具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法，包含：提供壓印機(jī)臺(tái)，其包括：第一模具及第二模具，第一模具包含有壓印圖案，壓印圖案形成于第一模具的第一表面，第二模具面對(duì)設(shè)置于具有壓印圖案的第一表面；提供預(yù)形體，預(yù)形體設(shè)置于第一模具與第二模具之間；加熱第一模具第二模具，直至足以使預(yù)形體呈可塑性狀態(tài)的溫度；壓合第一模具及第二模具，以令第一模具的壓印圖案壓印至預(yù)形體上，獲得具有壓印圖案的預(yù)形體；冷卻第二模具，以令具有壓印圖案的預(yù)形體經(jīng)由冷卻收縮而與第一模具脫離，獲得具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。本發(fā)明能提升制程優(yōu)良率與表面微結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸與精度的一致性，進(jìn)而順利獲得具有高精準(zhǔn)度表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
【專利說(shuō)明】具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法，尤指一種光纖承載裝置制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖(optical fibers)是一種利用光在纖維中產(chǎn)生全反射，而可用于遠(yuǎn)距離光學(xué)通訊的精密纖維，其由內(nèi)而外主要由一核心、纖殼及保護(hù)批覆層所組成。雖然纖殼的外徑約為125微米，但核心的外徑僅約10微米至62.5微米，致使復(fù)數(shù)光纖在進(jìn)行光學(xué)連接時(shí)必需有極高的對(duì)位精準(zhǔn)度，才能有效減少光學(xué)信號(hào)的衰減情形，達(dá)到傳遞光學(xué)信號(hào)的目的。
[0003]一般而言，為了提升多條光纖的組裝效率，多半是采用被動(dòng)式對(duì)位(passivealignment)的組裝方式，將多條光纖先承載于光纖承載裝置上，并于光纖承載裝置或其他光學(xué)元件(如:光發(fā)射器、光接收器、光波導(dǎo)管等)上標(biāo)示有校準(zhǔn)記號(hào)，使多條光纖在進(jìn)行光學(xué)連接時(shí)能夠經(jīng)由該校準(zhǔn)記號(hào)加以對(duì)位及固定。然而，此種組裝方式必需使用具備極高精準(zhǔn)度的表面微結(jié)構(gòu)的光纖承載裝置，才能確保多條光纖在進(jìn)行光學(xué)連接時(shí)獲得所需的對(duì)位精準(zhǔn)度。
[0004]請(qǐng)參閱圖6所示，兩光纖承載裝置61，62上分別具有多個(gè)V型溝槽以承載多條光纖611，621。當(dāng)欲使兩光纖611，621相互光學(xué)連接時(shí)，使用兩個(gè)具備高精準(zhǔn)度微結(jié)構(gòu)(即，具有規(guī)則平行排列且形狀、尺寸一致的V型溝槽)的光纖承載裝置61，62，可確保其中一光纖承載裝置61上的光纖611與另一光纖承載裝置62的光纖621進(jìn)行光學(xué)連接時(shí)寸獲得所需的對(duì)位精準(zhǔn)度，借以大幅降低光學(xué)信號(hào)的衰減情形。
[0005]然而，當(dāng)其中一光纖承載裝置61的溝槽非相互平行排列時(shí)，偏差(misalignment)的光纖612與另一光纖622將無(wú)法獲得所需的對(duì)位精準(zhǔn)度，導(dǎo)致光學(xué)信號(hào)在兩光纖612，622的連接處產(chǎn)生嚴(yán)重的光學(xué)信號(hào)衰減，而大幅降低光纖傳遞光學(xué)信號(hào)的有效距離。
[0006]此外，即使兩光纖承載裝置上的V型溝槽以相互平行的方式排列，倘若V型溝槽的位置產(chǎn)生些微偏差時(shí)，設(shè)置于不同光纖承載裝置的光纖仍然無(wú)法獲得所需的對(duì)位精準(zhǔn)度。
[0007]請(qǐng)參閱圖7所示，分別設(shè)置于兩光纖承載裝置71，72上的光纖711，712，721，722皆以相互平行的方式排列，但由于兩光纖承載裝置71，72的尺寸不一致(例如:溝槽與溝槽間的間距不同)，導(dǎo)致光纖711與光纖721精準(zhǔn)對(duì)位時(shí)，光纖712與光纖722會(huì)產(chǎn)生些微的錯(cuò)位，致使兩光纖712，722傳遞的光學(xué)信號(hào)大幅衰減，而降低光纖傳遞光學(xué)信號(hào)的有效距離。
[0008]因此，目前試圖發(fā)展一種具有光纖承載裝置，其能用以承載多條光纖，使多條光纖能夠平行排列于該光纖承載裝置的V型溝槽中，不僅可以利用被動(dòng)式對(duì)位的方式提升復(fù)數(shù)光纖的連接效率，亦可改善光學(xué)信號(hào)在光學(xué)連接時(shí)被衰減的問(wèn)題。
