具经济效益之大面积热压印模具研制-龙华科技大学.PDFVIP

具經濟效益之大面積熱壓印模具研製 具經濟效益之大面積熱壓印模具研製 郭啟全 吳敏詳 明志科技大學 明志科技大學 機械工程系 機械工程系 摘要 本研究提出一個具經濟效益之大面積熱壓印模具快速製作技術。研究結果發現環氧 樹脂與再生金屬樹脂粉末最佳調配比例為 1 ：0.75 ，以及金屬樹脂最佳模具厚度為 15 mm ，運用本研究所提出之方法製作大面積金屬樹脂模具，可以節省模具總製作成本約 為 52.4% 。此外，再生金屬樹脂與全新金屬樹脂之間具有介面結合強度22.8 MPa ，因此 所研製之大面積熱壓印模具可以運用於熱壓印製程，進行大面積微特徵結構元件試產。 關鍵詞： 熱壓印模具，大面積，製作成本，介面結合強度 。 1. 壓印 成型，但是微模具製程非常複雜，價 前言 格也非常昂貴，因為需使用微影與電鑄 具微特徵結構模具係因應微尺寸產品 (electroforming)製程來製作模具；(c)運用 發展出來的成型工具， 其製作方法涵蓋 ： 微放電加工以及微細機械加工等兩種方 (a)矽基微細加工 (Si-based micromachining 法，受限於加工刀具尺寸，對於製作微模 technology) [1] ；(b)微影模造技術 具之微結構最小尺寸以及表面精度將受到 (Lithographie galvanoformung abformung, 限制 以及(d)運用精密雷射加工技術所需 LIGA) [2] ；(c)雷射加工技術 [3] ：例如：利 之硬體非常昂貴。 用準分子雷射 (Excimer laser)與飛秒雷射 為了解決此一問題，運用矽膠模具 (femtosecond laser) ；(d)微放電加工 (Micro [9-11]來製作微特徵結構模具，並應用於微 electro discharge machining) [4] ；(e)微細機 結構零件製作，解決微特徵結構模具製作 械加工(Micro machining)技術[5] ；(f)電化 昂貴之缺失，但是矽膠模具屬於軟模，無 學微加工(electrochemical micromachining) 法勝任於熱壓印成型 。鑑於精微元件需求 [6]與(g)聚焦離子束加工 (focused ion beam) 與日俱增。開發可應用於熱壓印成型之大 [7] 。然而，上述方法缺點涵蓋：無法勝任 面積微特徵結構金屬樹脂模具，即變成一 於熱壓印成型 、製程複雜、工作環境要求 個非常重要的研究方向。 高之外 以及設備相當昂貴 。例如：運用矽 為了減少大面積微特徵結構金屬樹脂 基微細加工所製作之微模具不適合運用於 模具之製作成本，本研究提出一個具經濟 熱壓印成型 [8] ，因為矽基板於高壓力與 效益與優良機械性質之大面積金屬樹脂模 高溫熱壓印過程中，易產生龜裂與模具變 具製作方法，並針對四個議題進行研究： 形，因此模具壽命非常短；(b)微影模造技 (a)再生金屬樹脂粉末與環氧樹脂的調配 術所製作之鎳金屬模具，雖然可運用於熱 比例與製作金屬樹脂機械性質之關聯性： 1 龍華科技大學學報第三十六期 ,2015.12 由於再生 金屬樹脂粉末與環氧樹脂的調配 材、矽膠主劑(KE-1310ST,Shin Etsu) 、硬 比例與製作金屬樹脂機械性質具關聯性。 化劑(CAT-1310S,Shin Etsu) 、離型劑、金屬 因此，本研