JP2016107484A - Die on which fine grooves are formed, and method for manufacturing the same - Google Patents

Die on which fine grooves are formed, and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

【課題】反射防止構造を有する製品を成形可能でありながらも、リソグラフィ技術やエッチング技術以外の方法で製造する事のできる成形用金型、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】成形面によって物体を成形するための成形用金型であって、当該成形面の一部または全部にはメッキ加工が施されており、当該メッキ加工によって形成された均一な厚さのメッキ層には、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されており、当該溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部が尖っている、微細溝を備えた成形用金型とする。【選択図】図1To provide a molding die that can be molded by a method other than lithography technology and etching technology, and a method for manufacturing the same, while a product having an antireflection structure can be molded. A molding die for molding an object with a molding surface, wherein a part or all of the molding surface is plated, and the uniform thickness formed by the plating process In the plating layer, a plurality of grooves having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed by cutting, and the shape of the grooves or the protrusions existing between the grooves is a groove. In the longitudinal cross-sectional shape in the direction intersecting with the stretching direction, a molding die having a fine groove with a sharp end is obtained. [Selection] Figure 1

Description

微細な溝を形成した金型、及びその製造方法に関し、特に微細な凹凸形状からなる反射防止構造を精密且つ均一(規則的)に形成でき、更に成形性を良好にした金型と、その製造方法、及び当該金型によって形成した成型品に関する。   In particular, a mold having fine grooves and a method for manufacturing the mold, and a mold capable of forming an antireflection structure having a fine uneven shape precisely and uniformly (regularly) and having good moldability, and its manufacture. The present invention relates to a method and a molded product formed by the mold.

ガラスやプラスチック等の透光性基板を用いた製品においては、表面反射による光を減少させる為、或いは透過率を向上させる為に、基板の光入射面に反射防止膜をコーティングする表面処理方法が広く利用されている。可視光の如く波長域を有する光に対する反射防止膜としては、薄膜の誘電体膜を重畳させた多層膜のものが知られており、これら多層膜は、透光性基板表面に対して後工程で真空蒸着等により金属酸化物等の薄膜を成膜して形成されているのが一般的である。   In products using a light-transmitting substrate such as glass or plastic, there is a surface treatment method in which an antireflection film is coated on the light incident surface of the substrate in order to reduce light due to surface reflection or improve transmittance. Widely used. As an antireflection film for light having a wavelength region such as visible light, a multilayer film in which a thin dielectric film is superimposed is known, and these multilayer films are formed on a surface of a light-transmitting substrate by a post process. In general, a thin film such as a metal oxide is formed by vacuum deposition or the like.

しかし、後工程で反射防止膜をコーティングする場合には、製造コストが嵩む他、工期も長くかかってしまう等の製造上におけるデメリットが生じていた。そこで成形のみで目的の機能を発揮する製品を得るべく、直接金型に微細加工を施して、反射防止構造を成型可能な金型の製造技術に注目が集まり、従前においても種々提案されている。   However, when an antireflection film is coated in a subsequent process, manufacturing costs such as an increase in manufacturing cost and a long construction period have occurred. Therefore, in order to obtain a product that exhibits the target function only by molding, attention has been focused on the manufacturing technology of the mold that can directly mold the mold and mold the antireflection structure, and various proposals have been made in the past. .

例えば、特許文献1(特開平8−238631号公報)では、光集積回路用導波路やマイクロマシンなどの種々のマイクロ構造体を多量生産可能な、微細な構造を持つ金型の作製方法を提案している。即ち、ポリマ上にレジストを塗布し、リソグラフィにより所望のレジストパターンを形成した後、レジストパターンをマスクとして下層ポリマをエッチングしマスタパターンを作製し、さらにメッキにより金属の金型をつくる一連の工程においてレジストとしてシリコン含有レジストを用いることを特徴とする金型の作製方法を提案している。   For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-238863) proposes a method for producing a mold having a fine structure capable of mass-producing various microstructures such as waveguides for optical integrated circuits and micromachines. ing. That is, after applying a resist on a polymer and forming a desired resist pattern by lithography, the lower layer polymer is etched using the resist pattern as a mask to produce a master pattern, and further, a metal mold is formed by plating. A method for producing a mold is proposed, which is characterized by using a silicon-containing resist as the resist.

また、特許文献2(特開2002−338271号公報)では、高精度な光学素子や部品を製造する為の金型の製造方法を提案している。即ち、物体を成形するための金型を製造する方法であって、前記物体の外形に応じた形状を有する予備形状金型を準備する準備する工程と、前記予備形状金型の表面部分をエッチングで選択的に除去して成形面を得る処理工程と、を備えることを特徴とする金型製造方法を提案している。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-338271) proposes a mold manufacturing method for manufacturing high-precision optical elements and components. That is, a method of manufacturing a mold for molding an object, the step of preparing a pre-shaped mold having a shape corresponding to the outer shape of the object, and etching the surface portion of the pre-shaped mold And a processing step of obtaining a molding surface by selectively removing the mold.

そして特許文献3(特開2004−287238号公報)では、反射防止処理を基板の成型と同時に施すことで、安定した、しかも低反射率の反射防止材を低コストで提供することを目的として、透光性基板の表面に、微細な錐形状の連続パターンからなる凹凸面が形成され、前記凹凸面は可視光に対して0次の回折面を構成するとともに、前記凹凸面のパターンは金型のパターンの70%以上の転写率で成形されている反射防止部材が提案されている。   And in patent document 3 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-287238), by providing an antireflection process simultaneously with the shaping | molding of a board | substrate, in order to provide the stable and low-reflective antireflection material at low cost, A concavo-convex surface composed of a fine conical continuous pattern is formed on the surface of the translucent substrate. The concavo-convex surface forms a 0th-order diffractive surface with respect to visible light, and the concavo-convex surface pattern is a mold. An antireflection member formed at a transfer rate of 70% or more of the above pattern has been proposed.

特開平8−238631号公報JP-A-8-238631 特開2002−338271号公報JP 2002-338271 A 特開2004−287238号公報JP 2004-287238 A

上記のように従前においても、微細な溝を有する成型用金型は提案されており、当該金型を使用して製造した成形品は、当該微細な溝によって反射防止効果を発現する事も知られている。しかしながら、何れの成型用金型も、リソグラフィ技術やエッチング技術を利用して製造されたものであり、形成される金型において、凹凸の表面加工精度を高めるのは困難であった。また当該金型を製造する為に、複数の処理工程を行わなければならず、製造工程が複雑であった。一方、このような反射防止構造を有する製品を形成する為の金型を、リソグラフィ技術やエッチング技術以外の方法で製造する技術は提案されていないのが実情であった。   As described above, a molding die having a fine groove has been proposed, and it is also known that a molded product manufactured using the die exhibits an antireflection effect by the fine groove. It has been. However, any of the molding dies is manufactured using a lithography technique or an etching technique, and it is difficult to improve the surface processing accuracy of the unevenness in the formed mold. Moreover, in order to manufacture the said metal mold | die, the some process process had to be performed and the manufacturing process was complicated. On the other hand, the actual situation is that a technique for manufacturing a mold for forming a product having such an antireflection structure by a method other than the lithography technique and the etching technique has not been proposed.

そこで本発明は、反射防止構造を有する製品を射出成型やプレス成形などによって成形可能でありながらも、凹凸の表面加工精度を高める為に、リソグラフィ技術やエッチング技術以外の方法で製造する事のできる成形用金型、及びその製造方法を提供することを第1の課題とする。   Therefore, the present invention can manufacture a product having an antireflection structure by injection molding, press molding, or the like, but can be manufactured by a method other than the lithography technique and the etching technique in order to increase the surface processing accuracy of the unevenness. It is a first object to provide a molding die and a manufacturing method thereof.