[0009]傳統(tǒng)利用壓印技術(shù)制作具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的方法中，包含加熱模具與預(yù)形體、壓印預(yù)形體、脫模及自預(yù)形體周圍各面冷卻等步驟。然而，傳統(tǒng)制作方法具有諸多缺點(diǎn)，例如:(1)同時(shí)自預(yù)形體周圍各面由外而內(nèi)冷卻，將使預(yù)形體的冷卻溫度場(chǎng)呈現(xiàn)圓形分布(如圖8所示，表面微結(jié)構(gòu)的中心與各外側(cè)的溫度差異大)，造成平板工件的外側(cè)表面微結(jié)構(gòu)不當(dāng)收縮而產(chǎn)生嚴(yán)重變形，而劣化其表面微結(jié)構(gòu)的形狀精準(zhǔn)度；(2)當(dāng)平板工件的表面微結(jié)構(gòu)的通道數(shù)目越大時(shí)，將使得平板工件的各外側(cè)表面微結(jié)構(gòu)與中心表面微結(jié)構(gòu)的水平溫度場(chǎng)變異越大，致使表面微結(jié)構(gòu)中溝槽的寬度公差及溝槽與溝槽的間距公差皆超過(guò)±1微米以上，因而無(wú)法順利制得高尺寸精準(zhǔn)度與高通道表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法，其能大幅提升表面微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)度(即，精度)，使其作為一光纖承載裝置時(shí)，可大幅降低光學(xué)信號(hào)在兩光纖的連接處被損耗的程度。
[0011]為達(dá)成前述目的，本發(fā)明提供一種具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法，其包含:A提供一壓印機(jī)臺(tái)，該壓印機(jī)臺(tái)包括:一第一模具，其包含有一壓印圖案，該壓印圖案形成于該第一模具的第一表面；及一第二模具，其面對(duì)設(shè)置于該具有壓印圖案的第一表面；B提供一預(yù)形體，該預(yù)形體設(shè)置于該第一模具與該第二模具之間，且該預(yù)形體鄰設(shè)于該第二模具；C加熱該第一模具該第二模具，直至足以使該預(yù)形體呈可塑性狀態(tài)的溫度；D壓合該第一模具及該第二模具，借以令該第一模具的壓印圖案壓印至該預(yù)形體上，獲得一具有壓印圖案的預(yù)形體；以及E冷卻該第二模具，借以令該具有壓印圖案的預(yù)形體經(jīng)由冷卻收縮而與該第一模具脫離，獲得該具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
[0012]于本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法中，由于具有壓印圖案的預(yù)形體設(shè)置于第一模具與第二模具之間，并且鄰設(shè)于所述的第二模具，當(dāng)前述步驟E僅對(duì)第二模具進(jìn)行冷卻時(shí)，其可經(jīng)由熱傳導(dǎo)作用以單面冷卻的方式進(jìn)行均勻冷卻，使溫度場(chǎng)呈水平的層狀分布，借以提升本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度。
[0013]依據(jù)本發(fā)明，所述的壓印圖案為一凸設(shè)形成于第一模具的立體結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過(guò)壓印步驟后，此壓印圖案將壓印至預(yù)形體上，借以令具有壓印圖案的預(yù)形體的一表面凹設(shè)形成有對(duì)應(yīng)該第一模具的壓印圖案的立體結(jié)構(gòu)。
[0014]依據(jù)本發(fā)明，所述的精準(zhǔn)度指形成于預(yù)形體上的壓印圖案于步驟E的冷卻處理前后的偏移情形。若一形成于預(yù)形體上的壓印圖案經(jīng)過(guò)冷卻處理后，最外側(cè)的表面微結(jié)構(gòu)與中間表面微結(jié)構(gòu)的冷卻收縮率變異值低時(shí)，可提升表面微結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸的一致性，進(jìn)而獲得高精準(zhǔn)度表面微結(jié)構(gòu)的平板工件；當(dāng)最外側(cè)的表面微結(jié)構(gòu)與中間表面微結(jié)構(gòu)的冷卻收縮率變異值過(guò)高時(shí)，則會(huì)降低平板工件上表面微結(jié)構(gòu)的尺寸精準(zhǔn)度。
