TWI419748B - 成型模之細微紋路的形成方法 - Google Patents

Description

成型模之細微紋路的形成方法

本發明有關一種金屬板成型製程，特別是有關一種使用加熱及多段加壓成型並同時形成表面細微紋路之金屬板細微成型製程。

習知電子產品的金屬殼體的製造多使用沖壓方式，例如使用公模與母模一起對一金屬板進行沖壓，以賦予金屬板殼體的外形。然而，於此方法中，往往造成金屬板在殼體彎折處造成拉傷。又發展出氣壓成型的製法，可大量生產，然而僅限於殼體的成型，對於殼體表面上若欲展現圖文等精細紋路，則須以後製方式形成，例如對成型後的金屬殼體蝕刻以達成。

日本專利申請案公開第2004249320號揭示一種製造鎂合金製品的方法，其中一具體實施例如第1圖所示，將鎂合金板1置於模2中的成型模3與密封模4之間合模，成模3具有一空洞5及一抽氣孔6。加熱後，開啟加壓氣體控制閥9使加壓氣體流經加壓氣體管路8而由加壓氣體通道7吹向鎂合金板1與密封模4之間，而使鎂合金板1向成型模3的方向膨凸。然後開啟冷卻液控制閥14，使冷卻液流經冷卻液管路15而經由冷卻液通道13噴向鎂合金板1， 以急速冷卻，如此據文中之教示，可使鎂合金板1組織產生變化，增進延展性。噴冷卻液的步驟最好是在關閉加壓氣體控制閥9後、抽氣閥10開啟的狀態下進行，以防止冷卻液氣化而使鎂合金板1與密封模4之間的壓力過大。然後關閉抽氣閥10，將鎂合金板1再度加熱，又將加壓氣體控制閥9開啟，以於鎂合金板1與密封模4之間加壓，使鎂合金板1更向成型模3的方向膨凸，最後使鎂合金板1完全貼合於成型模3。然後開啟抽氣閥10將加壓氣體排出，打開模2，取出經過加壓成型的製品。此文中教示加壓成型的方法，但未教示於製品表面上的精細紋路的製做。

因此，對於一種新穎的金屬板成型方法，以期能便利與經濟的同時形成精細紋路，仍有所需求。

本發明提供一種金屬板細微成型製程及所製得之加壓成型金屬殼體，可於殼體成型時亦同時形成精細紋路，製程便利且經濟。

本發明亦提供一種成型模之細微紋路的形成方法，所獲得之具有細微紋路的成型模可供於本發明的金屬板細微成型製程中使用。

依據本發明的金屬板細微成型製程，包括下列步驟。首先，將一金屬板置於一成型裝置內，該成型裝置包括一密封模，及一成型 模，其具有一殼體形狀之表面，及該表面包括一經由蝕刻所形成的一第一細微紋路。接著，將該金屬板加熱並經由分段施加氣壓或液壓而使該金屬板貼合於該成型模之該表面上成型並同時壓印該第一細微紋路而獲得一第二細微紋路。然後，將該經過加壓成型的金屬板進行沖切，獲得一加壓成型品。

依據本發明之加壓成型金屬殼體，係藉由如上述之金屬板細微成型製程所製得者。

依據本發明之成型模之細微紋路的形成方法，包括下列步驟。提供一塊材。於該塊材上形成一圖案化光阻層，該圖案化光阻層具有至少一開口以露出下層的該塊材。使用該圖案化光阻層做為遮罩對該塊材進行一蝕刻製程，以部分移除經由該至少一開口露出的該塊材，而於該塊材形成一細微紋路。

與先前技術比較之，依據本發明之金屬板細微成型製程，運用超塑性成形，與鋁沖壓等習知技術最大不同點，為採用氣壓成形，所以模具設計簡單，而成本低。再者，模具表面具有經由蝕刻而形成的細微紋路，使用成形性佳的金屬板材，可於加壓成型的同時輕易而便利的轉寫此模具上的細微紋路。

依據本發明之金屬板細微成型製程之步驟，請參閱第2圖之流程圖，首先，進行步驟101，將一金屬板置於一成型裝置內。金屬板係使用加溫及加壓後易於成型的金屬板材，其可為金屬或合金板材，例如鎂合金板，其中又可為例如AZ31及AZ91，但不限於此。成型裝置可參閱第3圖及第4圖的實施例，其分別顯示開模及合模時的情形，及第5圖顯示將金屬板加壓成型後的成型裝置之***示意圖。成型裝置20包括一密封模22，及一成型模24。成型模24具有一殼體形狀之表面26，此表面不限於凹面或凸面，圖式中顯示的是凹面的情形。此表面26更包括一經由蝕刻所形成的一第一細微紋路28。金屬板30置於密封模22與成型模24之間，然後合模。

接著，進行步驟102之超塑氣壓成型並轉寫細微紋路，詳言之，請參閱第5及6圖，將金屬板30加熱並經由分段施加氣壓或液壓而迫使金屬板30貼合於成型模之表面26上成型並同時壓印第一細微紋路28而獲得一第二細微紋路32。加熱的溫度與金屬板30的材質及使用的氣壓或液壓及分段加壓的段數有關。加熱裝置可與成型裝置20之外表面結合，例如使用加熱絲或加熱板，但不限於此，用以對模具加熱，以便對模具內的金屬板30加熱。

可利用一壓縮機供應高壓氣體或液體，以管線與密封模22的入口34連接，並由通道36進入密封模22的模穴中，此高壓氣體或液體38對金屬板30加壓，迫使金屬板30壓貼在成型模24的表面26而成型為一金屬殼體。

然後進行步驟103之成品沖切，將經過加壓成型的金屬板30進行外形的沖切，獲得一加壓成型品。

於進行步驟103之成品沖切後，可視需要，進行步驟104之表面皮膜化成製程，以於加壓成型品的表面形成一皮膜層，此皮膜層可具有保護功能，可以習知之方式進行。之後，可視需要，進行步驟105之表面噴塗，以於皮膜層上噴塗一塗層，增加美觀，此可以習知之方式進行。之後，可視需要，進行步驟106之配件貼合，以於加壓成型品貼附配件，例如螺絲座或其他扣件，以供組裝於電子產品上。

再者，經過加壓成型的金屬板可趁熱取出，放置於一定型治具中冷卻。如此，可進一步將加壓成型的金屬板塑造成如定型治具之形狀，例如維持一平面或是塑造成一微幅彎曲的曲面。

成型裝置20中，密封模22及成型模24的組裝可為前者在上、後者在下，或是前者在下，後者在上，或可左右放置，並無特別的限制。成型模24的殼體形狀之表面不限於凹面或凸面，若為凹面，則金屬板貼合此凹面所形成的加壓成型品殼體之凸面所轉印的細微紋路會較清晰。若成型模24的殼體形狀之表面為凸面，則金屬板貼合此凸面所形成的加壓成型品殼體之凹面所轉印的細微紋路會較深刻而清晰，而其反面，即凸面，所轉印的細微紋路相對上會較淺。

成型模24可為一具有所欲的殼體形狀表面的單一模體，或是另包括複數個模仁鑲塊放置於一模體中，而由此等模仁鑲塊一起具有所欲的殼體形狀表面，此時，經由蝕刻所形成的一第一細微紋路即可位於此等模仁鑲塊之一者或複數個之表面上。

第7圖顯示一藉由上述之依據本發明之金屬板細微成型製程所製得之加壓成型金屬殼體(即加壓成型品)的一實施例，顯示加壓成型金屬殼體31其表面具有細微紋路，其中4mm高的中文字33與3mm高的英文字35可清楚轉寫，尖狀形狀37亦可被轉寫。

關於依據本發明之金屬板細微成型製程中使用的成型模之細微紋路的形成方法，請參閱第8圖之流程圖，首先，進行步驟201，提供一塊材，其可為要做為成型模的單一模體，或是組成成型模的模塊之一，或是模仁鑲塊中的一塊。較佳為金屬，例如不鏽鋼；更佳為可耐高溫及高壓者。例如NAK80、STAVAX或硬度40至50的鋼材可耐高溫達500℃及高壓達150Kg/cm²。接著，進行步驟202之形成圖案化光阻層以露出部分下層的塊材。詳言之，可使用光阻劑於塊材上形成一光阻層，然後對光阻層進行一曝光及顯影製程，以形成一圖案化光阻層，圖案化光阻層具有一或複數個開口而露出位於下層的塊材。然後進行步驟203之蝕刻，即，使用圖案化光阻層做為遮罩對塊材進行一蝕刻製程，以部分移除經由開口露出的塊材，而於塊材表面形成一細微紋路。

所形成的細微紋路的深度可藉由蝕刻製程的蝕刻時間及蝕刻次數來控制。時間越久或次數越多，即蝕刻的程度越高，形成的紋路越深。在進行複數次的蝕刻製程後，細微紋路的尖銳立體轉角可變為平滑的立體轉角。以多次蝕刻的方式來進行，尚能有防止底切的功效。由此種蝕刻方式所製得的細微紋路圖案可依所需而定，在搭配依據本發明的金屬板細微成型製程時，舉例而言，在紋路深度為0.1mm時，字寬可小至0.15mm，在紋路深度為0.05mm時，字寬可小至0.05mm，均可得到良好的轉寫結果。換言之，成型模的細微紋路深度為0.05至0.10及寬細為0.05至0.15，均可使用於本發明之成型製程中。

再者，圖案化光阻層的圖案可為一具有清楚邊緣的圖案，或是可包括一由格狀畫素所構成的圖案，並使圖案之邊緣的格狀畫素密度呈現逐漸變化。使用前者圖案化光阻層的結果，如第9圖所示意，平面圖顯示的塊材40上的圖案化光阻層42為一具有清楚邊緣的圖案，使得蝕刻塊材40之後所得到的細微紋路44邊界如剖面圖所示為陡直，如此，加壓成型品轉印後所得的細微紋路的也是邊界清楚；使用後者圖案化光阻層的結果，如第10圖所示，平面圖顯示的塊材46上的圖案化光阻層48圖案邊緣的格狀畫素密度呈現逐漸變化，利用此密度變化，可控制蝕刻液於塊材表面擴散的程度，而有不同的蝕刻程度，使得蝕刻塊材46最後所得到的細微紋路50可如剖面圖所示具有一漸層高度或深度，或者，紋路的邊界呈現曲面，如此， 加壓成型品轉印後所得的細微紋路的高度或深度也會呈現漸層或曲面效果，具有如此紋路的圖文可增添立體感，此亦為本發明之細微成型製程之進一步獨特之處。

再者，於對塊材進行蝕刻製程之前，可先對塊材高壓及高熱處理，然後研磨以整修至所欲之設計尺寸。如此，可避免使用時受熱膨脹而使所設計的尺寸失準。

於一特定實施例中，以350℃~450℃加熱0.5mm厚的AZ31鎂合金板，以氣壓分20段漸進式從0升至150kg/cm²，對鎂合金板加壓成型，其中成型模的細微紋路的紋寬細至0.15mm及紋深為0.1mm，如此於所製得的加壓成型品的細微紋路轉寫率(或稱成型度)可達80%。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧鎂合金板

2‧‧‧模

3‧‧‧成型模

4‧‧‧密封模

5‧‧‧空洞

6‧‧‧抽氣孔

7‧‧‧加壓氣體通道

8‧‧‧加壓氣體管路

9‧‧‧加壓氣體控制閥

10‧‧‧抽氣閥

13‧‧‧冷卻液通道

14‧‧‧冷卻液控制閥

15‧‧‧冷卻液管路

20‧‧‧成型裝置

22‧‧‧密封模

24‧‧‧成型模

26‧‧‧表面

28‧‧‧第一細微紋路

30‧‧‧金屬板

31‧‧‧加壓成型金屬殼體

32‧‧‧第二細微紋路

33‧‧‧中文字

34‧‧‧入口

35‧‧‧英文字

36‧‧‧通道

37‧‧‧尖狀形狀

38‧‧‧高壓氣體或液體

40、46‧‧‧塊材

42、48‧‧‧圖案化光阻層

44、50‧‧‧細微紋路

101、102、103、104、105、106、201、202、203‧‧‧步驟

第1圖顯示一習知製造鎂合金製品的方法的剖面示意圖。

第2圖顯示一依據本發明之金屬板細微成型製程之一實施例的流程圖。

第3及4圖顯示一依據本發明之金屬板細微成型製程之實施例，其 開模及合模的剖面示意圖。

第5圖顯示一依據本發明之金屬板細微成型製程之實施例，其將金屬板加壓成型後的成型裝置之***示意圖。

第6圖顯示一依據本發明之金屬板細微成型製程之實施例，其於施壓時之剖面示意圖。

第7圖顯示一依據本發明之金屬板細微成型製程所製得之加壓成型金屬殼體的一實施例之平面示意圖。

第8圖顯示一依據本發明之成型模之細微紋路的形成方法之一實施例的流程圖。

第9圖顯示一依據本發明之成型模之細微紋路的形成方法之一實施例示意圖。

第10圖顯示一依據本發明之成型模之細微紋路的形成方法之另一實施例示意圖。

20‧‧‧成型裝置

22‧‧‧密封模

24‧‧‧成型模

26‧‧‧表面

28‧‧‧第一細微紋路

30‧‧‧金屬板

32‧‧‧第二細微紋路

Claims (5)

1. 一種成型模之細微紋路的形成方法，包括：提供一塊材做為該成型模；於該塊材上形成一圖案化光阻層，該圖案化光阻層具有至少一開口以露出下層的該塊材，該圖案化光阻層包括一由格狀畫素所構成的圖案，該圖案之邊緣的格狀畫素密度呈現逐漸變化；及使用該圖案化光阻層做為遮罩對該塊材進行一蝕刻製程，藉由該圖案之邊緣的格狀畫素密度呈現逐漸變化以控制該蝕刻製程的蝕刻液於該塊材表面擴散的程度，以部分移除經由該至少一開口露出的該塊材，而於該塊材形成一具有漸層變化之高度或深度的細微紋路。
2. 如請求項1所述之成型模之細微紋路的形成方法，其中，該細微紋路的深度是藉由該蝕刻製程的蝕刻時間及蝕刻次數來控制。
3. 如請求項2所述之成型模之細微紋路的形成方法，其中，於進行複數次的蝕刻製程後，該細微紋路具有平滑的立體轉角。
4. 如請求項1所述之成型模之細微紋路的形成方法，另於對該塊材進行該蝕刻製程之前，包括一對該塊材熱處理及然後研磨以整修至一設計尺寸之步驟。
5. 如請求項1所述之成型模之細微紋路的形成方法，其中該成型模 為一模仁鑲塊。