WO2017146203A1 - 樹脂成形品の製造方法及び樹脂成形品 - Google Patents

樹脂成形品の製造方法及び樹脂成形品 Download PDF

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WO2017146203A1
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transfer
molded product
transfer surface
resin molded
resin
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Inventor
平田健一郎
古田勝己
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an optical element and other resin molded products and a resin molded product obtained thereby, and particularly to a method for producing a resin molded product formed of a photocurable resin.
  • the resin is cured by heating or the like in a state in which a thermosetting or photocurable resin is sandwiched between a pair of array type mold members or stampers formed by electroforming.
  • a method for manufacturing a wafer level lens array is known (see Patent Document 1).
  • the molded resin itself is sticky, so ensuring good mold releasability is a problem.
  • it is necessary to maintain flatness, and a method of forming using a stamper or a sub die having a high elastic modulus such as a Ni electroformed product is described.
  • the high elastic modulus of the stamper has an effect, and the possibility of occurrence of a warp defect in which a part of the molded product is peeled off from the substrate or the like becomes a surface release type instead of a linear release type that gradually peels off from the end.
  • the present invention has been made in view of the above background art, and an object of the present invention is to provide a method for producing a resin molded product capable of favorably releasing a molded product from a transfer mold.
  • an object of the present invention is to provide a resin molded product that is satisfactorily released from a transfer mold and easy to manufacture.
  • a resin molded product manufacturing method reflecting one aspect of the present invention is a resin molded product in which a shape is transferred to a photocurable resin using a transfer mold including a transfer portion formed of a silicone resin.
  • the curing process is performed with the outer edge of the transfer mold open, and the transfer part is easily released from the function transfer surface corresponding to the functional part of the resin molded product.
  • the resin molded product formed with the cured photo-curing resin is released from the portion having the easy-release transfer surface as a starting point.
  • a resin molded product reflecting one aspect of the present invention is formed of a photocurable resin and includes a functional portion transferred by a transfer mold including a transfer portion formed of a silicone resin. It is a resin molded product, and has a mold release start part formed thicker than the functional part at least at a part of the outer periphery of the resin molded product.
  • FIGS. 2B and 2C are views illustrating shape transfer and release.
  • 3A to 3C are conceptual diagrams illustrating a method for manufacturing a resin molded product.
  • 4A to 4C are conceptual diagrams illustrating a method for manufacturing a resin molded product. It is a figure explaining the modification of a shaping
  • 6A and 6B are diagrams illustrating another modified example of the mold. It is a figure explaining the manufacturing method of the resin molded product etc.
  • a mold 100 used in the manufacturing method of the first embodiment has an upper mold 20 and a lower mold 30 as plate-shaped transfer molds facing each other.
  • the upper mold 20 has a circular and three-dimensional transfer surface 20a
  • the lower mold 30 also has a circular and flat transfer surface 30a facing the transfer surface 20a.
  • the upper mold 20 is accompanied by a drive mechanism (not shown), and the upper mold 20 can be raised and lowered in the ⁇ Z direction with respect to the lower mold 30 while maintaining a horizontally extending posture.
  • the molding die 100 performs the curing process with the outer edge side opened, and the transfer surfaces 20a and 30a of the upper mold 20 and the lower mold 30 are opened at these outer edge portions 20s and 30s.
  • At least one of the upper mold 20 and the lower mold 30 is light transmissive with respect to the irradiation light for curing the photocurable resin LR, and the curing light is brought into the interior when the photocurable resin described later is cured. Make it transparent. Thereby, it is possible to irradiate the curing light from the back side of the transfer mold, and the curing of the photocurable resin can be easily and rapidly performed.
  • the upper mold (transfer mold) 20 includes a flat substrate 21 and a layered transfer portion 22.
  • the substrate 21 is a flat member (flat substrate) that supports the transfer unit 22 from behind and extends in the horizontal XY direction, and is formed of a light-transmitting material such as glass or resin, but is made of metal or the like. Any opaque material may be used. It is desirable for the substrate 21 to remain flat without being deformed even during release. By including the substrate 21 that is a flat base material in the upper mold 20 that is a transfer mold, it becomes easy to ensure the flatness of the transfer mold, and the transfer accuracy of the functional part can be improved.
  • the transfer portion 22 is a portion formed on a slightly smaller area of the surface 21a of the substrate 21, and is formed of a light-transmitting silicone resin, specifically, a PDMS (polydimethylsiloxane) -based silicone rubber resin. ing.
  • the transfer unit 22 has a functional transfer surface 22a that is an optical transfer surface in which a three-dimensional pattern is formed as a part of the transfer surface 20a on the surface portion of the lower mold 30 that faces the transfer surface 30a.
  • the function transfer surface 22a includes, for example, a large number of pattern portions 22d that are concave surfaces, and a flat portion 22e that surrounds the pattern portions 22d.
  • the pattern portions 22d are circular and arranged on two-dimensional lattice points.
  • the pattern portions 22d are not limited to concave surfaces but can be convex or aspherical, and the arrangement is also suitable for the use of the resin molded product 90. It can be changed accordingly.
  • annular easy-release part A1 is provided at a position retracted from the function transfer surface 22a, that is, a position close to the substrate 21, so as to surround the function transfer surface 22a.
  • the easy release part A1 has an inclined easy release transfer surface 22j and a flat outer transfer surface 22k.
  • the former easy-release transfer surface 22j is provided in a substantially annular shape so as to surround the function transfer surface 22a. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of a peeling defect on the opposite side across the function transfer surface 22a on the mold release start side.
  • the substantially annular shape is not limited to being provided in a circular shape, but includes cases in which it is provided in a rectangular shape or other polygonal shapes.
  • the easy-release transfer surface 22j is provided so that the thickness of the outer peripheral portion 92 outside the functional portion 91 of the resin molded product 90 (see FIG. 4C) described later is thicker than that of the functional portion 91. It has a role of improving the release of the resin molded product 90 from the upper mold 20.
