TWI578848B - Embossing device and embossing method - Google Patents

Description

壓印裝置與壓印方式

本發明係有關一種壓印技術，尤指一種壓印裝置與壓印方式。

隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品在型態上趨於輕薄短小，在功能上則逐漸邁入高性能、高功能、高速度化的研發方向。其中，發光二極體(LED)因具有壽命長、體積小、高耐震性及耗電量低等優點，故已成為照光電子產品之發展趨勢。

於製作LED之過程中，需於晶片之薄膜上形成圖案化微結構，例如圖案化光阻，早期係使用黃光微影方式進行圖案化製程以形成該微結構，但黃光微影之製程繁瑣，且製程時間冗長，並且僅能使用於小面積之製作而無法用於大面積之製作，致使LED之成本難以降低。

因此，遂發展出一種壓印方式，如第20110180965號美國專利，其提供一種形成圖案化微結構之壓印裝置1，且第1A至1D圖係為該壓印裝置1之作動方式。

如第1A圖所示，該壓印裝置1包括一腔體10、設於該腔體10底側之可移式承載件11、設於該腔體10頂側之固定件13、設於該固定件13上之模具12、由該固定件13與該模具12構成之氣室14、設於該氣室14頂側上之透光件15以及設於該透光件15上方之紫外線(UV)光源16。該模具12下側具有模形120，且將一上側具有膠體9a之 基材9置放於該承載件11上。

如第1B圖所示，於真空狀態下，將該承載件11向上移動，使該基材9之膠體9a貼合於該模具12之模形120上。

如第1C圖所示，將該承載件11下移以與該基材9分離，再於該氣室14與該腔體10內加壓，以上、下施加氣壓於該模具12與該基材9上，使該模具12與該基材9氣密結合，而令該模形120能壓印於該膠體9a上，再以該紫外線光源16經由該透光件15照射該膠體9a，使該膠體9a固化成圖案化微結構90。

如第1D圖所示，解除真空狀態下，於該氣室14與該腔體10之間形成壓差，以令該模具12鬆開該基材9，使該具有圖案化微結構90之基材9降落於該承載件11上。

習知壓印裝置1中，係藉由施加氣壓方式，使該模形120能輕微地壓印於該膠體9a上，再經由固化即可完成該圖案化微結構90，故能克服製程繁瑣、製程時間冗長等問題，且能使用於大面積之製作。

惟，習知壓印裝置1中，該氣室14係由該固定件13與該模具12所構成，故於組裝該固定件13與該模具12時，容易產生縫隙，因而造成氣密不良之問題，致使該氣室14內之氣壓容易誤差。

再者，該模具12係固定於該固定件13上，故該模具12與該基材9之間係直接以面對面方式相結合，因而該模具12與該基材9之間容易產生氣泡，導致該圖案化微結構 90之品質不佳，致使該基材9成為不良品。

又，該模具12係固定於該固定件13上，因而無法拆換，致使該模具12之壓印品質將隨使用時間增加而變差，使該基材9成為不良品。具體地，於長久使用後，該模具12會產生磨損，甚至變形，以致於當該模具12與該基材9分離時，該圖案化微結構90之分離力不均勻，致使該圖案化微結構90之部分材質會殘留於該模形120上，導致該基材9成為不良品，且於下一次製作圖案化微結構時，該模形120上之殘留物會影響圖案化微結構之圖樣，導致下一基材成為不良品。

因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。

有鑒於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種壓印方式，其將一彈性模具懸吊於腔體中，且該彈性模具與該腔體頂側之間係具有縫隙而未形成氣室，以當承載件帶動基材向上移動時，該基材會貼合於該彈性模具上，而令模形自然壓印於該基材上，以形成圖案化微結構於該基材上。之後，再使該基材脫離該彈性模具。

由上可知，本發明之壓印方式係藉由該彈性模具可彎曲或自然下垂之特性，以利用該承載件進行推壓，使該彈性模具之模形自然貼合並壓印於該基材上，令該彈性模具與該基材之間係以由點向面之方式相結合，而使該彈性模具與該基材之間係由中間向側邊壓合，故該彈性模具與該 基材之間不會產生氣泡，因而能有效提升製程良率。

