JP5701706B2 - Cured product manufacturing method, cured product manufacturing apparatus, and program - Google Patents
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本発明は硬化物を製造するための硬化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cured product for producing a cured product.
液状の硬化性材料を上型および下型からなる成形型(例えば、金型)で挟み込んで成型して硬化物を製造するとき、当該硬化物にボイド(空洞)ができることがある。これは、以下のような理由による。 When a cured product is produced by sandwiching and molding a liquid curable material with a molding die (for example, a mold) composed of an upper mold and a lower mold, voids (cavities) may be formed in the cured product. This is due to the following reasons.
図6は、従来の硬化物の製造方法の流れを示す図である。従来の硬化物の製造方法では、まず、図6(a)に示すように、下型20に硬化性材料30を塗布する。
FIG. 6 is a diagram showing a flow of a conventional method for producing a cured product. In the conventional method for producing a cured product, first, a
このとき、下型20に塗布された硬化性材料30の上面はフラットな形状となる。図5は、下型20に塗布したときの液状の硬化性材料30の表面の形状(液面形状)の一例を示す図である。図5では、下型に対する接触角が90°であり、比重が1.0であり、容積が5000mm3(5cc)である硬化性材料の典型的な液面形状を示す。硬化性材料の表面張力のみを考慮した場合、図5に点線で示すように、液面形状は円形となり得る。しかし、重力も考慮した場合、液面形状は、図5に実線で示すように、上面がほぼフラットな形状となる。
At this time, the upper surface of the
続いて、図6(b)に示すように、上型10を硬化性材料30が塗布された下型20に近接させる。上型10が硬化性材料30に接触するまで上型10を下型20に近接させた時、硬化性材料の上面の形状は、ほぼフラットであるため、図6(c)に示すように、上型10と硬化性材料30とは多点で同時に接触する。そのため、上型10の凹凸の形状に応じて、気泡が発生する。この状態のまま、上型10と下型20とを閉じると、図6(d)に示すように、発生した気泡は硬化物内に混入し、製造された硬化物にボイドができてしまう。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
そこで、特許文献1から4には、気泡の混入を防ぐ技術が提案されている。例えば、特許文献1には、上型を凸状になるように湾曲させ、上型と反応性原料液の表面とを中央部から両端部へと徐々に当接させていくことによって、気泡が外方へ排出させる反応注型成型方法が記載されている。 Therefore, Patent Documents 1 to 4 propose techniques for preventing the mixing of bubbles. For example, in Patent Document 1, the upper mold is curved so as to have a convex shape, and the upper mold and the surface of the reactive raw material liquid are gradually brought into contact with each other from the central portion to the both ends. A reaction casting method for discharging outward is described.
また、特許文献2には、未硬化の光学材料樹脂に光学部材を押圧して光学材料樹脂を凹凸パターンに押し広げることによって気泡の混入を防止する方法が記載されている。
また、特許文献3には、ガラスレンズの中央部に所定量の放射線硬化型樹脂液を垂らし、当該ガラスレンズの天地を反転させて金型と近接させ、当該ガラスレンズと金型との間に挟まれた樹脂液を硬化させることによって、気泡が入らない樹脂接合型レンズを製造する方法が記載されている。
Further, in
また、特許文献4には、基板と金型の両方に光硬化型樹脂を付着させ、基板と金型が設置された雰囲気を減圧し、両方に付着した光硬化型樹脂から脱泡した後、脱泡した光硬化型樹脂同士を密着させ、硬化させることによって、気泡の混入を防いだ光学素子の製造方法が記載されている。 Moreover, in patent document 4, after making photocurable resin adhere to both a board | substrate and a mold, depressurizing the atmosphere where the board | substrate and the mold were installed, and defoaming from the photocurable resin adhering to both, A method for producing an optical element in which bubbles are prevented from being mixed by adhering decured photo-curing resins to each other and curing them is described.
しかしながら、特許文献1の技術では、外力によって上型を湾曲させ、その後、湾曲させた上型を水平に戻すため、製造された成形製品の平坦度等の精度が劣化する恐れがある。 However, in the technique of Patent Document 1, the upper mold is bent by an external force, and then the bent upper mold is returned to a horizontal position, so that the accuracy such as flatness of the manufactured molded product may be deteriorated.
また、特許文献2および特許文献3の技術では、レンズに樹脂を塗布する際、当該レンズの天地を反転させる必要があるため、硬化物を成型する際、レンズと下型との位置あわせを都度行う必要があり、製造工程および製造装置が複雑化するといった問題がある。
Further, in the techniques of
また、特許文献4の技術では、脱泡する際、基板と金型が設置された雰囲気を減圧する必要があるため、製造工程および製造装置が複雑化するといった問題がある。 Moreover, in the technique of patent document 4, since it is necessary to depressurize the atmosphere in which the board | substrate and the metal mold | die were installed when defoaming, there exists a problem that a manufacturing process and a manufacturing apparatus become complicated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡単な方法で気泡の混入を抑制することができる硬化物の製造技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The main objective is to provide the manufacturing technology of the hardened | cured material which can suppress mixing of a bubble by a simple method.
上記の課題を解決するために、本発明は、上型および下型からなる成形型を用いて硬化物を製造する硬化物の製造方法であって、第1の硬化性材料を前記下型に塗布する第1の塗布工程と、前記第1の塗布工程の後、前記第1の硬化性材料が前記上型に接触するように、前記上型および前記下型を近接させる第1の近接工程と、前記第1の近接工程の後、前記上型および前記下型を上下に分離する分離工程と、前記分離工程の後、第2の硬化性材料を前記下型に塗布する第2の塗布工程と、前記第2の塗布工程の後、前記上型および前記下型を近接させる第2の近接工程と、前記第2の近接工程の後、前記第1および第2の硬化性材料を硬化させることにより前記硬化物を製造する硬化工程と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a method of manufacturing a cured product using a mold composed of an upper mold and a lower mold, wherein the first curable material is used as the lower mold. First application step of applying, and first proximity step of bringing the upper die and the lower die close so that the first curable material comes into contact with the upper die after the first application step And after the first proximity step, a separation step of separating the upper die and the lower die vertically, and after the separation step, a second application for applying a second curable material to the lower die After the step, after the second coating step, after the second proximity step of bringing the upper die and the lower die closer, and after the second proximity step, the first and second curable materials are cured. And a curing step for producing the cured product.
