TW201002534A - Specific-light-cured and pressure-differential embossing apparatus - Google Patents

Description

201002534 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種壓差式壓印成型設備，尤其關於 一種特定光固化型壓差式壓印成型設備。 【先前技術】 微機電糸統（micro-electro-mechanical-system,簡稱 MEMS)的發展在世界各地都備受矚目，MENS包含了機 械、光學、電子、材料、控制、化學等多重科技的技術 整合。吾人希望能利用此技術來使產品微小化而提高其 性能、品質、可靠度及附加價值，同時降低生產成本與 能源的消耗，使生產和生活應用更加方便。 微熱壓印法屬於MEMS領域中之主要微結構複製技 術，其中，微結構係指具有微米或奈米尺寸的結構。微 結構可以直接用作零組件，或是經過其他製程來利用。 因為此製程簡便而且可以使用批量製造，所以若能有效

控制成品的成型精度及品質，即可提高MENS產品的產 能0 以往微熱壓印製程皆利用油壓缸、氣壓缸、馬達/螺 桿或其他加壓機構，直接驅動壓板往塑膠材料及模具來 進行。利用這種方法會有壓印力分佈不均的情形，'特別 是進行大面積的壓印時所產生的問題更嚴重，進而影響 到成品的尺寸以及複製精度。此外，熱壓印製程需要‘ 所欲壓印的標的進行加熱以及溫度控制，這種加熱及溫 度控制的程序將更進一步影響到所提供的壓印力，造: 6 201002534 另一干擾因素，而且會使成品中殘留有熱應力。 【發明内容】 因此，本發明之一個目的係提供一種特定光固化型 壓差式壓印成型設備，利用流體之等向、等壓之特性來 製作大面積之微結構，同時提升微結構之精確度。 Λ 為達上述目的，本發明提供一種特定光固化型壓差 式壓印成型設備，用以壓印位於一基板上之一特定光固 化層。壓印成型設備包含一殼體組件、一模具、一彈性 驅動模組、一壓差產生模組以及一特定光提供模组。彀 體組件具有一腔室，基板係設於殼體組件之腔室内。模 具設於殼體組件之腔室内，並面對基板上之特定光固化 層。彈性驅動模組位於腔室中以將腔 〜η ""人 弟一子腔 ;及：第二子腔室。壓差產生模組連接至第—子腔室與 第一子腔室，用以使第一子腔室與第二子腔室產生壓差，、 而驅動彈性驅動模組移動，進而驅動模具移動而對特定 2固化層加壓。特定光提供模組用以提供—特定光至特 定光固化層’來固化特定光固化層。 ’ 藉由本發明之特定光固化型壓差式壓印成 =用來製作大面積微結構，㈣製程可^在常:低壓 免僖二夠有效縮短製程時間及節省能源，也可以避 、’先的射出成型成品的熱應力問題。 為讓本發明之上述内容能更明顯易懂， 較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。， 7 201002534 【實施方式】 本發明的壓差式壓印成型設備可以應用在電子產 品’譬如數位影音光碟機、數位相機、攝錄機、以及表 面有結構的元件，譬如是鏡面結構元件、微透鏡元件、 繞射光學元件等。本發明主要是利用氣體壓力的產生， 辅以紫外光固化成型技術，藉以利用均勾分佈的麼力， 於常溫低壓下簡單並快速地完成大面積微結構的壓印程 序。因λ，本發明有助於大幅縮短製程時間以及大幅降 低成本’解決傳統的壓印結構變形及壓印殘留層分佈不 均等情形。此外，配合抽真空裝置及彈簧式載具可以有 效抑制殘留氣泡的產生。 、圖1與2顯示依據本發明第一實施例之壓差式壓印 成型設備之第-與第二狀態。如圖1與2所示，本實施 例：特定光固化型壓差式壓印成型設# 1係用以壓印位 於一基板2上之-特定光固化層3。特定光固化層3的 材料特別是紫外光固化樹脂，其在受到紫外光照射後會 固化然而，特定光固化層3的材料亦可以是其他材料， 其雙到其他特定光後會固化。 