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；该保护膜具有一远离该基材且用于模造的塑形面；该中间膜具有一连接于该基材的第一侧及一连接于该保护膜的第二侧，并且，该中间膜包含一含有碳、氮，及至少一元素Ｍ的物质，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；并且，该元素Ｍ的含量由该中间膜的第一侧向该第二侧递减。

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 film; the protective film has the base material and is used for shaping mold surface; the intermediate film has second sides. The first side connected to the substrate and connected to the protective film and the film contains a material containing carbon, nitrogen, and at least one M element, the element M is selected from the group consisting of silicon, titanium, aluminum, tungsten, tantalum, chromium, zirconium, vanadium, Nb, HF, and boron; and the content of element M from the first side of the second side of the film.

【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型一与该成形面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，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具有保护膜的玻璃模造用的模仁的方法。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与玻璃素材之间化学反应的问题，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。上面所提及的制造具有保护膜的玻璃模造用的模仁的方法，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，因此如何提升该保护膜及基材之间的附着性，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
为改善两种材质(保护膜及基材)之间的同质型，主要是借由采用组成物的浓度梯度(concentration gradient)渐进式地变化(vary gradually)的方式，以增加上方材料及下方材料之间的同质性。此外，由于DLC材料是由部分的sp2键结及部分的sp3键结所构成。因此，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(covalencebonding)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在基材及DLC之间形成一浓度梯度具有渐进式地变化的组成物，以提高DLC及基材两种材质间的同质性，并同时借由增加该组成物内部共价键结或离子键结的机率，以改善该组成物的高温化稳性。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。该中间膜包含一含有碳、氮，及至少一元素M的物质。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保护膜及该基材之间的附着性，并改善该模仁整体的高温化稳性，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。在一具体实施例中，该基材是由碳化钨化合物所制成。该中间膜包含一含有碳、氮，及至少一元素M的物质。适用于本专利技术的该元素M是选自于，但不限于由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。于本专利技术中，该中间膜具有一连接于该基材的第一侧及一连接于该保护膜的第二侧。较佳地，该元素M的含量由该第一侧向该第二侧递减。更佳地，该中间膜的第一侧不含有碳及氮，第二侧不含有该元素M。较佳地，该中间膜由该第一侧往该第二侧依序具有一以该元素M为主的一非晶质层(amorphous layer)、一以碳及该元素M为主的第一混合物层、一以碳、氮及该元素M为主的第二混合物层，及一以碳及氮为主的非晶碳层。在一具体例中，该非晶质层是一非晶硅层。该第一混合物层是一碳硅复合物层(composite layer)。该碳硅复合物层具有一非晶质碳硅化合物基质(matrix)及复数埋于该非晶质碳硅化合物基质的碳化硅(SiC)纳米晶粒(nano-crystal grain)。该第二混合物层是一碳氮硅复合物层，该碳氮硅复合物层具有一含有碳、氮和硅的非晶质混合物基质、复数埋于该非晶质混合物基质的碳化硅(SiC)纳米晶粒、复数埋于该非晶质混合物基质的氮化硅(Si3N4)纳米晶粒，及复数埋于该非晶质混合物基质的含碳的氮化物(nitride)纳米粒子(nano-particle)。该非晶碳层具有一非晶质碳基质及复数埋于该非晶质碳基质的含碳的氮化物纳米粒子。较佳地，该保护膜是一以碳、氮及氢为主的类钻碳层。该类钻碳层具有一类钻碳基质及复数埋于该类钻碳基质的含碳的氮化物纳米粒子。较佳地，该保护膜的厚度是介于50nm至500nm之间。在一具体实施例中，该保护膜的厚度为100nm。本专利技术的该含有碳、氮，及至少一元素M的物质，是一碳源(carbon source)、一氮源(nitrogen source)、一氢源(hydrogen source)及一键结促进源(bonding acceleratingsource)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C6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C6的碳氢化合物的气体，例如可为甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)和乙烯(C2H4)等。在一具体实施例中，该碳源是乙炔。该氮源是一含氮的气体分子或一含氮的固态物质。较佳地，该氮源是一含氮的气体分子。在一具体实施例中，该氮源是氮气。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；一形成于该基材上的中间膜，该中间膜包含一含有碳、氮，及至少一元素Ｍ的物质，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；及一形成于该中 间膜上的保护膜，该保护膜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]