上記構成によれば、上型と下型とを合わせるとき(第2の近接工程)に、下型の硬化性材料が上型にほぼ一点において接触し、そこから周囲に濡れ広がるため、硬化性材料中に気泡が混入する余地を首尾よく排除することができる。 According to the above configuration, when the upper mold and the lower mold are combined (second proximity step), the lower mold curable material comes into contact with the upper mold at almost one point, and spreads from there to the surroundings. The room for air bubbles to be mixed into the material can be successfully eliminated.
すなわち、下型に塗布された第1の硬化性材料が、一旦、上型と下型とを近接させることにより、上型に付着する。その後、下型に塗布された第2の硬化性材料に、第1の硬化性材料が付着している上型を近接させることにより、上型に付着している第1の硬化性材料と、下型に塗布された第2の硬化性材料とを、最初ほぼ一点で接触するように接触させることができる。このとき、第1の硬化性材料は、表面張力により当該一点から外側へ向かって濡れ広がり、それゆえ、上型と下型内部の気泡が外側に向かって押し出される。結果として、硬化物への気泡の混入を抑制することができる。 That is, the first curable material applied to the lower mold is attached to the upper mold once the upper mold and the lower mold are brought close to each other. Thereafter, the first curable material attached to the upper mold is brought close to the second curable material applied to the lower mold by bringing the upper mold to which the first curable material is adhered, The second curable material applied to the lower mold can be brought into contact so as to initially contact at approximately one point. At this time, the first curable material wets and spreads outward from the one point due to surface tension, and therefore, the bubbles inside the upper mold and the lower mold are pushed outward. As a result, mixing of bubbles into the cured product can be suppressed.
また、このとき、上型および下型は、離接方向(典型的には、上下方向)にのみ移動させればよい。そのため、硬化物を製造する度に、左右方向の位置合わせ等を行う必要がない。 Further, at this time, the upper mold and the lower mold need only be moved in the separation / contact direction (typically, the vertical direction). Therefore, it is not necessary to perform alignment in the left-right direction every time a cured product is manufactured.
なお、本発明では、特許文献4に記載の技術とは異なり、まず、硬化物を形成するための硬化性材料の一部を下型に塗布し(第1の塗布工程)、第1の近接工程を実行した後に、残りの硬化性材料を下型に塗布するようにしている(第2の塗布工程)。このように、本発明では、第1の近接工程の前には、全ての硬化性材料を下型に塗布しない。これにより、第1の近接工程において硬化性材料が上型の複数地点に付着することを避け、第2の近接工程において、上型に付着した硬化性材料と、下型に塗布された硬化性材料とがほぼ一点から接触を開始するようにすることができる。それゆえ、上述したように、第2の近接工程において、成形型内部の気泡が外側に向かって押し出されるようにして、硬化物への気泡の混入を抑制することができる。 In the present invention, unlike the technique described in Patent Document 4, first, a part of the curable material for forming a cured product is applied to the lower mold (first application step), and the first proximity is applied. After the process is executed, the remaining curable material is applied to the lower mold (second application process). Thus, in the present invention, all the curable material is not applied to the lower mold before the first proximity process. Accordingly, the curable material is prevented from adhering to a plurality of points of the upper mold in the first proximity process, and the curable material applied to the upper mold and the curable property applied to the lower mold in the second proximity process. Contact with the material can begin at approximately one point. Therefore, as described above, in the second proximity step, the bubbles inside the mold can be pushed out toward the outside, thereby preventing the bubbles from being mixed into the cured product.
以上のように、本発明に係る硬化物の製造方法を用いることにより、簡単な方法で気泡の混入を抑制することができる。 As described above, by using the method for producing a cured product according to the present invention, the mixing of bubbles can be suppressed by a simple method.
また、前記製造方法において前記硬化物が、表面に複数の素子が配列されている基板であり、前記素子が、光学レンズであることが好ましい。本発明の硬化物の製造方法は、このような硬化物を製造するために好適に用いることができる。すなわち、このように表面に複数の素子が配列されている基板を製造するための凹凸が形成されている成形型を用いる場合であっても、本発明によれば、第2の近接工程において、上型に付着した硬化性材料と下型に塗布された硬化性材料とがほぼ一点から接触を開始するようになっているため、首尾よく、成形型内部の気泡が外側に向かって押し出されるようにして、硬化物への気泡の混入を抑制することができる。 Moreover, in the said manufacturing method, it is preferable that the said hardened | cured material is a board | substrate with which the several element is arranged on the surface, and the said element is an optical lens. The manufacturing method of the hardened | cured material of this invention can be used suitably in order to manufacture such hardened | cured material. That is, even in the case of using a mold in which irregularities for manufacturing a substrate having a plurality of elements arranged on the surface are used, according to the present invention, in the second proximity step, Since the curable material adhering to the upper mold and the curable material applied to the lower mold start to contact from almost one point, the bubbles inside the mold can be pushed out to the outside successfully. Thus, it is possible to suppress the mixing of bubbles into the cured product.
前記第1の塗布工程における前記第1の硬化性材料の塗布量Vが、 The application amount V of the first curable material in the first application step is
(ここで、θcは前記下型に対する前記第1の硬化性材料の接触角を表し、hsは前記基板の厚さを表す。)を満たすことが好ましい。 Here, it is preferable that θ c represents a contact angle of the first curable material with respect to the lower mold, and h s represents a thickness of the substrate.
これにより、第1の塗布工程において、硬化物の厚さよりも高く第1の硬化性材料を塗布することができるので、第1の近接工程において、上型と下型とが衝突することなく、より確実に上型と第1の硬化性材料とを接触させることができる。 Thereby, in the first application process, since the first curable material can be applied higher than the thickness of the cured product, the upper mold and the lower mold do not collide in the first proximity process, The upper mold and the first curable material can be brought into contact with each other more reliably.
前記第1の塗布工程における前記第1の硬化性材料の塗布量Vが、 The application amount V of the first curable material in the first application step is
(ここで、θcは前記下型に対する前記第1の硬化性材料の接触角を表し、pは前記素子の配列ピッチを表す。)を満たすことが好ましい。 Here, it is preferable that θ c represents a contact angle of the first curable material with respect to the lower mold, and p represents an arrangement pitch of the elements.
これにより、第1の塗布工程において、素子の配列ピッチよりも狭い範囲に、第1の硬化性材料を塗布することができるので、第1の近接工程において、上型と第1の硬化性材料とが多点で同時に接触することをより好適に防ぐことができる。 Thereby, in the first application process, the first curable material can be applied in a range narrower than the arrangement pitch of the elements. Therefore, in the first proximity process, the upper mold and the first curable material are used. Can be more suitably prevented from contacting at multiple points simultaneously.
前記第2の近接工程において、前記上型および前記下型を近接させる速さが、0.02mm/s以下であってもよい。 In the second proximity step, a speed at which the upper die and the lower die are brought close to each other may be 0.02 mm / s or less.
上記構成によれば、第2の近接工程において、上型と下型との間隔が製造すべき硬化物の厚さとなるまでに、第1および第2の硬化性材料を十分に上型と下型との間に濡れ広がらせることができるため、首尾よく気泡を外側に向かって押し出して、硬化物の内部への気泡の混入を好適に抑制することができる。 According to the above configuration, in the second proximity step, the first and second curable materials are sufficiently placed between the upper mold and the lower mold until the distance between the upper mold and the lower mold becomes the thickness of the cured product to be manufactured. Since it is possible to wet and spread between the molds, it is possible to successfully extrude the air bubbles toward the outside, and to appropriately prevent the air bubbles from being mixed into the cured product.
上記の課題を解決するために、本発明は、上型および下型からなる成形型を用いて硬化物を製造する硬化物の製造装置であって、硬化性材料を前記下型に塗布する塗布手段と、前記上型と前記下型とを離接方向に移動させる移動手段と、前記塗布手段を制御して、第1の硬化性材料を前記下型に塗布する第1の塗布工程を実行する第1の塗布制御手段と、前記移動手段を制御して、前記第1の塗布工程の後、前記第1の硬化性材料が前記上型に接触するように、前記上型および前記下型を近接させる第1の近接工程を実行する第1の近接制御手段と、前記移動手段を制御して、前記第1の近接工程の後、前記上型および前記下型を上下に分離する分離工程を実行する分離制御手段と、前記塗布手段を制御して、前記分離工程の後、第2の硬化性材料を前記下型に塗布する第2の塗布工程を実行する第2の塗布制御手段と、前記移動手段を制御して、前記第2の塗布工程の後、前記上型および前記下型を近接させる第2の近接工程を実行する第2の近接制御手段と、前記移動手段を制御して、前記第2の近接工程の後、前記第1および第2の硬化性材料が硬化するまで前記上型および前記下型の間隔を維持することにより前記硬化物を製造する硬化工程を実行する硬化制御手段と、を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cured product manufacturing apparatus that manufactures a cured product using a mold composed of an upper mold and a lower mold, and applies a curable material to the lower mold. A first application step of applying the first curable material to the lower mold by controlling the means, the moving means for moving the upper mold and the lower mold in the separating direction, and the application means. The upper mold and the lower mold are controlled such that the first coating control means and the moving means are controlled so that the first curable material comes into contact with the upper mold after the first coating step. A first proximity control means for performing a first proximity process for bringing the upper mold and the lower mold up and down after the first proximity process by controlling the moving means. A separation control means for performing the second curing after the separation step by controlling the coating means A second application control unit that executes a second application process for applying a material to the lower mold, and the moving unit are controlled so that the upper mold and the lower mold are brought close to each other after the second application process. Controlling the second proximity control means for executing the second proximity process and the moving means so that the first and second curable materials are cured after the second proximity process until the first and second curable materials are cured. And a curing control means for performing a curing process for producing the cured product by maintaining a distance between the mold and the lower mold.
上記構成によれば、上記硬化物の製造方法と同様の効果を奏する。 According to the said structure, there exists an effect similar to the manufacturing method of the said hardened | cured material.
また、上記硬化物の製造装置が備えているコンピュータを動作させるプログラムであって、上記コンピュータを上記の各制御手段として実行させるためのプログラム、及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。 Also provided are a program for operating a computer included in the apparatus for manufacturing a cured product, the program for causing the computer to execute as each of the control means, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded. It is included in the technical scope of the invention.
本発明は、上型および下型からなる成形型を用いて硬化物を製造する硬化物の製造方法であって、第1の硬化性材料を前記下型に塗布する第1の塗布工程と、前記第1の塗布工程の後、前記第1の硬化性材料が前記上型に接触するように、前記上型および前記下型を近接させる第1の近接工程と、前記第1の近接工程の後、前記上型および前記下型を上下に分離する分離工程と、前記分離工程の後、第2の硬化性材料を前記下型に塗布する第2の塗布工程と、前記第2の塗布工程の後、前記上型および前記下型を近接させる第2の近接工程と、前記第2の近接工程の後、前記第1および第2の硬化性材料を硬化させることにより前記硬化物を製造する硬化工程と、を含むことを特徴としている。 The present invention is a method for producing a cured product for producing a cured product using a mold composed of an upper mold and a lower mold, the first application step of applying a first curable material to the lower mold, After the first application step, a first proximity step in which the upper die and the lower die are brought close to each other so that the first curable material contacts the upper die, and the first proximity step. Thereafter, a separation step of separating the upper die and the lower die vertically, a second application step of applying a second curable material to the lower die after the separation step, and the second application step Thereafter, after the second proximity step in which the upper die and the lower die are brought close to each other, and after the second proximity step, the first and second curable materials are cured to produce the cured product. And a curing step.
このような硬化物の製造方法を用いることにより、簡単な方法で気泡の混入を抑制することができる。 By using such a manufacturing method of hardened | cured material, mixing of a bubble can be suppressed by a simple method.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、この実施形態に記載されている硬化物の寸法、形状、硬化性材料の種類などは、特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this, and the dimensions, shapes, types of curable materials, and the like of the cured product described in this embodiment are within the scope of the present invention unless otherwise specified. Is not intended to be limited to that, but merely an illustrative example.
本実施形態では、硬化物として、図1(j)に示すようなウェハレンズ60を例に説明を行う。ウェハレンズ60は、表面に複数の光学レンズ(素子)60aが配列されている基板である。本実施形態では、直径100mm、基板の厚さ0.5mmであり、複数の光学レンズが配列ピッチ(各光学レンズ60aの中心間距離)3mmで格子状配列された円盤状のウェハレンズ60の製造方法について説明を行う。なお、硬化物はこれに限定されるものではない。 In the present embodiment, a description will be given taking a wafer lens 60 as shown in FIG. The wafer lens 60 is a substrate on which a plurality of optical lenses (elements) 60a are arranged. In the present embodiment, a disk-shaped wafer lens 60 having a diameter of 100 mm and a substrate thickness of 0.5 mm and having a plurality of optical lenses arranged in a grid pattern with an arrangement pitch (a distance between the centers of the optical lenses 60a) of 3 mm is manufactured. The method will be described. In addition, hardened | cured material is not limited to this.
また、本実施形態において、ウェハレンズの製造方法は、熱転写ナノインプリントのように、硬化性材料に対し成形型(例えば、金型)を用いてプレスし、冷却することにより硬化させる方法を採用している。なお、本発明はこれに限定されず、例えば、光ナノインプリントのように、紫外線を照射することによって樹脂を硬化させる方法を用いてもよい。 Moreover, in this embodiment, the manufacturing method of a wafer lens employ | adopts the method of making it harden | cure by pressing using a shaping | molding die (for example, metal mold | die) with respect to curable material like a thermal transfer nanoimprint, and cooling. Yes. In addition, this invention is not limited to this, For example, you may use the method of hardening resin by irradiating an ultraviolet-ray like optical nanoimprint.
また、硬化性材料を成形する際、硬化性材料は、成形型内に密閉されるのではなく、上下のみが成形型に挟まれる状態であってもよい。つまり、成形型に挟まれたときに、硬化性材料の側面方向がフリー空間となっていてもよい。 Further, when the curable material is molded, the curable material may not be sealed in the mold, but may be in a state where only the upper and lower sides are sandwiched by the mold. That is, when sandwiched between the molds, the side direction of the curable material may be a free space.
(金型1の構成)
まず、本実施形態における金型(成形型)1について図2を参照して説明する。図2は、金型1の断面概略図である。図2に示すように、金型1は、上型10および下型20からなる。また、上型10は、下側の面(下型20側の面)に基材部11と、素子部12とを有している。また、下型20は、上側の面(上型10側の面)基材部21と、素子部22とを有している。
(Configuration of mold 1)
First, the metal mold | die (molding die) 1 in this embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the mold 1. As shown in FIG. 2, the mold 1 includes an
基材部11および基材部21は、ウェハレンズ60における基板を形成するための平坦な部分である。素子部12は、基材部11に複数配列されて形成された略半円形状の凹部である。また、素子部22は、基材部21に複数配列されて形成された略半円形状の凹部である。素子部12および素子部22は、ウェハレンズ60における光学レンズ60aを形成する部分である。なお、素子部12および素子部22はこれに限定されず、基材部11または基材部21に対し、凸状に形成されていてもよい。 The base material part 11 and the base material part 21 are flat parts for forming a substrate in the wafer lens 60. The element part 12 is a substantially semicircular concave part formed by being arranged in a plurality on the base part 11. The element portion 22 is a substantially semicircular concave portion formed by being arranged in the base material portion 21. The element portion 12 and the element portion 22 are portions that form the optical lens 60 a in the wafer lens 60. In addition, the element part 12 and the element part 22 are not limited to this, You may be formed in convex shape with respect to the base material part 11 or the base material part 21. FIG.
(ウェハレンズの製造方法)
次に、図1を参照して、金型1を用いてウェハレンズ60を製造するウェハレンズの製造方法について説明を行う。図1は、ウェハレンズの製造方法の各工程を示す説明図である。
(Wafer lens manufacturing method)
Next, a wafer lens manufacturing method for manufacturing the wafer lens 60 using the mold 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing each step of the wafer lens manufacturing method.