[0015]較佳的，依據(jù)本發(fā)明的制作方法，于步驟B及步驟C之間，更包括一步驟B’:令該該預(yù)形體、第一模具及該第二模具置于一真空度低于5X10-3托(torr)以下的密閉空間中，以避免受熱后的預(yù)形體接觸氣體而產(chǎn)生熱交換現(xiàn)象(包括:熱傳導(dǎo)及熱對(duì)流現(xiàn)象)，借以確保具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的冷卻溫度場(chǎng)呈水平分布，達(dá)到提升具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度的目的。
[0016]依據(jù)本發(fā)明，所述的預(yù)形體為一種加熱至適當(dāng)溫度而可塑形的材料所制成，例如，但不限于:玻璃、光學(xué)玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)或聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、環(huán)氧樹(shù)脂或石英。較佳的，當(dāng)選用的預(yù)形體為光學(xué)玻璃時(shí)，加熱該第一模具與第二模具至350°C至700°C之間，以利于進(jìn)行步驟D的壓印制程。于此步驟中，由于預(yù)形體設(shè)置于第二模具上，因此，當(dāng)?shù)诙＞呒訜釙r(shí)會(huì)同時(shí)經(jīng)由熱傳導(dǎo)作用而使預(yù)形體隨的加熱。
[0017]較佳的，依據(jù)本發(fā)明的制作方法，于步驟D及步驟E之間，更進(jìn)一步包括步驟D’:恒溫壓印該具有壓印圖案的預(yù)形體長(zhǎng)達(dá)60秒至100秒，借以消除具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件受熱壓印后產(chǎn)生的熱應(yīng)力，防止表面微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。
[0018]較佳的，依據(jù)本發(fā)明的制作方法，該步驟E包括以小于或等于0.5°C /秒的冷卻速率冷卻該第二模具，使具有壓印圖案的預(yù)形體可經(jīng)由冷卻收縮順利與第一模具脫離，即獲得具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。較佳的，該步驟E更包括以小于或等于0.5°C /秒的冷卻速率冷卻該第一模具，以利協(xié)助具有壓印圖案的預(yù)形體經(jīng)由冷卻收縮與第一模具脫離。
[0019]較佳的，依據(jù)本發(fā)明的制作方法，于步驟E之后，更進(jìn)一步包括步驟E’以1.5°C /秒至2V /秒的冷卻速率二次冷卻該第二模具。
[0020]較佳的，步驟E及/或步驟E’包含使用一氣體對(duì)該第二模具的第二表面吹氣，借以均勻地冷卻該第二模具，使本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件可經(jīng)由與第二模具的熱傳導(dǎo)作用，以單面冷卻的方式進(jìn)行均勻冷卻。較佳的，該氣體包含氮?dú)?、氧氣或其組合，例如:空氣。
[0021]較佳的，本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的微結(jié)構(gòu)與該第一模具的壓印圖案互補(bǔ)。較佳的，具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件包含有多個(gè)溝槽，該等溝槽凹設(shè)形成于該具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的上表面，且該等溝槽朝向一延伸方向彼此平行延伸。
[0022]較佳的，各溝槽由呈銳角的兩平面所構(gòu)成，形成一如V字型的剖面結(jié)構(gòu)。
[0023]較佳的，所述的壓印機(jī)臺(tái)更包括二固定部件，其設(shè)置于該第二模具上及該預(yù)形體的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)，并平行設(shè)置于該等溝槽的延伸方向，借以提升平板工件的外側(cè)表面微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)度。于此，該等溝槽的延伸方向的末端不再設(shè)置有固定部件，以利具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的熱應(yīng)力能由此釋放。
[0024]較佳的，該等溝槽的平均寬度介于105微米至196微米之間，且該等溝槽的寬度公差介于±0.1至±0.35微米之間，更佳介于±0.2至±0.35微米之間。較佳的，兩溝槽間的間距介于127微米至250微米之間，且該等溝槽與溝槽間的間距公差介于±0.2微米至±0.5微米之間。
[0025]較佳的，所述壓印機(jī)臺(tái)的第一模具及第二模具由一熱傳導(dǎo)材料所制得，例如:碳化鎢或工具鋼，所述該等固定部件的鍍膜材料可為鉬銥合金或類鉆碳。較佳的，該第一模具的第一表面的中心線平均粗糙度(Ra)低于20納米以下。