。壓印成型設備1包含一殼體組件1 〇、一模具2〇、一 彈性驅動模組30、-壓差產生模組40以及一特定光提 供模組5 0。 1 α风體組件1 〇具有一腔室丨〖。基板2係設於殼體組件 ±之腔室11内。於本實施例中，殼體組件1 0包含一第 成體12及一第二殼體14，且基板2係固定至第二殼 8 201002534 模具2 0設於殼體組件1 〇之牌玄"^ 干U之腔至11内，並面對基板 2上之特定光固化層3。 —彈性驅動模組30位於腔室u中以將腔室u分成一 第一子腔室111及一第二子腔官 卞紅至112。彈性驅動模組30 包3-氣密膜32’氣密膜32被夾合於第一殼體12及第 二殼體Μ之間以將腔室u分成第一子腔室iu與第二 子腔室112 ’且模具20固定至氣密膜&，以受氣密膜η 驅動。 —壓差產生模組40連接至第一子腔室lu與第二子腔 室U2,用以使第一子腔室111與第二子腔室112產生壓 差，而驅動彈性驅動模組3〇移動，進而驅動模具Μ移 動而對特定光固化層3加壓。壓差產生模組4()包含連接 至第一子腔室U1之一流體提供裝置42，其連接至第一 =體12之一入口 12A，用以提供一第一流體至第一子腔 至m中。第一流體可以是空氣、惰性氣體及液體。此 外，壓差產生模組40可以更包含連接至第二子腔室 之一流體抽出裳置44,其連接至第二殼體14之一出口 二^以抽出第二子腔室112之一第二流體。第二流體 亦:以疋空4、惰性氣體及液體，且可與第一流體相同。 值得注意的是，流體抽出裝置44或流體提供裝置42可 以被移除，只要第二子腔室112或第—子腔室⑴可以 連通至外界即可。因此，壓差產生模組40可以僅包含流 體抽出裝置44或流體提供裝置42。 特定光提供模組50用以提供—特定光至特定光固化 層3，來固化特定光固化層3 ^特定光提供模組π係固 9 201002534 定於第一殼體12上’並位於腔室U内’特定光提供模 組50包含一平面光源或線光源53。或者，特定光提供 模組50可以包含一紫外光汞燈或一紫外光發光二極體f 如圖9與11所示。如圖9所示，特定光提供模組包 含一點光源51及一導光元件52。或者，特定光提供模 組50可以固定於第一殼體12上，並位於腔室丨丨外，如 圖12所示。或者’特定光提供模組5〇可以固定於第二 殼體14上，並位於腔室1丨内，如圖Η所示。或者，特 定光提供模組50可以固定於第二殼體14上’並位於腔 室11外，如圖14所示。 本實施例之操作將說明於下。首先，將模具2 〇、特 疋光固化層3與基板2對準疊合。接著，使用氣密膜32 覆盍在模具20上。然後，將第一殼體12隔著氣密膜32 放到第二殼體14上，以形成腔t n。接著，利用流體 =出裳置44對第二子腔室！ 12進行抽氣，同時利用流體 ，供農置42對第二子腔室112進行吸氣，以將兩個子腔 ^的壓差調整至特定光固化^ 3 #成型壓力。此時，特 疋光固化層3受壓力而開始往模具20的模穴中充填，等 2奴時間後使充填完成，再利用特定光提供模紐5〇所 二特疋光來照射特定光固化層3以使其固化。接著， 1第设體12與第二殼體14，即可取出壓印成型的 製品。值得，*咅沾9 μ w的疋，於本實施例中，氣密膜32及模具 2 0皆可被特定夯空 疋九穿透’以利特定光固化層3之固化。 圖 3 斑 4 - ,, /、，、肩不依據本發明第二實施例之壓差式壓印 成型設備之M __ & -、第—狀態。如圖3與4所示，彈性驅 201002534 動模組3〇更包含-彈簧式載具34,彈簧式載具34固定 至第-殼體12及氣密膜32。彈簧式載具％具有 ⑷及兩彈菁342，其組合結構如圖3所示。彈箬式載且 34可调整彈性驅動模、组3〇的彈性係數，並將整個彈性 驅動模組30對於模具2〇所施加的塵力予以均勾 :避免壓印時所產生的殘留氣泡。於本實施例中，彈‘ 二：：：、氣密膜32及模具2。皆可被特定光穿透，以 利特疋光固化層3之固化。 圖5與6顯示依據本發明第三實施例之壓

