JP2009184117A - Resin molding die and method of manufacturing the same - Google Patents
Resin molding die and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009184117A JP2009184117A JP2008023159A JP2008023159A JP2009184117A JP 2009184117 A JP2009184117 A JP 2009184117A JP 2008023159 A JP2008023159 A JP 2008023159A JP 2008023159 A JP2008023159 A JP 2008023159A JP 2009184117 A JP2009184117 A JP 2009184117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- silicon dioxide
- silane coupling
- coupling agent
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
この発明は、微細形状を有する成形物を成形するのに好適な樹脂成形用金型及びその製造方法に関し、特に、ナノインプリントの金型及び射出成形用金型に関する。 The present invention relates to a resin molding die suitable for molding a molded product having a fine shape and a method for producing the same, and more particularly to a nanoimprint die and an injection molding die.
例えば、ナノインプリントでは、金型の表面に形成された凹凸を、樹脂素材に押しつけ、樹脂素材に凹凸を転写することにより、微細形状を有する成形物が成形される。金型と成形物とを離型する。金型と成形物との密着力が大きいと、成形物が金型に強固に付着する不具合が発生し、成形物を金型から剥がす際に、成形物の一部がちぎれたりして損傷し、成形物の歩留まりが低下する場合が生じる。また、金型の凹凸が破損する場合があり、金型の耐久性が低下する。 For example, in nanoimprinting, a concavo-convex formed on the surface of a mold is pressed against a resin material, and the concavo-convex shape is transferred to the resin material to form a molded product having a fine shape. Release the mold and the molded product. If the adhesion between the mold and the molded product is large, there will be a problem that the molded product will adhere firmly to the mold, and when the molded product is removed from the mold, part of the molded product may be broken and damaged. In some cases, the yield of the molded product decreases. Moreover, the unevenness | corrugation of a metal mold | die may be damaged, and durability of a metal mold | die will fall.
成形物の歩留まりを上げ、及び金型の耐久性を高めるために、金型の表面に離型剤が塗布される（例えば、特許文献１）。離型剤には、例えば、フルオロアルキル基を有するシランカップリング剤が用いられる。シランカップリング剤は、金型の表面の表面自由エネルギーを小さくし、金型と成形物との密着力を低下させることができる。 In order to increase the yield of the molded product and increase the durability of the mold, a release agent is applied to the surface of the mold (for example, Patent Document 1). As the release agent, for example, a silane coupling agent having a fluoroalkyl group is used. The silane coupling agent can reduce the surface free energy on the surface of the mold and reduce the adhesion between the mold and the molded product.
金型材料に二酸化ケイ素やケイ素が使われている。二酸化ケイ素やケイ素の最表面の一部のダングリングボンドは、水酸基によって終端されていることが知られている。また、二酸化ケイ素にシランカップリング剤を導入すると、二酸化ケイ素の最表面に存在する水酸基とシランカップリング剤の官能基とが反応して、二酸化ケイ素とシランカップリング剤とが共有結合することが知られている。これらのことから、金型材料に二酸化ケイ素やケイ素を使い、金型の表面にシランカップリング剤を塗布した場合に、金型とシランカップリング剤との共有結合により、金型とシランカップリング剤が強固に結合し、金型からシランカップリング剤が剥離し難くなる。それにより、金型にシランカップリング剤を塗布する回数を減らすことが可能となる。また、シランカップリング剤は、５ｎｍ程度の単分子膜として、金型の表面に塗布することができるので、ナノメートルオーダーの構造寸法をもつ金型にも適用可能となる。 Silicon dioxide or silicon is used for the mold material. It is known that silicon dioxide and some dangling bonds on the outermost surface of silicon are terminated by hydroxyl groups. Moreover, when a silane coupling agent is introduced into silicon dioxide, the hydroxyl group present on the outermost surface of silicon dioxide reacts with the functional group of the silane coupling agent, and silicon dioxide and the silane coupling agent may be covalently bonded. Are known. Therefore, when silicon dioxide or silicon is used as the mold material and a silane coupling agent is applied to the surface of the mold, the mold and silane coupling are formed by covalent bond between the mold and the silane coupling agent. The agent is strongly bonded, and the silane coupling agent is difficult to peel from the mold. Thereby, it becomes possible to reduce the frequency | count of apply | coating a silane coupling agent to a metal mold | die. Further, since the silane coupling agent can be applied to the surface of the mold as a monomolecular film of about 5 nm, it can be applied to a mold having a structural dimension on the order of nanometers.
