TW458882B - Device and method for separating a shaped substrate from a stamping tool - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 ^58882 A7 ____B7__ 五、發明說明（/ ) 本發明係相關於一種使一造型基板從一衝壓工具分離 之裝置，該衝壓工具係具有一可封閉容室之一對容室組件 ，該兩個容室組件係能夠彼此相對運動，其中一第一容室 組件係可作爲一個用於該衝壓工具之支撐部，以及一第二 容室組件係可作爲一個用於該造型基板之支撐部。 —種用以製造顯微工程組件之方法係已知其名稱爲L I G A程序（其中L I G A係爲一德國的首字母縮略詞， 係可用於以同步加速器輻射（S y n c h r 〇 t r ο η R a d i a t i ο n )進行之平版印刷（L i t h o g r a p h y )、電鏟（Electroplat ing)、以 及使用塑膠的模製程序（Mo u 1 d i ng using P 1 a s t i c s ))。藉由將一模製工具壓入一個例如是 —層熱塑性材料之可塑性材料中，三維的圖案較佳地係在 真空狀態之下並且在一高於該可塑性材料的軟化溫度之溫 度下被製造，其中該等圖案的高度範圍係從數毫微米到數 百微米。 —種根據德國第DE 196 48 844 C1號專 利案（其中該德國專利案係適合於此一目的）所述之裝置 係包括有一容室，該容室係具有一被固定於該機架上之容 室部分以及一可移動的容室部分。設定在該容室內部之壓 力和溫度條件係可被連結到一個作用於該固定容室部分上 之作用力的預定値。 在該熱模製程序已經完成之後，已經被施加於該固定 的容室組件上之一基板支撐部之可塑性材料係由於該模製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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— III · I I I I 線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） ' ^5 88 82 A7 B7 五、發明說明O'/) 程序所造成模製工具的大深寬比（a s p e c t rat i ο )、收縮程序、以及表面粗糙度，而能夠黏附於該模製 工具之圖案，並且必須以一種適當之方式而被分開。 一種根據德國第D E— 195 — 09 — 452-A1 號專利案所述之裝置係可被使用於此一脫模程序，其中該 裝置係用於可在脫模過程之中將撓曲應力保持於一低水平 ，並且用以避免在可獲得的模製工具表面之上的幾何條件 之限制。 一模具插入部（其中該模具插入部之微小結構係可被 傳遞到一模製部分之上）之邊緣區域係藉由一噴射器而可 被包圍，其中爲了能夠將該模製部分脫模，該噴射器係能 夠被移動於一靜止位置以及一工作位置之間。一能夠被充 滿一加壓流體之空間係可被裝設於該噴射器遠離該模製部 分的側邊之上。在該噴射器之工作位置上，其目的在於， 該流體將可作用於該模製部分的邊緣之下方，將可在該模 具插入部與該模製部分（其中該模製部分係將要被脫模） 之間形成一壓力，並因此能夠有助於脫模處理程序。此外 ，其目的在於，該噴射器將可在該流體之中的壓力的輔助 之下而能夠被移入該噴射器的工作位置之中。 無論如何，在一種具有此一本質之作動方法所揭示的 解決方式之中係牽涉到相當大的不可靠性，其中在該方法 之中，基於該流體之雙重功能所設置的空間係必須被設計 成爲一壓力容室，並且，爲了移動該噴射器，該空間係必 須能夠作用爲一氣動式汽缸β此係因爲該模具插入部以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4规格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注*事項再填寫本頁) -* -- -I I 1 n 一-^· i 線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明） 相鄰的噴射器’以及位於該噴射器上方模製部分之該層， 該等係可被設置成爲該空間之擋壁元件。該噴射器之上的 模製部分之未界定黏合作用將可導致未密封區域，並且對 於該裝置之功能將可能會具有一相當大的反作用。 同時，該脫模程序之控制係未被界定，此皆由於所施 加的作用力控制作用以及藉由機械止動部之終止作用。該 造型部件之作用仍然保持大致不受控制。 