成型設備之第一與第二狀離。如圖ς r P 如圖5與6所示，彈性驅 :模組30包含一氣囊36,氣囊乂位於腔室 ，至U分成第-子腔室⑴與第：子腔室112，第—: 腔室⑴位於氣囊36 Θ ’第二子 弟子 外，且模具20位於特定光固化層3 彳於乳囊刊 氣囊36驅動。壓差產 纟文逐漸膨脹之 使氣囊36膨脹。於本t = r 氣囊％充氣，以 V/ 光固化:VT及基板2皆可被特定光穿透，以利特定 先固化層3之固化。 j竹疋 圖7與8顯示依據本發明第 成型設備之第一與第二狀態。如第二實 動模組-包含一氣囊36及一彈V二8且所彈性驅 位於腔室11内以將腔室η分成第菁式載具34’氣囊36 子腔室11?钕 刀成第~子腔室111與第二 占 12,第一子腔室ill位於氣囊36内，第二 至112位於氣囊36外， 子腔 上，彈筈+ # a 杈八20固定至彈簧式載具34 簧式栽具34受逐漸膨脹之氣囊％驅動以對特定 11 201002534 光固化層3加壓。於本實施例中，第二殼體丨4之特定光 可牙透部分UVT及基板2皆可被特定光穿透，以利特定 光固化層3之固化。 圖9至14顯示依據本發明之特定光提供模組之各種 例子。特定光提供模組50可以有多種的設置方式。如圖 9所示，特定光提供模組50固定於腔室η内，並包含 點光源51及導光元件52，點光源5丨譬如是紫外線發光 二極體，而導光元件52譬如是導光棒或導光板。如圖1〇 所示，特定光提供模組50包含點光源5丨及導光元件52， 點光源51固定於腔室u外，而導光元件52固定於腔室 11内。如圖11所示，平面光源或線光源53固定於第一 殼體12’並位於腔室u内。如圖12所示，平面光源或 線光源53固定於第一殼體12，並位於腔室n外，且第 -殼體i2之特定光可穿透部分υντ可被特定光穿透… 如圖13所不’平面光源或線光源53固定於第二殼體μ， 並：於腔室U内。如圖14所示，平面光源或線光源53 固定於第二殼冑14’並位於腔室u外，且第二殼體Μ 之特定光可穿透部分UVT可被特定光穿透。。 藉由本發明之特定光固化型壓差式壓印成型設備， 可以用來製作大面積微結構，壓印製程可以在常溫低壓 ::行’能夠有效縮短製程時間及節省能源，也可以避 ::統的射出成型成品的熱應力問題。這是因為利用傳 :的熱壓製程來製作大面積的微結構需要大型的油壓 的缺陷。本發明利用流體等’造成壓印 用體4向、專壓的特性來壓印大面 12 201002534 積的微結構，因此可以提升微結構的複製成型 、句勻性。 在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅 用以方便說明本發明之技術内容，而非將本發明狹義地 :制：上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請 範圍之f月況所做之種種變化實施，皆屬於本發明 13 201002534 【圖式簡單說明】 圖1與2顯示依據本發明第一實施例之壓差式壓印 成型設備之第一與第二狀態。 圖3與4顯示依據本發明第二實施例之壓差式壓印 成型設備之第一與第二狀態。 圖5與6顯示依據本發明第三實施例之壓差式壓印 成型設備之第一與第二狀態。 圖7與8顯示依據本發明第四實施例之壓差式壓印 成型設備之第一與第二狀態。 圖9至1 4顯示依據本發明之特定光提供模組之各種 例子。 【主要元件符號說明】 UVT :特定光可穿透部分 1 :壓差式壓印成型設備 2 :基板 1 0 :殼體組件 1 Π :第一子腔室 12 :第一殼體 14 :第二殼體 20 :模具 32 :氣密膜 341 :導桿 36 :氣囊 42 :流體提供裝置 3 :特定光固化層 11 :腔室 11 2 :第二子腔室 12 A :入口 14A :出口 3 〇 :彈性驅動模組 34 :彈簧式載具 3 42 :彈簧 4 〇 :壓差產生模組 4 4 :流體抽出襄置 14 201002534 50 ··特定光提供模組 52 :導光元件 5 1 :點光源 5 3 :平面光源或線光源

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Claims (1)

1. 201002534 十、申請專利範圍： 1 · 一種特定光固化型壓差式壓印成型設備，用以 壓卩位於基板上之一特定光固化層，該壓印成型設備 包含： 设體組件，其具有一腔室，該基板係設於該殼體 組件之該腔室内； 一模具，設於該殼體組件之該腔室内，並面對該基 板上之該特定光固化層； —彈性驅動模組，位於該腔室中以將該腔室分成一 第一子腔室及一第二子腔室； 一壓差產生模組，其連接至該第一子腔室與該第二 子腔室’用以使該第一子腔室與該第二子腔室產生壓差， 而驅動該彈性驅動模組移動，進而驅動該模具移動而對 该特定光固化層加壓；以及 -特定光提供模組，用以提供一特定光至該特定光 固化層，來固化該特定光固化層。 2. ”請專利範圍帛！項所述之特定光固化型壓 差二印成型設備，其中該殼體組件包含一第一殼體及 第一设體，該基板係固定至該第二殼體上。 差气3壓請專利範圍第2項所述之特定光固化型壓 差式堡印成型設備，其中該彈性 該氣密膜被夾合於該第 3乱在膜 _ t八+ » # 双體及该弟二喊體之間以將該 工至刀成β亥苐一子腔室鱼_笛-工祕— 6 與°亥第一子腔至，且該模具固定 至該軋禮膜，以受該氣密膜驅動。 申明專利圍第3項所述之特定光固化型壓 16 201002534 差式壓印成型設備，其中該彈性驅動模組更包含媒 式載具，該彈菁式载具固定至該第-殼體及該氣密膜/ ::申請專利範圍第2項所述之特定光 差式壓印成型設備，其中該特定光係為紫外光。 6·如申請專利範圍第2項所述之料定# m #厂 差式壓印成型設備，其中該牲 ^ 第一”，^ 特疋先k供模組係固定於該 第设體上，並位於該腔室内。 8·如申請專利範圍第2項所沭夕牲—L 貝所連之特疋光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該牲 望一 Μ麯,，’、千。亥特疋先提供模組係固定於該 第一设體上，並位於該腔室外。 9.如申請專利範圍第2項所诚夕4主…j 茬彳 項所这之特疋光固化型壓 第一奶 、 寺疋先楗供模組係固定於該 弟一 Λ又體上，亚位於該腔室内。 1〇_ 如申請專利範圍第2馆邮、+、— .,^ 項所述之特定光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該特 m M ^ . ^ y f疋先棱供模組係固定於該 弟一双體上，並位於該腔室外。 1 1 . 如申請專利範圍第）TS ^、+、 ^ 弟2項所述之特定光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該特 源及-導Μ件。 料組包含-點光 差弋壓 U利祀圍帛2項所述之特定光E]化型壓 Ϊ式壓印成型設備’其中該特定光提供模組包含一平面 光源或一線光源。 匕3 千面 13<如申請專利範圍第2項所述— i 差式堡印成型設備’其中言亥特 U 光水燈或一紫外光發光二極體。 糸卜 17 201002534 14_如申請專利範圍第2項所述之特定光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該彈性驅動模組包含一氣囊， 該氣囊位於該腔室内以將該腔室分成該第一子腔室與該 第二子腔室，該第一子腔室位於該氣囊内，該第二子腔 室位於該氣囊外，且該模具位於該特定光固化層上，並 受逐漸膨脹之該氣囊驅動。 15. 如申凊專利範圍第2項所述之特定光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該彈性驅動模組包含一氣囊及 一彈簧式載具，該氣囊位於該腔室内以將該腔室分成該 第一子腔室與該第二子腔室，該第一子腔室位於該氣囊 内，邊第二子腔室位於該氣囊外，且該模具固定至該彈 簧式載具上，該彈簧式載具受逐漸膨脹之該氣囊驅動以 對该特定光固化層加壓。 16. 如申請專利範圍第2項所述之特定光固化型壓 差式壓印成型設備，其中該壓差產生模組包含連接至該 第一子腔室之一流體提供裝置，其連接至該第—殼體之 一入口，用以提供一第一流體至該第一子腔室中。 17. 如申請專利範圍第16項所述之特定光固化型 壓差式壓印成型設備，其中該第一流體係為選自於空氣、 惰性氣體及液體所組成之群組。 =、 18. 如申請專利範圍帛16項戶斤述之特定光固化型 壓差式壓印成型設備，其中該壓差產生模組更包含連接 至該第二子腔室之一流體抽出裝置，其連接至該第二妒 體之一出口，用以抽出該第二子腔室之—第二流體。几又 19. 如申請專利範圍帛18項所述之特定光固化型 18 201002534 壓差式壓印成型設備，其中該第一流體與該第二流體之 每一個係為選自於空氣、惰性氣體及液體所組成之群組。 20. 如申請專利範圍第1 8項所述之特定光固化型 壓差式壓印成型設備，其中該第一流體相同於該第二流 體。

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