金型の耐久性を高めるために、金型材料に、二酸化ケイ素よりも硬いＮｉ、Ｔａ、Ｗなどの金属を使うことが考えられる。また、金型材料にＮｉを使用し、金型の表面に離型剤を刷毛やスプレーなどで塗布する方法が知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３）。 In order to increase the durability of the mold, it is conceivable to use a metal such as Ni, Ta, or W, which is harder than silicon dioxide, as the mold material. In addition, a method is known in which Ni is used as a mold material, and a release agent is applied to the surface of the mold with a brush or a spray (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
しかしながら、金型材料にＮｉ、Ｔａ、Ｗなどの金属を使用すると、金型の表面が水酸基を有しないので、金型とシランカップリング剤が強固に結合せず、金型の表面からシランカップリング剤が度々剥離し、シランカップリング剤の塗布する回数が増えるおそれがある。金型の表面からシランカップリング剤が剥離したままにしておくと、前述したように、金型に成形物が付着する不具合が発生し、生成物の一部がちぎれるなどの損傷が発生し、成形物の歩留まりが低下する。また、金型の凹凸が損傷し、金型の耐久性が低下するという問題点があった。 However, when a metal such as Ni, Ta, or W is used for the mold material, the mold surface does not have a hydroxyl group, so the mold and the silane coupling agent do not bind firmly, and the silane cup is removed from the mold surface. There is a possibility that the ring agent is peeled off frequently and the number of times of applying the silane coupling agent is increased. If the silane coupling agent is left peeled off from the surface of the mold, as described above, there will be a problem that the molded product will adhere to the mold, causing damage such as part of the product tearing, The yield of molded products decreases. Moreover, the unevenness | corrugation of the metal mold | die was damaged, and there existed a problem that durability of a metal mold | die fell.
また、上記特許文献２及び特許文献３に記載されたような、Ｎｉの金型の表面に離型剤を塗布する方法では、一般的にミクロンオーダーの塗布膜厚となり、離型剤の膜厚をナノメートルオーダーまで薄くすることは困難を伴う。そのため、例えば、ナノスケールサイズの微細形状を有する成形物を成形する樹脂成形用金型に適用し難いという問題がある。 In addition, in the method of applying a release agent to the surface of a Ni mold as described in Patent Document 2 and Patent Document 3, the coating film thickness is generally on the order of microns, and the film thickness of the release agent is It is difficult to reduce the thickness to nanometer order. Therefore, there exists a problem that it is difficult to apply to the metal mold | die for resin shaping | molding which shape | molds the molding which has a nanoscale-sized fine shape, for example.
この発明は、上記の問題を解決するものであり、成形物の歩留まりを上げ、金型の耐久性を高め、離型剤の塗布する回数を抑えることができる樹脂成形用金型及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and increases the yield of molded products, increases the durability of the mold, and can suppress the number of times the release agent is applied, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金型の表面に二酸化ケイ素の膜を形成する成膜工程と、前記二酸化ケイ素の膜の表面にシランカップリング剤を塗布する離型剤形成工程と、を含むことを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法である。
請求項２に記載の発明は、前記金型の材料が、金属、セラミックス及び樹脂のうちの１つの材料であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形用金型の製造方法である。
請求項３に記載の発明は、前記成膜工程が、水溶液中に前記金型を浸漬させ、前記水溶液中において金属フルオロ錯体が加水分解することにより、前記金型の表面に二酸化ケイ素の膜を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の樹脂成形用金型の製造方法である。
請求項４に記載の発明は、前記シランカップリング剤がフッ素を含有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形用金型の製造方法である。
請求項５に記載の発明は、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＤＬＣ、樹脂のうちの１つの材料により形成された金型と、前記金型の表面に形成した二酸化ケイ素の膜と、前記二酸化ケイ素の膜の表面に塗布したシランカップリング剤の膜と、を有することを特徴とする樹脂成形用金型である。
請求項６に記載の発明は、前記金型の表面は凹凸パターンを有することを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形用金型である。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a film forming step of forming a silicon dioxide film on the surface of a mold, and a separation step of applying a silane coupling agent to the surface of the silicon dioxide film. A mold forming step, and a method for producing a resin molding die.
Invention of Claim 2 is the manufacturing method of the metal mold | die for resin molding of Claim 1 whose material of the said metal mold | die is one material of a metal, ceramics, and resin. .
According to a third aspect of the present invention, in the film forming step, the mold is immersed in an aqueous solution, and the metal fluoro complex is hydrolyzed in the aqueous solution, whereby a silicon dioxide film is formed on the surface of the mold. It forms, It is a manufacturing method of the metal mold | die for resin molding in any one of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the metal mold for resin molding of Claim 1 in which the said silane coupling agent contains a fluorine.
The invention according to claim 5 is a mold formed of one of Ni, Ta, W, SiC, SiN, DLC, and resin, a silicon dioxide film formed on the surface of the mold, And a silane coupling agent film applied to the surface of the silicon dioxide film.
The invention according to claim 6 is the mold for resin molding according to claim 5, wherein the surface of the mold has an uneven pattern.
この発明によると、金型の表面に二酸化ケイ素の膜を形成し、二酸化ケイ素の膜の表面にシランカップリング剤を塗布することで、金型にシランカップリング剤が強固に結合する。それにより、樹脂成形時に、金型からシランカップリング剤が剥離し難くなり、金型と成形物との密着力が大きくならず、金型に成形物が付着するのを抑え、成形物の損傷をなくし、成形物の歩留まりを上げることができる。また、金型の損傷をなくし、金型の耐久性を向上することが可能となる。さらに、シランカップリング剤を塗布する回数を抑えることが可能となる。 According to this invention, the silicon dioxide film is formed on the surface of the mold, and the silane coupling agent is applied to the surface of the silicon dioxide film, whereby the silane coupling agent is firmly bonded to the mold. This makes it difficult for the silane coupling agent to peel off from the mold during resin molding, prevents the adhesion between the mold and the molded product from increasing, prevents the molded product from adhering to the mold, and damages the molded product. And the yield of molded products can be increased. In addition, it is possible to eliminate the damage to the mold and improve the durability of the mold. Furthermore, it becomes possible to suppress the frequency | count of apply | coating a silane coupling agent.
