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微纳米压印辊 筒模具 加工技术

微纳米压印辊 筒模具 加工技术. 王 必 昌 2013.09.05. Production Chain. Roller UV/Hot Embossing. R2R UV Imprinting 技术. 收卷. 涂布头. 结构轮. UV 胶. UV 固化原理. 放卷. UV 照射. UV 胶 - 液态. UV 胶 - 固态. UV 固化成型技术 优势. 低污染，安全性高，无溶剂或低溶剂量 配合冷却设备可达低温硬化，耐热性较差之素材亦可使用，提高选用弹性，节省能源 设备空间小

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微纳米压印辊 筒模具 加工技术

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Presentation Transcript

  1. 微纳米压印辊筒模具加工技术 王 必 昌 2013.09.05

  2. Production Chain Roller UV/Hot Embossing

  3. R2R UV Imprinting 技术 收卷 涂布头 结构轮 UV胶 UV固化原理 放卷 UV照射 UV胶-液态 UV胶-固态

  4. UV固化成型技术优势 • 低污染，安全性高，无溶剂或低溶剂量 • 配合冷却设备可达低温硬化，耐热性较差之素材亦可使用，提高选用弹性，节省能源 • 设备空间小 • 结构转写性佳 (vs hot embossing/ extrusion) • 低压制程 (vs hot embossing/extrusion)

  5. 超精密滚筒模具加工机 • 可加工滚轮模具： • 长 度: Max. 3.5m • 直 径: Max. 600mm • 重 量: Max. 3,000kg

  6. 超精密滚筒模具加工技术

  7. 加工实例

  8. 快刀伺服(FTS)加工 利用PZT stage和加工机的高速运动进行高精度3次元微细形状的加工如右下图示： 加工方法： 其他加工图例： 垂直加工 橫向加工

  9. 滚筒或平板模具用镀层处理 • 镀层处理 I： • 适合超精密钻石加工的NiP镀层 • 提高滚筒模具使用寿命 • 基材: 铜, 不锈钢, Stavax • 镀层性质： • 硬度 > 400Hv • 磷含量(P%) >12% in deposition layer • 无针孔(Pint hole free) < 0.1% @ cm2, φ< 1um • 镀层处理 II： • 适合超精密钻石加工的硬質銅镀层 • 提高刀具使用的壽命 • 基材: 工具鋼, 不锈钢 • 镀层性质： • 硬度 > 220Hv • 无针孔(Pint hole free) < 0.1% @ cm2, φ< 1um

  10. NiP/Cu加工材料电镀线 • 滚轮模具镀硬质铜 • 厚度800~1000um • 滚轮模具镀NiP • 厚度200~600um • 最大电镀滚轮尺寸： • 总长度：Max. 3 m • 轮面：Max. 2.7 m • 直径：Max. 500mm

  11. 雾面(亚光)滚筒模具加工 • 滚轮模具喷砂原理： • 提供不同雾度(Haze)需求的滚轮模具： • 雾度：5%~75% • 镀层材质：Cu、Ni、NiP • 最大喷砂滚轮尺寸： • 轮面：Max. 2.4 m • 直径：<350mm 滚轮 空压机 空气喷嘴 砂材 喷射喷嘴

  12. 雾面结构分析

  13. 超镜面滚筒抛光加工 • 可加工材质： • Cr ,NiP , Stainless • Tungsten and Ceramic • 设备规格： • 长 度: Max. 4m • 直 径: Max. 600mm • 重 量: Max. 2,000 kg • 粗糙度规格： • Ra <0.005um(视抛光材质而定)

  14. 镜面滚筒抛光结果 • NiP plated roller(L=1500mm, Dia.=270mm) • Cr plated roller(L=1500mm, Dia.=270mm) Ra = 0.016 um Rmax= 0.163 um Ra = 0.08 um Rmax= 0.514 um Ra = 0.004 um Rmax= 0.045 um Ra = 0.05 um Rmax= 0.588 um

  15. KDX模具事业部设备能量

  16. Mechanism of Laser Ablation PS/FS Laser NS Laser • 能量吸收 • 能量吸收 • 加熱 • 能量傳至晶格， • 破壞结合鍵 • 熔化 • Plasma噴發 • 汽化 • 微渣飛濺

  17. NS/PS Laser 加工比较

  18. 大功率激光直写加工 平面扫描 图案文件 激光讯号/位置讯号 激光加工 3D 扫描 • 图像信号控制激光光强 • 3D 数据完整复制到滚筒表面 • 多次雕刻深度最大达800um • 成像轮廓平滑逼真无“台阶“实现真正意义上的3D 图像信号控制激光光强连续不断作用于金属表面

  19. 激光直写雕刻机 利用激光雕刻机可创造之图案

  20. 加工实例

  21. Laser Lithography 加工图例 最小線寬d：8 um 最大深度為 d x 1.5倍 d

  22. DLC 技術 光阻顯影後直接做DLC coating後用於生產。省掉傳統方式須蝕刻Cu及電鍍Cr的過程。

  23. AR 反射膜之模具开发 Al AAO Al UV light 利用自组装原理在表面形成具次波长光学效果之次微米结构数组的模具, 利用UV固化成型制作出具AR效果之光学膜 Al coated on roller 20~100℃

  24. 总 结 R2R 压印技术已是渐趋成熟生产技术，其大量生产特性提供微/奈米结构未来更多的普及与应用。因此压印用滚筒模具加工技术，将成为其核心关键技术。 非接触式或化学刻蚀的微结构模具加工技术可提供精密机械加工外更多的制程弹性空间，提供光学设计者更大发产空间。 - Laser direct writing - Laser Lithography - Holography - AAO 3D μ–model (SU-8)

  25. THANK YOU

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