  • the latter outer transfer surface 22k extends in parallel to the XY plane on which the functional transfer surface 22a extends, and allows an error in the supply amount of the photocurable resin LR while restricting the flow of the photocurable resin LR before curing. It has become an extensive spare part.
  • the shape of the easy-release transfer surface 22j retreats from the function transfer surface 22a while continuously changing from the end on the function transfer surface 22a side to the other end on the outside.
  • the easy release transfer surface 22j is a taper surface that facilitates release compared to a vertical wall surface, and is inclined with respect to the XY plane from which the function transfer surface 22a extends, and is formed on the outside on the substrate. 21 is approaching the surface 21a.
  • the transfer part 22 is formed of a material having a predetermined or higher water repellency, or the transfer surface 20a is covered with a material having a predetermined or higher water repellency.
  • the lower mold (transfer mold) 30 has a substrate 31.
  • the substrate 31 is a flat portion extending in the horizontal XY direction, and is formed of a light-transmitting material such as glass or resin, but may be an opaque material such as metal.
  • a surface portion of the substrate 31 facing the transfer portion 22 of the upper mold 20 is covered with a release agent layer 33 formed of a material having a water repellency of a predetermined level or more and functions as the transfer portion 32. That is, the transfer part 32 of the lower mold 30 faces the transfer part 22 of the upper mold 20, and the function transfer surface 32 a that is a flat optical transfer surface facing the function transfer surface 22 a is formed as a part of the transfer surface 30 a.
  • the surface of the substrate 31 is called a function transfer surface 32a, but the surface of the release agent layer 33 may be called a function transfer surface 32a.
  • the resin thickness t1 of the main body portion 22g corresponding to the function transfer surface 22a in the transfer portion 22 needs to exhibit appropriate elasticity, and is preferably 0.2 mm or more and 100 mm or less.
  • the resin thickness t1 of the main body portion 22g is particularly preferably 1 mm or more and 10 mm or less from the viewpoint of achieving both flatness and releasability.
  • the lateral width w1 of the easy release transfer surface 22j is about several millimeters
  • the lateral width w2 of the outer transfer surface 22k is about several millimeters
  • the overall lateral width w3 is about several millimeters to 10 mm.
  • the diameter D1 of the substrate 21 that supports the transfer unit 22 is, for example, about several tens of mm, depending on the outer shape of the resin molded product 90.
  • the depth or vertical depth g1 of the easy-release transfer surface 22j is about several hundreds ⁇ m, which is deeper than the function transfer surface 22a, specifically, retreats from the depth g2 of the bottom of the deepest pattern portion 22d. There is a need.
  • the thickness t21 of the outer peripheral portion 92 corresponding to the easy release transfer surface 22j is equal to the thickness t22 of the outer peripheral portion 92 corresponding to the main body portion 22g.
  • About 1 to 5 times is preferable, and about 1 to 2 times is particularly preferable.
  • the Young's modulus of the resin forming the transfer portion 22 is smaller than the Young's modulus of the cured photocurable resin LR, that is, the resin molded product 90, and the elastic deformation is relatively large.
  • the Young's modulus is an index of the hardness of the material, and it can be said that the smaller the Young's modulus, the easier it is to deform.
  • the hardness of the resin forming the transfer portion 22 is defined by the durometer A, and is specifically preferably 2000 or less, and more preferably 200 or less.
  • the Young's modulus of the transfer portion 22 is preferably 20 or more, and particularly preferably 40 or more.
  • the transmittance of the resin forming the transfer portion 22 is preferably 50% or more, more preferably 80% or more, with respect to the UV wavelength used from the viewpoint of accelerating curing.
  • the substrate 21 is preferably glass from the viewpoint of flatness, price, and the like.
  • the diameter of the upper mold 20 was 40 mm, and the lateral width w3 of the easy-release mold part A1 was 5 mm.
  • the width w1 of the easy-release transfer surface 22j was 3 mm, and the width w2 of the outer transfer surface 22k was 2 mm.
  • the vertical depth g1 of the easy release transfer surface 22j was 80 ⁇ m.
  • the thickness t22 of the functional portion 91 which is a main body portion having an optical function is 120 ⁇ m
  • the thickness t21 of the outer peripheral portion 92 corresponding to the easy release transfer surface 22j is 200 ⁇ m. there were.
  • the resin thickness t1 of the main body portion 22g corresponding to the function transfer surface 22a in the transfer portion 22 is 1 mm.
  • Tempax glass manufactured by HOYA was used as the substrate 21 of the upper mold 20 and the substrate 31 of the lower mold 30.
  • X-32-3212 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. was used as the transfer portion 22 .
  • LU1106HA manufactured by Daicel Corporation was used as the photocurable resin LR.
  • As the release agent layer 33 an OPTOOL manufactured by Daikin Corporation was used.
  • the photocurable resin LR is cured by ultraviolet light or other irradiation light for curing (that is, curing light).
  • the photocurable resin LR for example, an epoxy resin, an acrylate resin, a polyester resin, a fluorine resin, a urethane resin, a vinyl resin, a silicone resin, or the like can be used.
  • the mold release of the resin molded product 90 will be described with reference to FIG. 2C and the like.
  • the photocurable resin LR that is, the resin molded product 90
  • the transfer portion 22 is relatively soft.
  • the stress applied to the interface of the soft transfer portion 22 having a low elastic modulus is the interface of the resin molded product 90. Therefore, the resin molded product 90 has a larger peeling force at the interface.
  • the portion where the thickness is increased in the resin molded product 90 corresponds to the portion where the thickness is reduced compared to the other portions in the transfer portion 22, and the portion where the thickness is reduced in the transfer portion 22 is the upper mold. In FIG. 20, it becomes an easy release structure or an easy release part A1.
  • an electroforming mold 83 is produced from a master mold 81.
  • the master mold 81 is formed of metal, resin or the like, and the transfer surface 81a of the master mold 81 is a positive type.
  • the electroforming mold 83 is made of a Ni-based alloy. Specifically, after performing a surface treatment on the transfer surface 81a of the master die 81, plating is performed in an electrolytic solution containing Ni or the like to form a thick Ni-based alloy layer, and finally the master die 81 is removed. Thus, an electroforming mold 83 is obtained.
  • the transfer surface 83a of the electroforming mold 83 is a negative type.
  • a silicone rubber is heated by sandwiching a thermosetting silicone rubber resin 185 between the electroforming mold 83 obtained in FIG. Resin 185 is cured to form transfer portion 22.
  • the upper mold 20 which is a transfer mold having a structure in which the transfer part 22 made of silicone resin is supported by the substrate 21 from behind is obtained.
  • the transfer portion 22 of the upper mold 20 is provided with a function transfer surface 22a and an easy release portion A1.
  • the surface such as the function transfer surface 22a has a relatively good release property.
  • a lower mold 30 made of a substrate 31 covered with a release agent layer 33 is prepared, and liquid light such as an ultraviolet curable resin is formed on the transfer surface 30 a of the lower mold 30.
  • An appropriate amount of the curable resin LR is supplied, and mold closing is started to bring the upper mold 20 obtained in FIG. 3B close to the lower mold 30.
  • the mold interval is fixed when the distance between the upper mold 20 and the lower mold 30 is appropriate, and curing is performed with ultraviolet irradiation light from above the upper mold 20 and / or from below the lower mold 30.
  • the photocurable resin LR is cured and the resin molded product 90 is produced.
  • an LED light source having a wavelength of 365 nm was used as a light source for curing light, and irradiation was performed with an exposure amount of 900 mJ / cm 2 .
  • the outer periphery of the liquid photo-curing resin LR reaches the easy mold release portion A1 and the easy mold transfer surface 22j is formed. Although covered, the outside of the outer transfer surface 22k is partially exposed. That is, during the curing of the photocurable resin LR, the outer peripheral end portion of the resin molded product 90 is disposed at a position corresponding to the easy release transfer surface 22j. In this case, the outer peripheral end of the resin molded product 90 is not completely filled between the molds, and it becomes easy to start line release from the outer peripheral end of the resin molded product 90. It becomes easy.
  • the release mold proceeds from the easy mold release section A1 in the transfer section 22 made of silicone resin, and the transfer section Release is achieved between the resin 22 and the resin molded product 90 (that is, between the silicone resin transfer portion 22 and the cured photo-curable resin LR).
  • the mold release proceeds in the AB direction.
  • the easy release part A1 is also formed on the right side of the drawing (downstream in the AB direction), it is easy to achieve good release even on the opposite side of the starting point of the line release.
  • the resin molded product 90 and the lower mold 30 are subjected to post-curing at, for example, 150 ° C. for 30 minutes, and then released from the lower mold 30 as shown in FIG. 4C.
  • post-curing at, for example, 150 ° C. for 30 minutes
  • an independent resin molded product 90 can be obtained.
  • a functional surface 91a is formed on the functional portion 91 of the resin molded product 90 thus completed.
  • the outer peripheral portion 92 has a mold release start portion 92 a that is thicker than the functional portion 91.
  • the function transfer surface 22a of the upper mold 20 has the lens surface pattern portion 22d.
  • the function transfer surface 22a has a stepped or stepped pattern portion 122d as shown in FIG. It may be a thing. In this case, it is relatively easy to design and manufacture the upper mold 20 that is a transfer mold.
  • the easy-release part A1 may be formed in a part of the transfer part 22 as shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the transfer portion 22 has the easy-release transfer surface 22j that is retracted from the function transfer surface 22a corresponding to the function portion 91 on the outside. At least a part of the thickness outside the functional portion 91 is thicker than the functional portion 91.
  • the resin molded product 90 is released from the part having the easy release transfer surface 22j (that is, the easy release part A1), the photocurable resin LR cured at the easy release part A1.
  • the transfer part 22 can be pulled apart without being deformed so much, and a good mold releasability can be ensured by the line release.
  • the transfer portion 22 has an easy-release part A1 and is stepped from the outer peripheral side of the function transfer surface 22a.
  • the thing which recedes in the shape is formed.
  • the easy release part A1 has a wall-shaped boundary transfer surface 222i and a flat easy release transfer surface 222j.
  • the boundary transfer surface 222i is a cylindrical side surface extending in the normal direction of the upper mold 20 adjacent to the outside of the function transfer surface 22a, and the easy-release transfer surface 222j is adjacent to the outside of the boundary transfer surface 222i. It is an annular plane extending in a direction perpendicular to 20 normals. Note that pattern portions 22d and 122d having various shapes can be formed on the function transfer surface 22a of the upper mold 20 in accordance with the purpose.
  • the work of releasing the upper mold 20 from the resin molded product 90 is also facilitated by the easy mold release part A1 that has receded stepwise as in the second embodiment. That is, when the upper mold 20, that is, the transfer portion 22 is separated from the resin molded product 90 at the time of mold release, the peeling force becomes smaller at a relatively thin portion than at a relatively thick portion. It becomes easy to generate a line release that advances the release from a part of A1 to the opposite side.
  • the transfer part 22 has an easy mold part A1 or an easy mold transfer surface 222j and a function transfer. Between the surface 22a, an annular additional transfer surface 22p protruding from the function transfer surface 22a is provided.
  • the additional transfer surface 22p has a flow control structure or a flow restriction structure, and the resin filling in the region facing the functional transfer surface 22a is ensured by suppressing the spreading of the photocurable resin LR on the outer side.
  • the transfer accuracy of the optical surface portion corresponding to the pattern portion 22d of the functional portion 91 can be improved.
  • the resin molded product 90 is formed with a recessed additional portion 94 that is thinner than the functional portion 91.
  • the height of the additional transfer surface 22p from the function transfer surface 22a is 0.1 times or more and less than 1.0 times based on the thickest part of the function part 91 when viewed from the resin molded product 90, preferably It is 0.2 times or more and 0.5 times or less.
  • the height of the additional transfer surface 22p is, for example, 20 ⁇ m or more (about 70 ⁇ m in the specific example) thicker than the function transfer surface 22a.
  • the additional transfer surface 22p is desirably provided along the entire circumference of the transfer portion 22, but there may be a missing region in a part of the entire circumference. Further, the additional transfer surface 22p is not limited to having a stepped shape and having a flat surface on the upper side, but may have various shapes such as a sharp end and a tapered surface.
  • the lower die 30 also has a flat substrate 31 and a layered transfer portion 432, similar to the upper die 20.
  • the transfer unit 432 is the same as the transfer unit 22 of the upper mold 20 and has a transfer surface 30a and a function as an optical transfer surface on which a three-dimensional pattern is formed as a part of the transfer surface 30a. It has a transfer surface 32a.
  • the function transfer surface 32a has, for example, a large number of pattern portions 32d that are concave surfaces, and a plane portion 32e that surrounds these pattern portions 32d.
  • An annular easy-to-release part A2 is provided on the outer edge of the transfer surface 30a at a position retracted from the function transfer surface 32a, that is, a position close to the substrate 31, so as to surround the function transfer surface 32a.
  • the easy release part A2 includes a wall-shaped boundary transfer surface 222i and a flat easy release transfer surface 222j.
  • the functional surfaces 91a are formed on the upper and lower sides of the resin molded product 90 by the molding die 100 shown in FIG.
  • the outer peripheral portion 92 is also formed with mold release start portions 92a on both upper and lower sides.
  • the manufacturing method of the resin product which concerns on this invention is not restricted to said embodiment.
  • the shape of the transfer portion 22 is not limited to the one having a circular outline as shown in FIG. 1B, but one having a rectangular outline, one having a fan-shaped outline, or one having an annular outline. Also good.
  • the function transfer surface 22a is an optical transfer surface, but the function transfer surface 22a may have a function other than optics.
  • the function transfer surface 22a is a surface for forming a functional structure such as a flow path and a liquid reservoir.
  • the photocurable resin LR may be any resin having a Young's modulus larger than the Young's modulus of the resin forming the transfer portion 22 and may have a certain elasticity within a range smaller than that of the transfer portion 22. .
  • the shape of the easy-release transfer surface 22j of the easy-release part A1 shown in FIG. 2A and the like is merely an example, and is not limited to a flat cross section, but may be a concave or convex curve.