この発明の一実施形態に係る樹脂成形用金型の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、樹脂成形用金型を破断して示した断面図、図２は、樹脂成形用金型の一部を破断して示した部分断面図、図３は、金型の表面に離型剤を塗布した際に、金型に離型剤が強固に結合することを説明した図である。 A configuration of a resin molding die according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a resin molding die in a broken state, FIG. 2 is a partial sectional view showing a part of the resin molding die in a broken state, and FIG. It is a figure explaining that a mold release agent couple | bonds firmly with a metal mold | die when apply | coating a mold agent.
この一実施形態に係る樹脂成形用金型は、その表面に刻み込んだ寸法が数十ｎｍ〜数百ｎｍの凹凸パターンを、樹脂素材に押し付けて形状を転写するナノインプリントの金型に用いられる。 The resin molding die according to this embodiment is used for a nanoimprint die that transfers a shape by pressing a concave-convex pattern with a size of several tens to several hundreds of nanometers on a surface thereof against a resin material.
金型１の表面１１には凹凸パターン１２が形成されている。表面１１に凹凸パターンが形成された金型１と、樹脂素材３を載せたプレート２とを図１に示す。凹凸パターン１２の周期が３５０ｎｍであり、凹凸パターン１２の深さが２０００ｎｍである金型１を図２に示す。 An uneven pattern 12 is formed on the surface 11 of the mold 1. FIG. 1 shows a mold 1 having an uneven pattern formed on the surface 11 and a plate 2 on which a resin material 3 is placed. A mold 1 in which the period of the concavo-convex pattern 12 is 350 nm and the depth of the concavo-convex pattern 12 is 2000 nm is shown in FIG.
金型１は、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗの金属のいずれか１つの金属材料により形成されている。なお、金型の材料は、金属に限らず、ＳｉＣ、ＳｉＮなどのセラミックス、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）、及び樹脂のうちの１つの材料であっても良い。
また、金型１は、ガラスのような熱伝導係数の低い材料（断熱材）を用いる。断熱材を用いることで樹脂の上面と下面の温度分布を小さくできる。ただしガラスに限らず反対に熱伝導係数の高い金属等の材料を用いて積極的に温調することで温度分布を小さくしても良い。
The mold 1 is made of any one of Ni, Ta and W metals. The material of the mold is not limited to metal, but may be one of ceramics such as SiC and SiN, DLC (Diamond Like Carbon), and resin.
Moreover, the metal mold | die 1 uses the material (heat insulating material) with a low heat conductivity coefficient like glass. By using a heat insulating material, the temperature distribution on the upper and lower surfaces of the resin can be reduced. However, the temperature distribution may be reduced by positively adjusting the temperature using a material such as a metal having a high thermal conductivity instead of glass.
図２に示すように、金型１の表面１１には二酸化ケイ素の膜１３が形成されている。二酸化ケイ素の膜１３は、凹凸パターン１２に形成されている。二酸化ケイ素の膜１３の膜厚は、１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ程度であることがさらに好ましい。 As shown in FIG. 2, a silicon dioxide film 13 is formed on the surface 11 of the mold 1. The silicon dioxide film 13 is formed in the concavo-convex pattern 12. The film thickness of the silicon dioxide film 13 is preferably 10 nm or less, more preferably about 5 nm.
この実施形態では、液相から二酸化ケイ素の膜１３を析出させる液相析出法によって、二酸化ケイ素の膜１３を金型の表面１１に形成する。具体的には、水溶液中に金型を浸漬させて、金型の表面１１の凹凸パターン１２に二酸化ケイ素の膜１３を形成する。 In this embodiment, the silicon dioxide film 13 is formed on the surface 11 of the mold by a liquid phase deposition method in which the silicon dioxide film 13 is deposited from the liquid phase. Specifically, a mold is immersed in an aqueous solution to form a silicon dioxide film 13 on the uneven pattern 12 on the surface 11 of the mold.
液相析出法は、水溶液中において金属フルオロ錯体の平衡反応を利用して金属酸化膜を金型に直接形成する方法である。この反応は、以下の化学反応で表すことができる。
（化１）
ＭＦｘ (ｘ−２ｎ）−＋ｎＨ２Ｏ→ＭＯｎ＋ｘＦ−＋２ｎＨ＋
（化２）
Ｈ３ＢＯ３＋４Ｈ＋＋４Ｆ−→ＨＢＦ４＋３Ｈ２Ｏ
化学反応式（１）が主反応であり、Ｍは金属を表している。
The liquid phase deposition method is a method in which a metal oxide film is directly formed on a mold using an equilibrium reaction of a metal fluoro complex in an aqueous solution. This reaction can be represented by the following chemical reaction.
