楊申語臺灣大學：機械工程學研究所許淑雯Shiu, Shu-WenShu-WenShiu2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61067滾動式紫外光轉印複製技術具快速、低溫、低壓的生產特色，其重要性與日俱增。圓柱模製作為其關鍵技術。目前各式製作圓柱模之方式，大都製程繁瑣；此外，滾動式製程的施壓方式，有施力不均的情況。所以，本論文的研究方向有：圓柱模製作、開發氣體輔助轉印平台，並結合兩者於光固化元件的轉印複製。 本論文討論以兩種不同的方式去試做圓柱模，第一種方式是將與圓柱基材圓周大小相同的PC模(聚碳酸酯，Polycarbonate)，包覆在圓柱基材上，然後灌入液態的二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，固化後剝離PC模；第二種方式是分二次入PDMS製作出一個圓柱模。此兩者種方式皆能製作出圓柱模。 氣體輔助轉印平台的製作方式，以簡易的壓克力板與鋁板夾住透光軟墊，形成氣腔，充氣後即為氣輔平台。據壓力測試結果，其壓力均勻性佳，無施力不均勻的現象，可改善圓柱模在滾動時，因兩端施壓而產生的撓曲，造成接觸不均勻的情況。 最後的研究討論是將製作出的圓柱模與氣輔平台做轉印製程的成形討論。以狹縫式塗佈控制塗佈流量與厚度，並配合平台移動速度，成功地在可撓基材上轉印複製出微透鏡結構。 本研究成功開發出一種連續性微結構的製作方式，製作出的氣輔平台具有可動、均壓的特色，可應用於微透鏡陣列與增亮膜等相關的光固化樹脂轉印產品。目錄 致謝…………………………………………………………………∣ 中文摘要……………………………………………………………Ⅲ 英文摘要……………………………………………………………Ⅳ 目錄…………………………………………………………………Ⅴ 圖目錄………………………………………………………………Ⅹ 表目錄……………………………………………………………ⅩⅣ 第一章 導論…………………………………………………… 1 1.1 微結構元件量產製程開發迫切性…………………… 1 1.2 塑膠微結構複製量產技術…………………………… 1 1.3 紫外光固化樹脂……………………………………… 2 1.4 滾輪式壓印製程……………………………………… 2 1.5 圓柱模的製作問題…………………………………… 3 1.6 滾輪壓印中滾輪與基板的接觸問題………………… 3 1.7 研究動機與目標……………………………………… 4 1.8 論文架構……………………………………………… 4 第二章 文獻回顧……………………………………………… 9 2.1 圓柱模（CYLINDER MOLD）在微結構複製成形的應用 9 2.1.1 圓柱模應用於軟微影技術…………………………… 9 2.1.2 圓柱模應用於微熱壓技術…………………………… 9 2.1.3 圓柱模應用於紫外光固化成形技術………………… 10 2.1.4 圓柱模應用於微結構複製成形技術的比較………… 10 2.2 各種製作圓柱模的方法……………………………… 11 2.3 滾輪與基板間作用力不均的問題…………………… 12 2.4 運用氣體於成形技術的研究………………………… 13 2.5 整體回顧與研究創新………………………………… 14 第三章 實驗機台與量測設備………………………………… 22 3.1 實驗流程……………………………………………… 22 3.2 實驗材料……………………………………………… 23 3.2.1 軟模材料……………………………………………… 23 3.2.2 塑膠薄膜……………………………………………… 24 3.2.3 紫外光固化高分子材料……………………………… 25 3.3 機台設置……………………………………………… 25 3.3.1 氣體輔助轉印平台…………………………………… 25 3.3.2 平台移動傳輸機構…………………………………… 26 3.3.3 圓柱模的施壓機構…………………………………… 26 3.3.4 阻劑塗佈機構………………………………………… 27 3.3.5 光源模組……………………………………………… 28 3.3.6 機台整體結構………………………………………… 28 3.4 量測設備……………………………………………… 29 3.4.1 紫外光源輻射照度量測……………………………… 29 3.4.2 壓力量測……………………………………………… 29 3.4.3 真圓度量測…………………………………………… 29 3.4.4 塗佈厚度量測………………………………………… 29 3.4.5 微結構成品的輪廓量測……………………………… 30 3.4.6 微結構成品的表面粗度量測………………………… 30 3.4.7 微透鏡陣列的光學檢測……………………………… 30 第四章 圓柱模的製作方式Ⅰ：一次灌入法………………… 45 4.1 圓柱基材的設計與材質選擇………………………… 45 4.2 外框金屬模具的製作………………………………… 46 4.3 PC模微結構模具的製作……………………………… 46 4.4 一次灌入法製作PDMS圓柱模的步驟………………… 47 4.5 一次灌入法的製作結果……………………………… 48 4.6 本章結論……………………………………………… 49 第五章 圓柱模的製作方式Ⅱ：二次灌入法………………… 57 5.1 製作微結構不中斷圓柱模的緣由…………………… 57 5.2 二次灌入法的製作概念……………………………… 58 5.3 對位方法……………………………………………… 58 5.3.1 假黏性現象的運用方式……………………………… 58 5.3.2 對位時機的選擇……………………………………… 59 5.3.3 PC模的包覆方式……………………………………… 60 5.3.4 對位步驟……………………………………………… 60 5.4 二次灌入法的平面模製作與結果…………………… 62 5.4.1 二次灌入法的平面模製作步驟……………………… 62 5.4.2 二次灌入法的平面模試驗結果……………………… 63 5.5 二次灌入法的圓柱模製作與結果…………………… 63 5.5.1 二次灌入法的圓柱模製作步驟……………………… 63 5.5.2 二次灌入法的圓柱模製作結果Ⅰ：膠帶貼合……… 64 5.5.3 二次灌入法的圓柱模製作結果Ⅱ：重物直壓……… 65 5.5.4 影響二次灌入法圓柱模之製作結果的因素………… 67 5.6 本章結論……………………………………………… 68 第六章 氣體輔助轉印平台因子探討………………………… 82 6.1 氣輔平台的軟墊透光性實驗………………………… 82 6.1.1 實驗目的……………………………………………… 82 6.1.2 實驗的前置工作……………………………………… 83 6.1.3 系統的因子種類……………………………………… 83 6.1.4 因子選擇……………………………………………… 83 6.1.5 實驗設計……………………………………………… 84 6.1.6 實驗結果……………………………………………… 85 6.2 氣輔平台的壓力均勻性實驗………………………… 85 6.2.1 實驗目的……………………………………………… 85 6.2.2 實驗的前置工作……………………………………… 85 6.2.3 因子選擇……………………………………………… 86 6.2.4 實驗設計……………………………………………… 87 6.2.5 實驗結果……………………………………………… 88 6.3 本章結論……………………………………………… 90 第七章 微透鏡結構轉印……………………………………… 100 7.1 微透鏡陣列的圓柱模製作…………………………… 100 7.2 狹縫式塗佈技術……………………………………… 100 7.3 轉印參數對成品品質影響…………………………… 101 7.3.1 輻射照度的影響……………………………………… 101 7.3.2 塗佈厚度的影響……………………………………… 101 7.4 原始模具與轉印圖形比較…………………………… 102 7.5 本章結論……………………………………………… 103 第八章 結論與未來研究方向………………………………… 110 8.1 結論…………………………………………………… 110 8.2 未來研究方向………………………………………… 111 參考文獻 ………………………………………………………… 113 附錄 一 氣泡抽離………………………………………………… 117 附錄 二 輻射照度………………………………………………… 12111228495 bytesapplication/pdfen-US滾動式UV轉印製程圓柱模氣體壓印平台光固化樹脂光固化rolling UV micro-stampingcylinder moldgas-assisted platformphoto-resinUV curingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61067/1/ntu-96-R94522701-1.pdf