一更進一步之缺點係爲該噴射器與該模具插入部之邊 緣側的配合作用，此係因爲對於一昂貴組件之此等直接干 渉作用係不必要地增加損壞之危險性或增加其他某些對於 該工具之反作用的危險性。 本發明之目的係能夠使得脫模在操作上更加可靠，並 能夠大大地防止對於昂貴組件之損壞。 根據本發明，本發明之目的係可藉由一種用以將一造 型基板從一衝壓工具分離之裝置而能夠被達成，其中該裝 置係具有一對容室組件，該雨容室組件係能夠彼此相對運 動，該裝置係可被構造成爲一可封閉之容室，其中一第一 容室組件係可作爲一個用於該衝壓工具之支撐部，以及一 第二容室組件係可作爲一個用於該造型基板之支撐部。該 容室係包括一基板夾持器，其中當該容室被封閉時，該基 板夾持器係可將該造型基板固設於該衝壓區域之外側的支 撐部之上，因此，當該容室被打開時，該造型基板係可從 該衝壓工具之中脫離。 更進一步地，該基板夾持器係能夠平行於該兩容室組 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 --------線 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4δ 8882 .，㈣、 A7 B7 五、發明說明（+ ) 件之運動方向而被移動，並且連同用於該衝壓工具之支撐 部一起包圍一第一壓力容室。有利的情況是，該第〜壓力 容室係被機械加工進入該用於該衝壓工具的支撐部之中而 成爲一環形溝槽，其中該基板夾持器係可界定該環形溝槽 0 該壓力容室係包含該基板夾持器而成爲一可移動部分 ，並可操作成爲一氣動式汽缸而具有一髙度之可靠度，其 中藉由增加該容室之容積將使得該基板夾持器可隨著該氣 動式汽缸而能夠被移向該基板。 假如該基板夾持器係可包圍該用於該衝壓工具的支撐 部之上之一工具夾持器的話，此亦爲有利之情況，其中該 工具夾持器係可嚙合於該衝壓工具的周界表面之四周。此 將可避免該昂貴的衝壓工具與一可移動部件之間之一直接 的交界面，因此，將能夠大幅地減少造成損害的危險性。 更進一步地，該基板夾持器，其中該基板夾持器係抵 靠於該造型基板之上，係可配合該工具夾持器以能夠界定 一第二壓力容室，其中至少一用於壓縮空氣之管道係可經 由該工具夾持器而被導入該第二壓力容室之中，以便於當 該容室被打開時能夠輔助使得該造型基板從該衝壓工具之 中脫離。 該用於該衝壓工具之支撐部係包括兩用於壓縮空氣之 進給管道，其中一第一進給管道係被連接至該第一壓力容 室之中，並且一第二進給管道係被連接到該位於該工具夾 持器之中的管道之上。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -K I I ^1 — α I i^-ΟΊ , t— I t i > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） :· ' ^ ^ ^ 8 8 2 Α7 --- Β7 五、發明說明（f) 此外，本發明亦有關於一種用以將一造型基板從一位 於一封閉容室之內部中的衝壓工具分離之方法，其中該封 閉容室係包括一對容室組件，該兩容室組件係能夠彼此相 對運動，其中一第一容室組件係可作用成爲一用於該衝壓 工具之支撐部，以及一第二容室組件係可作用成爲一用於 該造型基板之支撐部》該造型基板係被固設於它位於一邊 緣區域之中的支撐部之上，其中該邊緣區域係位於一衝壓 區域之外側，並且係可藉由打開該容室以能夠從該衝壓工 具之中脫離。 對照於根據德國第DE— 195-09 — 452—A 1號專利案之已知的解決方式，其中以功能性術語而言， 該模製部分只可藉由該噴射器之作用力控制方式以能夠從 該模具插入部之中脫離，該造型基板從該衝壓工具之中的 脫離作用係可被分成各種功能性序列，其中該等各種功能 性序列係可藉由不同方式被控制。雖然該造型基板係可被 保持於它位於該邊緣區域之中的支撐部之上，藉由適當地 調整該容室的打開係有可能將該造型基板與該衝壓工具分 離。該模製部分之操作性能將可主要地保持爲可控制。該 造型基板將不會被剝離或被噴出，然而相反地，剛開始將 可被保持定位，並且將可於隨後被拉出。 針對該等功能性序列（其中該等功能性序列係能夠藉 由壓縮空氣而被實施），分離的壓力容室係可被裝設，其中 在該等壓力容室之中，將可在任何時候保持穩定的壓力條 件。有利地，該脫離操作在任何時候係可藉由此一方式以 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