再者，該彈性模具與該腔體頂側之間係具有縫隙，而不需形成氣室，故無氣密不良之問題。

又，該彈性模具因未形成氣室，故可將該彈性模具裝設於拆裝結構上，以拆換該彈性模具，因而可克服習知技術中因模具無法拆換而使該基材成為不良品之問題。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“頂”、“底”、“第一”、“第二”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

依本發明之壓印方式，本發明係提供一種壓印裝置2，如第2A圖所示，其包括：一腔體20、一可移式承載件21以及一彈性模具22。

所述之腔體20係具有相對之第一內側20a(圖中之底側)與第二內側20b(圖中之頂側)。

所述之承載件21係設於該腔體20之第一內側20a上。

於本實施例中，該承載件21復具有第一及第二位移結構210,211，例如升降式位移結構，該第一位移結構210用以供該承載件21於該腔體20之第一內側20a與第二內側20b之間位移，且該第二位移結構211用以帶動該彈性模具22位移。有關位移結構之種類繁多，並不限於上述。

再者，該承載件21係具有定位結構212，如真空吸附系統或靜電吸附系統，以供固定置放於該承載件21上之物件。有關定位結構212之種類繁多，並不限於上述。

又，該承載件21復設有壓部213，用以抵靠該彈性模具22之側部。

所述之彈性模具22係懸吊於該腔體20內，且位於該承載件21與該腔體20之第二內側20b之間，而該彈性模具22與該腔體20之第二內側20b之間係具有縫隙，亦即該彈性模具22上方未成為密室。於本實施例中，該彈性模具22之材質係為聚對二甲基矽氧烷(poly-dimethylsiloxane,PDMS)，但不以此為限，只要使該彈性模具22能彎曲或自然下垂之材質即可。

所述之壓印裝置2復包括一蓋體23、一傳導件25、一供應源26(如第2C圖所示)與複數支撐件27。

所述之蓋體23係設於該腔體20之第二內側20b上，且該蓋體23具有朝向該第一內側20a之開口230，該開口 230係對應該承載件21之位置。

所述之傳導件25係設於該腔體20之第二內側20b上，且對應該開口230之位置，並依該供應源26之種類而設置。於本實施例中，該傳導件25係為透光材質。

所述之供應源26係對應該彈性模具22之位置而設置，可設於該腔體20外部(如第2C圖所示)或該腔體20內部，且該供應源26可為熱源或光源(例如紫外線)，但並不限於此。

所述之支撐件27係設於該腔體20之第一內側20a上，以懸吊該彈性模具22。於本實施例中，該支撐件27係位於該彈性模具22之左、右兩側，例如，該彈性模具22為矩形體時，該支撐件27可懸吊該彈性模具22之四個角落。再者，該支撐件27復用以架設該第二位移結構211。又於其它實施例中，該支撐件27亦可設於該腔體20之第二內側20b上或其它側壁上，並無特別限制。

第2A至2F圖係為該壓印裝置2之作動方式。

如第2A圖所示，將一基材8置放於該承載件21上，且該彈性模具22自然下垂，該彈性模具22並於朝向該承載件21之一側(即下側)係具有一模形220。

於本實施例中，該基材8之材質係為矽(單晶或多晶)、藍寶石、砷化鎵、玻璃或石英，但不以此為限，且該基材8之薄膜(圖略)材質係為二元磊晶(或摻雜)、三元磊晶(或摻雜)、四元磊晶(或摻雜)、氧化矽或銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)，但不以此為限。

再者，該基材8之薄膜上並具有一預成形材，於本實施例中，該預成形材係為UV樹脂8a，但不以此為限。

又，藉由該定位結構212固定該基材8，可避免該基材8於上、下位移時發生前、後、左、右方向之偏移。

另外，該蓋體23內部係連通該腔體20，而未形成密閉空間，且可依需求將該腔體20內進行減壓或形成真空狀態，以減少該腔體20內之空氣。

如第2B圖所示，藉由該第一位移結構210帶動該承載件21朝該第二內側20b之方向移動(如圖中箭頭方向)，且一併帶動該基材8向上位移，使該基材8之UV樹脂8a之中間部位靠觸該彈性模具22之模形220。

