玻璃模造用的模仁制造技术

本发明专利技术公开了一种玻璃模造用的模仁，包含一基材、一形成于基材的中间膜，及一形成于中间膜的保护膜；保护膜具有一远离基材且用于模造的塑形面；保护膜更具有一含有碳、氧、氢，及至少一元素Ｍ的类钻碳层，元素Ｍ是选自于下列所构成的群组：硅、钛、铝、钨、钽、铬、锆、钒、铌、铪，及硼；类钻碳层具有一类钻碳基质、复数埋于类钻碳基质的碳化硅纳米晶粒、复数埋于类钻碳基质的氧化硅纳米晶粒，及复数埋于类钻碳基质的碳化硅晶粒键结氧化硅晶粒的纳米粒子。

Moulds for glass moulds

The invention discloses a method for molding glass mold, comprising a substrate, a film formed on the substrate, and a protective film formed on the interlayer film; protective film having a substrate for shaping and molding from the surface; has a protective film containing carbon, oxygen, hydrogen, and at least a M element a diamond-like carbon layer, the M element is selected from the group consisting of silicon, titanium, aluminum, tungsten, tantalum, chromium, vanadium, niobium, zirconium, hafnium, and boron; diamond-like carbon layer has a diamond-like carbon matrix, complex embedded in DLC matrix nanometer silicon carbide grain size, complex embedded in DLC matrix of silicon oxide nanoparticles, and a plurality of embedded in DLC matrix silicon carbide bonded silicon oxide crystal nanoparticles.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模仁(molding core)，特别是指一种玻璃模造用的模仁。
技术介绍
参阅图1，一般应用在玻璃模造的模仁包含一基材11，及一形成于该基材11上的保护膜(protective film)12。该保护膜12具有一远离该基材11的一成形面121。于一高温的模造环境下压制与该成形面121接触的玻璃素材13，以在该玻璃素材上成形成一与该成形面121形状互补的光学功能面131。由于形成于玻璃模造用的模仁的基材上的保护膜，必须是不易与基材起反应，且是由具备有良好的化学稳定性(chemical stability)的组成物所制成。因此，早期形成于基材上的保护膜是由类钻碳(Diamond-Like Carbon；简称DLC)膜所制成。虽然，DLC具有良好的分模性(release efficiency)，但是在经过长时间且高温使用后，其表面的高温氧化作用(oxidation)会造成保护膜表面粗化(roughen)的品质缺陷，或者其表面与玻璃素材反应或沉积析出物(precipitate)造成保护膜表面性质改变，因而影响模造品质。另外，将造成DLC与基材之间的附着性(adhesion)下降，而使得DLC由该基材表面剥落。因此，由前所述，日本第9-227150号专利揭露一种制造玻璃模造用的具有保护膜的模仁的方法。该方法包含下列步骤(1)第一步骤，在一玻璃模造用的模仁的基材上形成一以碳为主且厚度介于50nm至1000nm之间的保护膜；(2)于该步骤(1)所述的保护膜注入氮(nitrogen)离子；及(3)在一含有氮气体氛围(atmosphere)的环境下对该步骤(2)所述的保护膜施予一热处理(heat-treating)，以在该保护膜内构成碳及氮的键结。其中，该步骤(1)中所使用的基材是由碳化硅(silicon carbide；简称SiC)、氮化硅(silicon nitride；简称Si3N4)或碳化钨(tungsten carbide；简称WC)等材料所制成，而形成于该基材上的DLC则是利用磁控溅镀(magnetron sputtering)法或电浆辅助化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition；简称PECVD)法所制成。此外，该保护膜内含有碳及氮的键结，则是由利用对该保护膜施予一氮离子布植(ion implantation)后，并进一步地对该保护膜施予热处理所制成。虽然该保护膜内具有碳及氮的键结，可改善该保护膜于高温模造过程中高温化稳性的问题，并减少该保护膜自该基材剥离的现象。但，由于该基材与保护膜之间的同质性(coherence)不足，导致该模仁在经过长时间且高温使用后，仍旧避免不了该保护膜自该基材剥离等问题。此外，由于前述的保护膜只借由离子布植的方式构成碳及氮的键结结构，导致此键结结构完整度无法符合长期使用于高温模造环境的需求。上面所提及的制造玻璃模造用的具有保护膜的模仁的方法，虽然可在高温模造环境下使用，但由于该保护膜及基材两种材料间的同质性低，使得该保护膜及基材两者间仍具有附着性不佳的缺点，此外，该保护膜中的碳及氮键结结构较不完整，致使高温化稳性不足，使得整体模仁无法长期于高温模造环境下使用，因此如何提升该保护膜及基材之间的附着性，并提升该保护膜的高温化稳性以增加模仁的使用寿命，是当前开发玻璃模造用的模仁相关业者需发展的目标。
技术实现思路
DLC材料是由部分的sp2键结及部分的sp3键结所构成。其中，含有少量的sp3键结的DLC材料，将导致DLC材料内因只具有部分的共价键结(covalence bonding)结构，而造成强度不足及高温化稳性差等问题。然而，为提高DLC材料的高温化稳性及强度，主要因素则是取决于增加DLC材料内的共价键结或至少增加DLC材料内的离子键结(ionic bonding)。因此，本专利技术除了借由增加该DLC材料组成物内部的共价键结或离子键结的机率，以改善该DLC材料组成物的高温化稳性，更借由在基材及DLC之间形成一同质性高的中间膜，以降低DLC自基材剥离的现象。本专利技术的目的在于提供一种玻璃模造用的模仁。于是，本专利技术玻璃模造用的模仁，包含一基材、一形成于该基材上的中间膜(intermediate film)，及一形成于该中间膜上且具有一远离该基材并用于模造的塑形面的保护膜。该保护膜具有一含有碳、氧、氢(H)，及至少一元素M的类钻碳层。该元素M是选自于下列所构成的群组硅(Si)、钛(Ti)、铝(Al)、钨(W)、钽(Ta)、铬(Cr)、锆(Zr)、钒(V)、铌(Nb)、铪(Hf)，及硼(B)。本专利技术的功效在于增加该模仁整体的高温化稳性，并改善该保护膜及该基材之间的附着性以提升该模仁的使用寿命。本专利技术玻璃模造用的模仁，包含一基材、一形成于该基材上的中间膜，及一形成于该中间膜上且具有一远离该基材并用于模造的塑形面的保护膜。适用于本专利技术的该基材是由一选自于下列所构成群组的化合物所制成碳化钨、碳化硅，及氮化硅。在一具体例中，该基材是由碳化钨所制成。较佳地，该保护膜具有一含有碳、氧、氢，及至少一元素M的类钻碳层。适用于本专利技术的该元素M是选自于下列所构成的群组硅、钛、铝、钨、钽、铬、锆、钒、铌、铪，及硼。在一具体例中，该元素M是硅，该类钻碳层具有一类钻碳基质(matrix)、复数埋于该类钻碳基质的碳化硅(SiC)纳米晶粒(nano-crystal grain)、复数埋于该类钻碳基质的氧化硅(SiO2)纳米晶粒，及复数埋于该类钻碳基质的碳化硅晶粒键结氧化硅晶粒的纳米粒子(nano-particle)。较佳地，该类钻碳层的厚度是介于100nm至150nm之间。在一具体例中，该类钻碳层的厚度为100nm。较佳地，该中间膜具有一形成于该基材上的含碳及硅的组成物层(compositelayer)。较佳地，该组成物层的厚度是介于50nm至100nm之间。在一具体例中，该组成物层的厚度为50nm。于本专利技术中，更佳地，该中间膜更具有一夹置于该含碳及硅的组成物层及该保护膜之间并含有碳、氧及硅的非晶碳层。在一具体例中，该非晶碳层具有一非晶质碳基质、复数埋于该非晶质碳基质的碳化硅纳米晶粒、复数埋于该非晶质碳基质的氧化硅纳米晶粒，及复数埋于该非晶质碳基质的碳化硅晶粒键结氧化硅晶粒的纳米粒子。较佳地，该非晶碳层的厚度是介于50nm至100nm之间。在一具体例中，该非晶碳层的厚度为50nm。本专利技术的该类钻碳层是一碳源(carbon source)、一氧源(oxygen source)、一氢源(hydrogen source)及一键结促进源(bonding accelerating source)的一裂解反应产物。适用于本专利技术的该碳源是一含C1至C7的碳氢化合物的气体或一含碳的固态物质。较佳地，该碳源是一含C1至C7的碳氢化合物的气体。更佳地，该含C1至C7的碳氢化合物的气体是一选自于下列所构成的群组苯(benzene；化学式为C6H6)、六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane；简称HMDSO；化学式为C6H18OSi2)、甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)，及此等的一组合。在一具体例中，该碳源是苯及六甲基二硅氧烷。另外，该氢源是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃模造用的模仁，其特征在于其包含：一基材；一形成在该基材上的中间膜；及　一形成于该中间膜上的保护膜，该保护膜具有一含有碳、氧、氢，及至少一元素Ｍ的类钻碳层，该元素Ｍ是选自于下列所构成的群组：硅、钛、铝、钨、钽、 铬、锆、钒、铌、铪，及硼，该保护膜更具有一远离该基材且用于模造的塑形面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤池，
申请(专利权)人：亚洲光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]