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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. Contents. Production Chain. 超镜面滚筒抛光加工. 1. 7. R2R UV Imprinting. KDX 模具事业部设备能量. 2. 8. 超精密 滚筒模具 加 工. 大功率激光直写加工. 3. 9. 快刀伺服 (FTS) 加工. DLC 技术. 4. 10. 滚 筒或平板模具 - 镀层处理. AR 反射膜之模具开发. 5. 11. 雾面 ( 亚光 ) 滚 筒模具 加工. 总结. 6. 12. 2.

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  1. 微 纳 米 压 印 辊 筒 - 模具加工技术 王 必 昌 2013.09.05

  2. Contents Production Chain 超镜面滚筒抛光加工 1 7 R2R UV Imprinting KDX模具事业部设备能量 2 8 超精密滚筒模具加工 大功率激光直写加工 3 9 快刀伺服(FTS)加工 DLC 技术 4 10 滚筒或平板模具 - 镀层处理 AR 反射膜之模具开发 5 11 雾面(亚光)滚筒模具加工 总结 6 12 2

  3. Production Chain Roller UV/Hot Embossing

  4. 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

  5. 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

  6. UV固化成型实例 - Prism 6

  7. 超精密滚筒模具加工机 加工能力 • 长 度: Max. 3.5m • 直 径: Max. 600mm • 重 量: Max. 3,000kg 7

  8. 超精密滚筒模具加工技术 8

  9. 加工实例 9

  10. 快刀伺服(FTS)加工 橫向加工 垂直加工 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 10

  11. 加工精度测量- Lenticularlens 测试图片 Film截面测量 11

  12. 滚筒或平板模具 - 镀层处理 • 镀层处理 II： • 适合超精密钻石加工的硬质铜镀层 • 提高刀具使用的寿命 • 基材: 工具钢, 不锈钢 • 镀层性质： • 硬度 > 220Hv • 无针孔(Pint hole free) < 0.1% @ cm2, φ< 1um • 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 12

  13. 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 13

  14. 雾面(亚光)滚筒模具加工 • 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 滚轮模具喷砂原理 14

  15. 雾面结构分析 15

  16. 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) 16

  17. 镜面滚筒抛光结果 • NiP plated rollerafter cutting(L=1500mm, Dia.=270mm) Ra = 0.016 um Rmax= 0.163 um Ra = 0.08 um Rmax= 0.514 um • Cr plated roller(L=1500mm, Dia.=270mm) Ra = 0.004 um Rmax= 0.045 um Ra = 0.05 um Rmax= 0.588 um 17

  18. KDX模具事业部设备能量 18

  19. Mechanism of Laser Ablation PS/FS Laser NS Laser • 能量吸收 能量吸收 • 加热 能量传至晶格， 破坏结合键 • 熔化 • 汽化 Plasma喷发 • 微渣飛濺 19

  20. NS/PS Laser 加工比较 20

  21. 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连续不断作用于金属表面 21

  22. 激光直写雕刻机 22

  23. 加工实例 23

  24. Laser Lithography 加工图例 最小线宽d：8 um 最大深度为d x 1.5倍 d 24

  25. DLC 技术 • 光阻显影后直接做DLC coating • 后用于生产。 • 省掉传统方式须蚀刻Cu及电镀 • Cr的过程 25

  26. 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℃ 26

  27. AR 抗反射膜样品 (a) PET基材与具抗反射层基材于自然光下之实际抗反射程度比较 (b) 转印后获得深宽比1:2.5之具次波长抗反射结构 (c) 深宽比1:1.5之具次波长抗反射结构 27

  28. 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挥空间。 • Laser direct writing • Laser Lithography • Holography • AAO 28

  29. Thank You 29

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