(Chemical formula 1)
MF x (x-2n) − + nH 2 O → MO n + xF − +2 nH +
(Chemical formula 2)
H 3 BO 3 + 4H + + 4F − → HBF 4 + 3H 2 O
Chemical reaction formula (1) is the main reaction, and M represents a metal.
金属フルオロ錯体が加水分解することにより金属酸化物を生成する。このとき、化学反応式（２）に示すように、系内にホウ酸を添加することによりフッ化物イオンを消費させる。フッ化物イオンが消費されると、化学反応式（１）の平衡反応を右側へシフトさせ、金属酸化物の析出反応を促進させる。 A metal oxide is produced by hydrolysis of the metal fluoro complex. At this time, as shown in the chemical reaction formula (2), fluoride ions are consumed by adding boric acid into the system. When fluoride ions are consumed, the equilibrium reaction of the chemical reaction formula (1) is shifted to the right side to promote the metal oxide precipitation reaction.
この実施形態では、金属酸化物は、二酸化ケイ素である。化学反応式（１）、（２）の反応をする水溶液中に、金型１を浸漬することよって、金型１の表面１１の凹凸パターン１２に、均一な二酸化ケイ素の膜１３を形成する。この液相析出法は、蒸着法、スパッタ法及びゾルゲル法その他の成膜方法に比較して、微細かつ複雑な形状に対して均一な厚さで成膜することができるという利点がある。 In this embodiment, the metal oxide is silicon dioxide. A uniform silicon dioxide film 13 is formed on the concave-convex pattern 12 on the surface 11 of the mold 1 by immersing the mold 1 in an aqueous solution that reacts with the chemical reaction formulas (1) and (2). This liquid phase deposition method has an advantage that a film can be formed in a uniform thickness with respect to a fine and complicated shape as compared with a film formation method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a sol-gel method, or the like.
以上に説明したように、液相析出法によって、金型１の表面１１の凹凸パターン１２に二酸化ケイ素の膜１３を形成し、その二酸化ケイ素の膜１３にシランカップリング剤を塗布する。 As described above, the silicon dioxide film 13 is formed on the concave-convex pattern 12 on the surface 11 of the mold 1 by the liquid phase deposition method, and a silane coupling agent is applied to the silicon dioxide film 13.
このように、製造された金型とシランカップリング剤との結合について、図３を参照にして説明する。 Thus, the coupling | bonding of the manufactured metal mold | die and a silane coupling agent is demonstrated with reference to FIG.
図３（ａ）に示す金型１の表面１１に、液相析出法によって、二酸化ケイ素の膜１３を形成する。図３（ｂ）に示すように、金型１の表面１１に形成した二酸化ケイ素の膜１３は水酸基を有している。二酸化ケイ素の膜１３に塗布されるシランカップリング剤を図３（ｃ）に示す。 A silicon dioxide film 13 is formed on the surface 11 of the mold 1 shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the silicon dioxide film 13 formed on the surface 11 of the mold 1 has a hydroxyl group. A silane coupling agent applied to the silicon dioxide film 13 is shown in FIG.
離型剤として使用されるシランカップリング剤はフルオロアルキル基を有するものが一般的に使用される。フッ素の持つ小さな表面自由エネルギーが金型と樹脂の密着力を低減する機能を発現するためである。フルオロアルキル基を有するシランカップリング剤としては例えば下記のようなものが一般的である。
ＣＦ３（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
ＣＦ３（ＣＨ２）５ＳｉＣｌ３
ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃｌ３
ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＨＣＨ３）２
ＣＦ３（ＣＦ２）３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
これらの物質はフッ素系の有機溶剤、例えば住友スリーエム株式会社製のノベックＨＦＥ７１００などで希釈して使用される。
上記溶液に金型を浸漬させゆっくり引き上げたり（ディップコート）、液滴を高速回転させて塗り広げる（スピンコート）することによって表面にシランカップリング剤の薄膜を形成する。その後一定の湿度下で加温することによって加水分解させる。
このとき、シランカップリング剤のクロロ基（−Ｃｌ）やメトキシ基（−ＯＣＨ３）はシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）となる。このシラノールが即座に金型表面のヒドロキシ基（−ＯＨ）と脱水縮合反応することで、金型とシランカップリング剤が共有結合で結合する。金型とシランカップリング剤が結合した共有結合を図３（ｄ）に示す。
A silane coupling agent used as a release agent generally has a fluoroalkyl group. This is because the small surface free energy of fluorine exhibits the function of reducing the adhesion between the mold and the resin. As the silane coupling agent having a fluoroalkyl group, for example, the following are common.
CF 3 (CH 2 ) 2 SiCl 3
CF 3 (CH 2 ) 5 SiCl 3
CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 SiCl 3
CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl 3
CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3
CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (CH 3 ) Cl 3
CF 3 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3
CF 3 (CH 2) 2 Si (CH 3) (OHCH 3) 2
CF 3 (CF 2 ) 3 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3
CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3
These substances are used after being diluted with a fluorine-based organic solvent such as Novec HFE7100 manufactured by Sumitomo 3M Limited.