  • the easy release part A1 or the easy release transfer surface 22j is provided so as to surround the periphery of the function transfer surface of the function transfer surface 22a, and when the function transfer surface 22a has, for example, a rectangular shape or other polygonal shape, When the additional transfer surface 22p exists, depending on the contour shape thereof, at least the inner side of the easy-release part A1 has a rectangular shape or other polygonal shape.

Abstract

成形品を転写型から良好に離型させることができる樹脂成形品の製造方法を提供する。シリコーン樹脂で形成された転写部２２を含む転写型である上型２０と、下型３０とを用いて光硬化型樹脂に形状を転写する樹脂成形品９０の製造方法であって、転写型の外縁側が開放された状態で硬化の工程が行われ、転写部２２は、樹脂成形品９０のうち機能部分に対応する機能転写面２２ａよりも後退した易離型転写面２２ｊを外側に有し、光硬化型樹脂の硬化後に、易離型転写面２２ｊを有する部分を起点として硬化後の光硬化型樹脂で形成された樹脂成形品９０を離型する。

Description

樹脂成形品の製造方法及び樹脂成形品
　本発明は、光学素子その他の樹脂成形品の製造方法及びこれによって得られる樹脂成形品に関し、特に光硬化性樹脂で形成される樹脂成形品の製造方法等に関する。
　樹脂成形品の製造方法として、電鋳によって形成された一対のアレイタイプの型部材又はスタンパーの間に熱硬化性又は光硬化性の樹脂を挟み込んだ状態で加熱等を行ってこの樹脂を硬化させることにより、ウェハレベルレンズアレイを製造する方法が公知となっている（特許文献１参照）。
　同様の製造方法として、アレイタイプの型部材と樹脂基板（又は樹脂基板の裏面側にレンズ部を形成したもの）との間に光硬化性又は熱硬化性の樹脂を挟み込んだ状態で光照射等を行ってこの樹脂を硬化させることにより、ウェハレベルレンズアレイを製造する方法が公知となっている（特許文献２参照）。
　しかしながら、上記製造方法のような熱硬化性又は光硬化性の樹脂を用いたインプリント成形では、成形される樹脂自体に粘着性があるため、良好な離型性を確保することが課題となる。また、上記製造方法では、平面度を維持する必要もあって、Ｎｉ電鋳品のような高い弾性率を有するスタンパー又はサブ型を使用して成形する手法が記載されているが、離型を行う際にスタンパーの高い弾性率が影響し、端から徐々に剥がれる線離型ではなく、面離型となって基板等から成形品の一部が剥離する反り不良が発生する可能性が高まる。さらに、上記特許文献２の製造方法では、濡れ性の制御により離型不良を抑える手法も記載されているが、その手法では成形品の片面（比較的平坦な基板側の面）の離型は改善されるが、逆側面（光学的機能を有する凹凸形状を有するスタンパー側の面）を離型する際の反り不良が改善されない。これは、凹凸形状によりむしろスタンパーへの密着性が増加することによると考えられる。
　ここで、スタンパー又はサブ型にゴム樹脂材料その他の比較的低弾性の材料を使用することが考えられる。つまり、比較的低弾性の転写部を含むサブ型を用いることで、線離型を起こしやすくして離型性を改善することが期待される。
　しかしながら、本発明者等の検討によれば、比較的低弾性の転写部を含むサブ型を用いても、必ずしも離型性を改善することができず、特に下記特許文献３のように成形品の外周を薄くすると、横方向のせん断応力に対して光硬化樹脂自体が変形できず、成形品と基板との間で界面剥離を誘発してしまうことが判明した。
特開２０１１－９０２６３号公報 特開２０１１－１０４８１１号公報 特開２０１４－０３７９７５号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、成形品を転写型から良好に離型させることができる樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、転写型から良好に離型され製造が容易な樹脂成形品を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一側面を反映した樹脂成形品の製造方法は、シリコーン樹脂で形成された転写部を含む転写型を用いて光硬化型樹脂に形状を転写する樹脂成形品の製造方法であって、転写型の外縁側が開放された状態で硬化の工程が行われ、転写部は、樹脂成形品のうち機能部分に対応する機能転写面よりも後退した易離型転写面を外側に有し、光硬化型樹脂の硬化後に、易離型転写面を有する部分を起点として硬化後の光硬化型樹脂で形成された樹脂成形品を離型する。
　上記目的を達成するため、本発明の一側面を反映した樹脂成形品は、光硬化型樹脂で形成されるとともに、シリコーン樹脂で形成された転写部を含む転写型によって転写された機能部分を備える樹脂成形品であって、樹脂成形品のうち外周の少なくとも一部に、機能部分に比べて厚く形成された離型開始部を有する。
図１Ａ及び１Ｂは、第１実施態に係る樹脂成形品の製造方法で用いる成形型の構造を説明する側方断面図及び一方の型の転写面を説明する図である。 図２Ａは、易離型転写部を説明する部分拡大断面図であり、図２Ｂ及び２Ｃは、形状の転写及び離型を説明する図である。 図３Ａ～３Ｃは、樹脂成形品の製造方法を説明する概念図である。 図４Ａ～４Ｃは、樹脂成形品の製造方法を説明する概念図である。 成形型の変形例を説明する図である。 図６Ａ及び６Ｂは、成形型の別の変形例を説明する図である。 第２実施態に係る樹脂成形品の製造方法等を説明する図である。 第３実施態に係る樹脂成形品の製造方法等を説明する図である。 第４実施態に係る樹脂成形品の製造方法等を説明する図である。
〔第１実施形態〕
　以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の樹脂成形品の製造方法等について説明する。
　図１Ａ及び１Ｂに示すように、第１実施形態の製造方法に用いられる成形型１００は、板状で互いに対向する転写型として上型２０と下型３０とを有する。上型２０は、円形で立体的な転写面２０ａを有し、下型３０も、転写面２０ａに対向する円形で平坦な転写面３０ａを有する。例えば上型２０には、不図示の駆動機構が付随しており、上型２０は、水平に延びる姿勢を維持したままで下型３０に対して±Ｚ方向に昇降可能になっている。成形型１００は、外縁側が開放された状態で硬化工程を行うものであり、上型２０及び下型３０の転写面２０ａ，３０ａは、これらの外縁部２０ｓ，３０ｓにおいて開放されている。また、上型２０及び下型３０の少なくとも一方は、光硬化型樹脂ＬＲを硬化させるための照射光に対して光透過性を有し、後述する光硬化性樹脂の硬化に際して硬化光を内部に透過させる。これにより、転写型の背後側からも硬化光の照射が可能であり、光硬化型樹脂の硬化を容易かつ迅速なものとすることができる。
