TWI380891B

TWI380891B - 壓模及其製造方法

Info

Publication number: TWI380891B
Application number: TW97111882A
Authority: TW
Inventors: Kun Chih Pan; Chao Hung Tseng; Chih Hung Chu; Wenchuan Chen
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2013-01-01
Also published as: TW200942392A

Description

壓模及其製造方法

本發明是有關於一種模具，且特別是有關於一種壓模(stamper)。

近年來，由於光電相關技術不斷推陳出新，再加上數位化時代的到來，因此液晶顯示器不斷地在消費市場上蓮勃地發展。液晶顯示器(Liquid Crystal Displayer；LCD)具有高畫質、體積小、重量輕、低電壓驅動、低消耗功率及應用範圍廣等優點，因此被廣泛地應用於可攜式電視、行動電話、筆記型電腦以及桌上型顯示器等消費性電子或電腦產品，並逐漸取代陰極射線管(Cathode Ray Tube；CRT)，成為顯示器的主流。

背光模組為液晶顯示器的關鍵零組件之一，有鑒於液晶本身並不會發光，因此一般液晶顯示器大多需要安裝背光模組，方能顯示肉眼可察覺到的影像。此外，為了讓影像的輝度更為均勻，製造者常常會在上述之背光模組中加裝光學元件，例如導光板、擴散膜或增亮膜等，以適當地調整出射光線之輝度與分佈。

一般來說，商品化的光學元件大多是利用壓模大量複製而成。習知之壓模大多是由單一金屬板材所製成，但由於這種金屬板材具有結構晶粒粗大的問題，因此難以在上面加工形成細緻的微結構。所以，對於光學元件所使用的壓模而言，製造者往往還需應用到翻鑄工法方能滿足光學元件在尺寸上的要求，例如以微影製程先於一基板上製作微結構以製作出原模，再利用該原模翻鑄得到壓模。然而，這種作法不但製造程序十分複雜，且翻鑄所使用的原模也無法繼續應用來製造光學元件，無形中也造成一種浪費。

隨著光學元件的尺寸越來越精細，壓模的製造成本也慢慢高漲到無法忽視的程度。因此，如何減少壓模的製造程序與成本，已經漸漸成為相關產業所需要嚴肅面對的課題。

因此本發明一方面就是在提供一種壓模的製造方法，其可簡化壓模的製造程序，並進而減少壓模的製造成本。

根據本發明一實施例，一種壓模的製造方法包含下列步驟：(1)形成金屬基板，此金屬基板的厚度介於約0.1 mm~2 mm。

(2)於金屬基板上形成非晶金屬層，此非晶金屬層的厚度介於約0.01 mm~1 mm。

(3)於非晶金屬層上形成複數個微結構。

本發明另一方面就是在提供一種壓模。

根據本發明另一實施例，一種壓模包含一金屬基板與覆蓋其之一非晶金屬層，非晶金屬層上具有微結構。其中，金屬基板的厚度介於約0.1 mm~2 mm，非晶金屬層的厚度介於約0.01 mm~1 mm。

有鑑於此，本發明下述實施例將提出一種壓模的製造方法，其可以較簡化的製造程序，製造出具有細緻微結構的壓模。

第1－5圖繪示依照本發明一實施例之壓模的製造流程剖面圖。如第1－5圖所示，一種壓模的製造方法包含下列步驟：(1)形成金屬基板110，此金屬基板110的厚度TM介於約0.1 mm~2 mm，較佳為約0.2 mm~1 mm。(如第1圖所繪示)

(2)於金屬基板110上形成非晶金屬層120，此非晶金屬層120的厚度TA介於約0.01 mm~1 mm，較佳為約0.05 mm~0.3 mm。(如第2圖所繪示)

(3)於非晶金屬層120上形成複數個微結構130。(如第3圖所繪示)

在上述步驟(1)中，金屬基板110的材質可為鎳或不鏽鋼(例如：符合日本工業標準SUS 304或SUS 430之不鏽鋼)。應瞭解到，以上所舉的材質僅為例示，其他適當的金屬材質，也都可以用來實施金屬基板110。