A thin film of a silane coupling agent is formed on the surface by immersing the mold in the above solution and slowly pulling it up (dip coating) or rotating the droplets at high speed to spread out (spin coating). Then, it is hydrolyzed by heating under a certain humidity.
At this time, the chloro group (—Cl) and methoxy group (—OCH 3 ) of the silane coupling agent become silanol (Si—OH). The silanol immediately undergoes a dehydration condensation reaction with the hydroxy group (—OH) on the mold surface, whereby the mold and the silane coupling agent are bonded by a covalent bond. The covalent bond in which the mold and the silane coupling agent are bonded is shown in FIG.
（実施例）
次に、上述した実施形態の具体的な実施例について、図４を参照にして説明する。図４は、実施例に基づいて製造された樹脂成形用金型により成形物を成形した後に、その金型により成形した成形物を光学顕微鏡で観察したときの写真を示す図である。実施例では、樹脂成形用金型により所定数の成形物を成形した後に、その金型により成形した成形物を観察した。
(Example)
Next, a specific example of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view showing a photograph of a molded product molded by the mold after the molded product is molded by the resin molding die manufactured based on the example, and observed with an optical microscope. In the examples, after molding a predetermined number of molded products with a resin molding die, the molded products molded with the mold were observed.
実施例では、樹脂成形用金型を次のように製造した。まずシリコン基板上にフォトマスクを形成しドライエッチング加工することによってシリコン基板表面上に３５０ｎｍ周期、深さ２０００ｎｍのライン＆スペース構造をφ４ｍｍの領域に作製した。このシリコン基板を金型として、たとえば特開２００６−１５５２３号公報記載の熱インプリントをして、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）表面に金型の凹凸構造を転写した。樹脂はＰＭＭＡに限らず熱可塑性樹脂であればよくたとえばポリカーボネートなどでもよい。表面に凹凸構造をもつＰＭＭＡに電鋳によりニッケルを析出させ、樹脂を有機溶剤によって溶解除去することによってニッケル金型を得た。このニッケル金型に本手法によりＳｉＯ２膜を５ｎｍ形成し、シランカップリング剤を塗布した。シランカップリング剤には、フッ素系のシランカップリング剤であるダイキン工業株式会社製のオプツールＤＳＸを使用し、０．１ｗｔ％溶液にディップコートすることによって薄膜を形成し、その後湿度８０％、温度９０℃雰囲気に１．５時間置くことで加水分解、脱水縮合反応させることで３μｍ程度の厚みの離型剤層を金型表面に形成した。 In the examples, a resin molding die was manufactured as follows. First, a photomask was formed on a silicon substrate and dry etching was performed to produce a line and space structure having a period of 350 nm and a depth of 2000 nm on the surface of the silicon substrate in a φ4 mm region. Using this silicon substrate as a mold, for example, thermal imprinting described in JP-A-2006-15523 was performed to transfer the uneven structure of the mold onto the surface of PMMA (polymethyl methacrylate). The resin is not limited to PMMA, and may be any thermoplastic resin such as polycarbonate. Nickel was deposited by electroforming on PMMA having an uneven structure on the surface, and the resin was dissolved and removed with an organic solvent to obtain a nickel mold. An SiO 2 film having a thickness of 5 nm was formed on this nickel mold by this method, and a silane coupling agent was applied. As the silane coupling agent, Optool DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd., which is a fluorine-based silane coupling agent, is used, and a thin film is formed by dip-coating to a 0.1 wt% solution. A release agent layer having a thickness of about 3 μm was formed on the mold surface by hydrolysis and dehydration condensation reaction by placing in an atmosphere of 90 ° C. for 1.5 hours.
以上のように製造した樹脂成形用金型により、凹凸パターンを樹脂素材に転写し、１００個の成形物を成形した。その後、その金型により成形した成形物を図４に示す。 With the resin molding die manufactured as described above, the concavo-convex pattern was transferred to the resin material, and 100 molded products were molded. Then, the molded product molded by the mold is shown in FIG.
図４に示す成形物において、凹凸パターンを樹脂素材に転写した領域の全部が、白く抜けて見える。これは、凹凸パターンを転写した領域の全部で損失（欠陥）が生じていないことを示す。この結果、実施例においては、シランカップリング剤を塗布する頻度を大幅に少なくすることができた。また、金型の耐久性を高めることができた。 In the molded product shown in FIG. 4, the entire region where the uneven pattern is transferred to the resin material appears to be white. This indicates that no loss (defect) occurs in the entire region where the uneven pattern is transferred. As a result, in the examples, the frequency of applying the silane coupling agent could be significantly reduced. In addition, the durability of the mold could be improved.
（比較例）
次に、比較例について図５を参照にして説明する。図５は、従来の樹脂成形用金型により、１０個の成形物を成形した後に、その金型により成形した成形物を光学顕微鏡で観察したときの写真を示す図である。
(Comparative example)
Next, a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a view showing a photograph of 10 molded products formed with the conventional resin molding die and then observed with an optical microscope.