また従前においても、微細な凹凸を有する製品を、樹脂の射出成型などによって製造するべく、微細パターンを描画するリソグラフィ技術を利用した金型の製造技術についても種々提案されている。   In the past, various manufacturing techniques for molds using lithography techniques for drawing fine patterns have been proposed in order to manufacture products having fine irregularities by resin injection molding or the like.

例えば、特許文献1に示されている技術では、ポリマ或いは単結晶シリコン基板にリソグラフィ技術を用いてエッチングを行いマスタパターン或いは母型を形成し、該マスタパターンに金属メッキをしてメッキ層を形成し、該メッキ層を金型として用いるものである。しかしながらメッキや電鋳、ニッケルメッキ層の剥離金型を製造する必要があり、その製造工程が煩雑なだけでなく、メッキ工程やメッキ層の剥離工程においてその微細形状が変形してしまう可能性があった。   For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, a polymer pattern or a single crystal silicon substrate is etched using a lithography technique to form a master pattern or matrix, and the master pattern is plated with metal to form a plating layer. The plating layer is used as a mold. However, it is necessary to manufacture a plating mold for plating, electroforming, and nickel plating layer. Not only is the manufacturing process complicated, but the fine shape may be deformed in the plating process or the plating layer peeling process. there were.

また、特許文献2においては金型そのものにリソグラフィ技術を用いてエッチングを行うものであるが、レジストの均一な塗布が困難である他、金型のキャビティ面(成形面)の全てをコーティングする必要がある為、金型の一部分のみに微細加工を施したい場合には加工が困難であった。   Further, in Patent Document 2, etching is performed on the mold itself by using a lithography technique, but it is difficult to uniformly apply a resist and it is necessary to coat all of the cavity surface (molding surface) of the mold. Therefore, when it is desired to perform fine processing on only a part of the mold, the processing is difficult.

更に特許文献3には、微細な錐形状の突起が連続している透明基盤を形成するための金型の製造方法が開示されているが、この文献に開示されている製造方法では、レジスト材料にパターンを形成して蒸着によって金属マスクを形成し、エッチングを行うことにより反射防止膜の微細パターンの金属層を形成し、これにメッキを施してから金属層を剥離して金型を形成するものであり、前記特許文献1と同様に、製造工程が煩雑なだけでなく、メッキ工程やメッキ層の剥離工程においてその微細形状が変形してしまう可能性があった。   Further, Patent Document 3 discloses a method of manufacturing a mold for forming a transparent substrate in which fine conical protrusions are continuous. In the manufacturing method disclosed in this document, a resist material is disclosed. A metal mask is formed by vapor deposition, a metal mask is formed by vapor deposition, and a metal layer having a fine pattern of an antireflection film is formed by etching, and then a metal layer is peeled off to form a mold. As in the case of Patent Document 1, not only the manufacturing process is complicated, but also the fine shape may be deformed in the plating process or the plating layer peeling process.

そこで、本発明では、微細溝を備えた成形用金型を製造する上で、電鋳工程やメッキ層の剥離工程が必要無く、局所に対する微細加工も問題無く成形できるように工夫した、微細溝を備えた成形用金型、及びその製造方法を提供することを第2の課題とする。   Therefore, in the present invention, when manufacturing a molding die having a fine groove, there is no need for an electroforming process or a plating layer peeling process, and the fine groove has been devised so that fine processing on a local area can be formed without any problem. It is a second object to provide a molding die including the above and a manufacturing method thereof.

また、上記のようにリソグラフィ技術を用いた金型製造技術だけでなく、真空プロセスのみで形成した金属ナノ微粒子をエッチング用マスクとして利用して、反射防止構造を形成した金型の製造技術も知られている。しかしながら、付着させる金属ナノ微粒子の形状が不規則な為、反射防止構造を均一(規則的)に作製し難いことや、成形時の離型性が悪い為に起き得る反射防止構造の破損等が発生する可能性があった。   In addition to the mold manufacturing technology using lithography technology as described above, we also know the manufacturing technology of molds with antireflection structures using metal nanoparticles formed only by a vacuum process as an etching mask. It has been. However, because the shape of the metal nanoparticles to be adhered is irregular, it is difficult to produce the antireflection structure uniformly (regularly), or the antireflection structure may be damaged due to poor releasability during molding. Could occur.

そこで、本発明では反射防止構造を均一(規則的)に作製でき、成形性を良好に保つことができるように工夫した、微細溝を備えた成形用金型、及びその製造方法を提供することを第3の課題とする。   Accordingly, the present invention provides a molding die having fine grooves and a manufacturing method thereof, which are devised so that the antireflection structure can be produced uniformly (regularly) and the moldability can be kept good. Is the third issue.

さらに、機械加工によって金型表面を切削して微細形状形成しようとしても、従来の切削方法では加工工具への負担が大きい為、工具摩耗が激しく破損し易い状況にあった。その他にも、加工した反射防止構造の形状(凹凸形状など)にバリや倒れが生じ易く、反射防止構造に必要とされる表面加工精度が確保できない状況にあった。   Further, even if it is attempted to form a fine shape by cutting the surface of the mold by machining, the conventional cutting method has a heavy load on the processing tool, so that the tool wear is likely to be severely damaged. In addition, burrs and collapses are likely to occur in the shape of the processed antireflection structure (such as uneven shape), and the surface processing accuracy required for the antireflection structure cannot be ensured.

そこで、本発明では金型表面を切削加工して微細形状を施す際にも、加工工具及び金型への負担を低減させ、目的の形状にバリや倒れ等が生じ難く、高い加工精度を実現できるよう工夫した微細溝を備えた成形用金型、及びその製造方法を提供することを第4の課題とする。
Therefore, in the present invention, even when the mold surface is cut to give a fine shape, the burden on the processing tool and the mold is reduced, and the target shape is less likely to be burred or tilted, and high machining accuracy is realized. A fourth object is to provide a molding die having fine grooves devised so as to be able to be produced, and a method for manufacturing the same.

前記課題の少なくとも何れかを解決するべく、本発明では切削加工によって反射防止構造を有する微細溝を形成した成形用金型、及び当該成形用金型の製造方法を提供するものであり、特にメッキ層を設けると共に、当該メッキ層に対して、切削部を超音波によって楕円振動させながら切削加工して微細な溝を形成した、微細溝を備えた成形用金型、及びその製造方法を提供するものである。   In order to solve at least one of the above-mentioned problems, the present invention provides a molding die in which a fine groove having an antireflection structure is formed by cutting, and a method for manufacturing the molding die, particularly plating. Provided are a mold for forming a fine groove and a manufacturing method thereof, in which a fine groove is formed by providing a layer and cutting the elliptical vibration of a cutting portion with ultrasonic waves to form a fine groove. Is.

即ち、本発明にかかる微細溝を備えた成形用金型は、成形面によって物体を成形するための成形用金型であって、当該成形面の一部または全部にはメッキ加工が施されており、当該メッキ加工によって形成された均一な厚さのメッキ層には、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されており、当該溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部を尖らせて形成している。   That is, a molding die having a fine groove according to the present invention is a molding die for molding an object by a molding surface, and a part or all of the molding surface is plated. In addition, a plurality of grooves having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed by cutting on the plating layer having a uniform thickness formed by the plating, and the groove or the groove The shape of the projecting portion existing between each other is formed by sharpening the end in a longitudinal cross-sectional shape in a direction intersecting with the extending direction of the groove.

本発明にかかる成形用金型は、半導体製品や光学製品を始めとする各種の製品を、成型加工又はプレス加工によって製造する為に使用することができる。特に、当該成形用金型に形成される溝部又は突起部が、成形品における反射防止構造として機能する場合には、本発明にかかる成形用金型は、反射防止構造を有する製品を製造する為の成形用金型として利用することができる。その際、当該金型によって形成される製品は、少なくとも光透過性材料で形成された光学製品とする事が望ましい。よって、当該成形用金型は、望遠鏡、光学顕微鏡、及びカメラ等の光学機器を構成する光学素子(ミラー、レンズ、プリズム、フィルタ等を含む)や、光を透過又は反射させるシートやフィルム等の製品であって、反射防止機能を付与する可能性のある製品を製造する為に、有利な効果を奏することができる。   The molding die according to the present invention can be used for manufacturing various products such as semiconductor products and optical products by molding or pressing. In particular, when the groove or protrusion formed in the molding die functions as an antireflection structure in the molded product, the molding die according to the present invention is for producing a product having an antireflection structure. It can be used as a molding die. At that time, it is desirable that the product formed by the mold is an optical product formed of at least a light transmissive material. Therefore, the molding die includes optical elements (including mirrors, lenses, prisms, filters, etc.) that constitute optical devices such as telescopes, optical microscopes, and cameras, and sheets and films that transmit or reflect light. An advantageous effect can be obtained in order to manufacture a product that can impart an antireflection function.

本発明にかかる成形用金型は、ピッチが400nm以下、望ましくは380nm以下、特に望ましくは350nm以下で、且つ深さが400nm以上、望ましくは600nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されている。かかる溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部が尖っている。即ち、溝部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状における下端部が尖った「V」字状に形成され、又は突起部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状における上端部が尖った「Λ」字状に形成されている。その結果、当該金型を用いた射出成型等により製品を成形すれば、微細な凹凸形状(溝部又は突起部で形成される凹凸形状)からなる反射防止構造を有する成型品を製造することができる。即ち、成型後に反射防止膜をコーティングする等の作業は必要が無く、成型のみで反射防止機能を有する製品を製造できる。よって、反射防止膜のコーティングに要していたコストを削減することができ、また工期においても大幅に短縮することができる。また、この成形用金型は、射出成型のみならずナノインプリントなどのプレス成形にも使用することができる。この時、成形対象は特に制限されるものでは無いが、成形精度等を考慮すれば薄肉状態に形成されたフィルム材であることが望ましい。   The molding die according to the present invention has a plurality of grooves with a pitch of 400 nm or less, desirably 380 nm or less, particularly desirably 350 nm or less, and a depth of 400 nm or more, desirably 600 nm or more, by cutting. . The shape of such a groove part or the protrusion part which exists between the said groove parts is sharp in the longitudinal cross-sectional shape of the direction which cross | intersects the extending direction of a groove part. That is, the shape of the groove portion is formed in a “V” shape with a sharp lower end in the longitudinal cross-sectional shape in a direction intersecting the extending direction of the groove portion, or the shape of the protruding portion is in a direction intersecting the extending direction of the groove portion. The upper end of the longitudinal cross-sectional shape is formed in a sharp “Λ” shape. As a result, if a product is molded by injection molding using the mold, a molded product having an antireflection structure having a fine concavo-convex shape (a concavo-convex shape formed by grooves or protrusions) can be produced. . That is, there is no need to perform an operation such as coating an antireflection film after molding, and a product having an antireflection function can be manufactured only by molding. Therefore, the cost required for coating the antireflection film can be reduced, and the construction period can be greatly shortened. Further, this molding die can be used not only for injection molding but also for press molding such as nanoimprint. At this time, the object to be molded is not particularly limited, but it is desirable that the film material is formed in a thin state in consideration of molding accuracy and the like.

特に前記溝部は、何れかの一方に向かって整列する平行な溝として形成することもできる。この場合には、特定の方向乃至は波長の光に対して反射防止効果を発揮する成形品とする事ができる。但し、望ましくは、当該溝部は、相互に交差する向きに形成する。溝同士を交差させることにより、突起部を錐体形状に形成することができ、これにより様々な方向における反射を防止できる為である。特に、前記溝部を、溝角度が120°〜40°のV字溝とし、前記突起部をブレーズ角が30°〜70°の錐体形状に形成する事により、当該金型を用いて成形した製品における反射防止効果を一層高めることができる。   In particular, the groove portion may be formed as a parallel groove aligned toward one of the two. In this case, it can be set as the molded product which exhibits the antireflection effect with respect to the light of a specific direction or wavelength. However, preferably, the groove portions are formed in directions that intersect each other. This is because the protrusions can be formed in a cone shape by intersecting the grooves, thereby preventing reflection in various directions. In particular, the groove portion is formed into a V-shaped groove having a groove angle of 120 ° to 40 °, and the projection portion is formed into a cone shape having a blaze angle of 30 ° to 70 °, thereby forming using the mold. The antireflection effect in the product can be further enhanced.

前記金型を用いて、製品を射出成型などによって成型する場合、当該成型に使用できる材質(材料)は、特に制限されるものでは無く、金属や樹脂、或いはガラス等、目的に合わせて様々設定可能である。但し、成型された製品を離型する際、製品に形成される反射防止構造などの微細な溝部や突起部が破損したり、寸法変化等が生じ難い材質を適用するのが望ましい。また、成型された製品に転写された微細な溝部や突起部に、反射防止機能乃至は透過率の向上が要求されている場合には、成型に使用される材料は透明または半透明な材料が使用されるのが望ましい。また、成型された製品に転写された微細な溝部や突起部は、照射された光の反射光を無くし、光を効率よく吸収できる機能を果たす事もできる。この場合には、成形に使用される材料は、必ずしも透明である必要はなく不透明な材料であっても良い。   When a product is molded by injection molding or the like using the mold, the material (material) that can be used for the molding is not particularly limited, and can be variously set according to the purpose, such as metal, resin, or glass. Is possible. However, when releasing the molded product, it is desirable to apply a material that is less likely to cause damage to minute grooves and protrusions such as an antireflection structure formed on the product, and to prevent dimensional changes. In addition, when a minute groove or protrusion transferred to a molded product is required to have an antireflection function or an improvement in transmittance, the material used for molding is a transparent or translucent material. It is desirable to be used. In addition, the fine grooves and protrusions transferred to the molded product can also function to eliminate the reflected light of the irradiated light and efficiently absorb the light. In this case, the material used for molding does not necessarily need to be transparent, and may be an opaque material.

本発明にかかる成形用金型を構成する材質は、特に制限されるものでは無く、一般的な工具鋼の他、使用目的に応じて超硬合金やセラミックス等を使用することができる。本発明にかかる成形用金型の製造に際しては、加工工具及び被削材(ここでは金型)に対する負担を極力減することができる為、従来と比較しても、使用できる材質の種類を広げることができる。   The material which comprises the shaping | molding metal mold | die concerning this invention is not restrict | limited in particular, A cemented carbide, ceramics, etc. can be used according to the intended purpose other than general tool steel. When manufacturing the mold for molding according to the present invention, the burden on the processing tool and work material (here, the mold) can be reduced as much as possible. be able to.

本発明にかかる成形用金型の製造に際して、前記溝部はメッキ層に対して形成するのが望ましい。よって、まず前記金型の切削加工を施す対象となる成形面を備えた成形駒の表面または領域に対して、無電解Ni−Pメッキ加工等のメッキ加工を施すのが望ましい。これは、メッキ加工を施すことで金型の耐食性、及び耐摩耗性を大幅に向上させ、その後の切削加工においても高精度な加工が可能になる為である。メッキ加工におけるメッキ膜厚は、形成する溝の深さや使用目的に応じて適宜設定可能であるが、100μm以上の膜厚で形成するのが望ましく、成形駒の表面に対して均一に付着させるのが望ましい。具体的には所要の膜厚に対して約±10%以内(特に望ましくは約±5%以内)で均一に付着させるのが望ましい。   In manufacturing the molding die according to the present invention, it is preferable that the groove is formed on the plating layer. Therefore, first, it is desirable to perform plating such as electroless Ni-P plating on the surface or region of the molding piece having a molding surface to be cut. This is because the corrosion resistance and wear resistance of the mold are greatly improved by plating, and high-precision processing is possible in subsequent cutting. The plating film thickness in the plating process can be appropriately set according to the depth of the groove to be formed and the purpose of use, but it is desirable to form the film with a film thickness of 100 μm or more, and it should be uniformly attached to the surface of the molding piece. desirable. Specifically, it is desirable to deposit uniformly within about ± 10% (particularly desirably within about ± 5%) of the required film thickness.

そして、メッキ加工を施した成形駒の表面に対して、目的となる微細な凹凸形状からなる溝部、即ちピッチが400nm以下、望ましくは380nm以下で、且つ深さが4000nm以上、望ましくは600nm以上の溝からなる溝部を、切削加工によって複数形成する。当該金型による成形品が、数百nm周期又は間隔の凹凸構造(いわゆるモスアイ構造)備える事により、射防止機能を果たすことができる。さらに、高密度で高アスペクト比構造であれば、より一層、滑らかな屈折率分布の形成が可能になり、より高い反射防止効果を発揮することができる。   Then, on the surface of the molded piece subjected to plating, a groove portion having a desired fine uneven shape, that is, a groove having a pitch of 400 nm or less, preferably 380 nm or less and a depth of 4000 nm or more, preferably 600 nm or more. A plurality of grooves made of are formed by cutting. By providing the molded product with the mold with a concavo-convex structure (so-called moth-eye structure) having a cycle or interval of several hundred nm, it is possible to achieve a shooting prevention function. Furthermore, if the structure has a high density and a high aspect ratio, a smoother refractive index distribution can be formed, and a higher antireflection effect can be exhibited.

前記切削加工においては、溝部又は突起部を、相互に交差する向きに形成する事により、角錐或いは円錐状等の錐体形状に突出する凸状部、又は衰退形状に窪んでいる凹状部を形成することができる。その為に、使用する切削加工機は可能な限り超微細加工が可能に構成されているものを使用するのが望ましく、例えば直線軸1nm、回転軸0.00001deg程度の指令分解能を保有する切削加工機を使用するのが望ましい。使用する加工工具の刃先の材質は高速度鋼や超硬合金、或いはサーメット、セラミックス等の材質を任意に設定できるが、精密且つ超微細な切削加工を施すことを鑑みれば、人工単結晶ダイヤモンドバイトを使用するのが望ましい。   In the cutting process, by forming grooves or protrusions in directions crossing each other, a convex part protruding into a pyramid shape such as a pyramid or a conical shape, or a concave part recessed in a decay shape is formed. can do. For this purpose, it is desirable to use a cutting machine that can perform ultra-fine machining as much as possible. For example, a cutting process having a command resolution of about 1 nm on the linear axis and about 0.00001 deg on the rotation axis. It is desirable to use a machine. The cutting tool material used can be any material such as high speed steel, cemented carbide, cermet, ceramics, etc., but in consideration of precision and ultra fine cutting, an artificial single crystal diamond bite It is desirable to use

また、本発明にかかる成形用金型において、溝部又は突起部を交差させて形成する場合、切削加工を施す際に、当該加工工具を超音波楕円振動切削によって振動させて切削加工を施すのが望ましい。例えば、超音波楕円振動切削装置において、主軸となる振動装置(或いは振動子)に対して加工工具を装着(或いは接着)させることで、加工工具自体を円或いは楕円に振動させながら切削加工を施すことができる。即ち、加工工具の刃先を被削材に対して相対的に超音波楕円振動させることで、被削材に対して働く平面方向にかかる主分力、及び垂直方向にかかる背分力を大幅に低減させることができる。その為、加工工具の摩耗低減、加工精度の向上、びびり振動の抑制等の効果が大幅に向上する。そして被削材にかかる力を低減させることで、切削加工部の凹凸形状にバリや倒れが生じ難くなる為、凹凸形状の斜面の表面粗さにおいてもRa10nm以下、及びRz50nm以下を確保できる精度にて切削加工が可能になる。その為、その後の射出成形等の成形方法を用いて成形品を成形した場合においても、良好な成形性(離型性など)を確保することができる為、良好な反射防止機能を発揮する成形品が提供可能になる。この点、仮に超音波振動させずに切削加工を行ったとすると、切削深さが深くなり、切削に要する力が大きくなるばかりか、切削を行うビット等の切削部の磨耗が大きくなってしまい、更に溝同士が交差する向きに切削を行うに際して、先に切削した溝部間に存在する突起部を変形させてしまい、目的とする形状の凸状部を形成するのが困難になる。   Further, in the molding die according to the present invention, when the grooves or protrusions are formed to intersect, when the cutting process is performed, the processing tool is vibrated by ultrasonic elliptical vibration cutting to perform the cutting process. desirable. For example, in an ultrasonic elliptical vibration cutting device, a machining tool is attached (or bonded) to a vibration device (or vibrator) serving as a main shaft, thereby performing cutting while vibrating the machining tool itself in a circle or an ellipse. be able to. In other words, by causing the cutting edge of the machining tool to vibrate ultrasonically relative to the work material, the main component force acting on the work material in the plane direction and the back force force acting in the vertical direction are greatly increased. Can be reduced. Therefore, the effects of reducing the wear of the machining tool, improving the machining accuracy, suppressing chatter vibration, etc. are greatly improved. And by reducing the force applied to the work material, it is difficult for burrs and collapses to occur in the concave and convex shape of the machined part, so that the surface roughness of the concave and convex slope can be ensured to ensure Ra 10 nm or less and Rz 50 nm or less. Cutting. Therefore, even when a molded product is molded using a subsequent molding method such as injection molding, it is possible to ensure good moldability (such as mold releasability), so molding that exhibits a good antireflection function Goods can be provided. In this regard, if cutting is performed without ultrasonic vibration, the cutting depth becomes deeper, the force required for cutting increases, and wear of the cutting part such as a bit for cutting increases, Further, when cutting is performed in the direction in which the grooves intersect, the protrusions existing between the previously cut grooves are deformed, and it becomes difficult to form a convex portion having a desired shape.

そして上記の切削加工方法によれば、金型を様々な形状に切削することができ、これにより、成形品における反射防止構造を形成する成形部分(金型における成形部分)も様々な形状に形成することができる。例えば、当該成形部分に形成される凸形状或いは凹形状が、三角錐、四角錐、六角錐等の多角形状の他、円錐やプリズム形状、その他ノコギリ歯状等、様々な形状が形成可能になる。さらに前記加工工具の刃先の形状を適宜変更することで、上記溝部がV溝以外でも、R溝や台形溝、短溝(マイクロ溝)等様々な溝加工が可能で、角度徐変(可変)溝等にも対応可能になる。さらに、その形状の斜面の表面状態も、従来と比較して大幅に平滑になる為、目的となる反射防止機能を阻害する可能性を極力減ずることができ、高精度な成形品が提供可能となる。   And according to said cutting method, a metal mold | die can be cut into various shapes, Thereby, the shaping | molding part (molding part in a metal mold | die) which forms the antireflection structure in a molded article is also formed in various shapes. can do. For example, the convex shape or concave shape formed in the molding part can be formed in various shapes such as a polygonal shape such as a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a hexagonal pyramid, a cone, a prism shape, and other sawtooth shapes. . Furthermore, by appropriately changing the shape of the cutting edge of the processing tool, various groove processing such as R-groove, trapezoidal groove, short groove (micro-groove) can be performed even if the groove portion is not V-groove, and the angle gradually changes (variable). It can also be used for grooves. In addition, since the surface state of the slope of the shape is significantly smoother than before, the possibility of hindering the target antireflection function can be reduced as much as possible, and high-precision molded products can be provided. Become.

ここで、切削工具などの加工工具に対して超音波楕円振動を伝導する超音波楕円振動切削装置は任意に構成することができる。例えば、加工工具の刃先を被削材に対して相対的に円或いは楕円振動させることが可能な振動装置(或いは振動子)と、楕円振動の振幅(及び位相差など)を制御可能な制御部とから構成することができる。その際、切削加工時の加工工具の刃先の位置(或いは被削材の位置)と振動装置との相対的な位置を検知可能な位置検知手段を備えるものであれば更に望ましい。このように構成すれば、切削部における切削量及び送り量の微調整が可能になる為、被削材の表面に対して精密且つ超微細な切削加工が可能になり、これと同時に超音波楕円振動も相乗的に作用することで、従来微細切削加工が困難であった焼入れ鋼や脆性材料等の難削材料に対する切削加工も可能になる。   Here, an ultrasonic elliptical vibration cutting device that conducts ultrasonic elliptical vibration to a processing tool such as a cutting tool can be arbitrarily configured. For example, a vibration device (or vibrator) capable of causing the cutting edge of a processing tool to vibrate in a circular or elliptical manner relative to the work material, and a control unit capable of controlling the amplitude (and phase difference, etc.) of the elliptical vibration It can consist of. At that time, it is more desirable if it is provided with a position detecting means capable of detecting the relative position between the position of the cutting edge of the processing tool (or the position of the work material) and the vibration device at the time of cutting. If configured in this way, it is possible to finely adjust the cutting amount and feed amount in the cutting portion, so that precise and ultra-fine cutting can be performed on the surface of the work material. Since the vibrations also act synergistically, it is possible to cut hard-to-cut materials such as hardened steel and brittle materials, which have conventionally been difficult to perform fine cutting.

上記した成型用金型の製造に際して、切削加工工具の刃先先端の角度、及び切削の送り速度、振動条件(周波数、振動速度、振動直径、速度比等)等に関しては、目的となる切削形状の要求精度に応じて任意に設定できる。これらの加工条件は、目的となる切削形状の加工難度及びその後の成形難度を加味して設定するのが望ましい所、反射防止機能を発揮する為には、形成される角錐或いは円錐状の凹凸形状のピッチは400nm以下(より特に380nm以下)、及び深さ(又は高さ)を400nm以上(特に500nm以上)を確保して形成するのが望ましい。さらにはアスペクト比を1以上確保するのが望ましく、極力凹凸形状にバリや倒れ等が生じないように、加工条件を微調整し、凹凸形状の斜面の表面粗さをRa100nm以下に形成するのが望ましい。   In manufacturing the above-described molding die, the angle of the cutting edge tip of the cutting tool, the cutting feed speed, the vibration conditions (frequency, vibration speed, vibration diameter, speed ratio, etc.), etc. It can be set arbitrarily according to the required accuracy. These machining conditions are preferably set taking into account the machining difficulty of the target cutting shape and the subsequent molding difficulty. In order to exhibit the antireflection function, the formed pyramid or conical uneven shape The pitch is preferably 400 nm or less (more particularly 380 nm or less) and the depth (or height) of 400 nm or more (particularly 500 nm or more). Furthermore, it is desirable to ensure an aspect ratio of 1 or more, and it is preferable to finely adjust the processing conditions so as to prevent burrs and collapses from occurring in the uneven shape as much as possible, and to form the surface roughness of the uneven surface to Ra 100 nm or less. desirable.

また、前記金型の製造に際しては、切削加工工具の耐久性を考慮して、前記した微細な溝部及び突起部が形成された小さいマスターチップを複数形成し、この複数のマスターチップを組み合わせて形成しても良い。
即ち、前記本発明にかかる、微細溝を備えた成型用金型の製造方法であって、複数のマスターチップを組み合わせて形成されており、当該マスターチップは、一辺が2mm以上、5mm以下であって、基板上に形成したメッキ面に対して、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されており、当該溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部が尖っているように形成する微細溝を備えた成形用金型の製造方法とすることができる。
Further, when manufacturing the mold, in consideration of the durability of the cutting tool, a plurality of small master chips with the above-described fine grooves and protrusions are formed, and the plurality of master chips are combined. You may do it.
That is, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a molding die having a fine groove, which is formed by combining a plurality of master chips, and the master chip has a side of 2 mm or more and 5 mm or less. A plurality of grooves having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed by cutting on the plated surface formed on the substrate, and exist between the grooves or between the grooves. The protrusion can be a manufacturing method of a molding die provided with a fine groove formed so that the end is sharp in the longitudinal cross-sectional shape in the direction intersecting with the extending direction of the groove.

また、本発明にかかる成形用金型は、上記のように複数のマスターチップを組み合わせたものを電鋳で転写してマスター金型を形成し、このマスター金型に対して電鋳を行って成形用金型とすることができる。かかる電鋳は、1μm以下のサブミクロン単位での転写、複製が可能であることから、実質的にマスターチップと同じ凹凸を有する成形用金型を製造することができる。   Further, the molding die according to the present invention is formed by transferring a combination of a plurality of master chips as described above by electroforming to form a master die, and performing electroforming on the master die. A molding die can be obtained. Since such electroforming can transfer and replicate in submicron units of 1 μm or less, a molding die having substantially the same unevenness as the master chip can be manufactured.

前記した微細な溝部は、細かいピッチで複数形成される事から、超音波楕円振動切削によって加工した場合であっても、切削刃は少なからず摩耗する事になる。一方で、摩耗した切削刃を、加工の途中で交換しようとしても、切削している溝部が細く、且つピッチも小さいことから、位置合わせが困難になる。そこで、狭小面のマスターチップに対して微細な溝部を切削し、当該微細な溝部が形成されたマスターチップを複数組み合わせれば、溝部を切削加工している途中における切削刃の交換も不要であり、均等に溝部を形成した成形用金型を製造することができる。   Since a plurality of the above-mentioned fine grooves are formed at a fine pitch, even when processed by ultrasonic elliptical vibration cutting, the cutting blade will be worn a little. On the other hand, even if it is going to replace | exchange the worn cutting blade in the middle of a process, since the groove part currently cut is thin and a pitch is also small, alignment becomes difficult. Therefore, if a fine groove portion is cut with respect to a master chip with a narrow surface and a plurality of master chips with the fine groove portion are combined, it is not necessary to replace the cutting blade while the groove portion is being cut. Thus, it is possible to manufacture a molding die in which grooves are uniformly formed.

上記の製造方法を用いて製造された成形用金型には、超音波楕円振動切削を利用した切削加工によって、微細な溝部を高精度且つ均一(規則的)に切削加工することができる。また、かかる製造方法で形成された金型の駒に出現する凹凸形状は、バリや倒れが極力少なく、射出成形等の成形方法を用いて成形した場合においても、良好な成形性(離型性など)を確保できる。さらには超音波楕円振動切削を用いて切削加工を施し、被削材(本例では金型)への負担を極力少なくしている為、金型の長寿命化が可能になる。その為、上記の高精度な金型を使用して射出成形等により成形品を形成すれば、成形離型性等も問題無く、高精度な反射防止構造体を有する成形品を製造することができる。
In the molding die manufactured using the above manufacturing method, fine grooves can be cut with high accuracy and uniformity (regularly) by cutting using ultrasonic elliptical vibration cutting. In addition, the uneven shape appearing on the mold piece formed by such a manufacturing method has as little burr and collapse as possible, and even when molded using a molding method such as injection molding, good moldability (releasability) Etc.) can be secured. Furthermore, since cutting is performed using ultrasonic elliptical vibration cutting and the burden on the work material (mold in this example) is reduced as much as possible, the life of the mold can be extended. Therefore, if a molded product is formed by injection molding or the like using the above-described high-precision mold, it is possible to produce a molded product having a high-precision antireflection structure without any problem of molding releasability. it can.

上記本発明の成形用金型によれば、金属メッキ層に対して微細な溝部を形成している事から、金型の腐食の問題を減じることができる。また被削物の材質を一定にできることから、安定した切削加工を実現することができる。これにより、微細な溝部であっても、特段の困難を伴わず切削加工を行うことができる。また、切削加工によって成形用金型を形成している事から、金型を製造する上で、電鋳工程やメッキ層の剥離工程が必要無く、局所に対する微細加工も問題無く施すことができる。   According to the molding die of the present invention, since the fine groove is formed in the metal plating layer, the problem of corrosion of the die can be reduced. In addition, since the material of the workpiece can be made constant, stable cutting can be realized. Thereby, even if it is a fine groove part, it can cut without special difficulty. In addition, since the molding die is formed by cutting, there is no need for an electroforming step or a plating layer peeling step in manufacturing the die, and local fine processing can be performed without any problem.

そして、かかる成形用金型を用いて射出成型等の成形加工やプレス加工を行う事により、反射防止構造を均一(規則的)に形成した成形品を簡易に製造することができ、また当該金型における表面加工精度も高いことから、バリや倒れ等が生じ難く成形性を良好に保つことができ、表面加工精度の高い成形品を製造することができる。   Then, by performing molding processing such as injection molding or pressing using the molding die, a molded product in which the antireflection structure is formed uniformly (regularly) can be easily manufactured. Since the surface processing accuracy of the mold is also high, burrs, collapses, and the like are unlikely to occur, and good moldability can be maintained, and a molded product with high surface processing accuracy can be manufactured.

さらに、金型表面を切削加工して微細形状を施す際にも、加工工具及び金型への負担を低減させている為、加工工具及び金型の長寿命化が可能になる。
Furthermore, even when the mold surface is cut to give a fine shape, the burden on the machining tool and the mold is reduced, so that the life of the machining tool and the mold can be extended.

本実施の形態にかかる成形用金型の製造工程を示す、(A)メッキ工程を示す要部縦断面正面略図、(B)金型製造における切削加工工程を示す要部斜視図である。It is a principal part longitudinal cross-section front schematic diagram which shows the manufacturing process of the metal mold | die concerning this Embodiment which shows the (A) plating process, (B) The principal part perspective view which shows the cutting process in metal mold | die manufacture. 成型用金型を用いた成型品の製造工程を示す(A)射出成型工程を示す要部縦断面図、(B)成型して得られた製品を示す斜視図である。It is the principal part longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the molded article using the metal mold | die for shaping | molding, (A) The principal part which shows an injection molding process, (B) The perspective view which shows the product obtained by shaping | molding. 切削加工工程の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of a cutting process. 金型の切削加工を示す要部正面略図であり、(A)加工工具を超音波楕円振動させた場合、(B)加工工具を超音波楕円振動させない場合、をそれぞれ示している。It is the principal front schematic diagram which shows the cutting of a metal mold | die, (A) When a processing tool is ultrasonically elliptically vibrated, (B) The case where a processing tool is not ultrasonically elliptically vibrated is each shown. 金型の切削加工を示す斜視図であり、(A)超音波楕円振動させない状態におけるX方向矢視端面図、(B)超音波楕円振動させた場合におけるX方向矢視端面図、をそれぞれ示している。It is a perspective view which shows the cutting of a metal mold | die, (A) X direction arrow end view in the state which does not carry out an ultrasonic elliptical vibration, (B) X direction arrow end view in the case of making an ultrasonic elliptical vibration show, respectively ing.

以下、図面を参照しながら本実施の形態にかかる成形品と、その製造方法を具体的に説明する。   Hereinafter, the molded product and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、実施の形態にかかる成形用金型の製造工程を示す、(A)メッキ工程を示す要部縦断面正面略図、(B)金型製造における切削加工工程を示す要部斜視図である。この図1(A)に示すように、本実施の形態にかかる金型10を製造するにあたり、金型10の切削加工を施す対象となる駒の表面に対して、無電解Ni−Pメッキ加工を施している。本実施の形態において、メッキ皮膜14の膜厚は約100μm程度としており、成形駒の表面に対して均一に付着させていることで、耐熱性や耐食性に優れるだけでなく、その後の切削加工においても寸法精度を有する加工を可能にしている。   1A and 1B show a manufacturing process of a molding die according to an embodiment. FIG. 1A is a schematic vertical sectional front view showing a plating process, and FIG. 1B is a perspective view of a main part showing a cutting process in mold manufacturing. is there. As shown in FIG. 1A, in manufacturing the mold 10 according to the present embodiment, electroless Ni-P plating is performed on the surface of a piece to be cut by the mold 10. Has been given. In the present embodiment, the thickness of the plating film 14 is about 100 μm, and it is not only excellent in heat resistance and corrosion resistance by being uniformly attached to the surface of the molding piece, but also in subsequent cutting processing. This enables machining with dimensional accuracy.

次に図1(B)に示すように、メッキ加工を施した金型10の成形駒の表面に対して、微細な溝部16を複数切削加工して、成形品に反射防止構造を形成する為の突起部12を形成する。切削加工には、人工単結晶ダイヤモンドバイトで形成された加工工具11を使用する。本実施の形態では、当該バイトは刃先が剣形状であり、刃先角度が120°〜40°のものを使用することができる。かかるバイトを使用した切削工程では、成形用金型(より具体的にはメッキ皮膜14)に対して、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部16を格子状に形成している。その結果、金型10上には、溝部と同じピッチで、400nm以上の高さを有する四角錐形状の突起部12が複数形成される。   Next, as shown in FIG. 1 (B), a plurality of fine grooves 16 are cut on the surface of the molding piece of the die 10 subjected to plating to form an antireflection structure on the molded product. The protrusion 12 is formed. For the cutting process, a processing tool 11 formed of an artificial single crystal diamond tool is used. In the present embodiment, the cutting tool having a sword-shaped cutting edge and a cutting edge angle of 120 ° to 40 ° can be used. In the cutting process using such a cutting tool, the grooves 16 having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed in a grid pattern on the molding die (more specifically, the plating film 14). . As a result, a plurality of quadrangular pyramid-shaped protrusions 12 having a height of 400 nm or more are formed on the mold 10 at the same pitch as the grooves.

以上のように形成した成形用金型を用いて成形する事により、反射防止構造を有する成形品13を製造することができる。図2は、上記の成型用金型を用いて樹脂を射出成型する成型品の製造工程を示す(A)射出成型工程を示す要部縦断面図、(B)成型して得られた製品13を示す斜視図である。この図2(A)に示す様に、上記の成形用金型10を使用して樹脂の射出成型を行う事で、成形面に形成した溝部16及び突起部12に相応する突起部16R及び溝部12Rが形成された成型品を製造することができる。特に前記成形用金型には、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部16が格子状に形成されていることから、成型品には、これと同じピッチで、高さ400nm以上の四角錐形状の突起部16Rが整列した状態で形成される。かかる突起部16Rが表面に形成された成型品では、光(可視光)の反射が抑えられ、よって反射防止構造を有する成形品となる。   By molding using the molding die formed as described above, a molded product 13 having an antireflection structure can be manufactured. FIG. 2 shows a manufacturing process of a molded product in which a resin is injection-molded by using the above-described molding die. (A) Main part longitudinal sectional view showing the injection molding process, (B) Product 13 obtained by molding FIG. As shown in FIG. 2A, by performing resin injection molding using the molding die 10 described above, the protrusion 16R and the groove corresponding to the groove 16 and the protrusion 12 formed on the molding surface. A molded article in which 12R is formed can be manufactured. In particular, in the molding die, the grooves 16 having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed in a lattice shape. Therefore, the molded product has a height of 400 nm or more at the same pitch. The quadrangular pyramidal projections 16R are aligned. In a molded product in which such protrusions 16R are formed on the surface, reflection of light (visible light) is suppressed, and thus the molded product has an antireflection structure.

本実施の形態にかかる成形用金型を使用することにより、単に樹脂を射出成型するだけで、表面加工精度の高い反射防止構造を有する成形品を簡易に製造することができ、反射防止シートの貼付などの複雑な工程を省くことができ、更に良好な反射防止機能を発揮することができる成形品とすることができる。   By using the molding die according to the present embodiment, it is possible to easily produce a molded product having an antireflection structure with high surface processing accuracy simply by injection molding a resin. A complicated process such as sticking can be omitted, and a molded product capable of exhibiting a better antireflection function can be obtained.

図3は上記成型用金型を製造する際の切削加工工程の全体構成を示す斜視図であり、この図に示すように、本実施の形態にかかる切削加工工程においては超音波楕円振動切削装置21を利用して切削加工することで、高精度な切削加工を可能にしている。具体的には、当該超音波楕円振動切削装置21は、加工工具11の刃先を楕円振動させることが可能な振動装置22、当該楕円振動における回転運動の主軸となる振動子23、楕円振動の振幅(及び位相差など)を制御可能な制御部26とから構成している。即ち、制御部26に対して振動装置22及び振動子23の位置信号(エンコーダ信号)と、加工形状データ25が入力されると、これらの情報に基づいて振動装置22の動作制御を行い、加工工具11の刃先の楕円振動の振幅を制御している。さらに、切削加工時の加工工具11の刃先の位置(或いは被削材の位置)と振動装置22との相対的な位置を検知可能な位置検知手段を備えれば尚望ましいものとなる。   FIG. 3 is a perspective view showing the overall configuration of the cutting process when manufacturing the molding die, and as shown in this figure, in the cutting process according to the present embodiment, an ultrasonic elliptical vibration cutting device is used. By using 21 for cutting, highly accurate cutting is enabled. Specifically, the ultrasonic elliptical vibration cutting device 21 includes a vibration device 22 that can elliptically vibrate the cutting edge of the processing tool 11, a vibrator 23 that serves as a main axis of rotational motion in the elliptical vibration, and an amplitude of the elliptical vibration. (And a phase difference, etc.). That is, when the position signal (encoder signal) of the vibration device 22 and the vibrator 23 and the machining shape data 25 are input to the control unit 26, the operation control of the vibration device 22 is performed based on these information, and the machining is performed. The amplitude of the elliptical vibration of the cutting edge of the tool 11 is controlled. Furthermore, it would be more desirable to have position detecting means capable of detecting the relative position between the position of the cutting edge of the processing tool 11 (or the position of the work material) and the vibration device 22 at the time of cutting.

上記により構成した超音波楕円振動装置21を、切削加工の動力源となる切削加工機20に保持させた状態で設け、振動子23に加工工具11を装着して切削加工を施す。加工対象となる金型10は土台部24に載置して安定(固定)させ、制御部26から送られる位置信号(エンコーダ信号)によって切削量及び送り量の調整を可能にしている。上記切削加工機20には直線軸1nm、回転軸0.00001deg程度の指令分解能を保有する切削加工機20を使用し、超微細な切削加工を可能にしている。   The ultrasonic elliptical vibration device 21 configured as described above is provided in a state of being held by a cutting machine 20 serving as a power source for cutting, and the machining tool 11 is attached to the vibrator 23 to perform cutting. The mold 10 to be processed is placed on the base portion 24 to be stabilized (fixed), and the cutting amount and the feeding amount can be adjusted by the position signal (encoder signal) sent from the control unit 26. The cutting machine 20 uses a cutting machine 20 having a command resolution of a linear axis of 1 nm and a rotation axis of about 0.00001 deg, thereby enabling ultra-fine cutting.

ここで図4及び5に基づき、切削部を超音波楕円振動させることによる作用及び効果を説明する。切削部を超音波楕円振動させることによる作用は、図4(A)に示すように、加工工具11の刃先を超音波楕円振動させることで、被削材(ここでは金型10)に対して働く平面方向にかかる主分力Pt、及び垂直方向にかかる背分力Pfを大幅に低減させることができる。即ち、加工する力(金型10が受ける力)が少なく済むことで切り屑30が薄くなり、加工工具11の摩耗低減、加工精度の向上、びびり振動の抑制等の効果を大幅に向上させている。これにより、微細な溝を精密に加工した金型を製造することができる。一方で図4(B)に示すように、加工工具11の刃先に超音波楕円振動を伝導しないで切削加工を行う場合には、主分力Pt及び背分力Pfが大きくなり、切り屑30も厚くなってしまう為、加工工具11及び金型10の摩耗が大きくなっている。加工工具11及び金型10の摩耗や摩擦抵抗が大きくなるに従い、加工精度に誤差が生じる可能性が高くなり、高精度な反射防止構造体12の形成が困難になってしまう。   Here, based on FIGS. 4 and 5, the operation and effect of ultrasonically vibrating the cutting portion will be described. As shown in FIG. 4 (A), the action of ultrasonically vibrating the cutting part is performed on the work material (here, the mold 10) by ultrasonically vibrating the cutting edge of the processing tool 11. The main component force Pt applied in the working plane direction and the back component force Pf applied in the vertical direction can be greatly reduced. That is, since the machining force (the force applied to the mold 10) is reduced, the chips 30 become thinner, and the effects of reducing the wear of the machining tool 11, improving machining accuracy, suppressing chatter vibration, etc. are greatly improved. Yes. Thereby, the metal mold | die which processed the fine groove | channel precisely can be manufactured. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when cutting is performed without conducting the ultrasonic elliptical vibration to the cutting edge of the processing tool 11, the main component force Pt and the back component force Pf increase, and the chip 30 Therefore, the wear of the processing tool 11 and the mold 10 is increased. As wear and frictional resistance of the processing tool 11 and the mold 10 increase, the possibility of errors in processing accuracy increases, and it becomes difficult to form the antireflection structure 12 with high accuracy.

また、切削部を超音波楕円振動させることによる効果は、図5(A)に示すように、切削加工の際に、加工工具11の刃先を超音波楕円振動させないで切削加工を行ったとすると、金型10と加工工具11との間に摩擦抵抗が大きく生じる為、形成される反射防止構造体12に倒れやバリ40が多く発生してしまう。一方で図4(B)のように加工工具11の刃先を超音波楕円振動させながら切削加工を行えば、金型10と加工工具11との間の摩擦抵抗は大幅に減じられ、倒れやバリ40を極力減らすことができる。即ち、超音波楕円振動切削を利用することで、反射防止構造等を成形する為の凹凸形状の斜面の表面粗さを極力平滑に確保することが可能になる。   In addition, as shown in FIG. 5A, if the cutting portion is subjected to ultrasonic elliptical vibration, the cutting edge of the processing tool 11 is cut without ultrasonic elliptical vibration. Since a large frictional resistance is generated between the mold 10 and the processing tool 11, the antireflection structure 12 to be formed often falls and burrs 40 are generated. On the other hand, as shown in FIG. 4B, if cutting is performed while the cutting edge of the processing tool 11 is subjected to ultrasonic elliptical vibration, the frictional resistance between the mold 10 and the processing tool 11 is greatly reduced, and falling or burring occurs. 40 can be reduced as much as possible. That is, by using ultrasonic elliptical vibration cutting, it is possible to ensure as smooth as possible the surface roughness of the concavo-convex slope for forming the antireflection structure or the like.

本実施の形態にかかる切削加工工程では、反射防止構造を形成するための溝部16を金型10に形成する為に、加工工具11に刃先角度60degの剣形状のバイトを使用し、所定のピッチ及び深さの溝部を格子状に形成している。即ち、金型に切削加工する溝部16は、ピッチPを300nm、高さ(深さ)Dを600nm、そして溝角度degを60°に形成しており、溝部16と突起部12の表面粗さはRa10nm、及びRz50nm以下を確保して形成している。   In the cutting process according to the present embodiment, in order to form the groove 16 for forming the antireflection structure in the mold 10, a sword-shaped cutting tool having a cutting edge angle of 60 deg is used as the processing tool 11, and a predetermined pitch is used. And the groove part of the depth is formed in the grid | lattice form. That is, the groove 16 to be machined into the mold has a pitch P of 300 nm, a height (depth) D of 600 nm, and a groove angle deg of 60 °. The surface roughness of the groove 16 and the protrusion 12 is as follows. Is formed while ensuring Ra 10 nm and Rz 50 nm or less.

上記方法にて製造した金型10を用いて、前記図2に示したように、射出成形機15を使用して成型品を成形する。かかる成形品の製造に使用する金型には、上述の通り超音波楕円振動切削によって、反射防止構造を形成する凹凸が極力平滑に形成されている。その為、成形性(離型性など)を良好に確保でき、高精度な反射防止構造(突起部16R及び溝部12R)を破損させること無く成形することができる。   Using the mold 10 manufactured by the above method, a molded product is molded using the injection molding machine 15 as shown in FIG. In the mold used for manufacturing such a molded product, the unevenness forming the antireflection structure is formed as smoothly as possible by ultrasonic elliptical vibration cutting as described above. Therefore, it is possible to secure good moldability (such as mold releasability), and it is possible to mold without damaging the highly accurate antireflection structure (protrusion 16R and groove 12R).

以上、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、前記成型用金型を、反射防止構造を有する製品以外の製品(例えば半導体製品など)を成形する為に使用することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention. It is. For example, the molding die can be used to mold a product (for example, a semiconductor product) other than a product having an antireflection structure.

10 金型
11 加工工具
12 金型の突起部
12R 成型品の溝部
13 成形品
14 メッキ皮膜
15 射出成形機
16 金型の溝部
16R 成型品の突起部
20 切削加工機
21 超音波楕円振動切削装置
22 振動装置
23 振動子
24 土台部
25 加工形状データ
26 制御部
30 切り屑
40 バリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold 11 Processing tool 12 Mold protrusion 12R Molded product groove 13 Molded product 14 Plating film 15 Injection molding machine 16 Mold groove 16R Projected product 20 Cutting machine 21 Ultrasonic elliptical vibration cutting device 22 Vibrating device 23 Vibrator 24 Base part 25 Machining shape data 26 Control part 30 Chip 40 Burr

Claims (5)

成形面によって物体を成形するための成形用金型であって、
当該成形面の一部または全部にはメッキ加工が施されており、
当該メッキ加工によって形成された均一な厚さのメッキ層には、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されており、当該溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部の形状は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部が尖っている事を特徴とする、微細溝を備えた成形用金型。
A molding die for molding an object with a molding surface,
Part or all of the molding surface is plated.
In the plating layer of uniform thickness formed by the plating process, a plurality of grooves having a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed by cutting, and the grooves or between the grooves are formed. A molding die provided with fine grooves, characterized in that the shape of the protrusions present between them is a longitudinal section in a direction crossing the extending direction of the groove portions, and the end portions are sharp.
前記複数形成されている部溝は、溝角度が120°〜40°のV字溝であって、相互に交差する向きに形成されおり、前記突起は錐体形状であって、ブレーズ角が30°〜70°に形成されている、請求項1に記載の成形用金型。
The plurality of formed grooves are V-shaped grooves having a groove angle of 120 ° to 40 ° and are formed so as to intersect each other, the protrusions are conical, and have a blaze angle of 30. The mold for molding according to claim 1, wherein the mold is formed at a temperature of from −70 °.
請求項1又は2に記載の微細溝を備えた成形用金型の製造方法であって、
前記溝部は、切削工具における切削部を、超音波によって楕円振動させながら切削加工する超音波楕円振動切削加工によって形成することを特徴とする、微細溝を備えた成型用金型の製造方法。
A method for producing a molding die having the fine groove according to claim 1 or 2,
The method for producing a molding die having a fine groove, wherein the groove portion is formed by ultrasonic elliptical vibration cutting that cuts a cutting portion of a cutting tool while elliptically vibrating the ultrasonic tool.
請求項1又は2に記載の微細溝を備えた成型用金型の製造方法であって、
複数のマスターチップを複数組み合わせて形成されており、
当該マスターチップは、一辺が2mm以上、5mm以下であって、基板上に形成したメッキ面に対して、ピッチが400nm以下で、且つ深さが400nm以上の溝部が、切削加工によって複数形成されており、当該溝部、又は当該溝部同士の間に存在する突起部は、溝部の延伸方向に交差する向きの縦断面形状において、端部が尖っている事を特徴とする、微細溝を備えた成形用金型の製造方法。
A method for producing a molding die having the fine groove according to claim 1 or 2,
It is formed by combining multiple master chips,
The master chip has a side of 2 mm or more and 5 mm or less, and a plurality of grooves with a pitch of 400 nm or less and a depth of 400 nm or more are formed by cutting on the plated surface formed on the substrate. The protrusions existing between the groove parts or between the groove parts are shaped with a fine groove, characterized in that the end is sharp in the longitudinal cross-sectional shape in the direction intersecting the extending direction of the groove parts. Mold manufacturing method.
反射防止部分を有する成形品であって、
当該反射部分は、請求項1又は2に記載された金型を用いて形成されており、微細溝で成形された領域は、可視光に対して反射防止効果を有する、成形品。
A molded article having an antireflection part,
The reflection part is formed using the mold described in claim 1 or 2, and the region formed by the fine groove has a reflection preventing effect on visible light.
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