--------奸· —-------I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 808¾ A7 B7 五、發明說明（) 能夠可靠地被控制，以致於該可塑性材料係能夠均与地被 移開，而不致於產生彈回之效應，並且將不致於磨損該工 具上之圖案。藉此將可避免手控式再加工’並且將可能使 得該分離程序之步驟能夠自動化，其中該等分離程序步驟 係能夠在模製之後被重製’藉此將可導致生產力之增加。 本發明將可於以下的說明之中配合參考隨後所附之圖 式而更詳細地被解釋，其中： (一） 、圖式部份： 第一圖：係顯示出根據本發明之一種用以模製顯微工 程圖案之裝置。 第二圖：係顯示出如第一圖之中所示的裝置之中所包 含的一種脫模裝置。 第三圖：係顯示出在脫模操作已經開始之後該脫模裝 置之一摘要。 (二） 、圖號部份 (請先閱讀背面之>i意事項再填寫本頁) II:---------線· (1 ) 容室組件 (2 ) 容室組件 (3 ) 衝壓工具 (4 ) 基板支撐部 (5 ) 造型基板 (6 ) 溫度控制板 (7 ) 溫度控制板 (8 ) 工具夾持器 (9 ) 底板 & 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 458882 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (10 ) 密封環 (11 ) 密封環 (12 ) 密封環 (13 ) 環形溝槽 (14 ) 內圓柱表面 (15 ) 圓柱周界表面 (16 ) 基板夾持器 (17 ) 第一壓力容室 (18 ) 第一進給管道 (19 ) 突出部 (20 ) 密封元件 (21 ) 密封機構 (22 ) 密封機構 (23 ) 外周界表面 (24 ) 復位彈簧 (25 ) 第二進給管道 (26 ) 管道 (27 ) 管道 (28 ) 第二壓力容室 〔較佳實施例的詳細說明〕 根據第一圖之中所示之可在一真空狀態下操作的成型 裝置係可被構造成爲一可封閉之容室，並包括兩能夠相對 移動之容室組件（1 )和（2 )，其中一容室組件（1 )係 包括一可用於一衝壓工具（3)之支撐部，並且另—位於 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V TJ ν* t— « rr 0 n t— i t 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 x 297公釐) 458882 - Α7 ___-__Β7_ 五、發明說明（$ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —基板支撐部（4)之上的容室組件（2 )係包括一可造 型基板（5 )。兩溫度控制板（6 )和（7 )係可用以設定 一用於熱衝壓所需之溫度。 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第二圖之中將能夠更淸楚地看出，該用於衝壓工具 (3 )之支撐部係包括一圓柱形工具夾持器（8 )，該工具 夾持器（8 )係被附接至一底板（9 )之上，並可被一密 封環（1 0 )密封，並且係嚙合於該衝壓工具（3 )的周 界表面之四周。一環形溝槽（1 3 )(其中該環形溝槽（1 3 )之圓柱形內表面（1 4 )係藉由該工具夾持器（8 ) 之圓柱形周界表面（1 5 )而被延伸）係可在該底板（9 )之中被機械加工，其中該底板（9 )係被附接至該溫度 控制板（6 )之上，並且係經由該兩密封環（1 1 )和（ 1 2 )而被密封。一環形基板夾持器（1 6 )(其中該基板 夾持器（1 6 )係能夠平行於該兩容室組件（1 )和（2 )之運動方向而被移動）係可配合該環形溝槽（13)以 及該延伸於該環形溝槽（1 3 )之中的周界表面（1 5 ) 以能夠形成一第一壓力容室（1 7 )，其中一用於壓縮空氣 之第一進給管道（1 8 )係經由該底板（9 )而被導入該 第一壓力容室（1 7)之中。該基板夾持器（1 6 )(其中 該基板夾持器（16)之一端側之上係具有一突出部（1 9 )，該突出部（1 9 )係可作用成爲一毛坏夾持器，並具 有一周圍的密封元件（2 0 ))係可藉由兩密封機構（2 1 )和（2 2 )而能夠分別地抵靠於該工具夾持器（8 )的 圓柱形外表面（1.5 )以及該環形溝槽（1 3 )的圓柱形 10 本紙張尺度適用1ί1國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί摩 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（ 外表面（2 3 )之上。藉此將可保證，該基板夾持器（8 )(其中該基板夾持器（8 )係能夠沿著軸向方向移動）係 能夠如同一氣動式汽缸之活塞一樣地作動。