　上型（転写型）２０は、平板状の基板２１と層状の転写部２２とを有する。基板２１は、転写部２２を背後から支持して水平のＸＹ方向に延びる平坦な部材（平坦基板）であり、例えばガラス、樹脂等の光透過性を有する材料で形成されているが、金属等の不透明材料でも構わない。基板２１は、離型に際しても変形せず平坦度が保たれることが望ましい。転写型である上型２０が平坦基材である基板２１を含むことにより、転写型の平坦性を確保することが容易になり、機能部分の転写精度を向上させることができる。転写部２２は、基板２１の表面２１ａの一回り小さい領域上に形成された部分であり、光透過性を有するシリコーン樹脂、具体的にはＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）系のシリコーンゴム樹脂で形成されている。転写部２２は、下型３０の転写面３０ａに対向する表面部分に、転写面２０ａの一部として立体的なパターンが形成された光学転写面である機能転写面２２ａを有している。ここで、機能転写面２２ａは、例えば凹面である多数のパターン部２２ｄと、これらパターン部２２ｄを囲む平面部２２ｅとを有する。図示の例では、パターン部２２ｄが円形であり２次元格子点上に配列されているが、パターン部２２ｄは、凹面に限らず凸面、非球面形状とでき、配列も樹脂成形品９０の用途に応じて適宜変更することができる。
　転写面２０ａの外縁部２０ｓには、機能転写面２２ａの周囲を囲むように、機能転写面２２ａよりも後退した位置つまり基板２１に近い位置に、環状の易離型部Ａ１が設けられている。易離型部Ａ１は、斜面状の易離型転写面２２ｊと、平坦な外側転写面２２ｋとを有する。前者の易離型転写面２２ｊは、機能転写面２２ａの周囲を囲むように略環状に設けられている。これにより、離型開始側の機能転写面２２ａを挟んだ反対側においても、剥離不良が発生することを抑えることができる。なお、略環状とは、円形状に設けられる場合に限らず、矩形状その他の多角形状に設けられる場合等を含む。また、易離型転写面２２ｊは、後述する樹脂成形品９０（図４Ｃ参照）のうち機能部分９１より外側の外周部９２の厚みが機能部分９１に比べて厚くなるように設けられており、上型２０からの樹脂成形品９０の離型を良好にする役割を有する。後者の外側転写面２２ｋは、機能転写面２２ａが延びるＸＹ面に平行に延びており、硬化前の光硬化型樹脂ＬＲの流動を規制しつつも光硬化型樹脂ＬＲの供給量の誤差を許容する拡張的な予備部分となっている。
　なお、易離型転写面２２ｊの形状は、機能転写面２２ａ側の端部から外側の他端にかけて連続的に変化する状態で機能転写面２２ａから後退するものとなっている。具体的には、易離型転写面２２ｊは、垂直な壁面に比較して離型を容易にするテーパー面であり、機能転写面２２ａが延びるＸＹ面に対して傾斜しており、外側で基板２１の表面２１ａに近づいている。これにより、転写型である上型２０と製品である樹脂成形品９０との噛み合いを防止して離型性を向上させることができる。
　転写部２２は、所定以上の撥水性を有する材料で形成され、或いは転写面２０ａは、所定以上の撥水性を有する材料で被覆されている。
　下型（転写型）３０は、基板３１を有する。基板３１は、水平のＸＹ方向に延びる平板状の部分であり、例えばガラス、樹脂等の光透過性を有する材料で形成されているが、金属等の不透明材料でも構わない。基板３１のうち、上型２０の転写部２２に対向する表面部分は、所定以上の撥水性を有する材料で形成された離型剤層３３で覆われており転写部３２として機能している。つまり、下型３０の転写部３２は、上型２０の転写部２２に対向しており、転写面３０ａの一部として機能転写面２２ａに対向する平坦な光学転写面である機能転写面３２ａを有している。なお、基本的には、基板３１の表面を機能転写面３２ａと呼ぶが、離型剤層３３の表面を機能転写面３２ａと呼ぶこともある。
　図２Ａ及び２Ｂを参照して、転写面２０ａの具体的形状について説明する。転写部２２のうち機能転写面２２ａに対応する本体部分２２ｇの樹脂厚みｔ１は、適度の弾性を示すものである必要があり、０．２ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下であることが好ましい。本体部分２２ｇの樹脂厚みｔ１は、特に１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることが平坦度と離型性とを両立させる観点で好ましい。
　易離型部Ａ１は、易離型転写面２２ｊの横幅ｗ１が数ｍｍ程度であり、外側転写面２２ｋの横幅ｗ２が数ｍｍ程度であり、全体の横幅ｗ３が数ｍｍ～１０ｍｍ程度となっている。なお、転写部２２を支持する基板２１の直径Ｄ１は、樹脂成形品９０の外形によるが、例えば数１０ｍｍ程度となる。また、易離型転写面２２ｊの深さ又は上下奥行きｇ１は、数１００μｍ程度であり、機能転写面２２ａよりも深く、具体的には最も深いパターン部２２ｄの底部の深さｇ２よりも後退させる必要がある。易離型転写面２２ｊの上下奥行きｇ１を樹脂成形品９０で考えた場合、易離型転写面２２ｊに対応する外周部９２の厚みｔ２１は、本体部分２２ｇに対応する外周部９２の厚みｔ２２の１～５倍程度が好ましく、特に１～２倍程度が好ましい。
　転写部２２を形成する樹脂のヤング率は、硬化後の光硬化型樹脂ＬＲつまり樹脂成形品９０のヤング率よりも小さく、弾性変形が比較的大きい。ここで、ヤング率は材料の硬さの指標であり、ヤング率が小さいほど変形しやすいと言える。転写部２２を形成する樹脂の硬さは、デュロメータＡで定義するものとし、具体的には２０００以下であることが好ましく、２００以下であることが更に好ましい。一方、転写部２２のヤング率は、２０以上が好ましく、４０以上が特に好ましい。転写部２２を形成する樹脂の透過率は、硬化を早める観点で使用するＵＶ波長に対して５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。基板２１は、平坦度、価格等の観点からガラスであることが好ましい。
　具体的な作製例では、上型２０の直径を４０ｍｍとし、易離型部Ａ１の横幅ｗ３を５ｍｍとした。ここで、易離型転写面２２ｊの横幅ｗ１は３ｍｍであり、外側転写面２２ｋの横幅ｗ２は２ｍｍであった。易離型転写面２２ｊの上下奥行きｇ１は、８０μｍであった。樹脂成形品９０から見た場合、光学的な機能を有する本体部分である機能部分９１の厚みｔ２２は、１２０μｍであり、易離型転写面２２ｊに対応する外周部９２の厚みｔ２１は、２００μｍであった。また、転写部２２のうち機能転写面２２ａに対応する本体部分２２ｇの樹脂厚みｔ１は、１ｍｍとした。
　上型２０の基板２１及び下型３０の基板３１としては、具体的にはＨＯＹＡ社のテンパックスガラスを用いた。転写部２２としては、信越シリコーン社のＸ－３２－３２１２を用いた。光硬化型樹脂ＬＲとしては、ダイセル社のＬＵ１１０６ＨＡを用いた。離型剤層３３としては、ダイキン社のオプツールを用いた。
　光硬化型樹脂ＬＲは、紫外線その他の硬化用の照射光（つまり硬化光）によって硬化する。光硬化型樹脂ＬＲとして、例えばエポキシ系樹脂、アクリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることができる。
　図２Ｃ等を参照して、樹脂成形品９０の離型について説明する。形状転写に伴って硬化した光硬化型樹脂ＬＲ（すなわち樹脂成形品９０）は、比較的硬く、転写部２２は、比較的柔らかい。ここで、同じ厚みを有する樹脂成形品９０と転写部２２とを厚み方向に同じ距離だけ引き伸ばした場合、弾性率の低い柔らかい転写部２２の界面へ付与される応力は、樹脂成形品９０の界面へ付与される応力よりも小さくなり、界面における剥離力は樹脂成形品９０の方が大きくなる。また、樹脂成形品９０と転写部２２とを積層した場合、これらの厚みの比によって剥離力は変わり、硬い樹脂成形品９０の厚みが大きい部分ほど剥離力が強くなると言える。よって、離型に際して樹脂成形品９０から上型２０つまり転写部２２を引き離す場合、樹脂成形品９０が相対的に薄い部分よりも相対的に厚い部分で剥離力が大きくなる。そのため、他の部分よりも厚みが増した部分を設ければ、そこから離型しやすくなる。このように、樹脂成形品９０において厚みが増した部分は、転写部２２において他の部分よりも厚みが減少した部分に対応し、このように転写部２２において厚みが減少した部分は、上型２０において易離型構造又は易離型部Ａ１となっている。
　図１Ａ等に示される成形型１００の製造方法と、成形型１００を用いた樹脂成形品９０の製造方法とについて説明する。
　まず、図３Ａに示すように、マスター型８１から電鋳型８３を作製する。マスター型８１は、金属、樹脂等で形成され、マスター型８１の転写面８１ａは、ポジタイプである。電鋳型８３は、Ｎｉ系の合金で形成されている。具体的には、マスター型８１の転写面８１ａに表面処理を行った後、Ｎｉ等を含む電解液中でメッキを行って厚いＮｉ系合金層を形成し、最後にマスター型８１を外すことで、電鋳型８３が得られる。電鋳型８３の転写面８３ａは、ネガタイプである。
　次に、図３Ｂに示すように、図３Ａで得た電鋳型８３と光透過性を有する基板２１との間に熱硬化型のシリコーンゴム樹脂１８５を挟んで全体を加熱することにより、シリコーンゴム樹脂１８５を硬化させて転写部２２とする。電鋳型８３を外すことで、シリコーン樹脂製の転写部２２を基板２１によって背後から支持した構造を有する転写型である上型２０が得られる。上型２０の転写部２２には、機能転写面２２ａと易離型部Ａ１とが形成されている。なお、機能転写面２２ａ等の表面は、比較的良好な離型性を有する。
　次に、図３Ｃに示すように、離型剤層３３で覆われた基板３１からなる下型３０を準備し、この下型３０の転写面３０ａ上に例えば紫外線硬化型樹脂である液状の光硬化型樹脂ＬＲを適量供給するとともに、図３Ｂで得た上型２０を下型３０に近接させる型閉じを開始する。
　図４Ａに示すように、上型２０と下型３０との間隔が適切になった段階で型間隔を固定し、上型２０の上方及び／又は下型３０の下方から紫外照射光である硬化光を照射することにより、光硬化型樹脂ＬＲが硬化して樹脂成形品９０が作製される。なお、具体的な作製例では、波長３６５ｎｍのＬＥＤ光源を硬化光の光源として用い、露光量９００ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。
　上型２０と下型３０との間隔が型閉じ又は型締めの間隔になった状態で、液状の光硬化型樹脂ＬＲの外周は、易離型部Ａ１に達して易離型転写面２２ｊを覆っているが、外側転写面２２ｋの外側を部分的に露出させている。つまり、光硬化型樹脂ＬＲの硬化中に、樹脂成形品９０の外周端部が易離型転写面２２ｊに対応する位置に配置される。この場合、樹脂成形品９０の外周端部が型間に完全には充填されない状態とでき、樹脂成形品９０の外周端部が起点となって線離型が始まりやすくなり、後述する離型が容易になる。
　次に、図４Ｂに示すように、上型２０を上方に徐々に後退させることにより、シリコーン樹脂製の転写部２２のうち易離型部Ａ１を起点として線離型が進行して、転写部２２と樹脂成形品９０との間（つまり、シリコーン樹脂製の転写部２２と、硬化後の光硬化型樹脂ＬＲとの間）で離型が達成される。この際、上型２０のうち図面左側を先に上昇させることで、ＡＢ方向へ離型が進行する。易離型部Ａ１が図面右側（ＡＢ方向の下流側）にも形成されている場合、線離型の起点の反対側でも良好な離型を達成しやすくなる。
　最後に、この樹脂成形品９０及び下型３０に対しては、例えば１５０℃で３０分間のポストキュアを行った後、図４Ｃに示すように、樹脂成形品９０を下型３０から外す離型を行うことで、独立した樹脂成形品９０を得ることができる。このようにして完成した樹脂成形品９０の機能部分９１には、機能面９１ａが形成されている。また、外周部９２は、機能部分９１に比べて厚い離型開始部９２ａを有している。
　以上の説明では、上型２０の機能転写面２２ａがレンズ面状のパターン部２２ｄを有するとしたが、機能転写面２２ａは、図５に示すように階段状又は段差状のパターン部１２２ｄを有するものであってもよい。この場合、転写型である上型２０の設計や作製が比較的容易である。
　転写部２２の全周に易離型部Ａ１を設ける必要はなく、易離型部Ａ１は、図６Ａ及び６Ｂに示すように転写部２２の一部に形成されたものであってもよい。
　以上で説明した上記実施形態の製造方法によれば、転写部２２が機能部分９１に対応する機能転写面２２ａよりも後退した易離型転写面２２ｊを外側に有するので、樹脂成形品９０のうち機能部分９１より外側の少なくとも一部の厚みが機能部分９１に比べて厚くなる。結果的に、易離型転写面２２ｊを有する部分（つまり易離型部Ａ１）を起点として樹脂成形品９０を離型する際に、この易離型部Ａ１において硬化後の光硬化型樹脂ＬＲに対して転写部２２をあまり変形させないで引き離すことができ、線離型により良好な離型性を確保することができる。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態の樹脂成形品の製造方法等について説明する。なお、第２実施形態の製造方法等は、第１実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図７に示すように、第２実施形態の製造方法に用いられる成形型１００を構成する上型２０の場合、その転写部２２に易離型部Ａ１として、機能転写面２２ａの外周側から階段状に後退するものが形成されている。易離型部Ａ１は、壁状の境界転写面２２２ｉと、平坦な易離型転写面２２２ｊとを有する。境界転写面２２２ｉは、機能転写面２２ａの外側に隣接して上型２０の法線方向に延びる円筒側面であり、易離型転写面２２２ｊは、境界転写面２２２ｉの外側に隣接して上型２０の法線に垂直な方向に延びる環状の平面である。なお、上型２０の機能転写面２２ａには、目的に応じた様々な形状のパターン部２２ｄ，１２２ｄを形成することができる。
　第２実施形態のように階段状に後退した易離型部Ａ１によっても、上型２０を樹脂成形品９０から離型する作業が容易になる。すなわち、離型に際して樹脂成形品９０から上型２０つまり転写部２２を引き離す場合、樹脂成形品９０が相対的に厚い部分よりも相対的に薄い部分で剥離力が小さくなるので、易離型部Ａ１の一部から反対側に離型を進行させる線離型を生じさせることが容易になる。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態の樹脂成形品の製造方法等について説明する。なお、第３実施形態の製造方法等は、第１実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図８に示すように、第３実施形態の製造方法に用いられる成形型１００を構成する上型２０の場合、その転写部２２において、易離型部Ａ１又は易離型転写面２２２ｊと機能転写面２２ａとの間に、機能転写面２２ａよりも突出した環状の付加転写面２２ｐを有する。付加転写面２２ｐは、流動制御構造又は流動規制構造であり、その外側に光硬化型樹脂ＬＲが広がることを抑制することで機能転写面２２ａに対向する領域内での樹脂の充填を確実にする役割を有し、機能部分９１の特にパターン部２２ｄに対応する光学面部分の転写精度を向上させることができる。なお、付加転写面２２ｐに対応して、樹脂成形品９０には機能部分９１よりも薄くなった窪み状の付加部分９４が形成される。
　付加転写面２２ｐの機能転写面２２ａからの高さは、樹脂成形品９０で見た場合、機能部分９１の最も厚い部分を基準として、０．１倍以上１．０倍未満であり、好ましくは０．２倍以上０．５倍以下である。付加転写面２２ｐの高さは、具体例では例えば機能転写面２２ａよりも２０μｍ以上（具体例では７０μｍ程度）厚くなっている。
　なお、付加転写面２２ｐは、転写部２２の全周に沿って設けられることが望ましいが、全周の一部に欠落した領域があってもよい。また、付加転写面２２ｐは、階段状に突起し上側に平坦面を有するものに限らず、端部が尖ったもの、テーパー面を有するもの等、様々な形状とできる。
〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態の樹脂成形品の製造方法等について説明する。なお、第４実施形態の製造方法等は、第１実施形態の製造方法等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図９に示すように、第４実施形態の製造方法に用いられる成形型１００の場合、下型３０も、上型２０と同様に平板状の基板３１と層状の転写部４３２とを有する。ここで、転写部４３２は、上型２０の転写部２２と同様のものであり、転写面３０ａを有するとともに、転写面３０ａの一部として立体的なパターンが形成された光学転写面である機能転写面３２ａを有している。ここで、機能転写面３２ａは、例えば凹面である多数のパターン部３２ｄと、これらパターン部３２ｄを囲む平面部３２ｅとを有する。転写面３０ａの外縁部には、機能転写面３２ａを囲むように、機能転写面３２ａよりも後退した位置つまり基板３１に近い位置に、環状の易離型部Ａ２が設けられている。易離型部Ａ２は、壁状の境界転写面２２２ｉと、平坦な易離型転写面２２２ｊとを有する。
　図９に示す成形型１００により、樹脂成形品９０の上下両側に機能面９１ａが形成される。また、外周部９２にも、上下両側に離型開始部９２ａが形成されている。
〔その他〕
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る樹脂製品の製造方法は上記の実施形態には限られない。例えば、転写部２２の形状は、図１Ｂに示すように円形の輪郭を有するものに限らず、矩形の輪郭を有するもの、扇型の輪郭を有するもの、或いは環状の輪郭を有するものであってもよい。
　以上の説明では、機能転写面２２ａが光学転写面であるとしたが、機能転写面２２ａは、光学以外の機能を有するものとできる。例えば、樹脂成形品９０がバイオチップである場合、機能転写面２２ａは流路、液溜まり等の機能性構造を形成するための面となる。
　光硬化型樹脂ＬＲとしては、転写部２２を形成する樹脂のヤング率よりも大きなヤング率を有するものであればよく、転写部２２よりも小さな範囲で一定の弾性を有するものであってもよい。
　図２Ａ等に示す易離型部Ａ１の易離型転写面２２ｊの形状は、単なる例示であり、断面が平坦なものに限らず、凹又は凸に湾曲したものとすることができる。
　易離型部Ａ１又は易離型転写面２２ｊは、機能転写面２２ａの機能転写面の周囲を囲むように設けられるものであり、機能転写面２２ａが例えば矩形状その他の多角形状である場合、付加転写面２２ｐが存在するときはその輪郭形状にもよるが、易離型部Ａ１の少なくとも内側は、矩形状その他の多角形状となる。

Claims (9)

  1. 　シリコーン樹脂で形成された転写部を含む転写型を用いて光硬化型樹脂に形状を転写する樹脂成形品の製造方法であって、
    　前記転写型の外縁側が開放された状態で硬化の工程が行われ、
    　前記転写部は、樹脂成形品のうち機能部分に対応する機能転写面よりも後退した易離型転写面を外側に有し、
    　光硬化型樹脂の硬化後に、前記易離型転写面を有する部分を起点として硬化後の光硬化型樹脂で形成された樹脂成形品を離型する樹脂成形品の製造方法。
  2. 　前記易離型転写面は、階段状に前記機能転写面から後退する、請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
  3. 　前記易離型転写面は、連続的に変化する状態で前記機能転写面から後退する、請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
  4. 　前記易離型転写面は、前記機能転写面の周囲を囲むように略環状に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法。
  5. 　前記易離型転写面と前記機能転写面との間に、前記機能転写面よりも突出した付加転写面を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法。
  6. 　前記転写型は、前記転写部を背面から支持する平坦基材を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法。
  7. 　前記転写型は、光硬化型樹脂を硬化させるための照射光に対して光透過性を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法。
  8. 　光硬化型樹脂の硬化中に、樹脂成形品の外周端部が前記易離型転写面に対応する位置に配置される、請求項１～７のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法。
  9. 　光硬化型樹脂で形成されるとともに、シリコーン樹脂で形成された転写部を含む転写型によって転写された機能部分を備える樹脂成形品であって、
    　樹脂成形品のうち外周の少なくとも一部に、前記機能部分に比べて厚く形成された離型開始部を有する樹脂成形品。
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