TWI419781B - 模具製造方法 - Google Patents

Description

模具製造方法

本發明涉及一模具製造方法，特別係涉及一用於紫外線成型壓印製程之模具製造方法。

紫外線成型壓印技術(請參見Liang Ying-xin,Wang Tai-hong,“A New Technique for Fabrication of Nanodevices-Nanoimprint Lithography”,Micronanoelectronic Technology,2003,Vol.4-5)係採用紫外光照射室溫之聚合物實現固化成型之壓印技術，特別適用於大批量、重複性、精確製備微結構。紫外線成型壓印技術為先製造具有微結構之模具，然後利用該模具進行壓印過程，最後進行圖形轉移。

先前技術中模具製造方法包括如下步驟：提供一透光基底；於該透光基底一表面塗覆光阻層；曝光顯影；蝕刻該基板形成微結構圖案；晶種層金屬化；對該基板進行電鑄；脫模並去除晶種層，形成模具。

惟，該製造方法中需經過蝕刻、電鑄等步驟才可完成模具之製造，製程繁瑣，生產效率低。

有鑒於此，提供一製程相對簡單容易、生產效率高之模具製備方法實為必要。

於一基板表面設置一格板，該格板具有複數通孔，該複數通孔周圍之板壁與該基板相配合形成複數成型腔；使用一具有第一成型面之子模仁分別與各通孔周圍之板壁相配合於每一該成型腔內形成一小母模仁；移去該格板，獲得母模仁，該母模仁具有該基板及複數形成於該基板上之且相互分離之小母模仁；於該母模仁上設置一模具層，該模具層將該複數小母模仁之表面及兩兩該小母模仁之間之該基板之表面覆蓋；固化該模具層，並將固化後之該模具層與該母模仁分離，以獲得模具。

與先前技術相比，本發明之模具製造方法不需要經過蝕刻、電鑄等步驟即可完成用於紫外線成型壓印製程之模具之製造，製程較簡單，提高了生產效率。

4‧‧‧微小鏡片模具

30‧‧‧子模仁

301‧‧‧成型端

303‧‧‧第一成型面

10‧‧‧基板

101‧‧‧第一表面

102‧‧‧第二表面

20‧‧‧格板

201‧‧‧成型腔

40‧‧‧送料裝置

50‧‧‧模仁預成體

60‧‧‧小母模仁

601‧‧‧第二成型面

70‧‧‧母模仁

80‧‧‧模具層

401‧‧‧第三成型面

圖1係本發明實施例中模具製造方法之流程圖。

圖2係本發明實施例中基板及格板之示意圖。

圖3係本發明實施例中子模仁之示意圖。

圖4係本發明實施例中藉由子模仁於基板上製備小母模仁之示意圖。

圖5係本發明實施例中所形成母模仁之示意圖。

圖6係本發明實施例中於母模仁上設置模具層之示意圖。

圖7係本發明實施中製成之模仁之示意圖。

請參閱圖1，其為本發明實施例中模具製造方法之流程圖。該方法包括以下步驟：於一基板表面設置一格板，該格板具有複數通孔，該複數通孔周圍之板壁與該基板相配合形成複數成型腔；使用一具有第一成型面之子模仁分別與各通孔周圍之板壁相配合於每一該成型腔內形成一小母模仁；移去該格板，獲得母模仁，該母模仁具有該基板及複數形成於該基板上之且相互分離之小母模仁；於該母模仁上設置一模具層，該模具層將該複數小母模仁之表面及兩兩該小母模仁之間之該基板之表面覆蓋；固化該模具層，並將固化後之該模具層與該母模仁分離，以獲得模具。

下面將以製造微小鏡片模具4為例對本發明實施例中模具製造方法進行詳細說明。

如圖2所示，提供一基板10。該基板10具有第一表面101及與第一表面101相對之第二表面102。本實施例中，該基板10為由石英製成之透光基板。當然，該基板10亦可由玻璃等其他可透光材料製成之透光基板。

提供一具有複數通孔之格板20。該通孔可規則或不規則地分佈於格板20上。優選地，本實施例中，該通孔陣列式地分佈於格板20 上。

將格板20設於基板10之第一表面101上，使得該格板20與基板10相配合形成複數成型腔201。

如圖3所示，提供一子模仁30，其具有一圓柱形之成型端301。該成型端301之直徑與格板20之通孔之直徑相匹配以使后續製程中該成型端301可與該通孔周圍之板壁相貼合。該成型端301具有一第一成型面303。該第一成型面303可用來成型球面鏡片或非球面鏡片，本實施例中，該第一成型面303為向內凹陷之非球面。

如圖4所示，使用送料裝置40向一成型腔201中注入黏性流體狀態之模仁預成體50。該模仁預成體50由光固化型材料製成，本實施例中，該模仁預成體50由環氧樹脂製成。當然，亦可由丙烯酸系樹脂、聚氨基甲酸酯及聚矽氧樹脂等其他可光固化材料製成。

將子模仁30之第一成型面303朝向模仁預成體50壓下，從而形成小母模仁60，隨後從基板10之第二表面102向小母模仁60照射紫外光使小母模仁60固化。

移走子模仁30，重複上述步驟，使得每一成型腔201中均形成有一小母模仁60。該小母模仁60具有一與子模仁30之第一成型面303相匹配之第二成型面601。本實施例中，該第二成型面601為向外凸出之非球面。

如圖5所示，移去該格板20得到母模仁70。該母模仁70由基板10與複數互相分離之分佈於該基板10上之小母模仁60組成。

如圖6所示，於該母模仁70上設置一模具層80。該模具層80之材料為聚二甲基矽氧烷或光固化型樹脂等其他可固化材料。該模具 層80之設置方法可採用旋塗方法，亦可採用噴塗方法或澆鑄方法，而其厚度可根據實際所需設計。本實施例中，採用澆鑄方法將黏度高之黏性流體狀態之聚二甲基矽氧烷填充於小母模仁60之表面、兩兩小母模仁60之間之空隙處，從而形成一模具層80。

將該模具層80加熱固化。該加熱固化可利用烤箱之熱空氣對流、紅外線輻射或熱墊板之熱傳導來進行。本實施例中，採用熱墊板之熱傳導來進行。當然，若該模具層80選用光固化型樹脂，則相應地採用光固化方法來將該模具層80固化。

如圖7所示，將該模具層80與母模仁70分離。分離下來之模具層80即為微小鏡片模具4。該微小鏡片模具4具有複數與小母模仁60之第二成型面601相匹配之第三成型面401，即第三成型面401之形狀與子模仁30之第一成型面303形狀相同。本實施例中，該第三成型面401為向內凹陷之非球面。

當然，該子模仁30之第一成型面303亦可為向外凸出之非球面，此時，該微小鏡片模具4之第三成型面401相應地為向外凸出之非球面。

可理解，若基板10為由不透光材料製成之不透光基板，模仁預成體50之材料相應地選為可熱固化型材料(例如丙烯酸系樹脂、聚氨基甲酸酯及聚矽氧樹脂等)亦能實現本發明之目之。

可理解，亦可先向各個成型腔201中注入模仁預成體50，然後將子模仁30之第一成型面303朝向一成型腔201中之模仁預成體50壓下，從而形成小母模仁60，隨後從基板10之第二表面102向小母模仁60照射紫外光使小母模仁60固化，移去該子模仁30，再次將 子模仁30之第一成型面303朝向另一成型腔201中之模仁預成體50壓下，從而形成另一小母模仁60，從基板10之第二表面102向該另一小母模仁60照射紫外光使該另一小母模仁60固化，移去子模仁30，重複使用該子模仁30使得各個成型腔201內之模仁預成體50成為小母模仁60，即，使得每一成型腔201中均形成有一小母模仁60。當然，於該方法中，將一小母模仁60固化時，一定要控制好紫外光線，使得未變形為小母模仁60之其他模仁預成體50未被固化。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

Claims (7)

1. 一模具製造方法，其包括以下步驟：於一基板表面設置一格板，該格板具有複數通孔，該複數通孔周圍之板壁與該基板相配合形成複數成型腔；使用一具有第一成型面之子模仁分別與各通孔周圍之板壁相配合於每一該成型腔內形成一小母模仁；移去該格板，獲得母模仁，該母模仁具有該基板及複數形成於該基板上之且相互分離之小母模仁；於該母模仁上設置一模具層，該模具層將該複數小母模仁之表面及兩兩該小母模仁之間之該基板之表面覆蓋；固化該模具層，並將固化後之該模具層與該母模仁分離，以獲得模具。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模具製造方法，其中，於每一該成型腔內形成一小母模仁之方法為，向一該成型腔內注入模仁預成體，該子模仁之第一成型面壓向該模仁預成體，受壓後之該模仁預成體變形為小母模仁，固化該小母模仁，移去該子模仁，重複，使得每一該成型腔內形成有一小母模仁。
3. 如申請專利範圍第1項所述之模具製造方法，其中，於每一該成型腔內形成一小母模仁之方法為，向各個該成型腔內注入模仁預成體，該子模仁之第一成型面壓向一成型腔內之模仁預成體，受壓後之該模仁預成體變形為小母模仁，固化該小母模仁，移去該子模仁，重複使用該小母模仁使得各個該成型腔內均形成有一小母模仁。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之模具製造方法，其中，選用紫外光固化方法或熱固化方法將該小母模仁固化。
5. 如申請專利範圍第4項所述之模具製造方法，其中，該小母模仁之材料為環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、聚氨基甲酸酯或聚矽氧樹脂。
6. 如申請專利範圍第1項所述之模仁製造方法，其中，該模具層之材料為聚二甲基矽氧烷或光固化型樹脂。
7. 如申請專利範圍第1項所述之模具製造方法，其中，該模具具有與該第一成型面相同之第二成型面。