該運動範圍之 一方向係藉由該底板（9 )而被界定，並且其另一方向係 藉由止動部而被界定（其中該等止動部在圖中並未被顯示 出來）β在壓縮空氣之進給動作已經被停止之後，該等復位 彈簧（2 4)係可作動以能夠將該基板夾持器（1 6 )回 復至它的靜止位置上。在該靜止位置上，該基板夾持器（ 1 6 )係被升高到足夠遠之處，以使得該突出部（1 9 ) 以及該周圍密封元件（2 0 )將不致於突出超過該衝壓工 具（3)之結構表面（雖然此一情況並未被顯示於任何圖 式之中。 —位於該底板（9)之中之可用於壓縮空氣的第二進 給管道（2 5 )係形成開口而進入一垂直延伸的管道（2 6 )之中，並且係可藉由該工具夾持器（8 )中之一更進 —步的管道（2 7 )而被延伸到一端側出口之處。該兩進 給管道（1 8)和（2 5 )係藉由一成型裝置氣動式控制 系統（圖中並未顯示出來）來供應，並且係能夠分別地被 驅動。 該衝壓周期（其中舉例而言，根據德國第D Ε — 1 9 6 — 48-844 — C1號專利案之描述，在該衝壓周期 之中，該衝壓工具（3 )的表面之圖案係可被傳遞到該基 板之上）係從該成型裝置的關閉開始。在此時’該基板夾 持器（1 6 )係位於靜止位置上。在適當的大氣條件（中 11 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tx---------線- .撕: 4 5 38 8 2 ' Α7 Β7 五、發明說明（丨ο) 空狀態）已經藉由利用該氣動式控制系統而被設定之後， 並且在該理想的溫度已經藉由利用該兩溫度控制板（6 ) 和（7 )而被設定之後，該兩容室組件（1 )和（2 )係 可藉由一作用力控制以及距離控制之方式而能夠相對地垂 直式被定位，一直到該衝壓工具（3 )與該可造型基板（ 5 )接觸爲止。然後，藉由一作用力控制定位操作之方式 ，該可造型基板（5)係根據被設定的程序參數而能夠被 壓入該衝壓工具（3 )之中在該壓入程序之後，該容室 係藉由該兩溫度控制板（6 )和（7 )而能夠被冷卻至一 根據程序而定的脫模溫度之上。在此周期之中，該衝壓工 具（3 )以及該造型基板（5 )(其中該造型基板（5 )係 已經藉由該衝壓操作程序而被產生）之間的接觸表面係藉 由一作用力調整之方式被保持。 當該脫模溫度已經被達到時，標準大氣壓力條件係可 再次地被設立於該容室之中。在壓力平衡狀態已經被發生 之後，被壓縮之空氣係可藉由該氣動單元而被施加於該進 給管道之中，其中該被壓縮之空氣係被了解可用以表示一 可適用於該程序之被加壓的氣體介質。 因爲該壓力係建立於該第—壓力容室（1 7 )之中， 該基板夾持器（1 6 )係可朝向該容室組件（2 )而被移 動，一直到該突出部（1 9 )以及該周圍密封元件（2 0 )抵靠於該造型基板（5 )之上爲止。因爲此一接觸作用 係可停止該運動，因此該造型基板（5 )係可藉由一作用 力而能夠朝向該基板支撐部（4 )被壓縮，其中該作用力 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

~TJ. 氣 -1·> n n n IV n an 4mt n I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 4 4 五

、發明說明（丨I 係與空氣壓力成比例。該造型基板（5 )之上的環形突出 部（1 9 )之密封軸承係可產生一第二壓力容室（2 8 )， 其中該第二壓力容室（2 8 )亦可藉由該造型基板（5 )， 該工具夾持器（8 )’以及該衝壓工具（3 )而被界定，並 且該管道（2 7 )係可向外打開進入該第二壓力容室（2 8 )之中。 在該第二壓力容室（2 8)係經由該等管道（2 5 )， (2 6 )和（2 7 )而已經被充滿壓縮空氣之後，該兩容 室組件（1 )和（2 )之間的距離係連續地被增加。該造 型基板（5 )(其中該造型基板（5 )係因爲該第一壓力容 室（1 7 )之中之目前的壓力而可藉由該基板夾持器（1 6)以能夠固定地被壓縮至該基板支撐部（4)之上）係 可從該邊緣之中被拉離開該衝壓工具（3 )。該第二壓力容 室（2 8 )之中所存在之壓縮空氣係可立刻地流入該被形 成的間隙之中，並且係可藉由一脫模作用力以能夠輔助該 造型基板（5 )之脫離’其中該脫模作用力係與空氣壓力 成比例。空氣所作用之面積的增加（其中該面積之增加係 與該連續脫離作用有關）將能夠導致於該脫模作用力之更 進一步的增加°該脫離程序係可均勻地被分配於該造型基 板（5 )的周界之上’並且並未與任何彈簧回復效應互相 配合。 該兩容室組件（1 )和（2 )之連續運動係可藉由一 定的均勻速度而被實施並持續一預定之距離。在此運動結 束之後，該壓縮空氣輸入該兩壓力容室（1 7 )和（2 8 13 ----I --------1' -II I I I ί I ·1 - If - — II . j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） ..丄。 4 5 88 8 2 Α7 Β7