當金屬基板110的材質為不鏽鋼時，製造者可在實施步驟(2)之前，先於金屬基板110上形成一預鍍鎳層，然後再依以下方式實施步驟(2)。

(2.1)提供一鍍浴，此鍍浴包含濃度約5~6 g/l的鎳以及濃度約25~35 g/l的次磷酸二氫鈉，鍍浴的酸鹼度(pH)介於約4~5，鍍浴的溫度介於約84℃~88℃。

(2.2)將金屬基板110浸泡於鍍浴中，以於預鍍鎳層上化學鍍一非晶鎳磷合金層(非晶金屬層120)。

也就是說，上述之非晶鎳磷合金層(非晶金屬層120)可包含約10 wt%~12 wt%的磷，以確保非晶鎳磷合金層(非晶金屬層120)的非晶型態。應瞭解到，以上所舉的參數均僅為例示，並非用以限制本發明，習知此項技藝者應視當時需要，彈性調整步驟(2)的具體實施方式。舉例來說，當金屬基板110的材質為鎳時，製造者可省略預鍍鎳層的形成步驟，而直接於金屬基板110上化學鍍非晶鎳磷合金層(具體製程參數如步驟(2.1)與步驟(2.2)所示)。

此外，雖然在上述實施例中，非晶金屬層120的材質為非晶鎳磷合金，然此並不限制本發明，非晶金屬層120的材質亦可為其它適當的金屬，例如非晶銅。

另外，為了確保非晶金屬層120的品質，製造者可以在步驟(2)之前，先對金屬基板110進行清潔製程，以去除金屬基板110表面的油脂與氧化物。其中，去除金屬基板110表面之油脂的具體方法可為：依序對金屬基板110進行超音波熱脫脂製程與電解脫脂製程。而去除金屬基板110表面之氧化物的具體方法則可為：對金屬基板110進行鹽酸活化製程。

由於這樣製造出來的非晶金屬層120具有較低的硬度，而且不會有晶粒粗大的問題，因此步驟(3)可直接在非晶金屬層120上，以機械加工(例如：切削加工、壓痕加工、噴砂加工或雷射加工)或化學蝕刻(包含電化學蝕刻)的方式，形成細緻的微結構130。此外，製造者亦可視情況需要，在非晶金屬層上進行多種微結構之加工，而無須讓所有的微結構均採同一種設計或加工方式。另外，若製造者採用機械加工的方式形成微結構130，則固定金屬基板110的治具可選擇為磁性座或真空吸盤。

此外，由於步驟(3)所製成之結構的總厚度小於3 mm，因此可直接拿來當壓模使用，而無須另外翻鑄加工。當然，如果情況需要，步驟(3)所製成的結構也可用來翻鑄加工其它的金屬模。在這種情況下，製造者可在步驟(3)之後，先以鈍化製程於非晶金屬層120表面成長一氧化層，再以電鑄或無電鑄的方式，於非晶金屬層120上形成金屬模140(如第4圖所繪示)。之後，製造者只要將此金屬模140與非晶金屬層120分離，即可將微結構130複製到金屬模140上(如第5圖所繪示)。

本發明另一態樣為上述製造方法所製成的壓模，其結構如第3圖所繪示。具體而言，第3圖之壓模可包含一金屬基板110與一非晶金屬層120，非晶金屬層120上具有複數個微結構130。其中，金屬基板110的厚度介於約0.1 mm~2 mm，較佳為約0.2 mm~1 mm。非晶金屬層120覆蓋金屬基板110，且此非晶金屬層120的厚度介於約0.01 mm~1 mm，較佳為約0.05 mm~0.3 mm。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧金屬基板

120‧‧‧非晶金屬層

130‧‧‧微結構

140‧‧‧金屬模

TM‧‧‧厚度

TA‧‧‧厚度

第1－5圖繪示依照本發明一實施例之壓模的製造流程剖面圖。

110‧‧‧金屬基板

120‧‧‧非晶金屬層

130‧‧‧微結構

Claims

一種壓模的製造方法，包含：形成一金屬基板，其中該金屬基板的厚度介於約0.1 mm~2 mm；於該金屬基板上化學鍍一非晶金屬層，其中該非晶金屬層的厚度介於約0.01 mm~1 mm；以及於該非晶金屬層上形成複數個微結構。
如請求項1所述之壓模的製造方法，更包含：在化學鍍該非晶金屬層前，去除該金屬基板表面的油脂。
如請求項2所述之壓模的製造方法，其中去除該金屬基板表面的油脂之步驟包含：對該金屬基板進行一超音波熱脫脂製程；以及在該超音波熱脫脂製程後，對該金屬基板進行一電解脫脂製程。
如請求項1所述之壓模的製造方法，更包含：在化學鍍該非晶金屬層前，去除該金屬基板表面的氧化物。
如請求項4所述之壓模的製造方法，其中去除該金屬基板表面的氧化物之步驟包含：對該金屬基板進行一鹽酸活化製程。
如請求項1所述之壓模的製造方法，其中該金屬基板的材質為不鏽鋼。
如請求項6所述之壓模的製造方法，更包含：在化學鍍該非晶金屬層前，於該金屬基板上形成一預鍍鎳層。
如請求項7所述之壓模的製造方法，其中化學鍍該非晶金屬層之步驟包含：於該預鍍鎳層上化學鍍一非晶鎳磷合金層或者一非晶銅層。
如請求項8所述之壓模的製造方法，其中該非晶鎳磷合金層包含約10 wt%~12 wt%的磷。
如請求項8所述之壓模的製造方法，其中化學鍍該非晶鎳磷合金層之步驟包含：提供一鍍浴，其中該鍍浴包含濃度約5~6 g/l的鎳以及濃度約25~35 g/l的次磷酸二氫鈉，該鍍浴的酸鹼度(pH)介於約4~5，該鍍浴之溫度則介於約84℃~88℃；以及將該金屬基板浸泡於該鍍浴中。
如請求項1所述之壓模的製造方法，其中該金屬基板的材質為鎳。
如請求項11所述之壓模的製造方法，其中化學鍍該非晶金屬層之步驟包含：於該金屬基板上化學鍍一非晶鎳磷合金層或者一非晶銅層。
如請求項12所述之壓模的製造方法，其中該非晶鎳磷合金層包含約10 wt%~12 wt%的磷。
如請求項12所述之壓模的製造方法，其中化學鍍該非晶鎳磷合金層之步驟包含：提供一鍍浴，其中該鍍浴包含濃度約5~6 g/l的鎳以及濃度約25~35 g/l的次磷酸二氫鈉，該鍍浴的酸鹼度(pH)介於約4~5，該鍍浴之溫度則介於約84℃~88℃；以及將該金屬基板浸泡於該鍍浴中。
如請求項1所述之壓模的製造方法，更包含：在形成該些微結構後，於該非晶金屬層上形成一金屬模；以及分離該金屬模與該非晶金屬層。
如請求項15所述之壓模的製造方法，更包含：在該非晶金屬層上形成該金屬模前，於該非晶金屬層上形成一氧化層。
如請求項15所述之壓模的製造方法，其中形成該金屬模之步驟係以電鑄或無電鑄的方式實施。
如請求項1所述之壓模的製造方法，其中形成該些微結構之步驟係以機械加工或化學蝕刻的方式實施。
如請求項1所述之壓模的製造方法，其中該非晶金屬層的厚度介於約0.05 mm~0.3 mm。
如請求項1所述之壓模的製造方法，其中該金屬基板的厚度介於約0.2 mm~1 mm。
一種壓模，包含：一金屬基板，該金屬基板的厚度介於約0.1 mm~2 mm；以及一非晶金屬層，覆蓋該金屬基板，其中該非晶金屬層的厚度介於約0.01 mm~1 mm，且該非晶金屬層上具有複數個微結構。
如請求項21所述之壓模，其中該金屬基板的材質為不鏽鋼或鎳。
如請求項21所述之壓模，其中該非晶金屬層的材質為一鎳磷合金或銅。
如請求項23所述之壓模，其中該鎳磷合金包含約10 wt%~12 wt%的磷。
如請求項21所述之壓模，其中該非晶金屬層的厚度介於約0.05 mm~0.3 mm。
如請求項21所述之壓模，其中該金屬基板的厚度介於約0.2 mm~1 mm。