比較例では、樹脂成形用金型を次のように製造した。実施例と同様に表面にライン＆スペース構造を表面に有するシリコン基板を金型として、ＰＭＭＡ表面に凹凸構造を転写した後、転写された凹凸構造を有するＰＭＭＡ表面に電鋳によりニッケルを析出させ、ニッケル金型を得た。実施例とは異なり、ニッケル金型の表面にはＳｉＯ２膜を形成せずにニッケル金型の表面の凹凸パターンにシランカップリン剤を実施例を同様の方法で塗布してて、離型剤層を形成し、樹脂成形用金型とした。 In the comparative example, a resin molding die was manufactured as follows. In the same manner as in the example, a silicon substrate having a line and space structure on the surface was used as a mold, and after transferring the concavo-convex structure to the PMMA surface, nickel was deposited on the PMMA surface having the transferred concavo-convex structure by electroforming, A nickel mold was obtained. Unlike the example, the silane coupling agent was applied to the uneven pattern on the surface of the nickel mold without forming the SiO 2 film on the surface of the nickel mold, and the mold release agent A layer was formed into a resin mold.
以上のように製造した樹脂成形用金型により、凹凸パターンを樹脂素材に転写し、所定数の成形物を成形した。成形物の個数は実施例より少なく、１０個である。その後、その金型により成形した成形物を図５に示す。 With the resin molding die manufactured as described above, the concave / convex pattern was transferred to the resin material, and a predetermined number of molded products were molded. The number of moldings is less than that of the example and is 10. Then, the molded product molded by the mold is shown in FIG.
図５に示す成形物において、凹凸パターンを樹脂素材に転写した領域に、黒い帯状のものが数多く見える。これは、黒い帯状の領域で構造の欠陥（抜け、倒れ）が生じていることを示す。この結果、比較例においては、シランカップリング剤を塗布する頻度を少なくすることができなかった。また、金型の耐久性を高めることができなかった。 In the molded product shown in FIG. 5, many black strips can be seen in the region where the uneven pattern is transferred to the resin material. This indicates that a structural defect (missing or falling) occurs in the black belt-like region. As a result, in the comparative example, the frequency of applying the silane coupling agent could not be reduced. Moreover, the durability of the mold could not be improved.
（射出成形用金型の実施例）
前記実施の形態では、金型の表面に形成された凹凸パターンを、樹脂素材に押しつけ、樹脂素材に凹凸を転写するナノインプリントの金型を示したが、射出成形用金型であっても良い。
(Example of injection mold)
In the above-described embodiment, the nanoimprint mold is shown in which the uneven pattern formed on the surface of the mold is pressed against the resin material and the unevenness is transferred to the resin material. However, an injection mold may be used.
実施例に係る射出成形用金型を次のように製造した。Ｎｉ製の金型の表面に凹凸パターンである回折格子パターンを形成し、回折格子パターンに二酸化ケイ素の膜を形成し、二酸化ケイ素の膜にフロオロアルキル基を有するシランカップリング剤を厚さ３ｎｍ塗布する。本実施例での回折パターンは５μｍピッチで高さ１５μｍのブレーズ回折格子形状である。 The injection mold according to the example was manufactured as follows. A diffraction grating pattern, which is an uneven pattern, is formed on the surface of a Ni mold, a silicon dioxide film is formed on the diffraction grating pattern, and a silane coupling agent having a fluoroalkyl group is formed on the silicon dioxide film with a thickness of 3 nm. Apply. The diffraction pattern in this example is a blazed diffraction grating shape having a pitch of 5 μm and a height of 15 μm.
この射出成形用金型により成形物を成形したところ、シランカップリング剤は、射出成形時の摩擦や温度によって徐々に劣化するため、ある頻度でシランカップリング剤を塗布しなおす工程が必要となる。しかし、回折格子パターンにシランカップリング剤を直接塗布した従来の金型に比較して、大幅に塗布する頻度を少なくすることができた。 When a molded product is molded with this injection molding die, the silane coupling agent gradually deteriorates due to friction and temperature during injection molding, and thus a step of reapplying the silane coupling agent at a certain frequency is required. . However, compared with a conventional mold in which a silane coupling agent is directly applied to a diffraction grating pattern, the frequency of application can be greatly reduced.
シランカップリング剤の塗布する頻度が少なくなったのは、実施例の金型において、回折格子パターンに形成した二酸化ケイ素の膜とシランカップリング剤とが強く結合（共有結合）した結果であると考えられる。これに対し、従来の金型においては、回折格子パターンとシランカップリング剤とが弱く結合（分子間力、水素結合）した結果であると考えられる。 The frequency of application of the silane coupling agent was reduced as a result of strong bonding (covalent bonding) between the silicon dioxide film formed in the diffraction grating pattern and the silane coupling agent in the mold of the example. Conceivable. On the other hand, in the conventional mold, it is considered that the diffraction grating pattern and the silane coupling agent are weakly bonded (intermolecular force, hydrogen bond).
なお、前記実施の形態では、金型材料として、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗの金属を示した。これに限らず、ＳｉＯ、ＳｉＣ、のセラミックス、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）、及び樹脂であっても良い。これらの材料により金型を形成した場合にも、その金型の表面に二酸化ケイ素の膜を形成し、形成した二酸化ケイ素の膜にシランカップリング剤を塗布すれば良い。 In the above embodiment, Ni, Ta, and W metals are shown as the mold material. Not limited to this, ceramics of SiO, SiC, DLC (Diamond Like Carbon), and resin may be used. Even when a mold is formed of these materials, a silicon dioxide film may be formed on the surface of the mold, and a silane coupling agent may be applied to the formed silicon dioxide film.