五、發明說明（/xJ )之中之動作係被中斷。該等回復彈簧（2 4 )係可移動 該基板夾持器（1 6)以能夠回復到它的靜止位置之上。 當該造型基板（5 )已經完整地從該衝壓工具（3 ) 之中脫離之後，該壓力容室係能夠被打開。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) IT----------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210*297公釐）

Claims (1)

1. :難斤輕: :難斤輕: A8 BS C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 5 3B82 六、申請專利範圍 1、 一種使一造型基板從一衝壓工具分離之裝置，該 裝置係具有一可封閉容室之一對容室組件，該兩容室組件 係能夠彼此相對運動，其中一第一容室組件係可作爲一個 用於該衝壓工具之支撐部，以及一第二容室組件係可作爲 一個用於該可造型基板之支撐部，該裝置之特徵係在於： 該容室係包括一基板夾持器（1 6 )，其中當該容室被封閉 時，該基板夾持器（1 6 )係可將該造型基板（5 )固設 於該衝壓區域外側之支撐部，因此，當該容室被打開時， 該造型基板（5 )係可從該衝壓工具（3 )之中脫離。 2、 如申請專利範圍第1項之中所述的裝置’其特徵 在於，該基板夾持器（1 6 )係能夠平行於該兩容室組件 (1，2 )之運動方向而被移動，並且連同用於該衝壓工 具（3 )之支撐部一起包圍一第一壓力容室（1 7 )。 3、 如申請專利範圍第2項之中所述的裝置，其特徵 在於，該基板夾持器（1 6 )係可包圍在用於該衝壓工具 (3 )之支撐部上的一個工具夾持器（8 )’其中該工具夾 持器（8 )係可嚙合於該衝壓工具（3 )的周界表面之四 周。 4、 如申請專利範圍第3項之中所述的裝置，其特徵 在於，該第一壓力容室（1 7 )係可經由機械加工進入用 於該衝壓工具（3 )之支撐部中而作爲一個由該基板夾持 器（1 6 )所界定之環形溝槽（1 3)° 5、 如申請專利範圍第4項之中所述的裝置，其特徵 在於，該基板夾持器（1 6 )在抵靠於該造型基板（5 ) — 1___ 本紙伕尺度適用中®國家榡準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） (請先閲•讀背面之注意事項再填寫本頁)

   45 8882 AS B8 C8 D8 六、申請專利範園 上之處係連同該工具夾持器（8)—起界定了一第二壓力 容室（2 8 )，其中至少一用於壓縮空氣之管道（2 7 )係 可經由該工具夾持器（8)而被導入該第二壓力容室（2 8 )之中，用以在該容室被打開時而能夠輔助使得該造型 基板（5)從該衝壓工具（3)之中脫離。 6、 如申請專利範圍第5項之中所述的裝置，其特徵 在於，用於該衝壓工具（3 )之支撐部係包括兩個用於壓 縮空氣之進給管道（1 8，2 5 )，其中一第一進給管道（ 1 8 )係被連接至該第一壓力容室（1 7 )，並且一第二進 給管道（2 5 )係被連接至該工具夾持器（8 )中之管道 (27)。 7、 一種使一造型基板從一衝壓工具分離之方法，該 衝壓工具係位於一封閉容室之內部，該封閉容室係包括一 對能夠彼此相對運動之容室組件，其中一第一容室組件係 可作爲一個用於該衝壓工具之支撐部，以及一第二容室組 件係可作爲一個用於該造型基板之支撐部，該方法之特徵 係在於：該造型基板（5)係被固設於其位於一邊緣區域 中的支撐部，該邊緣區域係位於一衝壓區域之外側，並且 係可藉由打開該容室而能夠從該衝壓工具（3 )之中脫離 Q 8、 如申請專利範圍第7項之中所述的方法，其特徵 在於，當該容室被打開時，被形成於該固定的邊緣區域中 之一原始脫離區域係可藉由壓縮空氣以及該容室更進一步 的打開而能夠增加其大小，一直到該造型基板（5)完全 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 AS B8 C8 D8 =4 5 88 8 2 .、’嘛 AR 申請專利範圍 地從該衝壓工具（3)之中脫離爲止 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *-6. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐）