成形模以及使用该成形模所成形的微透镜制造技术

本发明专利技术提供了一种成形模以及使用该成形模所成形的微透镜，所述成形模具有在该成形模的模表面上形成的脱模层，所述脱模层包含氟树脂并具有１０～５００ｎｍ的膜厚；一种微透镜的制造方法，其包括使用成形模将树脂成形；以及用所述制造方法制造的微透镜。该成形模能够如所设计的那样将成形模的模表面的精密形状转印至光学部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成形模， 一种微透镜的制造方法，及一种微透镜。技术背景在JP-A-2007-63482中，公开了将含氟聚合物的水性组合物作为脱 模剂涂布在成形模的模表面上，以形成涂膜。然而，在JP-A-2007-63482 中所述的涂膜厚度相对大，达到1到100pm，所以它不适合形成具有 微细精密形状的光学部件如微透镜、光波导和光学元件。就是说，当 厚度大时，形成遵循成形模的模表面的微细凹凸形状的这种脱模层是 困难的。例如，在一些情况下成形模的模表面的微细凹凸形状被填充， 所以成形模的模表面的精密形状不能如所设计的那样转印至光学部 件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成形模，它能够如所设计的那样将成形 模的模表面的精密形状转印至光学部件， 一种使用所述成形模的微透镜的制造方法，以及用所述制造方法制造的微透镜。根据本专利技术，上述目的通过将脱模层的膜厚调节至10 500nm来 实现。即，本专利技术提出了以下项。1. 一种成形模，其包括在所述成形模的模表面上形成的脱模层， 所述脱模层包括氟树脂并具有10 500nm的膜厚。2. 根据项l的成形模，其中所述氟树脂选自聚四氟乙烯、四氟乙 烯/六氟丙烯共聚物和四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物。3. 根据项1或2的成形模，其中所述脱模层的表面粗糙度(Ra)为 l~50mn。4. 根据项1至3中任一项的成形模，其中形成所述成形模的基材 选自Ni、 AI、青板玻璃、石英、硅晶片、聚酰亚胺和聚碳酸酯。5. 根据项1至4中任一项的成形模，其中所述脱模层是通过将包 含所述氟树脂的分散液涂布至成形模的模表面、然后干燥和焙烧而形 成的。6. 根据项5的成形模，其中所述分散液在25'C的粘度为1~2 mPa s。7. —种制造微透镜的方法，其包括使用项1至6中任一项的成形 模将树脂成形，从而获得微透镜。8. 根据项7的方法，其中所述树脂是苯乙烯类聚合物。9. 根据项7或8的方法制造的微透镜。根据本专利技术，可以提供一种成形模，它能够如所设计的那样将成 形模的模表面的精密形状转印至光学部件， 一种使用所述成形模的微 透镜的制造方法，以及使用所述制造方法制造的微透镜。本专利技术的成形模例如可以适用于诸如微透镜、光波导和光学元件 的光学部件的形成。具体实施方式以下将详细描述本专利技术。在本专利技术的成形模中，包含氟树脂且具有10 500nm膜厚的脱模 层形成在成形模的模表面上。在本专利技术中，术语"成形模的模表面"例如 表示当用来制造微透镜时，具有与预定微透镜形状相反的形状的成形 模的表面。术语"脱模层"表示在成形模的模表面上形成，能够容易地使 成形对象物从成形模上脱离，并且能够如所设计的那样将成形模的模 表面的精密形状转印至微透镜的层。在本专利技术中，形成成形模的基材优选选自Ni、 Al、青板玻璃、石 英、硅晶片、聚酰亚胺和聚碳酸酯。例如，其表面通过利用一种诸如 电子束绘制(elec加n beam drawing)、切割或激光照射的方法加工成预定 形状，从而能够获得成形模。此外，成形模也可以通过利用将Ni、 A等电铸至具有预定形状的制造用原版(original production master)的方法 而获得。首先，从能够相对容易地一次制备大面积的生产率的观点来 看，优选使用通过利用电铸的金属镀敷获得的Ni成形模。在本专利技术的一个优选的实施方案中，成形模的制造方法包括(a)制 备具有与微透镜相同形状的制造用原版，及(b)利用所述制造用原版制 备具有与微透镜相反形状的成形模的步骤。在步骤(a)中，制造用原版优选为青板玻璃、石英、硅晶片、聚酰 亚胺等。此外，制造用原版能够通过使用诸如电子束绘制、曝光、切 割或激光照射的方法被加工成与预定的微透镜相同的形状。优选在此 处使用的微透镜的直径为2 100jim且高度为2-100(im。在步骤(b)中，形状与具有与微透镜相同形状的制造用原版相反的 成形模，可以通过使用A1、 Ni等的电铸来用金属电镀制造用原版的表 面，然后使镀上的金属从制造用原版上脱模来制备。本专利技术中，脱模层可以是任意层，只要其是可以在成形模的模表面上形成以制造精细的光学元件的层。优选地，其是通过将含有后面 描述的氣树脂的分散液涂布至成形模的模表面、然后干燥和焙烧而形 成的。氟树脂优选选自聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物 (FEP)和四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)。从熔体加工能力的 观点来看，优选四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)和四氟乙烯/全氟(垸基 乙烯基醚)共聚物(PFA)，此外从表面粗糙度的观点来看，优选四氟乙烯 /六氟丙烯共聚物(FEP)。此外，因为氟树脂用作分散液、然后干燥和焙烧，所以其优选为 粒子形状。从脱模层的厚度降低和表面粗糙度的观点来看，氟树脂粒子的平 均粒度优选为50~500nm，更优选为50 250nm。平均粒度可以利用大 塚电子有限公司(Otsuka Electronics Co.， Ltd)制造的ELS-8000来测量。氟树脂粒子优选包含于分散液中。分散液的介质没有特别限制， 只要其是氟树脂粒子可以分散在其中的液体。例如，优选水。从脱模层的厚度降低和成形制品的可脱模性的观点来看，氟树月旨 粒子在分散液中的浓度优选为0.1~3重量％，更优选为0.2 3重量％， 还更优选为1 3重量％。从脱模层的厚度降低的观点来看，以上提到的分散液在25'C的粘 度优选为1 2mPa' s，更优选为l~1.4mPa*s。粘度可以用哈克公司 (Thermo HAAKE GmbH)制造的HAAKE Rheo Stress 600来测量。在不损害本专利技术的效果的范围内，以上提到的分散液可以包含任 选组分如聚氧乙烯烷基醚作为表面活性剂。涂布以上提到的分散液方法没有特别限制，只要它是通常的方法 如浸涂法、旋涂法或者喷涂法。千燥方法没有特别限制，只要它是在分散液的介质蒸发的条件下进行。通常，其优选在60 30(TC下进行1~60分钟。焙烧方法没有特别限制，只要它在氟树脂粒子熔化的温度下进行。 通常，其优选在260 380'C下进行5 30分钟。不充分的熔化导致所得 到的膜上出现裂纹或者薄膜的表面粗糙度增加。此外，过度的焙烧导 致氟树脂粒子的分解。脱模层可以如上所述在成形模的模表面上形成。从如所设计的那 样制备成形制品和成形制品的特性的观点来看，脱模层的膜厚为 1(K500nm，优选为10~300nm，更优选为10 100nm。脱模层的膜厚可 以利用透射电子显微镜检查成形模的截面而测量。在本专利技术中，由于 提供了具有以上提到范围的膜厚的脱模层，使得成形模的模表面的微 细凹凸形状未被填充，所以成形模的模表面的精密形状可以如所设计 的那样转印至光学部件。脱模层的表面粗糙度(Ra)可以是任意的，只要所述层具有不引起 光散射的这样的平滑度。其优选为1 50nm(大约为入射光波长的1/20)， 更优选为卜40nm。例如，当微透镜的入射光波长是850nm时，表面粗 糙度优选为40nm以下。顺便提及，表面粗糙度可以使用原子力显微镜 来测量。本专利技术的成形模可以适用于光学部件如微透镜、光波导和光学元 件的形成。相应地，本专利技术提供了一种微透镜的制造方法，该方法包 括利用上述的成形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形模，其包括在所述成形模的模表面上形成的脱模层，所述脱模层包括氟树脂并具有１０～５００ｎｍ的膜厚。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内藤龙介，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]