また、実施の形態においては、シランカップリング剤と共有結合するものとして、二酸化ケイ素の膜１３を挙げたが、金型の表面１１に形成するものは、二酸化ケイ素の膜に限らない。例えば、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｖ２Ｏ５（酸化バナジウム）、ＭｎＯ２（二酸化マンガン）、ＺｎＯ２（酸化亜鉛）その他の表面に水酸基を有する金属酸化膜であっても良い。 Further, in the embodiment, the silicon dioxide film 13 is cited as the one that is covalently bonded to the silane coupling agent, but what is formed on the surface 11 of the mold is not limited to the silicon dioxide film. For example, TiO 2 (titanium oxide), V 2 O 5 (vanadium oxide), MnO 2 (manganese dioxide), ZnO 2 (zinc oxide), or other metal oxide films having hydroxyl groups on the surface may be used.
１ 金型 １１ 表面 １２ 凹凸パターン １３ 二酸化ケイ素の膜
２ プレート ３ 樹脂素材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mold 11 Surface 12 Uneven pattern 13 Silicon dioxide film 2 Plate 3 Resin material
Claims (6)
前記二酸化ケイ素の膜の表面にシランカップリング剤を塗布する離型剤形成工程と、
を含むことを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。 A film forming process for forming a silicon dioxide film on the surface of the mold; and
A mold release agent forming step of applying a silane coupling agent to the surface of the silicon dioxide film;
The manufacturing method of the metal mold | die for resin molding characterized by including.
前記金型の表面に形成した二酸化ケイ素の膜と、
前記二酸化ケイ素の膜の表面に塗布したシランカップリング剤の膜と、
を有することを特徴とする樹脂成形用金型。 A mold formed of one of Ni, Ta, W, SiC, SiN, DLC, and resin;
A silicon dioxide film formed on the surface of the mold;
A film of a silane coupling agent applied to the surface of the silicon dioxide film;
A mold for resin molding characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008023159A JP5309579B2 (en) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | Resin molding die and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008023159A JP5309579B2 (en) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | Resin molding die and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009184117A true JP2009184117A (en) | 2009-08-20 |
| JP5309579B2 JP5309579B2 (en) | 2013-10-09 |
Family
ID=41067893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008023159A Expired - Fee Related JP5309579B2 (en) | 2008-02-01 | 2008-02-01 | Resin molding die and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5309579B2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011016549A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for imprinting and method for producing same |
| WO2011024700A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | コニカミノルタオプト株式会社 | Forming die, optical element, and forming die production method |
| WO2011114968A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 学校法人早稲田大学 | Mold manufacture method and mold formed by said method |
| WO2011118591A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三菱レイヨン株式会社 | Method for producing molds and method for producing products with superfine concave-convex structures on surface |
| JP2011194721A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Waseda Univ | Mold manufacturing apparatus |
| JP2011194594A (en) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Resin material having surface-uneven pattern and method for producing the same |
| JP2011213005A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Konica Minolta Opto Inc | Molding die, reproducing method for molding die, and manufacturing method for resin product |
| WO2012018048A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for nanoimprinting and manufacturing method thereof |
| JPWO2012157073A1 (en) * | 2011-05-17 | 2014-07-31 | 伊藤光学工業株式会社 | Surface treatment mold and mold surface treatment method |
| JP2017034165A (en) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社東芝 | Method of manufacturing template substrate for imprint, template substrate for imprint, template for imprint, and method of manufacturing semiconductor device |
| JP6972409B1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-11-24 | リンテック株式会社 | Microneedle manufacturing method and microneedle manufacturing equipment |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005280020A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Kazufumi Ogawa | Mold, its production method, and molding produced by using it |
| JP2007303938A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Kobe Univ | Sensor element of target molecule and its manufacturing method |
-
2008
- 2008-02-01 JP JP2008023159A patent/JP5309579B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005280020A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Kazufumi Ogawa | Mold, its production method, and molding produced by using it |
| JP2007303938A (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Kobe Univ | Sensor element of target molecule and its manufacturing method |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9354512B2 (en) | 2009-08-07 | 2016-05-31 | Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. | Resin mold for imprinting and method for producing the same |
| JP2015201652A (en) * | 2009-08-07 | 2015-11-12 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for imprinting and method for producing the same |
| JPWO2011016549A1 (en) * | 2009-08-07 | 2013-01-17 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for imprint and manufacturing method thereof |
| WO2011016549A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for imprinting and method for producing same |
| CN102574309A (en) * | 2009-08-31 | 2012-07-11 | 柯尼卡美能达精密光学株式会社 | Forming die, optical element, and forming die production method |
| WO2011024700A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | コニカミノルタオプト株式会社 | Forming die, optical element, and forming die production method |
| CN102574309B (en) * | 2009-08-31 | 2015-03-25 | 柯尼卡美能达精密光学株式会社 | Forming die, optical element, and forming die production method |
| JP2011194594A (en) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Resin material having surface-uneven pattern and method for producing the same |
| JP2011194720A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Waseda Univ | Mold manufacturing method and mold produced by the method |