[0026]較佳的，本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件可作為一光纖承載裝置，其能將復(fù)數(shù)光纖設(shè)置于溝槽中，借以承載復(fù)數(shù)光纖。由于所述的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件可具備高精準(zhǔn)度，且該等溝槽以設(shè)定的角度設(shè)置；較佳的，其等相互平行設(shè)置，因而能夠于光學(xué)連接時(shí)有效降低光纖的損耗。
[0027]據(jù)此，本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法可達(dá)成的具體功效包括:
[0028]1.于壓印步驟后直接進(jìn)行冷卻步驟，利用冷卻收縮使預(yù)形體順利自第一模具脫離，借以確保具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度，提升本發(fā)明的制作方法的制程優(yōu)良率；
[0029]2.由第二模具的第二表面進(jìn)行單面水平冷卻，借以使溫度場(chǎng)呈水平的層狀分布，進(jìn)而提升平板工件的表面微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度；
[0030]3.于真空的密閉環(huán)境中完成加熱、壓印、冷卻及脫模等步驟，可避免具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的外側(cè)表面與密閉空間的氣體接觸而發(fā)生熱交換現(xiàn)象，借以有效降低水平溫度場(chǎng)變異性及維持溫度場(chǎng)呈水平的層狀分布，同時(shí)避免第一模具及第二模具被氧化，進(jìn)而提升平板工件的表面微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度；
[0031]4.利用二固定部件增加預(yù)形體與第二模具的摩擦力，避免第一模具升抬時(shí)預(yù)形體產(chǎn)生位移，借以提升本發(fā)明平板工件的外側(cè)表面微結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度；
[0032]5.所述的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件可作為一種光纖承載裝置，其能確保多條光纖于光學(xué)連接的對(duì)位精準(zhǔn)度，借以大幅降低復(fù)數(shù)光纖光學(xué)連接處產(chǎn)生衰減的情形。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0034]圖1為本發(fā)明制作具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的流程圖。
[0035]圖2A為尚未進(jìn)行壓印步驟前，壓印機(jī)臺(tái)與預(yù)形體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2B為進(jìn)行壓印步驟時(shí)，壓印機(jī)臺(tái)與預(yù)形體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2C為進(jìn)行冷卻 步驟后，壓印機(jī)臺(tái)與本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3為本發(fā)明制作具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的過(guò)程中，真空度、第一、第二模具的溫度及應(yīng)力對(duì)時(shí)間的關(guān)系圖。
[0039]圖4為本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖5為本發(fā)明的制作方法所制得的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件內(nèi)部溫度場(chǎng)分布圖。
[0041]圖6為現(xiàn)有技術(shù)中使用兩光纖承載裝置光學(xué)連接多個(gè)光纖的對(duì)接示意圖。
[0042]圖7為現(xiàn)有技術(shù)中使用兩光纖承載裝置光學(xué)連接多個(gè)光纖的另一對(duì)接示意圖。
[0043]圖8為現(xiàn)有技術(shù)中自預(yù)形體周圍各面由外而內(nèi)冷卻的預(yù)形體內(nèi)部溫度場(chǎng)分布圖。
[0044]主要元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0045]I壓印機(jī)臺(tái)11第一模具
[0046]111第二表面112第一表面
[0047]12第二模具121第一表面
[0048]122第二表面13固定部件
[0049]14壓印圖案21預(yù)形體
[0050]211溝槽4具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件
[0051]41溝槽D延伸方向
[0052]61,62光纖承載裝置 611,612光纖
[0053]621，622光纖71，72光纖承載裝置
[0054]711，712 光纖 721，722 光纖
【具體實(shí)施方式】[0055]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0056]實(shí)施例1
[0057]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法如下所述:
[0058]請(qǐng)參閱圖2A所示，于步驟A中先提供一壓印機(jī)臺(tái)1，該壓印機(jī)臺(tái)I包括一第一模具
11、一第二模具12及二固定部件13。其中，第一模具11具有一第一表面112及一背對(duì)于第一表面112的第二表面111,其中該壓印圖案14形成于該第一模具11的第一表面112上；且第二模具12面對(duì)設(shè)置于第一模具11具有壓印圖案14的第一表面112，而二固定部件13設(shè)置于該第二模具12上以及第一模具11的兩側(cè)。
[0059]于步驟B中，一預(yù)形體21設(shè)置于第一模具11與第二模具12之間及二固定部件13之間，并且鄰設(shè)于該第二模具12的第一表面121上。于此，所述的預(yù)形體是由光學(xué)玻璃所制成，以利于經(jīng)由后續(xù)的壓印步驟在預(yù)形體的一表面壓印形成有如第一模具的壓印圖案。
[0060]如圖2A所示，于本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法中，所述的預(yù)型體21、第一模具11及第二模具12設(shè)置于一密閉空間內(nèi)(圖未示)。如圖3所示，在進(jìn)行加熱(步驟C、壓印(步驟D、冷卻(步驟E及脫模(步驟E’等步驟前，先進(jìn)行一步驟B’將密閉空間內(nèi)的真空度控制5X10-3托以下，以避免密閉空間內(nèi)的氣體產(chǎn)生熱交換現(xiàn)象，提升預(yù)形體單面冷卻的穩(wěn)定性，并且達(dá)到防止第一模具及第二模具被氧化的目的。
[0061]之后，于步驟C中，是以5°C /秒的加熱速率加熱該第一模具11至約540°C，再恒溫加熱約100秒；同時(shí)以3.860C /秒的加熱速率加熱該第二模具12至約540°C，再恒溫加熱約80秒，使設(shè)置于第二模具12上的預(yù)形體21呈可塑性狀態(tài)。于本實(shí)施例中，所述的第一模具及第二模具是由熱傳導(dǎo)材料的碳化鎢所形成，且該第一模具的第一表面的中心線平均粗糙度低于20納米以下。
[0062]然后，請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖2B及圖3所示，待預(yù)形體21受熱呈可塑性狀態(tài)后，于步驟D中該預(yù)形體21夾置于第一模具11以及第二模具12之間，并以150N的壓力及1.5微米/秒的速率下壓該第一模具11約86.4微米，借以令形成于第一模具11的第一表面112上的壓印圖案14壓印至預(yù)形體21的一表面上，獲得一具有壓印圖案的預(yù)型體21。于此，形成于預(yù)形體21上的壓印圖案中包含有多個(gè)溝槽211，各溝槽211的寬度約105.8微米，且該等溝槽211與溝槽211間相距約128微米。
[0063]接著，于步驟D’中，繼續(xù)以相同下壓高度恒溫壓印約100秒，借以消除具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件受熱壓印后產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
[0064]之后，請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3所示，于步驟E中包含使用空氣分別均勻地對(duì)第一模具11的第二表面111及第二模具12的第二表面122吹氣,該第二表面122背對(duì)于該第一表面121，借以0.5°C /秒的冷卻速率分別單面冷卻該第一模具11的第二表面111及第二模具12的第二表面122，使第一模具冷卻至約460°C，且第二模具亦冷卻至460°C。
[0065]據(jù)此，如圖2C所示，在使用空氣對(duì)第二模具12的第二表面122吹氣后，經(jīng)由第二模具12與具有壓印圖案的預(yù)形體21間的熱傳導(dǎo)作用，具有壓印圖案的預(yù)形體21可由下至上隨之冷卻收縮，且當(dāng)?shù)谝荒＞?1冷卻至約490°C，預(yù)形體21與第一模具11的接觸力趨近于0，而得以順利與第一模具11的第二表面112及設(shè)置于兩側(cè)的固定部件13脫離。
[0066]接著，于步驟E’中，可再進(jìn)一步以1.5°C /秒的冷卻速率對(duì)該第二模具12的第二表面122進(jìn)行二次冷卻，并同時(shí)以小于5°C/秒的冷卻速率對(duì)第一模具11進(jìn)行冷卻步驟，借以使第一模具11及第二模具12的溫度降至室溫。于此步驟中，亦同時(shí)將第一模具11回復(fù)至原始高度。
[0067]最后，待第一模具11與第二模具12冷卻完成后，破除密閉空間的真空度，即可獲得如圖4所示的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件4。于此，所述的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件4即為冷卻后具有壓印圖案的預(yù)形體。
[0068]請(qǐng)參閱圖4所示，本發(fā)明具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件4的上表面形成有多個(gè)溝槽41，該等溝槽41凹設(shè)形成于具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件4的上表面，且該等溝槽41朝向一延伸方向D彼此平行延伸。如圖4所示，該等溝槽41由呈銳角的兩平面所構(gòu)成，例如該溝槽的剖面呈V形，但并非僅限于此。
[0069]于本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)冷卻步驟后，該等溝槽的平均寬度為105微米，溝槽的寬度公差為±0.1微米，且該等溝槽與溝槽間相距127微米，該等溝槽與溝槽間的間距公差為±0.3微米，證實(shí)經(jīng)由本發(fā)明的方法可順利制得具備高精準(zhǔn)度及高通道比率的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
[0070]請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖2C及圖4所示，于步驟D中，由于呈可塑性狀態(tài)的預(yù)形體21受到第一模具的下壓力后，會(huì)往四周擴(kuò)散，因此，本發(fā)明的制作方法于預(yù)形體21相對(duì)應(yīng)的左、右兩側(cè)且平行該等溝槽的延伸方向D設(shè)置二固定部件13，借以達(dá)到固定預(yù)形體的外側(cè)形狀及提升表面微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)度的目的。
[0071]于本實(shí)施例中，二固定部件是由一熱絕緣材料所形成，且該絕緣材料的一表面涂布有厚度約100納米的鉬銥合金，以提供防黏的效果。此外，于本發(fā)明的制作方法中，預(yù)形體的前后兩側(cè)(即，該等溝槽的延伸方向的末端)不再設(shè)置有二固定部件，以利受熱壓印后產(chǎn)生的熱應(yīng)力能經(jīng)由具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的前后兩側(cè)釋放。
[0072]請(qǐng)參閱圖5所示，本發(fā)明經(jīng)由步驟E及E’的單面冷卻步驟后，可確保冷卻溫度場(chǎng)呈現(xiàn)水平的層狀分布，進(jìn)而有效控制且降低表面微結(jié)構(gòu)的水平溫度場(chǎng)變異性，因而能夠獲得具有高精準(zhǔn)度的表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
[0073]實(shí)施例2
[0074]本發(fā)明實(shí)施例2主要是經(jīng)由如同實(shí)施例1所述的方法制作具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件，其不同之處在于該第一模具的壓印圖案與實(shí)施例1的壓印圖案不同，于步驟D中該預(yù)形體是夾置于第一模具以及第二模具之間，并以280N的壓力及2.5微米/秒的速率下壓該第一模具約170微米，形成于預(yù)形體上的壓印圖案中，各溝槽的寬度約198微米，且該等溝槽與溝槽間相距約252微米。
[0075]經(jīng)由如同實(shí)施例1的制作方法，經(jīng)過(guò)冷卻步驟后，具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件中，該等溝槽的平均寬度為196微米，溝槽的寬度公差為±0.1微米，且該等溝槽與溝槽間相距250微米，該等溝槽與溝槽間的間距公差小于±0.35微米，證實(shí)本發(fā)明的方法可順利制得具備高精準(zhǔn)度及高通道比率的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
[0076]綜上所述，本發(fā)明于壓印步驟后直接對(duì)第二模具的第二表面進(jìn)行單面水平冷卻，使預(yù)形體經(jīng)由冷卻收縮順利由第一模具脫離，因而能夠有效提升制程優(yōu)良率，并且順利制得高精準(zhǔn)度特性的具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
[0077]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的制作方法，其包含: (A)提供一壓印機(jī)臺(tái)，該壓印機(jī)臺(tái)包括: 一第一模具，具包含有一壓印圖案，該壓印圖案形成于該第一模具的第一表面；及一第二模具，其面對(duì)設(shè)置于該具有壓印圖案的第一表面； (B)提供一預(yù)形體，該預(yù)形體設(shè)置于該第一模具與該第二模具之間； (C)加熱該第一模具該第二模具，直至足以使該預(yù)形體呈可塑性狀態(tài)的溫度； (D)壓合該第一模具及該第二模具，借以令該第一模具的壓印圖案壓印至該預(yù)形體上，獲得一具有壓印圖案的預(yù)形體；以及 (E)冷卻該第二模具，借以令該具有壓印圖案的預(yù)形體經(jīng)由冷卻收縮而與該第一模具脫離，獲得該具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，于步驟B及步驟(C)之間，更包括一步驟(B’ ):令該該預(yù)形體、第一模具及該第二模具置于一密閉空間中，且該密閉空間的真空度低于5X10-3托以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，于步驟⑶及步驟(E)之間，更進(jìn)一步包括步驟Φ’ ):恒溫壓印該具有壓印圖案的預(yù)形體長(zhǎng)達(dá)60至100秒。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，該預(yù)形體的材料為光學(xué)玻璃，且該步驟(C)包括加熱該第一模具與第二模具至350°C至700°C之間。
5.如權(quán)利要求1或2`所述的制作方法，其特征在于，該第二模具包括一第一表面及一第二表面，其中該第二模具的第一表面面對(duì)該第一模具具有壓印圖案的表面，且該第二表面背對(duì)于該第二模具的第一表面，且該步驟(E)包括自該第二模具的第二表面冷卻該第二模具。
6.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，該步驟(E)包括以小于或等于0.5°C /秒的冷卻速率冷卻該第二模具。
7.如權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，該步驟(E)更包括以小于或等于0.50C /秒的冷卻速率冷卻該第一模具。
8.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，于步驟(E)之后，更進(jìn)一步包括步驟(E’ ) 二次冷卻該第二模具，其中二次冷卻的冷卻速率為1.5°C /秒至2V /秒之間。
9.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，該步驟(E)包括使用一氣體對(duì)該第二模具的第二表面吹氣，借以冷卻該第二模具，其中該氣體為氮?dú)?、氧氣或其組合。
10.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件包含有多個(gè)溝槽，該等溝槽凹設(shè)形成于該具有表面微結(jié)構(gòu)的平板工件的一表面，且該等溝槽朝向一延伸方向彼此平行延伸，且各所述溝槽由呈銳角的兩平面所構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，該等溝槽的平均寬度介于105微米至196微米之間，且該等溝槽的寬度公差介于±0.1微米至±0.35微米之間。
12.如權(quán)利要求11所述的制作方法，其特征在于，該等溝槽與溝槽間的間距介于127微米至250微米之間，且該等溝槽與溝槽間的間距公差介于±0.2微米至±0.5微米之間。
13.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，該壓印機(jī)臺(tái)更包括二固定部件，其設(shè)置于該第二模具上及該預(yù)形體的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)，并且平行設(shè)置于該等溝槽的延伸方向。
14.如權(quán)利要求13所述的制作方法，其特征在于，該第一模具及該第二模具的材料為碳化鎢或工具鋼，且該等固定部件的鍍膜材料為鉬銥合金或類鉆碳。
15.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，該第一模具的第一表面的中心線平均粗糙度低于20 納米。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK103787267SQ201210420712
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】廖永源, 廖兆煒 申請(qǐng)人:兆煒金屬工業(yè)有限公司