Polyacrylat, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polycarbonat, Polyurethan, Polyoxymethylen, Polybutylenterephthalat, Polystyrol, perfluoriertes Polymer, wie z.B. Nafion® von DuPont, und Biopolymeren, wie z.B. Gelatine, Collagene, Alginate, Cellulosederivate, Agar-Agar und Gummi arabicum, umfasst.The polymer layer of the present invention is not particularly limited. To prepare this polymer layer, it is possible to use polymers dissolved in solvents, crosslinking polymers and / or thermoplastics. In particular, for the polymer layer, a composition comprising at least one selected from the group consisting of epoxy resin, epoxy-acryl resin, polyvinyl acetate, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyamide, polycarbonate, polyurethane, polyoxymethylene, polybutylene terephthalate, polystyrene perfluorinated polymer, such as Nafion® from DuPont, and biopolymers, e.g. Gelatin, collagens, alginates, cellulose derivatives, agar-agar and gum arabic.

Zusätzlich können in der Zusammensetzung der Polymerschicht Hilfsstoffe, die z.B. der Herstellung der Polymerschicht dienen, wie z.B. Vernetzungsmittel, Füllstoffe und/oder funktionelle Stoffe enthalten sein. Bei den „funktionellen Stoffen“ handelt es sich um solche Stoffe, die eine zusätzliche Funktion in die Polymerschicht einbringen können. Je nach verwendetem Polymermaterial und gegebenenfalls Hilfsstoff kann die Polymerschicht beispielsweise eine ionenleitende und/oder elektrisch leitende Polymerschicht für Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen, wie z.B. Lambda-Sonden, sein, als Dielektrikum für Kondensatoren bzw. kapazitive Sensoren und/oder als organisches Lasermaterial dienen.In addition, in the composition of the polymer layer, adjuvants, e.g. serve to produce the polymer layer, e.g. Contain crosslinking agents, fillers and / or functional substances. The "functional substances" are those substances which can introduce an additional function into the polymer layer. Depending on the polymer material used and, if appropriate, adjuvant, the polymer layer may, for example, comprise an ion-conducting and / or electrically conductive polymer layer for batteries, accumulators, fuel cells, such as e.g. Lambda probes, be used as a dielectric for capacitors or capacitive sensors and / or as an organic laser material.

Ein Beispiel für ein ionenleitendes Polymer, welches für eine Brennstoffzellenmembran eingesetzt werden kann, ist Nafion® von DuPont. Als organisches Lasermaterial kann zum Beispiel ADS233YE von American Dye Source, Inc. eingesetzt werden. Zudem können kommerziell genutzte Separatormaterialien bzw. elektrochemische Elemente als Polymermaterialien, die in Batterien oder Akkumulatoren eingesetzt werden, verwendet werden.An example of an ion-conducting polymer that can be used for a fuel cell membrane is Nafion® from DuPont. As the organic laser material, for example, ADS233YE from American Dye Source, Inc. can be used. In addition, commercially used separator materials or electrochemical elements may be used as polymer materials used in batteries or accumulators.

Als Hilfsstoff kann zum Beispiel Lithium-Cobalt(III)-Oxid verwendet werden, so dass die Polymerschicht als Elektrodenmaterial für einen positiven Kontakt eingesetzt werden kann. In diesem Fall könnte z.B. Graphit als negativer Kontakt verwendet werden.As the excipient, for example, lithium cobalt (III) oxide can be used, so that the polymer layer can be used as a positive contact electrode material. In this case, e.g. Graphite can be used as a negative contact.

Die Art der Bereitstellung der Polymerschicht ist abhängig von den Eigenschaften des gewählten Polymermaterials. Wird z.B. ein Thermoplast für die Polymerschicht verwendet, kann dieses unter Wärmebehandlung in dem Verfahren verwendet werden. Falls ein vernetzendes Polymer eingesetzt werden soll, enthält die Zusammensetzung für die Polymerschicht zusätzlich ein Vernetzungsmittel. Ist das gewählte Polymer weder ein Thermoplast noch ein vernetzendes Polymer, wird dieses bevorzugt in einem Lösemittel gelöst. Allerdings können auch der Thermoplast und das vernetzende Polymer mit einem Lösemittel versetzt sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Material der Polymerschicht vorzugsweise einen epoxy-basierten Fotolack, wie z.B. KMPR® oder SU-8. KMPR® wurde von Microchem. Corp. und Nippon Kayaku Co. Ltd. entwickelt (vgl. H. R. Miller et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, 2004, Vol. 17, Nr. 5, Seiten 677 bis 684 ).The way in which the polymer layer is provided depends on the properties of the polymer material chosen. For example, when a thermoplastic is used for the polymer layer, it can be used under heat treatment in the process. If a crosslinking polymer is to be used, the composition for the polymer layer additionally contains a crosslinking agent. If the polymer selected is neither a thermoplastic nor a crosslinking polymer, it is preferably dissolved in a solvent. However, the thermoplastic and the crosslinking polymer may also be mixed with a solvent. According to one embodiment, the material of the polymer layer preferably comprises an epoxy-based photoresist, such as KMPR® or SU- 8th , KMPR® was developed by Microchem. Corp. and Nippon Kayaku Co. Ltd. developed (cf. HR Miller et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, 2004, Vol. 17, No. 5, pp. 677-684 ).

Zwischen den Schritten (ii) und (iii) gemäß der vorliegenden Erfindung können weitere Schritte durchgeführt werden.Between steps (ii) and (iii) according to the present invention further steps may be performed.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Schritt (ii) und vor Schritt (iii) mindestens einer der Schritte, ausgewählt aus Wärmebehandlung, UV-Bestrahlung, Plasmabehandlung und Abkühlen, der Polymerschicht durchgeführt. According to one embodiment of the present invention, after step (ii) and before step (iii) at least one of the steps selected from heat treatment, UV irradiation, plasma treatment and cooling, the polymer layer is performed.

Dabei ist dieser weitere Schritt von der Wahl des Polymerschichtmaterials abhängig. Die UV-Belichtung der Polymerschicht ist als Beispiel in 2b) durch Pfeile angedeutet. Der weitere Behandlungsschritt nach Schritt (ii) und vor Schritt (iii) ist vorteilhaft, da dadurch z.B. die Härte und/oder die Hafteigenschaft des Polymerschichtmaterials eingestellt werden kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polymerschicht derart bereitgestellt, dass sie eine Formstabilität für Schritt (iii) aufweist. Dies bedeutet, dass sie nach der Behandlung nicht von dem Arbeitsstempel tropft und bevorzugt zähflüssig ist. Dadurch kann verhindert werden, dass das Material der Polymerschicht in dem darauffolgenden Schritt (iii) bei der Kontaktierung mit dem Träger in eine eventuell vorhandene Struktur auf der Oberfläche dieses Trägers hineinfließt und diese dabei verstopft oder verengt.In this case, this further step depends on the choice of the polymer layer material. The UV exposure of the polymer layer is exemplified in FIG 2 B) indicated by arrows. The further treatment step after step (ii) and before step (iii) is advantageous because it sets, for example, the hardness and / or adhesive property of the polymer layer material can be. According to a preferred embodiment, the polymer layer is provided such that it has a dimensional stability for step (iii). This means that it does not drip off the work stamp after the treatment and is preferably viscous. In this way, it is possible to prevent the material of the polymer layer in the subsequent step (iii) from flowing into any structure on the surface of this support when it is in contact with the support, thereby clogging or narrowing it.

Die Wärmebehandlung des Polymermaterials ist z.B. vorteilhaft, wenn ein Thermoplast verwendet wird, um dieses auf die Klebetemperatur zu bringen, wodurch die Haftung zwischen Polymerschicht und Träger bei der Kontaktierung verbessert wird. Erfindungsgemäß wird, in Anlehnung an die analoge Bezeichnung in der Glasverarbeitung, unter „Klebetemperatur“ diejenige Temperatur verstanden, bei der der Thermoplast beginnt, an der Oberfläche eines Substrats zu haften.The heat treatment of the polymer material is e.g. advantageous when a thermoplastic is used to bring it to the bonding temperature, whereby the adhesion between the polymer layer and the carrier is improved in the contacting. According to the invention, "adhesive temperature" is understood as the temperature at which the thermoplastic begins to adhere to the surface of a substrate, based on the analogous designation in glass processing.

Zudem kann die Wärmebehandlung als ein Vortrocknungsschritt bei der Verwendung eines in Lösemittel gelösten Polymers vorteilhaft sein. Mithilfe von UV-Licht kann die Polymerzusammensetzung gegebenenfalls vor der Kontaktierung aktiviert werden. Eine Plasmabehandlung dient der Verbesserung der Haftung zwischen Polymerschicht und Träger in Schritt (iii).In addition, the heat treatment may be advantageous as a predrying step in the use of a solvent-solubilized polymer. With the help of UV light, the polymer composition may optionally be activated prior to contacting. A plasma treatment serves to improve the adhesion between polymer layer and carrier in step (iii).

In dem erfindungsgemäßen Schritt (iii) wird die auf dem Arbeitsstempel befindliche Polymerschicht mit einem Träger kontaktiert, wobei der Träger ein Material aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall, umfasst, wobei die Polymerschicht zumindest teilweise auf den Träger übertragen wird. Dabei wird erfindungsgemäß die Polymerschicht in direkten Kontakt mit dem Träger gebracht. Gemäß einer Ausführungsform wird dabei zuerst der Träger bereitgestellt und die obere Oberfläche des Trägers mit der Oberfläche der Polymerschicht kontaktiert, die sich gegenüber der Oberfläche befindet, die mit dem Arbeitsstempel in Kontakt ist. Dabei kann der Arbeitsstempel mit der Polymerschicht manuell oder mithilfe eines Zentrierwerkzeugs über die gewünschte Position des Trägers positioniert und dann kontaktiert werden.In step (iii) according to the invention, the polymer layer located on the work die is contacted with a support, the support comprising a material from a group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semimetal, wherein the polymer layer at least partially transferred to the carrier. In this case, according to the invention, the polymer layer is brought into direct contact with the carrier. In one embodiment, the carrier is first provided and the upper surface of the carrier is contacted with the surface of the polymer layer opposite the surface in contact with the working punch. In this case, the working stamp can be positioned with the polymer layer manually or by means of a centering tool on the desired position of the carrier and then contacted.

In einer Ausführungsform weist der Träger eine quadratische oder rechteckige Form auf. Die Länge des Trägers beträgt beispielsweise von 8 bis 12 cm und bevorzugt von 9 bis 11. Die Breite des Trägers beträgt beispielsweise von 8 bis 12 cm und bevorzugt von 9 bis 11 cm.In one embodiment, the carrier has a square or rectangular shape. The length of the carrier is for example from 8 to 12 cm and preferably from 9 to 11. The width of the carrier is for example from 8 to 12 cm and preferably from 9 to 11 cm.

Zur Kontaktierung kann die Polymerschicht auf die Oberfläche des Trägers gedrückt und/oder einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Dabei sind der Druck und/oder die Dauer der Wärmebehandlung von dem Polymerschichtmaterial, der Arbeitsstempelgeometrie und der Größe der verwendeten Gegenstände abhängig. Die Druckausübung kann beispielsweise durch Platzieren von Gewichten auf der Oberfläche des Arbeitsstempels, die nicht mit der Polymerschicht kontaktiert ist, erfolgen. Mithilfe der Druckausübung kann eine möglichst vollständige Kontaktierung zwischen dem Träger und der Polymerschicht erreicht werden.For contacting, the polymer layer can be pressed onto the surface of the carrier and / or subjected to a heat treatment. The pressure and / or the duration of the heat treatment are dependent on the polymer layer material, the work die geometry and the size of the articles used. The pressure can be applied, for example, by placing weights on the surface of the work die which is not contacted with the polymer layer. By applying the pressure as complete as possible contact between the carrier and the polymer layer can be achieved.

Um die Wärmebehandlung durchzuführen, kann zum Beispiel der Träger mit der Polymerschicht und dem Arbeitsstempel auf eine Heizplatte oder in einen Ofen gestellt werden. Mithilfe der Wärmebehandlung kann die Verbindung zwischen Träger und Polymerschicht verbessert werden. Dabei kann, abhängig von dem Material der Polymerschicht, die Polymerschicht ausgehärtet, auf die Klebetemperatur erwärmt und/oder getrocknet werden.In order to carry out the heat treatment, for example, the carrier having the polymer layer and the working stamp may be placed on a hot plate or in an oven. The heat treatment can improve the bond between the support and the polymer layer. In this case, depending on the material of the polymer layer, the polymer layer is cured, heated to the bonding temperature and / or dried.

Wird ein Thermoplast als Polymerschichtmaterial verwendet, so wird bevorzugt die Polymerschicht vor und/oder nach der Kontaktierung unter gegebenenfalls Druckausübung mit dem Träger auf die Klebetemperatur erwärmt und anschließend abgekühlt.If a thermoplastic is used as the polymer layer material, the polymer layer is preferably heated to the adhesion temperature before and / or after the contacting with optionally pressure application with the support, and then cooled.

Falls ein vernetzendes Polymer in der Polymerschichtzusammensetzung genutzt wird, wird die Polymerschicht beispielsweise zuerst unter Druckausübung mit dem Träger in Kontakt gebracht und anschließend unter Wärmebehandlung vernetzt. Dabei ist die Wärmebehandlung bevorzugt in zwei Schritte aufgeteilt. Im ersten Schritt wird bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 70 °C, bevorzugt von 50 bis 60 °C, für 10 bis 30 Minuten, bevorzugt 15 bis 25 Minuten, erwärmt. Im zweiten Wärmebehandlungsschritt wird, ausgehend von der oben genannten Temperatur im Bereich von 40 bis 70 °C, auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 110 °C, bevorzugt von 90 bis 100 °C, für 70 bis 110 Minuten, bevorzugt von 80 bis 100 Minuten, mit einer Rate von 100 bis 140 °C/h, bevorzugt von 110 bis 130 °C/h, erwärmt. Über den Verlauf des Erwärmungsvorgangs variiert üblicherweise die Festigkeit der Polymerschicht. In einer Ausführungsform nimmt die Festigkeit mit zunehmender Erwärmung zunächst zu, erreicht ein Maximum und nimmt schließlich wieder ab. Bevorzugt wird die Trennung des Arbeitsstempels von der Polymerschicht im Bereich der maximalen Festigkeit der Polymerschicht durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Dauer und Temperatur des zweiten Wärmebehandlungsschritts derartig gewählt, dass der Zustand der maximalen Festigkeit spätestens nach der Hälfte des Zeitraums erreicht wird. Durch die weitere Wärmebehandlung nach dem Abtrennungsschritt kann z.B. eventuell vorhandenes Lösemittel aus der Polymerschicht leicht entfernt werden.For example, if a crosslinking polymer is used in the polymer layer composition, the polymer layer is first contacted with the support under pressure and then crosslinked under heat treatment. The heat treatment is preferably divided into two steps. In the first step, at a temperature in the range of 40 to 70 ° C, preferably from 50 to 60 ° C, for 10 to 30 minutes, preferably 15 to 25 minutes, heated. In the second heat treatment step, starting from the above-mentioned temperature in the range of 40 to 70 ° C, to a temperature in the range of 80 to 110 ° C, preferably from 90 to 100 ° C, for 70 to 110 minutes, preferably from 80 to 100 minutes, at a rate of 100 to 140 ° C / h, preferably from 110 to 130 ° C / h, heated. Over the course of the heating process usually varies the strength of the polymer layer. In one embodiment, the strength initially increases with increasing heating, reaches a maximum and eventually decreases again. The separation of the working punch from the polymer layer is preferably carried out in the region of the maximum strength of the polymer layer. According to one embodiment, the duration and temperature of the second heat treatment step are chosen such that the state of maximum strength is reached at the latest after half of the time period. By the further heat treatment after the separation step, for example, possibly existing Solvents are easily removed from the polymer layer.

Wird hingegen ein Polymer in einem Lösemittel als Polymerschichtmaterial verwendet, so wird beispielsweise zuerst ein Kontakt zwischen Träger und Polymerschicht hergestellt und anschließend eine Wärmebehandlung durchgeführt, um das Lösemittel durch Trocknen zu entfernen.On the other hand, when a polymer in a solvent is used as the polymer layer material, for example, contact between the support and the polymer layer is first made, followed by heat treatment to remove the solvent by drying.

Ein Ausführungsbeispiel für die Kontaktierung gemäß Schritt (iii) der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Die Polymerschicht 3 wird mit dem Träger 4 kontaktiert. Dabei deuten die unteren Pfeile eine Wärmebehandlung und die oberen Pfeile eine Druckausübung an.An exemplary embodiment of the contacting according to step (iii) of the present invention is disclosed in 3 shown. The polymer layer 3 will be with the carrier 4 contacted. The lower arrows indicate a heat treatment and the upper arrows indicate pressure.

Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kontaktierung zwischen Polymerschicht und Träger durch Druckausübung und Wärmebehandlung erreicht, wobei die Behandlung gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kann.According to one embodiment of the present invention, the contacting between polymer layer and carrier is achieved by pressure application and heat treatment, wherein the treatment can take place simultaneously or successively.

Erfindungsgemäß umfasst der Träger ein Material aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall. Dabei sind die einzelnen Materialien nicht besonders eingeschränkt.According to the invention, the carrier comprises a material from a group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semimetal. The individual materials are not particularly limited.

Das Glas umfasst beispielsweise ein Borosilikatglas oder ein Alkali-Alumo-Silikatglas.The glass includes, for example, a borosilicate glass or an alkali alumino-silicate glass.

Die Keramik umfasst beispielsweise eine reine Oxidkeramik, wie z.B. ZrO₂, Y₂O₃-stabilisiertes ZrO₂, Al₂O₃, TiO₂, MgO, BaO/TiO₂ oder Al₂O₃/TiO₂, als auch andere anorganische nichtmetallische Werkstoffe, wie z.B. Porzellan, SiC, BN oder B₄C. Zudem ist auch die Verwendung einer Glaskeramik, wie z.B. das MgO × Al₂O₃ × nSiO₂-System (MAS-System) oder das ZnO × Al₂O₃ × nSiO₂-System (ZAS-System), als Keramik möglich.The ceramic includes, for example, a pure oxide ceramic, such as ZrO ₂ , Y ₂ O ₃ -stabilized ZrO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , MgO, BaO / TiO ₂ or Al ₂ O ₃ / TiO ₂ , as well as other inorganic non-metallic Materials such as porcelain, SiC, BN or B ₄ C. In addition, the use of a glass ceramic, such as the MgO × Al ₂ O ₃ × nSiO ₂ system (MAS system) or the ZnO × Al ₂ O ₃ × nSiO ₂ system (ZAS system), as ceramic possible.

Der Thermoplast umfasst beispielsweise ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Polyacrylat, Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polycarbonat, Polyoxymethylen und Polystyrol. Dabei können sowohl Homopolymere als auch Copolymere dieser Polymere verwendet werden.The thermoplastic includes, for example, a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyacrylate, polymethylmethacrylate, polyamide, polycarbonate, polyoxymethylene and polystyrene. Both homopolymers and copolymers of these polymers can be used.

Der Duroplast umfasst beispielsweise ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Melamin/Phenol-Formaldehydharz, Epoxidharz, Harnstoff-Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz, Phenol-Formaldehydharz, Polyesterharz und Polyurethan.The thermoset comprises, for example, a polymer selected from the group consisting of melamine / phenol-formaldehyde resin, epoxy resin, urea-formaldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin, polyester resin and polyurethane.

Als anorganischer Kristall kann jeder formstabile, mineralische Kristall, wie beispielsweise Quarz oder Saphir, verwendet werden.As the inorganic crystal, any dimensionally stable mineral crystal such as quartz or sapphire can be used.

Auch das Metall und das Halbmetall, welche als Trägermaterialien verwendet werden können, sind nicht besonders eingeschränkt. Dabei kann das Metall beispielsweise aus einer Gruppe, bestehend aus Eisen, Titan, Aluminium, Nickel und Kupfer oder Legierungen davon, ausgewählt sein. Das Halbmetall ist beispielsweise Silicium oder eine Legierung davon.Also, the metal and the semimetal which can be used as the support materials are not particularly limited. The metal may for example be selected from a group consisting of iron, titanium, aluminum, nickel and copper or alloys thereof. The semimetal is, for example, silicon or an alloy thereof.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Glas als Trägermaterial verwendet. Glas als Trägermaterial ist dahingehend vorteilhaft, dass es chemisch und mechanisch stabil, biokompatibel und transparent ist. Die Eigenschaft der Biokompatibilität ermöglicht zum Beispiel den Einsatz in der Medizintechnik und Biologie. Die mechanische Stabilität gewährleistet unter anderem eine Temperaturbeständigkeit, die nicht nur in dem Herstellungsverfahren des Laminats oder des Stapels, sondern auch in späteren Anwendungen vorteilhaft ist.According to a preferred embodiment of the present invention, glass is used as the carrier material. Glass as a carrier material is advantageous in that it is chemically and mechanically stable, biocompatible and transparent. The property of biocompatibility allows, for example, the use in medical technology and biology. The mechanical stability ensures inter alia a temperature resistance which is advantageous not only in the production process of the laminate or the stack, but also in later applications.

Vor der Kontaktierung der Polymerschicht mit dem Träger kann der Träger unter Anwendung zusätzlicher Schritte vorbehandelt werden. Beispiele für solche Schritte sind eine Wärmebehandlung, z.B. zur Trocknung des Trägers, eine Strukturierung mindestens einer Oberfläche und/oder eine Plasmabehandlung. Eine solche Wärmebehandlung kann beispielsweise in einem Vakuumofen unter Erwärmen erfolgen. Die Plasmabehandlung wird in einer Plasmakammer durchgeführt. Als Prozessgas kann dabei zum Beispiel Luft verwendet werden. Durch die Plasmabehandlung kann die Haftung zwischen Träger und Polymerschicht verbessert werden.Before contacting the polymer layer with the support, the support can be pretreated using additional steps. Examples of such steps are heat treatment, e.g. for drying the support, a structuring of at least one surface and / or a plasma treatment. Such a heat treatment can be carried out, for example, in a vacuum oven while heating. The plasma treatment is carried out in a plasma chamber. As the process gas can be used, for example, air. The plasma treatment can improve the adhesion between the support and the polymer layer.

Das Verfahren zur Einbringung einer Struktur in mindestens eine Oberfläche des Trägers gemäß einer Ausführungsform ist nicht besonders eingeschränkt und ist beispielsweise aus der Gruppe, bestehend aus einem Maskenverfahren, wie z.B. Photolithographie, Ätzen und Fräsen, ausgewählt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird in die Oberfläche des Trägers, die mit der Polymerschicht in Schritt (iii) in Kontakt gebracht wird, eine Struktur eingebracht. Dabei umfasst die Struktur bevorzugt mindestens einen Mikrokanal und/oder mindestens eine runde Vertiefung, wobei dieser Mikrokanal und diese runde Vertiefung dem oben definierten Mikrokanal und der runden Vertiefung entsprechen.The method of introducing a structure into at least one surface of the carrier according to an embodiment is not particularly limited, and is, for example, selected from the group consisting of a masking method such as masking. Photolithography, etching and milling, selected. According to a preferred embodiment, a structure is introduced into the surface of the support which is brought into contact with the polymer layer in step (iii). In this case, the structure preferably comprises at least one microchannel and / or at least one round depression, this microchannel and this round depression corresponding to the above-defined microchannel and the round depression.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kontaktierung des Trägers mit der Polymerschicht in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt werden.In one embodiment of the present invention, the contacting of the support with the polymer layer may be carried out in an inert atmosphere or in a vacuum.

Erfindungsgemäß wird in Schritt (iv) der Arbeitsstempel entfernt. Eine Ausführungsform des Schrittes (iv) ist in 4 dargestellt. Die Entfernung kann manuell oder maschinell erfolgen. Bevorzugt kann der Arbeitsstempel nach dem Schritt (iv) für ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Laminats verwendet werden. Dafür kann dieser vor der erneuten Benutzung gegebenenfalls gereinigt werden. Als Reinigungsmittel kann beispielsweise Wasser mit Tensiden und/oder ein organisches Lösemittel, wie z.B. Ethanol oder Aceton, verwendet werden. Dabei kann der Arbeitsstempel durch Einlegen in das Reinigungsmittel, Spülen mit dem Reinigungsmittel und/oder durch den Einsatz eines Ultraschallbades gereinigt werden. According to the invention, the working stamp is removed in step (iv). An embodiment of step (iv) is in 4 shown. The removal can be done manually or by machine. Preferably, the working stamp may be used after step (iv) for another method of making a laminate. For this, it may be cleaned before reuse if necessary. As a cleaning agent, for example, water with surfactants and / or an organic solvent such as ethanol or acetone can be used. In this case, the work stamp can be cleaned by placing it in the detergent, rinsing with the detergent and / or by using an ultrasonic bath.

Gemäß einer Ausführungsform verbleibt die Polymerschicht nach dem Entfernen des Arbeitsstempels vollständig auf dem Träger. Nach einer weiteren Ausführungsform verbleibt ein Teil der Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel und wird so nicht auf den Träger übertragen. In dieser Ausführungsform ist der Träger von der Polymerschicht im Laminat nach Schritt (iv) nur teilweise bedeckt. Dadurch kann eine Struktur, die sich auf einer Oberfläche des Trägers und/oder der Polymerschicht befindet, eine teilweise offene Struktur bilden. Eine „teilweise offene Struktur“ bedeutet, dass Teile der Struktur von der Polymerschicht bedeckt sind, während andere Teile nicht von der Polymerschicht bedeckt sind.According to one embodiment, the polymer layer remains completely on the support after removal of the working punch. According to another embodiment, a part of the polymer layer remains on the work die and is thus not transferred to the carrier. In this embodiment, the support is only partially covered by the polymer layer in the laminate after step (iv). Thereby, a structure located on a surface of the carrier and / or the polymer layer may form a partially open structure. A "partially open structure" means that parts of the structure are covered by the polymer layer while other parts are not covered by the polymer layer.

Diese teilweise Abdeckung des Trägers durch die Polymerschicht kann z.B. durch die gezielte Einstellung der Härte bzw. des E-Moduls des Arbeitsstempels bzw. der Arbeitsstempeloberfläche, der Schichtdicke der Polymerschicht, der Vorbehandlung des Arbeitsstempels, der Polymerschicht und/oder des Trägers mit z.B. Plasmabehandlung und/oder der Geometrie von einer eventuell vorhandenen Struktur auf der Oberfläche des Trägers gezielt eingestellt werden. Durch eine teilweise Abdeckung kann z.B. eine „Durchkontaktierung“ zwischen verschiedenen Schichten, wie Träger und Polymerschicht, erreicht werden, die offene Wege für den Austausch von Fluiden bilden.This partial coverage of the carrier by the polymer layer may be e.g. by the specific adjustment of the hardness or the modulus of elasticity of the working punch or the working punch surface, the layer thickness of the polymer layer, the pretreatment of the working punch, the polymer layer and / or the carrier with e.g. Plasma treatment and / or the geometry of any existing structure on the surface of the carrier can be adjusted. By partial coverage, e.g. a "via" between different layers, such as carrier and polymer layer, can be achieved, which form open paths for the exchange of fluids.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger auf der Oberfläche, die mit der Polymerschicht in Kontakt gebracht wird, eine Struktur auf. Dabei wird die Struktur bevorzugt vor dem Schritt (iii) der Kontaktierung in den Träger eingebracht. Dazu wird das bereits zuvor beschriebene Verfahren zur Einbringung einer Struktur in den Träger benutzt. Diese Struktur kann dann im Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens mithilfe der Polymerschicht abgedeckt werden. Dabei kann der Träger vollständig oder nur teilweise, wie bereits oben beschrieben, von der Polymerschicht bedeckt sein.According to a preferred embodiment, the support has a structure on the surface which is brought into contact with the polymer layer. In this case, the structure is preferably introduced into the carrier before step (iii) of the contacting. For this purpose, the previously described method for introducing a structure into the carrier is used. This structure can then be covered in step (iii) of the method according to the invention by means of the polymer layer. In this case, the carrier may be completely or only partially, as already described above, covered by the polymer layer.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird, wie bereits zuvor beschrieben, die Polymerschicht derart in Schritt (ii) bereitgestellt, dass sie eine Formstabilität aufweist. Dadurch kann verhindert werden, dass das Material der Polymerschicht in dem darauffolgenden Schritt (iii) bei der Kontaktierung mit dem Träger in die zuvor genannte Struktur auf der Oberfläche dieses Trägers hineinfließt und diese dabei verstopft, verengt oder zerstört.According to a preferred embodiment, as already described above, the polymer layer is provided in step (ii) such that it has dimensional stability. As a result, the material of the polymer layer in the subsequent step (iii) can be prevented from flowing into the aforesaid structure on the surface of this support during the contact with the support, thereby clogging, narrowing or destroying it.

Einer weiteren Ausführungsform entsprechend, weist die Polymerschicht eine Struktur auf mindestens einer Oberfläche auf. Falls z.B. der Arbeitsstempel bereits eine Struktur auf der Oberfläche aufweist, die mit der Polymerschicht kontaktiert wird, kann durch die Kontaktierung diese Struktur auf die Polymerschicht übertragen werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wurde bereits in 2 gezeigt.According to another embodiment, the polymer layer has a structure on at least one surface. If, for example, the work stamp already has a structure on the surface which is contacted with the polymer layer, this structure can be transferred to the polymer layer by the contacting. A corresponding embodiment has already been in 2 shown.

Eine weitere Ausführungsform betrifft den Fall, dass eine Struktur z.B. nach Schritt (ii) und vor Schritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Maskenverfahren, wie z.B. Photolithographie, Ätzen und Fräsen, in die Oberfläche der Polymerschicht eingebracht wird, die sich gegenüber der Kontaktoberfläche zwischen Arbeitsstempel und Polymerschicht befindet.Another embodiment relates to the case where a structure is e.g. after step (ii) and before step (iii) of the process according to the invention by a process selected from the group consisting of a masking process, e.g. Photolithography, etching and milling, is introduced into the surface of the polymer layer, which is located opposite the contact surface between the working punch and the polymer layer.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Struktur auch nach Entfernen des Arbeitsstempels im Schritt (iv) durch ein Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Maskenverfahren, wie z.B. Photolithographie, Ätzen und Fräsen, in die Oberfläche der Polymerschicht eingebracht werden, die gegenüber der Oberfläche ist, die mit dem Träger in Kontakt ist. Dieses Verfahren zur Einbringung einer Struktur kann auch zusätzlich auf eine bereits vorliegende Struktur in der Polymerschicht, die z.B. mithilfe des Arbeitsstempels hergestellt wurde, angewandt werden.According to a further embodiment, even after removing the working stamper in step (iv), the structure may be replaced by a method selected from the group consisting of a masking method, e.g. Photolithography, etching and milling, are introduced into the surface of the polymer layer, which is opposite to the surface, which is in contact with the carrier. This method of introducing a structure may also be applied to an already existing structure in the polymer layer, e.g. applied using the work stamp.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann durch die Auftragung des Polymerschichtmaterials auf den Arbeitsstempel in Schritt (ii) mit einem Pinsel und/oder Rakel über eine Maske, wie z.B. im Siebdruckverfahren, eine Struktur in der Polymerschicht erreicht werden.In another embodiment, application of the polymeric layer material to the work stamp in step (ii) may be accomplished with a brush and / or squeegee via a mask, such as a brush. in the screen printing process, a structure can be achieved in the polymer layer.

Die zuvor genannten Verfahren zur Einbringung einer Struktur in die Polymerschicht können einzeln oder miteinander kombiniert eingesetzt werden. Durch die Kombination dieser Verfahren kann die Polymerschicht sowohl auf der Oberfläche, die mit dem Träger in Kontakt ist, als auch auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine Struktur aufweisen. Ein solch strukturiertes Laminat kann zum Beispiel als ein organischer Distributed Feedback (DFB) Laser eingesetzt werden, der ein laminiertes DFB-Gitter benötigt.The aforementioned methods for introducing a structure into the polymer layer can be used individually or combined with one another. By combining these methods, the polymer layer may have a structure both on the surface in contact with the support and on the opposite surface. Such a structured laminate can be used, for example, as an organic distributed feedback (DFB) laser be used, which requires a laminated DFB grid.

In einer Ausführungsform umfasst die Struktur auf mindestens einer Oberfläche von Polymerschicht und/oder Träger mindestens einen Mikrokanal und/oder eine runde Vertiefung. Dabei entsprechen der Mikrokanal und die runde Vertiefung dem oben definierten Mikrokanal und der runden Vertiefung. Bevorzugt umfasst die Struktur mindestens zwei Mikrokanäle. Durch Kombination mehrerer Mikrokanäle und/oder runder Vertiefungen kann eine Struktur erhalten werden, die durch die verschiedenen Schichten des Laminats hindurchtritt. Dadurch kann beispielsweise ein Fluid zwischen verschiedenen Schichten ausgetauscht werden.In one embodiment, the structure on at least one surface of the polymer layer and / or carrier comprises at least one microchannel and / or a round depression. The microchannel and the round depression correspond to the above-defined microchannel and the round depression. Preferably, the structure comprises at least two microchannels. By combining a plurality of microchannels and / or round depressions, a structure can be obtained which passes through the various layers of the laminate. As a result, for example, a fluid can be exchanged between different layers.

Die Größe der Struktur, insbesondere des mindestens einen Mikrokanals, kann die Lamination zwischen Polymerschicht und Träger beeinflussen. Je größer der Mikrokanal, bezogen auf Länge und Breite, umso leichter wird die Polymerschicht über diesem im Schritt (iv) des Verfahrens bei der Abtrennung des Arbeitsstempels mit diesem Arbeitsstempel zusammen abgelöst, so dass der Mikrokanal nicht zulaminiert wird. Durch diese teilweise Entfernung kann die zuvor beschriebene teilweise offene Struktur entstehen. Zum Beispiel ermöglicht eine Breite des Mikrokanals von 800 µm oder größer die gezielte Ablösung der Polymerschicht von dem Träger.The size of the structure, in particular of the at least one microchannel, can influence the lamination between polymer layer and carrier. The larger the microchannel, in terms of length and width, the easier it is to detach the polymer layer above it in step (iv) of the process during the separation of the working punch with this working punch, so that the microchannel is not laminated. This partial removal may result in the partially open structure described above. For example, a width of the microchannel of 800 microns or greater allows the targeted detachment of the polymer layer from the carrier.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Struktur scharfe Kanten aufweisen. Erfindungsgemäß wird unter einer „scharfen Kante“ eine solche Geometrie verstanden, bei der der Radius der Kante im Vergleich zur Schichtdicke des jeweiligen Materials klein ist. Eine solche scharfe Kante kann durch ein Verfahren zur Einbringung einer Struktur in das Material gezielt eingestellt werden. Bevorzugt umfasst die Struktur mindestens einen Mikrokanal, der an der Oberfläche des jeweiligen Materials eine scharfe Kante aufweist. Falls beispielsweise der Träger eine Struktur mit mindestens einem Mikrokanal mit scharfer Kante aufweist, kann dadurch auch das Haftverhalten der Polymerschicht auf dem Träger beeinflusst werden. Denn bei einer solchen scharfen Kante kann die Polymerschicht leichter von dem Träger abgetrennt werden, so dass bei dem Entfernen des Arbeitsstempels im Schritt (iv) auch die Polymerschicht teilweise entfernt wird. Dadurch kann die zuvor genannte teilweise offene Struktur erzielt werden.According to a further embodiment, the structure may have sharp edges. According to the invention, a "sharp edge" is understood as meaning a geometry in which the radius of the edge is small in comparison with the layer thickness of the respective material. Such a sharp edge can be tailored by a method for introducing a structure into the material. Preferably, the structure comprises at least one microchannel which has a sharp edge on the surface of the respective material. If, for example, the carrier has a structure with at least one micro-channel with a sharp edge, this can also influence the adhesive behavior of the polymer layer on the carrier. Because with such a sharp edge, the polymer layer can be more easily separated from the carrier, so that when removing the working punch in step (iv) and the polymer layer is partially removed. Thereby, the aforementioned partially open structure can be achieved.

Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nach dem Schritt (iv) die Schritte (i) bis (iv) mindestens ein weiteres Mal durchgeführt, wobei in dem erneut durchgeführten Schritt (iii) die auf dem Arbeitsstempel befindliche Polymerschicht nicht mit einem Träger, sondern mit der Polymerschicht des vorherigen Durchgangs in Kontakt gebracht wird. Die Kontaktierung zwischen den Polymerschichten kann mit den bereits oben beschriebenen Schritten zur Lamination der Polymerschicht auf dem Träger erreicht werden. In dieser Ausführungsform können Polymerschichten mit der gleichen oder einer voneinander abweichenden Zusammensetzung in den jeweiligen Durchgängen verwendet werden.According to one embodiment of the present invention, after step (iv), steps (i) to (iv) are carried out at least one more time, wherein in the re-performed step (iii) the polymer layer on the work die does not interfere with a support but with the polymer layer of the previous passage is brought into contact. The contacting between the polymer layers can be achieved with the steps already described above for lamination of the polymer layer on the support. In this embodiment, polymer layers having the same or different composition in the respective passes may be used.

Alternativ zu der erneuten Durchführung des Verfahrens kann auch eine weitere Polymerschicht nach dem Schritt (iv) des Verfahrens direkt auf der zuletzt hergestellten Polymerschicht des Laminats bereitgestellt werden. Die zuvor genannten Definitionen der Polymerschicht gelten ebenso für die weitere Polymerschicht. Dabei können die jeweiligen Polymerschichten gleiche oder voneinander abweichende Zusammensetzungen aufweisen. Bevorzugt wird die weitere Polymerschicht durch Rotationsbeschichtung auf der Polymerschicht des Laminats bereitgestellt.As an alternative to carrying out the process again, another polymer layer may also be provided after step (iv) of the process directly on the last-produced polymer layer of the laminate. The aforementioned definitions of the polymer layer also apply to the further polymer layer. In this case, the respective polymer layers may have the same or different compositions. Preferably, the further polymer layer is provided by spin coating on the polymer layer of the laminate.

Die oben genannten Schritte der Lamination einer weiteren Polymerschicht können beliebig oft wiederholt und auch kombiniert durchgeführt werden.The abovementioned steps of lamination of a further polymer layer can be repeated as often as desired and also combined.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen sowohl die Polymerschicht des vorherigen und des erneuten Durchgangs bzw. die weitere Polymerschicht eine Struktur auf mindestens einer Oberfläche auf. Durch diese Kombination kann ein Laminat mit einer dreidimensionalen Struktur erhalten werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine dreidimensionale Mikrostruktur. Diese kann beispielsweise in der Mikrofluidik, insbesondere in der Lab-on-a-Chip-Technik, verwendet werden.According to one embodiment of the present invention, both the polymer layer of the previous and the new passage or the further polymer layer have a structure on at least one surface. By this combination, a laminate having a three-dimensional structure can be obtained. According to a preferred embodiment, it is a three-dimensional microstructure. This can be used, for example, in microfluidics, in particular in the lab-on-a-chip technique.

In einer weiteren Ausführungsform kann in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem die Schritte (i) bis (iv) wiederholt werden, eine weitere Zwischenschicht in dem Laminat bereitgestellt werden. Diese Zwischenschicht kann beispielsweise nach dem Schritt (iv) auf die Polymerschicht aufgetragen werden. In diesem Fall wird die Polymerschicht des erneuten Durchgangs nicht mit der Polymerschicht des vorherigen Durchgangs, sondern mit der Zwischenschicht kontaktiert. Dabei kann die Zwischenschicht mit den Verfahren, die unter der Bereitstellung der Polymerschicht beschrieben wurden, auf die Polymerschicht aufgetragen werden. Das Material der Zwischenschicht ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann diese Zwischenschicht ein Material mit Hafteigenschaft sein.In a further embodiment, in the process according to the present invention in which steps (i) to (iv) are repeated, a further intermediate layer may be provided in the laminate. This intermediate layer can be applied to the polymer layer after step (iv), for example. In this case, the retransmission polymer layer is contacted not with the polymer layer of the previous passage but with the intermediate layer. In this case, the intermediate layer can be applied to the polymer layer by the methods described under the provision of the polymer layer. The material of the intermediate layer is not particularly limited. For example, this intermediate layer may be an adhesive material.

Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Stapels bereitgestellt, das nach der Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Laminats einen Träger auf der Polymerschicht bereitstellt. Falls das Verfahren zur Herstellung eines Laminats die Lamination mehrerer Polymerschichten umfasst, so wird der Träger mit der zuletzt aufgetragenen Polymerschicht des Laminats kontaktiert. Dabei umfasst der Träger ein Material, wie schon oben beschrieben, aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall. Die beiden Träger des Stapels können aus dem gleichen Material oder aus voneinander abweichenden Materialien sein. Die Kontaktierung zwischen Träger und Polymerschicht kann wie bereits oben beschrieben erreicht werden. Auch kann mindestens eine der zu kontaktierenden Schichten die oben genannte Zwischenschicht aufweisen. So kann nur der zusätzliche Träger, nur die Polymerschicht des Laminats oder beide Schichten die Zwischenschicht aufweisen. Dabei kann der Träger manuell oder mithilfe eines Zentrierwerkzeugs über die gewünschte Position der Polymerschicht positioniert und dann kontaktiert werden.In particular, in accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a method of making a stack which, upon performance of the previously described method of making a laminate, provides a support on the polymer layer. If the procedure for Production of a laminate comprising the lamination of several polymer layers, the carrier is contacted with the last applied polymer layer of the laminate. In this case, the carrier comprises a material, as already described above, from a group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semi-metal. The two carriers of the stack may be made of the same material or different materials. The contact between carrier and polymer layer can be achieved as already described above. Also, at least one of the layers to be contacted may have the above-mentioned intermediate layer. Thus, only the additional carrier, only the polymer layer of the laminate or both layers can have the intermediate layer. In this case, the carrier can be positioned manually or by means of a centering tool on the desired position of the polymer layer and then contacted.

Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stapels bereitgestellt, wobei das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Laminats zweimal durchgeführt wird und die dabei erhaltenen Laminate so kontaktiert werden, dass die Träger sich außen befinden. Bevorzugt wird bei diesem Verfahren zur Herstellung eines Stapels vor der Kontaktierung der beiden Laminate die Polymerschicht mindestens eines Laminats mit einer weiteren zusätzlichen Polymerschicht oder der oben genannten Zwischenschicht kontaktiert. So kann entweder nur die Polymerschicht eines Laminats oder beide Polymerschichten der beiden Laminate eine solche Zwischenschicht oder eine zusätzliche Polymerschicht aufweisen. Dabei können die Laminate manuell oder mithilfe eines Zentrierwerkzeugs in einer gewünschten Position positioniert und dann kontaktiert werden. Zur Kontaktierung können die beiden Laminate einer Druckausübung und/oder einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Dabei sind die Bedingungen der Druckausübung und/oder der Wärmebehandlung von dem Polymerschichtmaterial, der Geometrie der Stapel und der Größe der verwendeten Gegenstände abhängig. Die Druckausübung kann beispielsweise durch Verpressen der aneinandergedrückten Laminate mit einer Klemme erreicht werden. Um die Wärmebehandlung durchzuführen, kann zum Beispiel der Stapel auf eine Heizplatte oder in einen Ofen gestellt werden. Mithilfe der Druckausübung und/oder der Wärmebehandlung kann eine möglichst vollständige Kontaktierung zwischen den Laminaten erreicht werden.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a stack, wherein the above-described method for producing a laminate is performed twice and the resulting laminates are contacted so that the carriers are on the outside. Preferably, in this method for producing a stack, prior to the contacting of the two laminates, the polymer layer of at least one laminate is contacted with a further additional polymer layer or the above-mentioned intermediate layer. Thus, either only the polymer layer of a laminate or both polymer layers of the two laminates can have such an intermediate layer or an additional polymer layer. The laminates can be positioned manually or by means of a centering tool in a desired position and then contacted. For contacting, the two laminates can be subjected to a pressure application and / or a heat treatment. The conditions of the pressure application and / or the heat treatment are dependent on the polymer layer material, the geometry of the stacks and the size of the articles used. The pressure can be achieved, for example, by pressing the pressed laminates together with a clamp. For example, to perform the heat treatment, the stack may be placed on a hot plate or in an oven. By applying the pressure and / or the heat treatment as complete as possible contact between the laminates can be achieved.

In einer Ausführungsform wird nach dem Verfahren zur Herstellung eines Stapels mindestens eine weitere Polymerschicht und/oder mindestens ein weiterer Träger auf mindestens einem der zuvor bereitgestellten Träger des Stapels bereitgestellt. Dabei können für die Kontaktierung und Übertragung der mindestens einen Polymerschicht und/oder des mindestens einen Trägers die zuvor genannten Verfahren verwendet werden. Zudem gelten die zuvor genannten Definitionen der Polymerschicht und des Trägers für die weitere Polymerschicht und den weiteren Träger entsprechend. Für die weitere Polymerschicht kann die gleiche oder eine andere Zusammensetzung als für die Polymerschicht(en) des Stapels ausgewählt werden. Ebenso kann der weitere Träger dasselbe oder ein anderes Material im Vergleich zu den Trägern des Stapels aufweisen.In one embodiment, according to the method for producing a stack, at least one further polymer layer and / or at least one further carrier is provided on at least one of the previously provided carriers of the stack. In this case, the previously mentioned methods can be used for contacting and transferring the at least one polymer layer and / or the at least one carrier. In addition, the abovementioned definitions of the polymer layer and of the carrier apply correspondingly to the further polymer layer and the further carrier. For the further polymer layer, the same or a different composition than for the polymer layer (s) of the stack can be selected. Likewise, the further carrier may have the same or different material compared to the carriers of the stack.

Ein Stapel, der mehr als zwei Träger aufweist, kann beispielsweise als ein dreidimensionales mikrofluidisches Bauteil verwendet werden.For example, a stack having more than two carriers may be used as a three-dimensional microfluidic device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird für das Trägermaterial in den Stapeln gemäß der vorliegenden Erfindung Glas verwendet. Bevorzugt weist das verwendete Glas auf mindestens einer Oberfläche eine Struktur auf, die mindestens einen Mikrokanal umfasst, wobei dieser Mikrokanal dem zuvor definierten Mikrokanal entspricht.According to a preferred embodiment, glass is used for the carrier material in the stacks according to the present invention. Preferably, the glass used has on at least one surface a structure comprising at least one microchannel, this microchannel corresponding to the previously defined microchannel.

Gemäß eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Laminat bereitgestellt, das einen Träger und mindestens eine Polymerschicht, bereitgestellt auf dem Träger, umfasst, wobei der Träger von einer der mindestens einen Polymerschicht zumindest teilweise bedeckt ist und ein Material aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall, umfasst, wobei die mindestens eine Polymerschicht eine Schichtdicke von 1000 µm oder weniger aufweist.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laminate comprising a support and at least one polymer layer provided on the support, wherein the support is at least partially covered by one of the at least one polymer layer and a material of a group consisting of glass , Ceramics, thermoplastics, thermoset, inorganic crystal, metal and semimetal, wherein the at least one polymer layer has a layer thickness of 1000 μm or less.

Dabei entsprechen die Definitionen des Trägers und der Polymerschicht des Laminats der Definition des Trägers und der Polymerschicht des Verfahrens zur Herstellung eines Laminats. In einer Ausführungsform kann auch mindestens eines aus Träger und Polymerschicht die oben beschriebene Struktur aufweisen. Falls der Träger eine Struktur auf der Oberfläche aufweist, die mit der Polymerschicht in Kontakt ist, so dringt die Polymerschicht nicht in diese Struktur ein, so dass keine Verengung der Struktur vorliegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Laminat durch das Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach der vorliegenden Erfindung erhalten.The definitions of the support and the polymer layer of the laminate correspond to the definition of the support and the polymer layer of the process for producing a laminate. In one embodiment, at least one of carrier and polymer layer may also have the structure described above. If the carrier has a structure on the surface which is in contact with the polymer layer, the polymer layer does not penetrate into this structure, so that there is no constriction of the structure. According to a preferred embodiment, the laminate is obtained by the process for producing a laminate according to the present invention.

Gemäß eines fünften Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Stapel bereitgestellt, der das oben genannte Laminat und mindestens einen weiteren Träger umfasst. Dabei umfasst der Träger ein Material, wie schon oben beschrieben, aus einer Gruppe, bestehend aus Glas, Keramik, Thermoplast, Duroplast, anorganischem Kristall, Metall und Halbmetall. Die beiden Träger des Stapels können aus dem gleichen Material oder aus voneinander abweichenden Materialien sein.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a stack comprising the above-mentioned laminate and at least one other carrier. In this case, the carrier comprises a material, as already described above, from a group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semi-metal. The two carriers of the stack can be off the same material or different materials.

In einer Ausführungsform weist der Stapel mindestens eine weitere Polymerschicht und/oder mindestens einen weiteren Träger auf mindestens einem der Träger des Stapels auf. Dabei entsprechen die weitere Polymerschicht und der weitere Träger den oben genannten Definitionen bezüglich des Verfahrens.In one embodiment, the stack has at least one further polymer layer and / or at least one further carrier on at least one of the carriers of the stack. The further polymer layer and the further carrier correspond to the abovementioned definitions with respect to the method.

Gemäß eines sechsten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung des oben genannten Laminats oder des oben genannten Stapels in der Mikrofluidik bereitgestellt.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the use of the above-mentioned laminate or stack in microfluidics.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine dünne Polymerschicht auf einem Arbeitsstempel bereit, die zumindest teilweise auf einen Träger übertragen wird. Dadurch kann z.B. eine Struktur, die auf der Oberfläche des Trägers vorhanden sein kann, von der dünnen Polymerschicht verschlossen werden, ohne dabei eine solche Struktur zu verstopfen oder zu verengen. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Polymerschicht eine Struktur auf mindestens einer Oberfläche aufweisen. Durch Wiederholung des Verfahrens und Einbringen mindestens einer weiteren Polymerschicht kann eine dreidimensionale Struktur erhalten werden. Zudem kann durch die Kombination mit mindestens einem weiteren Träger und gegebenenfalls Polymerschicht oder durch Kombination zweier Laminate ein Stapel bereitgestellt werden. Falls die Struktur mindestens einen Mikrokanal aufweist, kann das Laminat beispielsweise in der Mikrofluidik, insbesondere in der Lab-on-a-Chip-Technik, eingesetzt werden. Durch geeignete Wahl der Struktur/Geometrie/Schichtdicke der Polymerschicht können optische Komponenten in das Laminat eingebracht werden, so dass das Laminat bzw. der Stapel z.B. als Gitterkoppler (zum Ein- und Auskoppeln von Licht z.B. via Glasfaser), Wellenleiter oder DFB-Gitter für organische Laser verwendet werden kann.The method according to the invention provides a thin polymer layer on a work die, which is at least partially transferred to a support. Thereby, e.g. a structure, which may be present on the surface of the carrier, are closed by the thin polymer layer, without clogging or narrowing such a structure. Alternatively or additionally, the polymer layer may have a structure on at least one surface. By repeating the process and introducing at least one further polymer layer, a three-dimensional structure can be obtained. In addition, a stack can be provided by the combination with at least one further carrier and optionally polymer layer or by combination of two laminates. If the structure has at least one microchannel, the laminate can be used, for example, in microfluidics, in particular in the lab-on-a-chip technique. By suitable choice of the structure / geometry / layer thickness of the polymer layer, optical components can be introduced into the laminate so that the laminate or stack, e.g. As a grating coupler (for coupling and decoupling of light, for example via glass fiber), waveguide or DFB grating for organic lasers can be used.

Die Figuren zeigen:

1 stellt ein Ausführungsbeispiel des Schrittes (i) des Bereitstellens eines Arbeitsstempels gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 1a) zeigt einen Masterstempel 1 mit einer Struktur auf einer Oberfläche, auf den das Arbeitsstempelmaterial 2 aufgetragen wurde, wodurch die Struktur des Masterstempels auf die Oberfläche des Arbeitsstempels übertragen wurde. Wie in 1b) gezeigt, kann der Arbeitsstempel schließlich von dem Masterstempel getrennt werden.
2 zeigt ein Beispiel für die Bereitstellung der Polymerschicht auf dem Arbeitsstempel 2 gemäß Schritt (ii) der vorliegenden Erfindung. 2a) stellt einen Arbeitsstempel 2 dar, auf dem das Material der Polymerschicht 3 mithilfe von Rotationsbeschichtung aufgetragen wird. Der Arbeitsstempel 2 in 2a) weist eine Struktur auf, die auf das Material der Polymerschicht 3 übertragen wird. Als Behandlungsschritt der Polymerschicht ist in 2b) UV-Belichtung durch Pfeile angedeutet.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Kontaktierung gemäß Schritt (iii) der vorliegenden Erfindung. Dabei deuten die unteren Pfeile eine Wärmebehandlung und die oberen Pfeile eine Druckausübung an.
4 stellt eine Ausführungsform des Schrittes (iv) dar.
5 zeigt ein Beispiel für die Herstellung eines Einschicht-Arbeitsstempels.
6 stellt ein Beispiel für die Herstellung eines Mehrschicht-Arbeitsstempels dar.
7 zeigt die Drehzahl des Arbeitsstempels über die Dauer der Auftragung des Polymerschichtmaterials.
8 stellt die Wärmebehandlung gemäß eines Beispiels dar.

The figures show:

1 FIG. 12 illustrates one embodiment of step (i) of providing a work stamp according to the present invention. FIG. 1a) shows a master stamp 1 with a structure on a surface on which the work stamp material 2 was applied, whereby the structure of the master stamp was transferred to the surface of the work stamp. As in 1b) Finally, the work stamp can be separated from the master stamp.
2 shows an example of the provision of the polymer layer on the work stamp 2 according to step (ii) of the present invention. 2a) Represents a work stamp 2 on which the material of the polymer layer 3 is applied by spin coating. The work stamp 2 in 2a) has a structure based on the material of the polymer layer 3 is transmitted. As a treatment step of the polymer layer is in 2 B) UV exposure indicated by arrows.

3 shows an embodiment of the contacting according to step (iii) of the present invention. The lower arrows indicate a heat treatment and the upper arrows indicate pressure.
4 represents an embodiment of step (iv).
5 shows an example of the production of a single-layer work stamp.
6 represents an example of the production of a multi-layer work stamp.
7 shows the speed of the work stamp over the duration of the application of the polymer layer material.
8th illustrates the heat treatment according to an example.

Die nachstehenden Beispiele dienen als weitere Erläuterungen der vorliegenden Erfindung, ohne dass diese darauf beschränkt ist.The following examples serve as further explanations of the present invention without being limited thereto.

BeispieleExamples

Verwendete Chemikalien:Used chemicals:

Zur Reinigung:

Ethanol
Aceton

For cleaning:

ethanol
acetone

Zur Stempelherstellung:

Sylgard® 184, Dow Corning
h-PDMS:
- PDMS prepolymer VDT-731, Gelest Corp
- Platinkatalysator SIP6831.2LC, Gelest Corp
- 2,4,6,8-Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxan, Sigma Aldrich
- Hydroprepolymer HMS-301, Gelest Inc.

For stamping:

Sylgard® 184, Dow Corning
h-PDMS:
- PDMS prepolymer VDT-731, Gelest Corp.
- Platinum Catalyst SIP6831.2LC, Gelest Corp.
- 2,4,6,8-tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane, Sigma Aldrich
- Hydroprepolymer HMS-301, Gelest Inc.

Polymerschichtmaterial:Polymer layer material:

KMPR® 1000, MicroChem Corp.KMPR® 1000, MicroChem Corp.

Geräte: Equipment:

Plasmareiniger (Harrick® Plasma - Expanded Plasma Cleaner)
UV-Belichtung mit EVG620 Semi-automated Double Side Nanoimprint Lithography System
Heizplatte (Gestigkeit PZ 28-2)
Vakuumofen (Memmert VO200)Plasma Cleaner (Harrick® Plasma - Expanded Plasma Cleaner)
UV exposure with EVG620 Semi-automated Double Side Nanoimprint Lithography System
Heating plate (Gestigkeit PZ 28 - 2 )
Vacuum furnace (Memmert VO200)

Plasmabehandlung von Oberflächen:Plasma treatment of surfaces:

Mit einer Plasmabehandlung können Oberflächeneigenschaften von Materialien verändert werden. Die Plasmabehandlung erfolgte jeweils in einem Niederdruckplasma. Als Reaktionsgas wurde Umgebungsluft genutzt. Die Behandlung erfolgte in einem Harrick® Plasmareiniger PDC-002. Dabei wurde das Plasma stets bei einem Druck von ca. 1000 mTorr gezündet.With a plasma treatment surface properties of materials can be changed. The plasma treatment was carried out in each case in a low-pressure plasma. Ambient air was used as reaction gas. The treatment was carried out in a Harrick® plasma cleaner PDC-002. The plasma was always ignited at a pressure of about 1000 mTorr.

Herstellung des Arbeitsstempels:Production of the work stamp:

Einschicht-Arbeitsstempel:Single-Labor Stamp:

Die Herstellung des Einschicht-Arbeitsstempels ist beispielhaft in 5 gezeigt. Als Material für den Einschicht-Arbeitsstempel wurde ein PDMS Silikon verwendet. Das Silikon wurde entgast, um eingeschlossene Luft entweichen zu lassen. Auch beim Eingießen auf den Si-Wafer kann es zu Lufteinschlüssen kommen. Daher wurde eine niedrige Aushärtetemperatur gewählt, so dass auch in diesem Schritt Luft entweichen konnte. Eingeschlossene Luftblasen, besonders in der Nähe der Oberfläche, können Unebenheiten des Arbeitsstempels verursachen, welche sich auf die Polymerschicht übertragen können. The production of the single-layer work stamp is exemplary in 5 shown. The material used for the single-layer work stamp was a PDMS silicone. The silicone was degassed to allow trapped air to escape. Even when pouring onto the Si wafer, air bubbles can occur. Therefore, a low curing temperature was chosen so that air could escape even in this step. Trapped air bubbles, especially near the surface, can cause unevenness in the work die, which can be transferred to the polymer layer.

Mehrschicht-Arbeitsstempel:Multilayer work Stamp:

Die Herstellung des Mehrschicht-Arbeitsstempels ist beispielhaft in 6 gezeigt. Der Arbeitsstempel besteht aus zwei Schichten: einer 30 bis 40 µm dicken h-PDMS-Schicht, die auf einen Si-Wafer aufgeschleudert wird, und einer zweiten Schicht PDMS, die auf die erste Schicht des Arbeitsstempels nach einem kurzen Härteprozess aufgegossen wird. In diesem Beispiel dient die zweite Schicht (PDMS-Schicht) der Stabilisierung des Arbeitsstempels und ermöglicht, eine handliche Höhe des Stempels zu erreichen. Dieser Mehrschicht-Arbeitsstempel weist zum einen eine harte Oberfläche durch die Schicht mit h-PDMS und eine weichere Schicht mit PDMS auf. Die harte Oberfläche des Arbeitsstempels ermöglichte die Übertragung selbst kleiner Strukturen im Submikrometerbereich auf Polymerschichten.The production of the multi-layer work stamp is exemplary in 6 shown. The work stamp consists of two layers: a 30 to 40 μm thick h-PDMS layer, which is spin-coated on a Si wafer, and a second layer PDMS, which is poured onto the first layer of the work die after a short hardening process. In this example, the second layer (PDMS layer) serves to stabilize the working punch and to allow a convenient height of the punch to be achieved. This multi-layer stamp has on the one hand a hard surface through the layer with h-PDMS and a softer layer with PDMS. The hard surface of the working punch allowed the transfer of even small submicrometer structures to polymer layers.

Bereitstellen der Polymerschicht:Providing the polymer layer:

Als Arbeitsstempel wurde ein Einschicht-Arbeitsstempel aus PDMS und als Polymerschichtmaterial KMPR® verwendet. KMPR® wurde durch Rotationsbeschichtung (Spin-Coating) auf den Arbeitsstempel aufgetragen. Vor dem Auftragen von KMPR® wurde der PDMS-Arbeitsstempel vorab einer Plasmabehandlung für 2 Minuten unterzogen. Der vorbereitete Arbeitsstempel wurde mittels eines Vakuums im Spin-Coater befestigt. Dabei wurde eine zentrische Position für eine symmetrische Rotation gewählt. Die zu wählende Beschleunigung und Geschwindigkeit wurden dem Datenblatt von KMPR® entnommen (vgl. KMPR® 1000, Kayaku Microchem). Abhängig von dem Mischungsverhältnis von KMPR® und Lösemittel variiert die Viskosität des Polymerschichtmaterials. Die Schichtdicke der Polymerschicht kann über die Drehzahl eingestellt werden, was ebenfalls dem Datenblatt von KMPR® zu entnehmen ist.The work stamp used was a single-layer work stamp made of PDMS and the polymer layer material KMPR®. KMPR® was spin-coated on the work stamp. Prior to applying KMPR®, the PDMS work stamp was previously subjected to a plasma treatment for 2 minutes. The prepared working punch was attached by means of a vacuum in the spin coater. In this case, a centric position for a symmetrical rotation was chosen. The acceleration and speed to be selected were taken from the data sheet of KMPR® (see KMPR® 1000, Kayaku Microchem). Depending on the mixing ratio of KMPR® and solvent, the viscosity of the polymer layer material varies. The layer thickness of the polymer layer can be adjusted via the speed, which can also be taken from the data sheet of KMPR®.

Als Beispiel soll hier die Beschichtung für eine 6 µm dicke KMPR®-Schicht beschrieben werden. Das Mischungsverhältnis entspricht KMPR® 1005. Der Aufschleuderprozess erfolgte hier in zwei Schritten, wie in 7 gezeigt.As an example, the coating for a 6 μm thick KMPR® layer is described here. The mixing ratio corresponds to KMPR® 1005. The spin-on process was carried out here in two steps, as in 7 shown.

Im ersten Schritt wurde der Arbeitsstempel bei einer niedrigen Drehzahl von 500 U/min gedreht. In diesem Schritt wurde das Material der Polymerschicht mit einer Pipette oder Spritze aufgebracht. Dabei wurde beim Aufnehmen des Materials mit einer Pipette oder Spritze darauf geachtet, dass keine Luftblasen in dem Polymerschichtmaterial vorhanden sind. Das Auftragen des Polymerschichtmaterials erfolgte von der Mitte des Arbeitsstempels zum äußeren Rand. Die geringe Drehzahl ermöglicht es, dass sich das Polymerschichtmaterial KMPR® 1005 homogen auf dem Arbeitsstempel verteilte.In the first step, the work stamp was rotated at a low speed of 500 rpm. In this step, the material of the polymer layer was applied with a pipette or syringe. Care was taken when picking up the material with a pipette or syringe that no air bubbles are present in the polymer layer material. The application of the polymer layer material took place from the middle of the working punch to the outer edge. The low speed makes it possible for the polymer layer material KMPR® 1005 to be distributed homogeneously on the work die.

Nach einem Verteilen des Polymerschichtmaterials für 10 Sekunden wurde der Arbeitsstempel auf eine Enddrehzahl von 3000 U/min beschleunigt. Diese Drehzahl wurde für weitere 30 Sekunden gehalten. Anschließend war der Arbeitsstempel mit einer homogenen Schicht des Polymerschichtmaterials bedeckt.After dispensing the polymer sheet material for 10 seconds, the work stamp was accelerated to a final speed of 3000 rpm. This speed was held for another 30 seconds. Subsequently, the working stamp was covered with a homogeneous layer of the polymer layer material.

Belichtung der Polymerschicht:Exposure of the polymer layer:

Die Belichtung der Polymerschicht erfolgte direkt nach dem Aufschleudern dieser auf den Arbeitsstempel. Sie wurde im UV-Bereich mit einem EVG®620 Automated NIL-System durchgeführt. Dieses verfügt über eine Quecksilber-Dampf-Lampe mit einem Spektrum nach Filtern von 280 nm bis 350 nm.The exposure of the polymer layer was carried out directly after spin coating this on the work stamp. It was performed in the UV range with an EVG®620 Automated NIL system. This has a mercury vapor lamp with a spectrum after filtering from 280 nm to 350 nm.

Die Polymerschicht wurde mit einer Dosis von 750 mJ/cm² bis 3000 mJ/cm², abhängig von der Position im Belichter, bestrahlt. Bei einer Polymerschicht mit einer Schichtdicke von 5 bis 11 µm auf einem PDMS Arbeitsstempel wurde eine Intensität von 500 mJ/cm² verwendet.The polymer layer was irradiated at a dose of 750 mJ / cm ² to 3000 mJ / cm ² , depending on the position in the imagesetter. In the case of a polymer layer with a layer thickness of 5 to 11 μm on a PDMS working punch, an intensity of 500 mJ / cm ^{2 was} used.

Übertragung der Polymerschicht auf den Träger: Transfer of the polymer layer to the support:

Nach dem Belichten wurde der Arbeitsstempel mit der Polymerschicht auf einen Träger gesetzt, wobei die Polymerschicht mit dem Träger in Kontakt gebracht wird. Als Träger wurde hier ein vorbehandelter Glasträger verwendet. Der Glasträger wurde vorab mit flüchtigem Lösemittel (Aceton) gereinigt und einer Plasmabehandlung für 3 Minuten unterzogen. Die Wärmebehandlung auf einer Heizplatte ist in 8 gezeigt. Der Glasträger mit Polymerschicht und Arbeitsstempel wurde auf eine auf 55 °C vorgeheizte Heizplatte für 20 Minuten gesetzt. Anschließend erfolgte eine Temperaturerhöhung mit einer Rate von 120 °C/h auf 95 °C. Nach einer Heizdauer von 30 Minuten bei 95 °C wurde die maximale Stabilität der Polymerschicht erreicht. Bei t = 65 min wurde der Arbeitstempel vorsichtig von der Polymerschicht entfernt. Der Glasträger mit der übertragenen Polymerschicht verblieb weitere 60 Minuten bei einer Temperatur von 95 °C auf der Heizplatte. Dadurch konnte das Lösemittel vollständig diffundieren. Die Festigkeit des KMPR® nimmt während der Wärmebehandlung zu, erreicht ein Maximum und nimmt anschließend wieder ab. Das Entfernen des Arbeitsstempels erfolgte im Maximum. Nach diesem Heizprozess führt eine anschließende Lagerung zu keiner messbaren Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Schicht.After exposure, the working stamp with the polymer layer was placed on a support bringing the polymer layer into contact with the support. The carrier used here was a pretreated glass carrier. The glass slide was previously cleaned with volatile solvent (acetone) and subjected to plasma treatment for 3 minutes. The heat treatment on a hot plate is in 8th shown. The glass substrate with polymer layer and working punch was placed on a preheated to 55 ° C hotplate for 20 minutes. Subsequently, a temperature increase at a rate of 120 ° C / h to 95 ° C. After a heating time of 30 minutes at 95 ° C, the maximum stability of the polymer layer was achieved. At t = 65 min, the working stamp was carefully removed from the polymer layer. The glass slide with the transferred polymer layer remained on the hotplate for a further 60 minutes at a temperature of 95 ° C. This allowed the solvent to diffuse completely. The strength of the KMPR® increases during the heat treatment, reaches a maximum and then decreases again. The removal of the work stamp took place in the maximum. Following this heating process, subsequent storage will not result in any measurable change in the mechanical properties of the layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: MasterstempelMasters temple
22: Arbeitsstempelworking stamp
33: Polymerschichtpolymer layer
44: Trägercarrier

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4882245A [0025]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

H.R. Miller et al., Journal of Photopolymer Science and Technology, 2004, Vol. 17, No. 5, pp. 677-684 [0038]

Claims

A process for producing a laminate, the laminate comprising a support at least partially covered by a polymer layer, comprising the steps in the following order: (i) providing a work stamp; (ii) providing a polymer layer on the work die, the polymer layer having a layer thickness of 1000 μm or less; (iii) contacting the workplate-based polymer layer with a support, wherein the support comprises a material selected from the group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semimetal, and wherein the polymer layer is at least partially transferred to the carrier, and (iv) removing the work stamp.

Process for producing a laminate according to Claim 1 wherein at least one of the polymer layer and the carrier has a structure on at least one surface.

Process for producing a laminate according to Claim 1 or 2 wherein the polymer layer is provided in the step (ii) by spin coating on the working stamp, wherein the spin coating in a first step at a speed of 300 to 700 rev / min for a duration of 5 to 20 seconds and in a second step with a Speed of 2000 to 4000 rev / min for a period of 10 to 60 seconds is performed.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 1 to 3 wherein the polymer layer has a layer thickness of 100 μm or less.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 2 to 4 wherein the structure comprises at least one microchannel on the at least one surface.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 2 to 5 wherein the carrier has a structure on the surface which is in contact with the polymer layer.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 2 to 6 wherein the polymer layer has a structure on the surface opposite to the surface in contact with the support.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 1 to 7 wherein the support comprises glass as the material.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 1 to 8th wherein the work stamp is a multi-layer work stamp with two layers, wherein one layer of a material of lower hardness and for the other layer, a material of greater hardness is used.

Process for producing a laminate according to one of the Claims 1 to 9 in which, after step (iv), steps (i) to (iv) are carried out at least one more time, wherein in the re-performed step (iii) the polymer layer located on the work stamp does not have a support but the polymer layer of the previous one Passage is brought into contact.

A process for producing a stack, wherein after carrying out the process for producing a laminate according to one of Claims 1 to 10 at least one carrier is provided on the polymer layer.

A method for producing a stack, wherein the method for producing a laminate according to one of Claims 1 to 10 is performed twice and the resulting laminates are contacted so that the carriers are located outside.

A method for producing a stack, wherein according to the method Claim 11 or 12 at least one further polymer layer and / or at least one further carrier is contacted with at least one of the previously provided carriers of the stack.

Laminate comprising a support, wherein the support comprises a material selected from a group consisting of glass, ceramic, thermoplastic, thermoset, inorganic crystal, metal and semimetal, and at least one polymer layer provided on the support, wherein the carrier is at least partially covered by one of the at least one polymer layer, and wherein the at least one polymer layer has a layer thickness of 1000 microns or less.

Stack, comprising the laminate after Claim 14 and at least one other carrier.

Use of the laminate after Claim 14 or the stack Claim 15 in microfluidics.