如第2C圖所示，該基材8繼續向上位移，使該基材8完全貼合於該彈性模具22上，且藉由該基材8之向上位移作用力，使該模形220印於該UV樹脂8a上，以令該UV樹脂8a被壓印成圖案化微結構80。

於本實施例中，係藉由該彈性模具22自然下垂，再將該基材8推壓該彈性模具22，使該彈性模具22與該基材8之間係以由點向面之方式相貼合，令該模形220與該UV樹脂8a之間係由中間向側邊壓合，故能將該模形220與該UV樹脂8a之間的空氣由中間向側邊擠出，以避免於該模形220與該UV樹脂8a之間殘留空氣(即氣泡)。

再者，可依需求，將該腔體20內進行減壓，以減少空氣量，而可輔助避免於該模形220與該UV樹脂8a之間殘留空氣；較佳之輔助方式，係令該腔體20內呈真空狀態。

如第2D圖所示，該彈性模具22蓋合該開口230而形成一空間24。

於本實施例中，係藉由該壓部213上推該彈性模具22以蓋合該開口230，例如，該壓部213與該蓋體23之間係藉由電磁吸附之方式，亦即供電之後，該壓部213與該蓋體23之間的磁力相吸，使該壓部213能上推該彈性模具22。

再者，該壓部213與該蓋體23係夾置該彈性模具22之側部。

又，可依需求，例如，該壓部213與該蓋體23之間的距離較遠時，可藉由該第二位移結構211輔助帶動該彈性模具22向上位移(如圖中箭頭方向)。

另外，可依需求，例如，該彈性模具22下垂弧度過大時，可藉由該第一位移結構210帶動該基材8向上位移(如圖中箭頭方向)，以推動該彈性模具22向上蓋合該開口230。

如第2E圖所示，將該空間24作為氣室，以令該氣室與該腔體20形成氣壓差，使該彈性模具22之中間處向上彎曲，令該彈性模具22與該基材8之間產生縫隙S，亦即該模形220與該圖案化微結構80之間的中間接觸面分離，故於後續製程中，可輕易分離該模形220與該圖案化微結構80。

於本實施例中，該腔體20之壓力大於該氣室之壓力，以上推該彈性模具22，使該基材8與該彈性模具22之間 的大部份接觸面呈分離。例如，若前段步驟，於該腔體20內形成真空狀態，此時可解除該腔體20內之真空狀態，而該氣室內仍保持真空狀態，故該腔體20之壓力即可上推該彈性模具22。或者，可同時解除該腔體20與該氣室內之真空狀態，再提供較大之壓力於該腔體20，以上推該彈性模具22。

又，於其它實施例中，可令該氣室之壓力吸附該該彈性模具22向上彎曲。

另外，有關該氣室與該腔體20形成氣壓差之方式繁多，並不限於上述。

如第2F圖所示，藉由該第一位移結構210帶動該承載件21朝該第一內側20a之方向移動(如圖中箭頭方向)，以帶動該具有圖案化微結構80之基材8完全分離該彈性模具22。

如第2G圖所示，將該彈性模具22打開該開口230，且該彈性模具22自然下垂，使該蓋體23內部連通該腔體20。接著，取出該具有圖案化微結構80之基材8，以放置另一基材7。

於本實施例中，藉由解除電磁吸附，以鬆開該壓部213與該蓋體23，而使該彈性模具22能打開該開口230。

於其它實施例中，可藉由該第二位移結構211朝該第一內側20a之方向移動(如圖中箭頭方向)，以輔助該壓部213鬆開該彈性模具22之側部。

本發明之壓印方式中，係藉由該彈性模具22可彎曲 或自然下垂之特性，以使該彈性模具22自然貼合並壓印於該基材8上，令該彈性模具22由彎曲變平面，亦即該彈性模具22與該基材8之間係以由點向面(或由內至外)之方式完成整面覆蓋，使該彈性模具22與該基材8之間係由中間向側邊壓合，而不需如習知技術藉由氣室與腔體20上下擠壓該基材8，故該彈性模具22與該基材8之間不會產生氣泡，因而能有效提升製程良率。

再者，該彈性模具22與該腔體20之第二內側20b之間係具有縫隙，亦即該彈性模具22不需形成氣室，故該彈性模具22之懸吊方式相當簡易，且無氣密不良之問題，因而不需進行氣密處理。

第3A及3A’圖係提供本發明壓印裝置2之另一種實施例，其復包括拆裝結構28，以便於拆裝該彈性模具22。第3B至3C圖係為該拆裝結構28之作動示意圖。

如第3A及3A’圖所示，該拆裝結構28係為抽屜式設計，其包含軌道280、滑件281與承載體282。然而，有關拆裝結構28之種類繁多，並不限於此。

於本實施例中，該軌道280係設於該彈性模具22之左、右兩側之支撐件27上，且該滑件281係設於該軌道280上，而該承載體282係設於該滑件281上並連結該彈性模具22之左、右兩端。

如第3B圖所示，該滑件281滑移於該軌道280上，以將該承載體282與該彈性模具22輸送至該腔體20外。

如第3C圖所示，取出該承載體282與該彈性模具22， 再將該彈性模具22由該承載體282上拆除，以進行替換該彈性模具22之作業。

本發明之空間24(或氣室)係依需求形成，故該彈性模具22可裝設於該拆裝結構28上，而不需固定於蓋體23上。

再者，本發明之彈性模具22因不需形成氣室，故可將該彈性模具22裝設於該拆裝結構28上。當長久使用該壓印裝置2後，可將該彈性模具22藉由該拆裝結構28進行拆換，以維持該彈性模具2之壓印品質。因此，相較於習知技術，本發明之壓印裝置2之彈性模具22不僅能方便取出，且易於檢查與更換，故可避免該基材8成為不良品。

於另一實施例中，於第2C圖之製程時，可依該預成形材之材質特性進行成形製程，例如，當該預成形材為光固形材質(如UV樹脂8a)時，可藉由設於該腔體20外部之供應源26(如光源)經該傳導件25照射該UV樹脂8a，以固化該UV樹脂8a，俾供輔助該UV樹脂8a成為圖案化微結構80。或者，若該預成形材為熱固形材質，可將供應源26設於該腔體20內部，如該彈性模具22下方，以加熱該UV樹脂8a進行固化，可不設置該傳導件25。

於其它實施例中，於第2D圖製程時，於該空間24與該腔體20內加壓，以上、下施加氣壓於該彈性模具22與該基材8上，以輔助壓印形成該圖案化微結構80。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可 在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1、2‧‧‧壓印裝置

10、20‧‧‧腔體

11、21‧‧‧承載件

12‧‧‧模具

120、220‧‧‧模形

13‧‧‧固定件

14‧‧‧氣室

15‧‧‧透光件

16‧‧‧紫外線光源

20a‧‧‧第一內側

20b‧‧‧第二內側

210‧‧‧第一位移結構

211‧‧‧第二位移結構

212‧‧‧定位結構

213‧‧‧壓部

22‧‧‧彈性模具

23‧‧‧蓋體

230‧‧‧開口

24‧‧‧空間

25‧‧‧傳導件

26‧‧‧供應源

27‧‧‧支撐件

28‧‧‧拆裝結構

280‧‧‧軌道

281‧‧‧滑件

282‧‧‧承載體

7、8、9‧‧‧基材

8a‧‧‧UV樹脂

80、90‧‧‧圖案化微結構

9a‧‧‧膠體

S‧‧‧縫隙

第1A至1D圖係為習知壓印裝置之作動方式之前視示意圖；第2A至2G圖係為本發明壓印裝置之作動方式之前視示意圖；以及第3A至3C圖係為本發明壓印裝置之拆裝模具之作動方式之側視示意圖；第3A’圖係為第3A圖之前視示意圖。

2‧‧‧壓印裝置

20‧‧‧腔體

20a‧‧‧第一內側

20b‧‧‧第二內側

21‧‧‧承載件

210‧‧‧第一位移結構

211‧‧‧第二位移結構

212‧‧‧定位結構

213‧‧‧壓部

22‧‧‧彈性模具

220‧‧‧模形

23‧‧‧蓋體

230‧‧‧開口

25‧‧‧傳導件

27‧‧‧支撐件

8‧‧‧基材

8a‧‧‧UV樹脂

Claims (23)

1. 一種壓印裝置，係包括：腔體，係具有相對之第一內側與第二內側；可移式承載件，係設於該腔體之第一內側上；以及彈性模具，係懸吊於該腔體內，且位於該承載件與該腔體之第二內側之間，而該彈性模具與該腔體之第二內側之間係具有縫隙，其中，該彈性模具之材質係為於懸吊時能彎曲或自然下垂之材質，使該彈性模具於懸吊時朝該腔體之第一內側方向彎曲，且於壓印後，朝該腔體之第二內側彎曲。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該承載件係具有位移結構，以供該承載件於該腔體之第一內側與第二內側之間位移。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該承載件係具有位移結構，以帶動該彈性模具位移。
4. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該承載件係具有定位結構，以供固定置放於該承載件上之物件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，復包括支撐件，係設於該腔體上，以懸吊該彈性模具。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，復包括拆裝結構，係用以拆裝該彈性模具。
7. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，復包括蓋體， 係設於該腔體之第二內側上，且該蓋體具有朝向該第一內側之開口，該開口係對應該承載件之位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，復包括傳導件，係設於該腔體之第二內側上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，復包括供應源，係對應該彈性模具而設。
10. 一種壓印方式，係包括：於一具有相對之第一內側與第二內側的腔體中，將一基材置於一可移式承載件上，且該承載件設於該腔體之第一內側上，又於該承載件與該腔體之第二內側之間係懸吊至少一彈性模具，且該彈性模具朝向該承載件之一側具有模形，其中，該彈性模具之材質係為於懸吊時能彎曲或自然下垂之材質，使該彈性模具於懸吊時朝該腔體之第一內側方向彎曲；將該承載件朝該第二內側之方向移動，以帶動該基材位移，使該基材貼合於該彈性模具之模形上，且藉由該基材之位移作用力，使該模形印於該基材上；以及將該彈性模具向該腔體之第二內側彎曲，以分離該基材與該模形。
11. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，其中，該承載件係具有位移結構，以供該承載件於該腔體之第一內側與第二內側之間位移。
12. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，其中，該承 載件係具有位移結構，以帶動該彈性模具位移。
13. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，其中，該承載件係具有定位結構，以供固定該基材。
14. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，其中，藉由該承載件朝該第一內側之方向移動，以完全分離該基材與該模形。
15. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，其中，係於該腔體上設置支撐件，以懸吊該彈性模具。
16. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，復包括裝設該彈性模具於拆裝結構上，以拆裝該彈性模具。
17. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，復包括成形製程，以將該基材上之預成形材形成對應該模形之圖案化結構。
18. 如申請專利範圍第17項所述之壓印方式，其中，藉由供應源使該預成形材發生態變，且該供應源係對應該彈性模具而設。
19. 如申請專利範圍第18項所述之壓印方式，其中，該供應源經傳導件使該預成形材發生態變，且該傳導件係設於該腔體之第二內側上。
20. 如申請專利範圍第10項所述之壓印方式，復包括於該腔體之第二內側上設有蓋體，且該蓋體具有朝向該第一內側之開口，令該開口對應該承載件。
21. 如申請專利範圍第20項所述之壓印方式，復包括分離該基材與該模形之前，該彈性模具蓋合該開口。
22. 如申請專利範圍第21項所述之壓印方式，其中，藉由該蓋體與該腔體形成氣壓差，以分離該基材與該模形。
23. 如申請專利範圍第21項所述之壓印方式，復包括分離該基材與該模形之後，分離該彈性模具與該開口。