本実施形態に係るウェハレンズの製造方法では、まず、図1(a)に示すように、ウェハレンズ60を製造するのに必要な量より少量の硬化性材料(第1の硬化性材料)30を下型20に塗布する(第1の塗布工程)。本実施形態では、硬化性材料30としては、金型1に対する接触角が45°であり、未硬化時の粘度が0.1Pa・sの熱硬化性材料を用いるがこれに限定されない。また、第1の塗布工程で下型20に塗布する硬化性材料30の量は、液面形状がほぼ球面状になる量である。なお、硬化性材料30の量の詳細については、後述する。
In the wafer lens manufacturing method according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a smaller amount of curable material (first curable material) 30 than the amount necessary to manufacture the wafer lens 60 is obtained. Is applied to the lower mold 20 (first application step). In the present embodiment, as the
その後、図1(b)に示すように、上型10を下型20に近づける。このとき、図1(c)に示すように、上型10が硬化性材料30に接触するまで、上型10を下型20に近づける(第1の近接工程)。硬化性材料30の液面形状がほぼ球面状であるため、上型10は、硬化性材料30に最初ほぼ一点で接触する。これにより、硬化性材料30が上型10に付着する。
Thereafter, the
次に、図1(d)に示すように、上型10と下型20とを上下に分離させる(分離工程)。これにより、硬化性材料30が、上型10に付着した硬化性材料30aと下型20に残った硬化性材料30bとに分離する。
Next, as shown in FIG.1 (d), the upper mold |
その後、図1(e)に示すようにウェハレンズ60を製造するために必要な量の追加硬化性材料(第2の硬化性材料)を下型20に塗布する(第2の塗布工程)。なお、本実施形態において、第2の塗布工程で下型20に塗布する追加硬化性材料は硬化性材料30と同じ材料であるとする。但し、第1および第2の塗布工程で異なる硬化性材料を塗布してもよい。また、図1(e)以降、第2の塗布工程で下型20に塗布した追加硬化性材料と硬化性材料30bとを合わせて、硬化性材料40として表す。
Thereafter, as shown in FIG. 1E, an additional curable material (second curable material) in an amount necessary to manufacture the wafer lens 60 is applied to the lower mold 20 (second application step). In the present embodiment, it is assumed that the additional curable material applied to the
その後、図1(f)〜(i)に示すように、上型10と下型20との間隔が製造すべきウェハレンズ60の厚さとなるまで、上型10と下型20とを近づける(第2の近接工程)。まず、図1(f)の状態から、上型10を下型20に近づけると、図1(g)に示すように、硬化性材料30aと硬化性材料40とがほぼ一点において接触し、表面張力により、拡大図中矢印で示す方向に濡れ広がる。そして、さらに上型10を下型20に近づければ、図1(h)に示すようになる。なお、図1(h)以降では、硬化性材料40と硬化性材料30aとを合わせて、硬化性材料50として表す。ここで、図1(h)に示すように、硬化性材料50はほぼ一点から上型10および下型20の間で濡れ広がるので、気泡が外側に向かって押し出されており、気泡の混入が抑制されている。最終的には、図1(i)に示すように、上型10と下型20との間隔が製造すべきウェハレンズ60の厚さになるまで上型10と下型20とを近づける。
Thereafter, as shown in FIGS. 1F to 1I, the
その後、図1(i)の状態で、硬化性材料50を硬化させることにより、図1(j)に示すような、複数の光学レンズ60aが配列されているとともに、気泡の混入が抑制されたウェハレンズ60を首尾よく製造することができる(硬化工程)。 Thereafter, by curing the curable material 50 in the state of FIG. 1 (i), a plurality of optical lenses 60a as shown in FIG. 1 (j) are arranged, and mixing of bubbles is suppressed. The wafer lens 60 can be successfully manufactured (curing step).
(近接工程について)
第1の近接工程において、上型10を下型20に近づけることについて説明を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、下型20を上型10に近づけてもよい。つまり、第1の近接工程では、上型10が硬化性材料30に接触するまで、上型10と下型20とを近接させればよい。同様に、第2の近接工程においても、上型10を下型20に近づけることに限定されず、上型10と下型20とを近接させればよい。
(About proximity process)
In the first proximity process, the
(近接速度について)
また、第2の近接工程における上型10と下型20とを近接させる速度(近接速度)は、適宜設定すればよいが、0.02mm/s以下の速度とすることがより好ましい。
(About proximity speed)
The speed at which the
また、本発明者は、第2の近接工程において、粘度が0.1Pa・sの硬化性材料に対し、上型10と下型20とを0.02mm/sより速く近接させると、気泡が外側に向かって押し出されるより速く上型10と下型20との間隔が製造すべきウェハレンズ60の厚さになるまで近づいてしまい、ウェハレンズ60の内部に気泡が混入してしまう可能性があることを見出した。
In addition, when the inventor brings the
表1は、粘度が0.1Pa・sの硬化性材料A、粘度が0.2Pa・sの硬化性材料Bおよび粘度が0.6Pa・sの硬化性材料Cに対する気泡残量の量を示す表である。なお、表1に示す粘度は、各硬化性材料を50度で下型20に塗布した状態での値である。また使用した金型1の素材はNiであり、その上にフッ素系の離型処理を施している。
Table 1 shows the amount of remaining bubbles for the curable material A having a viscosity of 0.1 Pa · s, the curable material B having a viscosity of 0.2 Pa · s, and the curable material C having a viscosity of 0.6 Pa · s. It is a table. In addition, the viscosity shown in Table 1 is a value in a state where each curable material is applied to the
表1に示すように、硬化性材料Aに対し、硬化性材料Aを付着させてない上型10と、下型20とを、近接速度(金型近接速度)20μm/s(0.02mm/s)で近接させると、硬化性材料Aには、気泡が予め定められた値より多く残留する。
As shown in Table 1, the
同じ速度で、第1の近接工程で硬化性材料Aを付着させた上型10と、下型20とを近接させると、硬化性材料Aの気泡残留は、予め定められた値より少なくなる。
When the
また、第1の近接工程で硬化性材料Aを付着させた上型10と、下型20とを近接速度10μm/s(0.01mm/s)で近接させると、硬化性材料Aには、ほとんど気泡が残留しない。
Further, when the
同じ速度で、硬化性材料Bに対し、硬化性材料Bを付着させた上型10と、下型20とを近接させると、硬化性材料Bにもほとんど気泡が残留しない。同様に、硬化性材料Cに対し、硬化性材料Cを付着させた上型10と、下型20とを近接させると、硬化性材料Cにもほとんど気泡が残留しない。
When the
このように、上型10に硬化性材料を付着し、近接速度20μm/s(0.02mm/s)で、上型10と下型20とを近接させることにより、硬化性材料に気泡の混入が抑制されることがわかる。また、上型10に硬化性材料を付着した状態で、近接速度を10μm/s(0.01mm/s)で近接させると、より安定して気泡の混入を防ぐことができる。
In this way, by adhering a curable material to the
それゆえ、上型10と下型20とを近接させる速さを、0.02mm/s以下にすることにより、気泡の混入が抑制されたウェハレンズ60を好適に製造することができる。言い換えれば、第2の近接工程において、上型10と下型20との間隔が製造すべき硬化物の厚さとなるまでに、硬化性材料50を十分に上型と下型との間に濡れ広がらせることができるため、首尾よく気泡を外側に向かって押し出して、ウェハレンズ60の内部への気泡の混入を好適に抑制することができる。
Therefore, by setting the speed at which the
なお、表1において、硬化性材料として、粘度が0.1Pa・s、0.2Pa・s、および、0.6Pa・sの硬化性材料を用いているが、硬化性材料はこれに限定されない。また、粘度が0.6Pa・sより大きいものについては、下型20への塗布に要する時間がかかるため、硬化性材料は、粘度が0.6Pa・s以下であることが好ましい。
In Table 1, a curable material having a viscosity of 0.1 Pa · s, 0.2 Pa · s, and 0.6 Pa · s is used as the curable material, but the curable material is not limited to this. . For those having a viscosity greater than 0.6 Pa · s, the curable material preferably has a viscosity of 0.6 Pa · s or less because it takes time to apply to the
(第1の塗布工程における硬化性材料の塗布について)
上述したとおり、第1の近接工程において、上型10は、硬化性材料30と最初ほぼ一点で接触し、これにより、上型10に付着した硬化性材料30aに気泡が混入することを避けることができる。つまり、第1の塗布工程において、下型20に塗布する硬化性材料30の量(塗布量)は、第1の近接工程において上型10が硬化性材料30とほぼ一点で接触する量である。
(About application of curable material in the first application step)
As described above, in the first proximity process, the
図3は、硬化性材料30の塗布の一例を示す図である。図3(a)に示すように、上型10の素子部12が凹状である時、最初に硬化性材料30に接するのは、上型10の基材部11となる。そのため、図3(a)に示すように、下型20の基材部21を中心に硬化性材料30を塗布することが好ましく、このとき、硬化性材料30の頂点が、上型10の基材部11に接触する。また、図3(b)に示すように、上型10の素子部12が凸状である時、最初に硬化性材料30に接するのは、上型10の素子部12となる。そのため、図3(b)に示すように、下型20の素子部22を中心に硬化性材料30を塗布することが好ましく、このとき、硬化性材料30の頂点が、上型10の素子部12に接触する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of application of the
このときの硬化性材料30の塗布量について図4を参照して説明を行う。図4は、硬化性材料30が下型20に塗布された時の硬化性材料30の断面の一例を示す図である。
The application amount of the
図4(a)に示すように、下型20に対する球面状の硬化性材料30(液滴)の接触角をθcとし、液滴の高さ(液滴の頂部の、基材部21からの高さ)をhとする。また、液滴の半径をRとする。更に、図4(b)に示すように、硬化性材料30が塗布された下型20上の面(塗布面)の半径をrとする。また、液滴の左右端点の一端と液滴の頂点とを結ぶ線分の長さをcとすると以下の式が成り立つ。
As shown in FIG. 4A, the contact angle of the spherical curable material 30 (droplet) with respect to the
よって、線分の長さcは、以下の式となる。 Therefore, the length c of the line segment is as follows.
また、液滴の高さhは、以下の式で表すことができる。 The height h of the droplet can be expressed by the following formula.
液滴の体積(塗布量)Vは、次式で求めることができる。 The volume (application amount) V of the droplet can be obtained by the following equation.
よって、液滴の体積Vは、以下の式(1)となる。 Therefore, the volume V of the droplet is expressed by the following formula (1).
ここで、硬化性材料30を製造するウェハレンズの基板の厚さ以上に高く塗布することによって、第1の近接工程において、確実に上型10を硬化性材料30に接触させることができる。つまり、ウェハレンズの基板の厚さをhsとすると、h≧hsであればよい。よって、第1の塗布工程における硬化性材料30の塗布量Vは以下の式を満たすことが好ましい。
Here, the
例えば、接触角θc=45°の硬化性材料30を用いて、基板の厚さhs=0.5mmのウェハレンズを製造する場合、塗布量Vは、V≧1.2mm3を満たすことが好ましい。
For example, when a wafer lens with a substrate thickness h s = 0.5 mm is manufactured using a
これにより、第1の近接工程において、上型10が下型20と衝突することなく、確実に上型10を硬化性材料30に接触させることができる。
Thereby, the
なお、塗布面の半径rは、以下の式(2)で表すことができる。 The radius r of the coated surface can be expressed by the following formula (2).
式(1)に式(2)を代入することにより、液滴の体積Vは、次式となる。 By substituting equation (2) into equation (1), the volume V of the droplet becomes the following equation.
ここで、図3(a)および図3(b)に示すように、素子部22の中央間の距離、つまり、製造するウェハレンズの光学レンズの配列ピッチをpとする。硬化性材料30の塗布面の半径rが、光学レンズの配列ピッチpより大きくなるように、硬化性材料30を塗布すると、上型10と硬化性材料30とが多点で同時に接触する可能性がある。つまり、塗布面の半径rを光学レンズの配列ピッチp以下にすることにより、上型10と硬化性材料30とをほぼ一点で接触させることができる。したがって、p≧rであればよい。よって、第1の塗布工程における硬化性材料30の塗布量Vは以下の式を満たすことが好ましい。
Here, as shown in FIGS. 3A and 3B, the distance between the centers of the element portions 22, that is, the arrangement pitch of the optical lenses of the wafer lens to be manufactured is defined as p. When the
例えば、接触角θc=45°の硬化性材料30を用いて、光学レンズの配列ピッチp=3mmのウェハレンズを製造する場合、塗布量Vは、V≦18.6mm3を満たすことが好ましい。
For example, when a wafer lens having an optical lens arrangement pitch p = 3 mm is manufactured using the
これにより、第1の近接工程において、上型10と硬化性材料30とが多点で同時に接触することを好適に防ぐことができる。
Thereby, it can prevent suitably that the upper mold |
(上型10に付着した硬化性材料30aについて)
次に、分離工程後に、上型10に付着した硬化性材料30aについて説明する。図3(a)に示すように、上型10の素子部12が凹状である時、基材部11より突出する高さとなる量を上型10に付着させることが好ましい。また、図3(b)に示すように、上型10の素子部12が凸状である時、素子部12より突出する高さとなる量を上型10に付着させることが好ましい。
(About the
Next, the
つまり、上型10における基材部11から下型20方向への突出の高さ(素子部12が凹状の場合は0、素子部12が凸状の場合は、素子部12の高さ)以上の高さとなる量の硬化性材料30aを上型10に付着させることにより、硬化性材料30aが下型20に最も近くなる。
That is, the height of the
ここで、上型10に対する硬化性材料30aの接触角をθuとし、上型10における基材部11から下型20方向への突出の高さをhuとすると、硬化性材料30aの量(体積)Vuは、以下の式を満たすことが好ましい。
Here, the contact angle of the
例えば、突出の高さをhu=0.2mmの上型10に、接触角θu=45°の硬化性材料30aを付着させる場合、硬化性材料30aの量Vuは、Vu≧0.078mm3を満たせばよい。
For example, when the
これにより、第2の近接工程において、硬化性材料30aが最初に硬化性材料40に接触し得、本実施形態に係るウェハレンズが首尾よく製造される。
Thereby, in the 2nd proximity process,
なお、以上では、本実施形態では硬化性材料30と追加硬化性材料とが同じ材料であることを例に説明を行ったが、硬化性材料30と追加硬化性材料とは異なる材料であってもよい。
In the above description, the
(ウェハレンズ60の製造装置100について)
上述したウェハレンズ60の製造方法は、ウェハレンズ60の製造装置100が実施するものであってもよい。以下、図7および図8を参照して、ウェハレンズ60の製造装置100について説明する。図7は、ウェハレンズ60の製造装置100を示すブロック図である。
(About the
The wafer lens 60 manufacturing method described above may be performed by the wafer lens 60
図7に示すように、ウェハレンズ60の製造装置100は、塗布部(塗布手段)101、移動部(移動手段)102および制御部110を備えている。また、制御部110は、第1の塗布制御部(第1の塗布制御手段)111、第2の塗布制御部(第2の塗布制御手段)112、硬化制御部(硬化制御手段)113、第1の近接制御部(第1の近接制御手段)114、分離制御部(分離制御手段)115、および、第2の近接制御部(第2の近接制御手段)116を備えている。
As shown in FIG. 7, the wafer lens 60
塗布部101は、硬化性材料を下型20に塗布する。また、移動部102は、上型10および下型20を離接方向(典型的には、上下方向)に移動させる。なお、移動部102は、上型10のみを移動させるものであってもよいし、下型20のみを移動させるものであってもよいし、上型10および下型20の両方を移動させるものであってもよい。制御部110は、塗布部101および移動部102を制御して、上述したウェハレンズ60の製造方法を実行する。
The
次に、制御部110の各部の処理について、図8を参照し説明する。図8は、ウェハレンズ60の製造の流れを示すフローチャートである。
Next, processing of each unit of the
第1の塗布制御部111は、第1の硬化性材料30を下型20に塗布する第1の塗布工程を実行するよう、塗布部101を制御する。塗布部101は、第1の塗布制御部111からの制御に従い、第1の硬化性材料30を下型20に塗布する(S1:第1の塗布工程)。第1の塗布制御部111は、第1の硬化性材料30の塗布量について、上述した条件を満たすように調整することが好ましい。
The first application control unit 111 controls the
次に、第1の近接制御部114は、第1の硬化性材料30が前記上型に接触するように、上型10および下型20を近接させる第1の近接工程を実行するよう、移動部102を制御する。移動部102は、第1の近接制御部114からの制御に従い、上型10および下型20を近接させる(S2:第1の近接工程)。
Next, the first
その後、分離制御部115は、上型10および下型20を上下に分離する分離工程を実行するよう、移動部102を制御する。移動部102は、分離制御部115からの制御に従い、上型10および下型20を上下に分離する(S3:分離工程)。
Thereafter, the
次に、第2の塗布制御部112は、第2の硬化性材料(追加硬化性材料)を下型20に塗布する第2の塗布工程を実行するよう、塗布部101を制御する。塗布部101は、第2の塗布制御部112からの制御に従い、第2の硬化性材料を下型20に塗布する(S4:第2の塗布工程)。第2の塗布制御部112は、第2の硬化性材料の塗布量について、上述した条件を満たすように調整することが好ましい。
Next, the second
その後、第2の近接制御部116は、上型10および下型20を近接させる第2の近接工程を実行するよう、移動部102を制御する。移動部102は、第2の近接制御部116からの制御に従い、上型10および下型20を近接させる(S5:第2の近接工程)。第2の近接制御部116は、第2の近接工程における近接速度について、上述した条件を満たすように調整することが好ましい。
Thereafter, the second
その後、硬化制御部113は、硬化性材料50が硬化するまで上型10および下型20の間隔を維持することにより硬化物を製造する硬化工程を実行するよう移動部102を制御する。移動部102は、硬化制御部113からの制御に従い、上型10および下型20の間隔を維持する(S6:硬化工程)。
Thereafter, the curing
以上により、ウェハレンズ60の製造装置100は、気泡の混入が抑制されたウェハレンズ60を首尾よく製造することができる。
As described above, the
(プログラム及び記録媒体について)
また、上述した製造装置100の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
(About programs and recording media)
Moreover, each block of the
すなわち、製造装置100は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである製造装置100の制御プログラム(認証プログラム)のプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記製造装置100に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
That is, the
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。 Examples of the recording medium include a tape system such as a magnetic tape and a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk / hard disk, and an optical disk such as a CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.
また、製造装置100を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR(high data rate)、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
Further, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、ウェハレンズなどの硬化物の製造分野および当該硬化物の製造装置の製造分野において好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used in the field of manufacturing a cured product such as a wafer lens and the field of manufacturing a manufacturing apparatus for the cured product.
1 金型(成形型)
10 上型
11 基材部
12 素子部
20 下型
21 基材部
22 素子部
30 硬化性材料(第1の硬化性材料)
40 硬化性材料(第1および第2の硬化性材料の混合物)
50 硬化性材料(第1および第2の硬化性材料の混合物)
60 ウェハレンズ(基板)
60a 光学レンズ(素子)
100 製造装置
101 塗布部(塗布手段)
102 移動部(移動手段)
110 制御部
111 第1の塗布制御部(第1の塗布制御手段)
112 第2の塗布制御部(第2の塗布制御手段)
113 硬化制御部(硬化制御手段)
114 第1の近接制御部(第1の近接制御手段)
115 分離制御部(分離制御手段)
116 第2の近接制御部(第2の近接制御手段)
1 Mold (molding die)
DESCRIPTION OF
40 curable material (mixture of first and second curable materials)
50 curable material (mixture of first and second curable materials)
60 Wafer lens (substrate)
60a Optical lens (element)
DESCRIPTION OF
102 Moving part (moving means)
110 controller 111 first application controller (first application controller)
112 2nd application | coating control part (2nd application | coating control means)
113 Curing control unit (curing control means)
114 1st proximity control part (1st proximity control means)
115 Separation control unit (separation control means)
116 2nd proximity control part (2nd proximity control means)
Claims (8)
第1の硬化性材料を前記下型に塗布する第1の塗布工程と、
前記第1の塗布工程の後、前記第1の硬化性材料が前記上型に接触するように、前記上型および前記下型を近接させる第1の近接工程と、
前記第1の近接工程の後、前記上型および前記下型を上下に分離する分離工程と、
前記分離工程の後、第2の硬化性材料を前記下型に塗布する第2の塗布工程と、
前記第2の塗布工程の後、前記上型および前記下型を近接させる第2の近接工程と、
前記第2の近接工程の後、前記第1および第2の硬化性材料を硬化させることにより前記硬化物を製造する硬化工程と、を含むことを特徴とする硬化物の製造方法。 A method for producing a cured product, wherein a cured product is produced using a mold composed of an upper mold and a lower mold,
A first application step of applying a first curable material to the lower mold;
After the first application step, a first proximity step in which the upper die and the lower die are brought close to each other so that the first curable material contacts the upper die;
A separation step of separating the upper die and the lower die vertically after the first proximity step;
After the separation step, a second application step of applying a second curable material to the lower mold,
After the second coating step, a second proximity step for bringing the upper die and the lower die close to each other;
And a curing step for producing the cured product by curing the first and second curable materials after the second proximity step.
を満たすことを特徴とする請求項2に記載の硬化物の製造方法。 The application amount V of the first curable material in the first application step is
The method for producing a cured product according to claim 2, wherein:
を満たすことを特徴とする請求項2または3に記載の硬化物の製造方法。 The application amount V of the first curable material in the first application step is
The manufacturing method of the hardened | cured material of Claim 2 or 3 characterized by satisfy | filling.
硬化性材料を前記下型に塗布する塗布手段と、
前記上型と前記下型とを離接方向に移動させる移動手段と、
前記塗布手段を制御して、第1の硬化性材料を前記下型に塗布する第1の塗布工程を実行する第1の塗布制御手段と、
前記移動手段を制御して、前記第1の塗布工程の後、前記第1の硬化性材料が前記上型に接触するように、前記上型および前記下型を近接させる第1の近接工程を実行する第1の近接制御手段と、
前記移動手段を制御して、前記第1の近接工程の後、前記上型および前記下型を上下に分離する分離工程を実行する分離制御手段と、
前記塗布手段を制御して、前記分離工程の後、第2の硬化性材料を前記下型に塗布する第2の塗布工程を実行する第2の塗布制御手段と、
前記移動手段を制御して、前記第2の塗布工程の後、前記上型および前記下型を近接させる第2の近接工程を実行する第2の近接制御手段と、
前記移動手段を制御して、前記第2の近接工程の後、前記第1および第2の硬化性材料が硬化するまで前記上型および前記下型の間隔を維持することにより前記硬化物を製造する硬化工程を実行する硬化制御手段と、を含むことを特徴とする硬化物の製造装置。 A cured product production apparatus for producing a cured product using a mold composed of an upper mold and a lower mold,
Application means for applying a curable material to the lower mold;
Moving means for moving the upper mold and the lower mold in the direction of separation and contact;
A first application control means for controlling the application means to execute a first application step of applying a first curable material to the lower mold;
A first proximity step of controlling the moving means to bring the upper die and the lower die closer so that the first curable material contacts the upper die after the first application step; First proximity control means to execute;
Separation control means for controlling the moving means to perform a separation step of separating the upper mold and the lower mold vertically after the first proximity process;
A second application control means for controlling the application means to execute a second application process for applying a second curable material to the lower mold after the separation step;
A second proximity control means for controlling the moving means to execute a second proximity step for bringing the upper die and the lower die closer after the second application step;
The cured product is manufactured by controlling the moving means and maintaining the distance between the upper mold and the lower mold until the first and second curable materials are cured after the second proximity step. And a curing control unit that executes a curing process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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