| JP2011194721A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Waseda Univ | Mold manufacturing apparatus |
| WO2011114968A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 学校法人早稲田大学 | Mold manufacture method and mold formed by said method |
| CN102791454A (en) * | 2010-03-25 | 2012-11-21 | 三菱丽阳株式会社 | Method for producing molds and method for producing products with superfine concave-convex structures on surface |
| JPWO2011118591A1 (en) * | 2010-03-25 | 2013-07-04 | 三菱レイヨン株式会社 | Method for producing mold and method for producing article having fine uneven structure on surface |
| JP5549943B2 (en) * | 2010-03-25 | 2014-07-16 | 三菱レイヨン株式会社 | Method for producing mold and method for producing article having fine uneven structure on surface |
| WO2011118591A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三菱レイヨン株式会社 | Method for producing molds and method for producing products with superfine concave-convex structures on surface |
| JP2011213005A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Konica Minolta Opto Inc | Molding die, reproducing method for molding die, and manufacturing method for resin product |
| CN103068556A (en) * | 2010-08-06 | 2013-04-24 | 综研化学株式会社 | Resin mold for nanoimprinting and manufacturing method thereof |
| WO2012018048A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 綜研化学株式会社 | Resin mold for nanoimprinting and manufacturing method thereof |
| US9713900B2 (en) | 2010-08-06 | 2017-07-25 | Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. | Resin mold for nanoimprinting and production method thereof |
| US9895838B2 (en) | 2010-08-06 | 2018-02-20 | Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. | Resin mold for nanoimprinting and production method thereof |
| JP5745623B2 (en) * | 2011-05-17 | 2015-07-08 | 伊藤光学工業株式会社 | Surface treatment mold and mold surface treatment method |
| JPWO2012157073A1 (en) * | 2011-05-17 | 2014-07-31 | 伊藤光学工業株式会社 | Surface treatment mold and mold surface treatment method |
| JP2017034165A (en) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 株式会社東芝 | Method of manufacturing template substrate for imprint, template substrate for imprint, template for imprint, and method of manufacturing semiconductor device |
| JP6972409B1 (en) * | 2021-03-30 | 2021-11-24 | リンテック株式会社 | Microneedle manufacturing method and microneedle manufacturing equipment |
| WO2022208991A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | リンテック株式会社 | Manufacturing method for body having protrusions and manufacturing device for body having protrusions |
| JP2022155247A (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | リンテック株式会社 | Microneedle manufacturing method and microneedle manufacturing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5309579B2 (en) | 2013-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5309579B2 (en) | Resin molding die and method for manufacturing the same | |
| JP4930517B2 (en) | Imprint mold and manufacturing method thereof | |
| KR101848863B1 (en) | Resin mold, production method thereof, and use thereof | |
| JP3751778B2 (en) | Method for producing sol-gel molded product | |
| JP4940884B2 (en) | Method for producing pattern forming body | |
| US20130065007A1 (en) | Method for manufacturing fine concave-convex pattern and sheet for manufacturing fine concave-convex pattern | |
| CN104724921A (en) | Mold, method for producing a mold, and method for forming a mold article | |
| US20120133077A1 (en) | Resin Mold for Imprinting and Method for Producing the Same | |
| TW201532330A (en) | Optical substrate, mold to be used in optical substrate manufacture, and light emitting element including optical substrate | |
| WO2008001670A1 (en) | Monoparticulate-film etching mask and process for producing the same, process for producing fine structure with the monoparticulate-film etching mask, and fine structure obtained by the production process | |
| CN102292472A (en) | Mold and manufacturing method therefor | |
| KR20110063433A (en) | Method for producing transferred structure and mother die for use in the method | |
| JP5940662B2 (en) | Method for producing antireflection film | |
| TW201410460A (en) | Method for producing laminated body with uneven shape and transfer film | |
| KR101797233B1 (en) | Imprinting method, and bonding agent and transfer substrate used in same | |
| TW201604000A (en) | Antifogging member and manufacturing method therefor | |
| JP2010184485A (en) | Mold for imprint, method for manufacturing mold for imprint, and method for reproducing mold for imprint | |
| CN108528078B (en) | Nanostructure transfer printing method and method for preparing multilayer nanostructure by using stacking method | |
| JP5856286B2 (en) | Mold release processing method and manufacturing method of antireflection film | |
| JP2015059977A (en) | Method of manufacturing transparent micro-relief structure | |
| KR101063409B1 (en) | Nano-imprint stamp and method for manufacturing the same | |
| JP2011237469A (en) | Optical element and method of manufacturing the same | |
| JP5745623B2 (en) | Surface treatment mold and mold surface treatment method | |
| KR101299359B1 (en) | 2D Photonic crystal structure having improved light extraction efficiency and Method of manufacturing the same | |
| CN109487318B (en) | Method for uniformly preparing gold nanodisk array on flat-end optical fiber end face in large area |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090527 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100915 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120606 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120612 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120801 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20130417 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130604 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130617 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |