一種新型注塑導(dǎo)光板及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體，所述注塑導(dǎo)光板本體的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)，且注塑導(dǎo)光板本體的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的導(dǎo)光板注塑模具加工處理工藝，用激光技術(shù)對模具上下模進(jìn)行光學(xué)結(jié)構(gòu)微處理，雙面光學(xué)結(jié)構(gòu)，既省去了擴(kuò)散板等光學(xué)配件，又提高了光的利用效率。
【專利說明】
一種新型注塑導(dǎo)光板及其加工工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于LED技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，尤其涉及一種新型注塑導(dǎo)光板。同時，本發(fā)明還涉及一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]背光模組是液晶顯示器的重要組成部分，由光源、導(dǎo)光板、反射板、擴(kuò)散板和棱鏡等組成。液晶顯示器里的液晶本身不發(fā)光，而是由發(fā)光二極管(LED)作為光源，利用導(dǎo)光板上設(shè)計(jì)的擴(kuò)散點(diǎn)破壞光源在導(dǎo)光板內(nèi)的全反射，并將光源均勻?qū)С?，因此液晶顯示器制造中導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造尤為重要。
[0003]導(dǎo)光板(LGP，Light Guide Plate)的作用是將線光源轉(zhuǎn)化為面光源，隨著LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場對導(dǎo)光板的要求趨向于精細(xì)化和多元化。但是目前導(dǎo)光板的加工方法都有一定缺陷，這些缺陷是:加工尺寸固定、工藝復(fù)雜、間歇生產(chǎn)、易造成環(huán)境污染等。因此改善導(dǎo)光板的加工方法對導(dǎo)光板的應(yīng)用有重要意義。
[0004]傳統(tǒng)注塑導(dǎo)光板，利用模具金屬腐蝕工藝或者機(jī)械加工工藝，在模具上形成有規(guī)律的導(dǎo)光網(wǎng)點(diǎn)，用此模具和光學(xué)塑料注塑出，一面光面，一面有導(dǎo)光點(diǎn)的光學(xué)導(dǎo)光板。其性能特點(diǎn)是通過與擴(kuò)散板和反射膜，棱鏡片增光膜等光學(xué)膜片結(jié)合讓點(diǎn)光源實(shí)現(xiàn)成為面光源，其主要缺陷是如果沒有擴(kuò)散板和擴(kuò)散膜增光膜等光學(xué)材料配合就無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用要求，其二此類導(dǎo)光板的導(dǎo)光效率普遍偏低，無法完全體現(xiàn)LED的節(jié)能特性。
[0005]激光雕刻是目前應(yīng)用極為廣泛的制作模仁網(wǎng)點(diǎn)的方法。加工前先要將已經(jīng)設(shè)計(jì)好的網(wǎng)點(diǎn)文件加載到雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)中，然后對準(zhǔn)中心位置，調(diào)整到適當(dāng)?shù)母叨龋斎牒线m的雕刻時間和輸出功率，運(yùn)行后激光雕刻機(jī)輸出的激光就會在鋼制模仁表面刻出我們聽需要的網(wǎng)點(diǎn)。這種方法快捷方便，適合中小尺寸導(dǎo)光板模仁網(wǎng)點(diǎn)的加工制作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種新型注塑導(dǎo)光板。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體，所述注塑導(dǎo)光板本體的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)，且注塑導(dǎo)光板本體的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明還提供一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，包括如下步驟:
51、掩模板制備:首先將在CAD上設(shè)計(jì)好的圖案通過激光刻蝕在光刻膠上，然后進(jìn)行光刻膠顯影、鉻膜刻蝕、去光刻膠，最后清洗，完成掩模板制備；
52、基底清洗:取直徑φ90-1 1mm的晶圓做基片，先用去離子水清洗8_12s，洗去表面的灰塵，然后將其依次放置到裝有丙酮溶液、異丙醇、去離子水溶液的超聲波振蕩機(jī)中分別振蕩9-1 Imin，去除有機(jī)物和油脂，取出，用氮?dú)鈽尨蹈?，再放入真空烘箱中?40-160%溫度供烤 4_6min; 53、甩膠:將基片放入旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)中，抽真空固定，在基片上倒3.5-4.5mL光刻膠，以480-550r/min速度甩膠4.5-5.5s，再以 1000 r/min速度甩膠28_32s，獲得 10.5-11.5μπι厚度均勻的膠模；
54、前烘:為防止表面溶劑已蒸發(fā)而內(nèi)部溶劑未蒸發(fā)出來，采用經(jīng)水平校正的加熱板，分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段58-69°C，1-3 min;第二階段90-100°C，4_6min;
55、曝光:因SU-8光刻膠對365nm的紫外光比較敏感，所以烘烤后的光刻膠冷卻固化后，透過掩模板用350?400nm近紫外光曝光機(jī)進(jìn)行曝光；
56、后烘:為避免溫度驟變造成光刻膠圖案破裂和產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，需緩慢升、降溫;后烘分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段62-68 °(:，4.5-5.51^11;第二階段92-96 °C,4.5-5.5min；
57、顯影:將膠模后烘冷卻至室溫后，放置于丙烯乙二醇單甲基醚醋酸鹽中用顯影液浸泡0.8-1.2min，再用新顯影液浸泡28_32s ；
58、定影:將顯影完的膠模放入異丙醇溶液0.9-1.lmin，使微結(jié)構(gòu)定影;再用去離子水沖洗及氮?dú)獯蹈?定影時若發(fā)現(xiàn)膠模上有白色液體，則表示顯影時間不足，需重新進(jìn)行顯影和定影，直至白色液體消失為止；
59、熱回流工藝:圓柱狀微結(jié)構(gòu)經(jīng)過320°C、60min熱回流后變成半圓狀微結(jié)構(gòu)，克服了曝光不足而產(chǎn)生倒角以及鎳型芯脫模困難的問題，使注射成型后的導(dǎo)光板更易脫模；
510、電子束蒸鍍:為了確保電鑄起始層，Au在微電鑄時不脫落，電鑄前需先在基板上蒸鍍一層厚0.05μπι的Cr作為粘著層，然后鍍同樣厚度的Au作為導(dǎo)電種子層；
511、微電鑄翻制型芯:采取添加濕潤劑降低電鍍液的表面張力以及通過噴射給液、輔助超聲攪拌提高傳質(zhì)速度等措施促進(jìn)電鍍液進(jìn)入微結(jié)構(gòu)中；
512、導(dǎo)光板注射成型:對鎳型芯進(jìn)行研磨使其與鑲件緊密貼合，然后嵌入模具中，抽真空，鎳型芯被吸附貼緊，再用壓塊壓緊;將裝配、調(diào)整完畢后的模具安裝在30ΕΗ型精密注塑機(jī)上，并設(shè)置注射工藝參數(shù)為:注射溫度245-255 °C;注射速度52-86mm/s;保壓壓力78-82MPa;保壓時間6.5-7.5s;模具溫度78-86°C ;冷卻時間29_34s ；
513、將厚度0.5mm的鎳型芯嵌入模具內(nèi)，并抽真空使鎳型芯吸附在鑲件上，固定型芯；通過設(shè)置合理的注射工藝參數(shù)，成功注射出了直徑φΙΟμπι、高度3.35μπι的注塑導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，根據(jù)光刻膠厚度為10.5-11.5μπι，使用曝光劑的劑量為182-186mJ/cm2。
[0010]優(yōu)選的，在Sll中，按照450 mL/L氨基磺酸鎳{Ni(NH2S03)2.4H20}、5 g/L氯化鎳(NiCl2.6H20),35 g/L 硼酸(H3BO3)、7mL/L應(yīng)力降低劑(LN-MU)、lmL/L平滑劑(LN-MA)、6mL/L濕潤劑來配比電鍍液，以I A/dm2陰極電流密度、2A/dm2陽極電流密度、47 V鍍浴溫度、PH值為4及噴射給液、連續(xù)循環(huán)過濾的工藝條件進(jìn)行電鑄，得到最小直徑φ 10 μπι、高度3.35μπι的鍍層晶粒生長良好且結(jié)晶致密的微結(jié)構(gòu)。
[0011 ]優(yōu)選的，所述SI中，所述激光刻蝕的具體步驟如下:
步驟1、根據(jù)入射光源的分布及導(dǎo)光要求設(shè)置導(dǎo)光板圖形參數(shù)，采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件的繪圖工具模塊及導(dǎo)光板圖形屬性參數(shù)彈出模塊形成無“重點(diǎn)”的導(dǎo)光板圖形；
步驟2、采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件將該導(dǎo)光板圖形生成加工數(shù)據(jù)文件，并把該加工數(shù)據(jù)文件傳輸給設(shè)備控制器；
步驟3、把導(dǎo)光板原材料放置激光加工設(shè)備中；
步驟4、啟動激光加工設(shè)備，激光頭在Z軸上自動進(jìn)行對焦操作，并沿X軸與Y軸采用X軸及Y軸走圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)圖形加工，網(wǎng)點(diǎn)圖形加工完成后進(jìn)行切割加工，完成導(dǎo)光板的加工。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的一種新型注塑導(dǎo)光板主要應(yīng)用領(lǐng)域是液晶顯示背光模組和LED燈具等;本發(fā)明的目的是為這幾個領(lǐng)域提供更高效更輕薄更節(jié)能的光學(xué)套件;單一導(dǎo)光板即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊婀庠矗瑹o需擴(kuò)散板和其他光學(xué)膜片，真正實(shí)現(xiàn)了二合一甚至三合一的效果;本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的導(dǎo)光板注塑模具加工處理工藝，用激光技術(shù)對模具上下模進(jìn)行光學(xué)結(jié)構(gòu)微處理，雙面光學(xué)結(jié)構(gòu)，既省去了擴(kuò)散板等光學(xué)配件，又提高了光的利用效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的注塑導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1導(dǎo)光板本體、2波浪形微結(jié)構(gòu)、3點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]實(shí)施例1
一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體I，所述注塑導(dǎo)光板本體I的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)2，且注塑導(dǎo)光板本體I的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)3。
[0017]本發(fā)明還提供一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，包括如下步驟:
S1、掩模板制備:首先將在CAD上設(shè)計(jì)好的圖案通過激光刻蝕在光刻膠上，然后進(jìn)行光刻膠顯影、鉻膜刻蝕、去光刻膠，最后清洗，完成掩模板制備；
所述SI中，所述激光刻蝕的具體步驟如下:
步驟1、根據(jù)入射光源的分布及導(dǎo)光要求設(shè)置導(dǎo)光板圖形參數(shù)，采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件的繪圖工具模塊及導(dǎo)光板圖形屬性參數(shù)彈出模塊形成無“重點(diǎn)”的導(dǎo)光板圖形；
步驟2、采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件將該導(dǎo)光板圖形生成加工數(shù)據(jù)文件，并把該加工數(shù)據(jù)文件傳輸給設(shè)備控制器；
步驟3、把導(dǎo)光板原材料放置激光加工設(shè)備中；
步驟4、啟動激光加工設(shè)備，激光頭在Z軸上自動進(jìn)行對焦操作，并沿X軸與Y軸采用X軸及Y軸走圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)圖形加工，網(wǎng)點(diǎn)圖形加工完成后進(jìn)行切割加工，完成導(dǎo)光板的加工。
[0018]S2、基底清洗:取直徑φ 90mm的晶圓做基片，先用去離子水清洗8s，洗去表面的灰塵，然后將其依次放置到裝有丙酮溶液、異丙醇、去離子水溶液的超聲波振蕩機(jī)中分別振蕩9min，去除有機(jī)物和油脂，取出，用氮?dú)鈽尨蹈?，再放入真空烘箱中?40?溫度烘烤6min;
53、甩膠:將基片放入旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)中，抽真空固定，在基片上倒3.5mL光刻膠，以480-550r/min速度甩膠5.5s，再以1000 r/min速度甩膠32s，獲得11.5μπι厚度均勻的膠模；
54、前烘:為防止表面溶劑已蒸發(fā)而內(nèi)部溶劑未蒸發(fā)出來，采用經(jīng)水平校正的加熱板，分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段69°C，3min;第二階段90°C，4min;
55、曝光:因SU-8光刻膠對365nm的紫外光比較敏感，所以烘烤后的光刻膠冷卻固化后，透過掩模板用350nm近紫外光曝光機(jī)進(jìn)行曝光；
56、后烘:為避免溫度驟變造成光刻膠圖案破裂和產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，需緩慢升、降溫;后烘分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段62°(:，4.51^11;第二階段92°(:，4.5min；
57、顯影:將膠模后烘冷卻至室溫后，放置于丙烯乙二醇單甲基醚醋酸鹽中用顯影液浸泡0.8min，再用新顯影液浸泡28s ；
58、定影:將顯影完的膠模放入異丙醇溶液0.9min，使微結(jié)構(gòu)定影;再用去離子水沖洗及氮?dú)獯蹈?定影時若發(fā)現(xiàn)膠模上有白色液體，則表示顯影時間不足，需重新進(jìn)行顯影和定影，直至白色液體消失為止；
59、熱回流工藝:圓柱狀微結(jié)構(gòu)經(jīng)過320°C、60min熱回流后變成半圓狀微結(jié)構(gòu)，克服了曝光不足而產(chǎn)生倒角以及鎳型芯脫模困難的問題，使注射成型后的導(dǎo)光板更易脫模；
510、電子束蒸鍍:為了確保電鑄起始層，Au在微電鑄時不脫落，電鑄前需先在基板上蒸鍍一層厚0.05μπι的Cr作為粘著層，然后鍍同樣厚度的Au作為導(dǎo)電種子層；
511、微電鑄翻制型芯:采取添加濕潤劑降低電鍍液的表面張力以及通過噴射給液、輔助超聲攪拌提高傳質(zhì)速度等措施促進(jìn)電鍍液進(jìn)入微結(jié)構(gòu)中；
512、導(dǎo)光板注射成型:對鎳型芯進(jìn)行研磨使其與鑲件緊密貼合，然后嵌入模具中，抽真空，鎳型芯被吸附貼緊，再用壓塊壓緊;將裝配、調(diào)整完畢后的模具安裝在30ΕΗ型精密注塑機(jī)上，并設(shè)置注射工藝參數(shù)為:注射溫度2450C ;注射速度52mm/s;保壓壓力78MPa;保壓時間
6.5s;模具溫度78°C ;冷卻時間29s;
513、將厚度0.5mm的鎳型芯嵌入模具內(nèi)，并抽真空使鎳型芯吸附在鑲件上，固定型芯；通過設(shè)置合理的注射工藝參數(shù)，成功注射出了直徑φΙΟμπι、高度3.35μπι的注塑導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)。
[0019]實(shí)施例2
一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體I，所述注塑導(dǎo)光板本體I的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)2，且注塑導(dǎo)光板本體I的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)3。
[0020]本發(fā)明還提供一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，包括如下步驟:
S1、掩模板制備:掩模板以高透光性的玻璃為基底，先在玻璃基底上面濺鍍一層厚0.1μm的鉻膜，為了降低曝光時基底表面對光的反射，提高掩模板上光刻膠的清晰度，在鉻膜上再鍍一層厚0.02μπι的不透光的薄膜三氧化二鉻，第三層為光刻膠;掩模板制備過程為:首先將在CAD上設(shè)計(jì)好的圖案通過激光刻蝕在光刻膠上，然后進(jìn)行光刻膠顯影、鉻膜刻蝕、去光刻月父，最后清洗，完成掩模板制備；
所述激光刻蝕的具體步驟如下:
步驟1、根據(jù)入射光源的分布及導(dǎo)光要求設(shè)置導(dǎo)光板圖形參數(shù)，采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件的繪圖工具模塊及導(dǎo)光板圖形屬性參數(shù)彈出模塊形成無“重點(diǎn)”的導(dǎo)光板圖形；
步驟2、采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件將該導(dǎo)光板圖形生成加工數(shù)據(jù)文件，并把該加工數(shù)據(jù)文件傳輸給設(shè)備控制器；
步驟3、把導(dǎo)光板原材料放置激光加工設(shè)備中；
步驟4、啟動激光加工設(shè)備，激光頭在Z軸上自動進(jìn)行對焦操作，并沿X軸與Y軸采用X軸及Y軸走圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)圖形加工，網(wǎng)點(diǎn)圖形加工完成后進(jìn)行切割加工，完成導(dǎo)光板的加工。
[0021 ] S2、基底清洗:取直徑φ 10mm的晶圓做基片，先用去離子水清洗1s，洗去表面的灰塵，然后將其依次放置到裝有丙酮溶液、異丙醇、去離子水溶液的超聲波振蕩機(jī)中分別振蕩lOmin，去除有機(jī)物和油脂，取出，用氮?dú)鈽尨蹈?，再放入真空烘箱中?50%溫度烘烤5min；
53、甩膠:將基片放入旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)中，抽真空固定，在基片上倒約4mL光刻膠，以500r/min速度甩膠5s，再以1000 r/min速度甩膠30 s，獲得Ilym厚度均勻的膠模；
54、前烘:由于SU-8光刻膠為厚膜光刻膠，黏度較高;甩膠時受離心力影響，光刻膠往基片邊緣流動，容易出現(xiàn)邊珠效應(yīng)，前烘可使光刻膠受熱產(chǎn)生再流動，有效減少邊緣邊珠;烘烤溫度要高于未曝光的SU-8光刻膠玻璃體轉(zhuǎn)換溫度55°C;為防止表面溶劑已蒸發(fā)而內(nèi)部溶劑未蒸發(fā)出來，采用經(jīng)水平校正的加熱板，分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段65 °C，2 min;第二階段95 °C，5min;
55、曝光:因SU-8光刻膠對365nm的紫外光比較敏感，所以烘烤后的光刻膠冷卻固化后，透過掩模板用350?400nm近紫外光曝光機(jī)進(jìn)行曝光;根據(jù)光刻膠厚度為Ι?μπι，使用曝光劑的劑量為185mJ/cm2;
56、后烘:后烘的目的是通過烘烤的熱量加速光刻膠的交聯(lián)反應(yīng)，以免未反應(yīng)完全的光刻膠在顯影時脫落。為避免溫度驟變造成光刻膠圖案破裂和產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，需緩慢升、降溫;后烘分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段65 °C，5min;第二階段95 °C，5min。后烘時間不宜過長，否則會導(dǎo)致SU-8光刻膠層過度交聯(lián)，內(nèi)應(yīng)力增大，光刻膠的粘附性變差；
57、顯影:將膠模后烘冷卻至室溫后，放置于丙烯乙二醇單甲基醚醋酸鹽(PGMEA)中用顯影液浸泡lmin，再用新顯影液浸泡30s;因使用的是負(fù)光刻膠，曝光過的光刻膠產(chǎn)生了交聯(lián)反應(yīng)，不溶于顯影液，而未曝光的光刻膠將被清除;曝光后，膠模上呈現(xiàn)出柱狀微結(jié)構(gòu)；
58、定影:將顯影完的膠模放入異丙醇溶液lmin，使微結(jié)構(gòu)定影;再用去離子水沖洗及氮?dú)獯蹈?；定影時若發(fā)現(xiàn)膠模上有白色液體，則表示顯影時間不足，需重新進(jìn)行顯影和定影，直至白色液體消失為止；
59、熱回流工藝:熱回流的目的是將光刻加工產(chǎn)生的柱狀微結(jié)構(gòu)通過長時間的高溫處理，使微結(jié)構(gòu)受熱處于半熔融狀態(tài)，受表面張力的影響，固態(tài)柱狀結(jié)構(gòu)慢慢擴(kuò)散而變?yōu)榘雸A狀微結(jié)構(gòu)，表面粗糙度也得到改善，進(jìn)而達(dá)到光學(xué)等級的要求；圓柱狀微結(jié)構(gòu)經(jīng)過320°C、60min熱回流后變成半圓狀微結(jié)構(gòu)，克服了曝光不足而產(chǎn)生倒角以及鎳型芯脫模困難的問題，使注射成型后的導(dǎo)光板更易脫模；
S10、電子束蒸鍍:為了確保電鑄起始層，Au在微電鑄時不脫落，電鑄前需先在基板上蒸鍍一層厚0.05μπι的Cr作為粘著層，然后鍍同樣厚度的Au作為導(dǎo)電種子層;Au做導(dǎo)電層的優(yōu)點(diǎn)是電子束蒸鍍后微結(jié)構(gòu)表面光滑，可省去微電鑄翻模前的拋光工序；
S11、微電鑄翻制型芯:在微電鑄時，一方面由于表面張力的存在使電鍍液很難進(jìn)入到微結(jié)構(gòu)中，另一方面液相傳質(zhì)困難，析出的金屬粒子不能得到及時補(bǔ)充，以致產(chǎn)生氣體或其他沉積物，甚至形成疏松的多孔結(jié)構(gòu);采取添加濕潤劑降低電鍍液的表面張力以及通過噴射給液、輔助超聲攪拌提高傳質(zhì)速度等措施促進(jìn)電鍍液進(jìn)入微結(jié)構(gòu)中。
[0022]電鍍液中液相傳質(zhì)的方式有對流、擴(kuò)散、電迀移3種。微電鑄金屬沉積過程從光刻膠微結(jié)構(gòu)的底部起逐漸填充陰極表面的微結(jié)構(gòu)，所填充的孔洞是盲孔，在電流密度不太大的情況下，擴(kuò)散層厚度較薄，對液相傳質(zhì)影響不大。隨著電流密度升高，金屬離子在沉積區(qū)的擴(kuò)散速度成為沉積反應(yīng)的瓶頸，電極界面的金屬離子嚴(yán)重缺乏，不能滿足電極反應(yīng)的需求，不可避免地會有其他反應(yīng)發(fā)生，如產(chǎn)生氣體或其他沉積物，甚至形成疏松的多孔性填充結(jié)構(gòu)，使鑄層高低不平。文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果表明，陰極電流密度不易超過1.0A/dm2。鍍浴溫度、鍍液PH值、攪拌速度等工藝參數(shù)也是影響鍍層質(zhì)量的重要因素。
[0023]按照450mL/L 氨基磺酸鎳{Ni(NH2S03)2.4H20}、5 g/L 氯化鎳(NiC12.6H20)、35 g/L硼酸(H3B03)、7mL/L應(yīng)力降低劑(LN-MU)、lmL/L平滑劑(LN-MA)、6mL/L表面活性劑(濕潤劑)來配比電鍍液，以I A/dm2陰極電流密度、2A/dm2陽極電流密度、47 °C鍍浴溫度、4PH值及噴射給液、連續(xù)循環(huán)過濾的工藝條件進(jìn)行電鑄，得到最小直徑φ 10 μπι、高度3.35μηι的鍍層晶粒生長良好且結(jié)晶致密的微結(jié)構(gòu)。需要注意的是，為得到均勻的鎳起始鍍層，電鑄的初始速度要小一些。
[0024]電鑄后，需將浸泡了脫模劑的背板與鎳型芯分離。SU-8固化后難以去除，而采用電鑄翻模方法，無需去除背板上的光刻膠。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)脫模劑濃度為5%、脫模時間為35s時，可實(shí)現(xiàn)SU-8光刻膠不粘附在鎳型芯上。若鎳型芯與背板剝離后鎳型芯局部有SU-8粘附，可通過高溫灰化法去除，然后在熱丙酮中用超聲波洗凈，這種方法對金屬模具比較有效。
[0025]S12、導(dǎo)光板注射成型:對鎳型芯進(jìn)行研磨使其與鑲件緊密貼合，然后嵌入模具中，抽真空，鎳型芯被吸附貼緊，再用壓塊壓緊。將裝配、調(diào)整完畢后的模具安裝在30EH型精密注塑機(jī)上，并設(shè)置注射工藝參數(shù)為:注射溫度250°C ;注射速度85mm/s;保壓壓力80MPa;保壓時間7s;模具溫度800C ；冷卻時間30s。
[0026]513、將厚度0.5 mm的鎳型芯嵌入模具內(nèi)，并抽真空使鎳型芯吸附在鑲件上，固定型芯。通過設(shè)置合理的注射工藝參數(shù)，成功注射出了直徑φΙΟμπι、高度3.35μπι的注塑導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)。
[0027]實(shí)施例3
一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體I，所述注塑導(dǎo)光板本體I的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)2，且注塑導(dǎo)光板本體I的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)3。
[0028]本發(fā)明還提供一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，包括如下步驟:
51、掩模板制備:首先將在CAD上設(shè)計(jì)好的圖案通過激光刻蝕在光刻膠上，然后進(jìn)行光刻膠顯影、鉻膜刻蝕、去光刻膠，最后清洗，完成掩模板制備；
52、基底清洗:取直徑φI 1mm的晶圓做基片，先用去離子水清洗12s，洗去表面的灰塵，然后將其依次放置到裝有丙酮溶液、異丙醇、去離子水溶液的超聲波振蕩機(jī)中分別振蕩I Imin，去除有機(jī)物和油脂，取出，用氮?dú)鈽尨蹈?，再放入真空烘箱中?60?溫度烘烤6min;
53、甩膠:將基片放入旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)中，抽真空固定，在基片上倒4.5mL光刻膠，以550r/min速度甩膠5.5s，再以1000 r/min速度甩膠32s，獲得11.5μπι厚度均勻的膠模；
54、前烘:為防止表面溶劑已蒸發(fā)而內(nèi)部溶劑未蒸發(fā)出來，采用經(jīng)水平校正的加熱板，分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段69°C，3min;第二階段100 °C，6min;
55、曝光:因SU-8光刻膠對365nm的紫外光比較敏感，所以烘烤后的光刻膠冷卻固化后，透過掩模板用400nm近紫外光曝光機(jī)進(jìn)行曝光；
56、后烘:為避免溫度驟變造成光刻膠圖案破裂和產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，需緩慢升、降溫;后烘分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段68 °C，5.5min;第二階段96 °C，5.5min；
57、顯影:將膠模后烘冷卻至室溫后，放置于丙烯乙二醇單甲基醚醋酸鹽中用顯影液浸泡1.2min，再用新顯影液浸泡32s ；
58、定影:將顯影完的膠模放入異丙醇溶液1.lmin，使微結(jié)構(gòu)定影;再用去離子水沖洗及氮?dú)獯蹈?定影時若發(fā)現(xiàn)膠模上有白色液體，則表示顯影時間不足，需重新進(jìn)行顯影和定影，直至白色液體消失為止；
59、熱回流工藝:圓柱狀微結(jié)構(gòu)經(jīng)過320°C、60min熱回流后變成半圓狀微結(jié)構(gòu)，克服了曝光不足而產(chǎn)生倒角以及鎳型芯脫模困難的問題，使注射成型后的導(dǎo)光板更易脫模；
510、電子束蒸鍍:為了確保電鑄起始層，Au在微電鑄時不脫落，電鑄前需先在基板上蒸鍍一層厚0.05μπι的Cr作為粘著層，然后鍍同樣厚度的Au作為導(dǎo)電種子層；
511、微電鑄翻制型芯:采取添加濕潤劑降低電鍍液的表面張力以及通過噴射給液、輔助超聲攪拌提高傳質(zhì)速度等措施促進(jìn)電鍍液進(jìn)入微結(jié)構(gòu)中；
512、導(dǎo)光板注射成型:對鎳型芯進(jìn)行研磨使其與鑲件緊密貼合，然后嵌入模具中，抽真空，鎳型芯被吸附貼緊，再用壓塊壓緊;將裝配、調(diào)整完畢后的模具安裝在30ΕΗ型精密注塑機(jī)上，并設(shè)置注射工藝參數(shù)為:注射溫度2550C ;注射速度86mm/s;保壓壓力82MPa;保壓時間7.5s；模具溫度860C ；冷卻時間34s;
513、將厚度0.5mm的鎳型芯嵌入模具內(nèi)，并抽真空使鎳型芯吸附在鑲件上，固定型芯；通過設(shè)置合理的注射工藝參數(shù)，成功注射出了直徑φΙΟμπι、高度3.35μπι的注塑導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)。
[0029]綜上所述:本發(fā)明提供的一種新型注塑導(dǎo)光板主要應(yīng)用領(lǐng)域是液晶顯示背光模組和LED燈具等;本發(fā)明的目的是為這幾個領(lǐng)域提供更高效更輕薄更節(jié)能的光學(xué)套件;單一導(dǎo)光板即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊婀庠?，無需擴(kuò)散板和其他光學(xué)膜片，真正實(shí)現(xiàn)了二合一甚至三合一的效果;本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的導(dǎo)光板注塑模具加工處理工藝，用激光技術(shù)對模具上下模進(jìn)行光學(xué)結(jié)構(gòu)微處理，雙面光學(xué)結(jié)構(gòu)，既省去了擴(kuò)散板等光學(xué)配件，又提高了光的利用效率。
[0030]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型注塑導(dǎo)光板，包括注塑導(dǎo)光板本體(I)，其特征在于:所述注塑導(dǎo)光板本體(I)的一側(cè)設(shè)有波浪形微結(jié)構(gòu)(2)，且注塑導(dǎo)光板本體的另一側(cè)面設(shè)有點(diǎn)中帶類棱鏡面結(jié)構(gòu)⑶。2.一種權(quán)利要求1所述的新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，其特征在于:包括如下步驟: 51、掩模板制備:首先將在CAD上設(shè)計(jì)好的圖案通過激光刻蝕在光刻膠上，然后進(jìn)行光刻膠顯影、鉻膜刻蝕、去光刻膠，最后清洗，完成掩模板制備； 52、基底清洗:取直徑φ90-1 1mm的晶圓做基片，先用去離子水清洗8_12s，洗去表面的灰塵，然后將其依次放置到裝有丙酮溶液、異丙醇、去離子水溶液的超聲波振蕩機(jī)中分別振蕩9-1 Imin，去除有機(jī)物和油脂，取出，用氮?dú)鈽尨蹈?，再放入真空烘箱中?40-160%溫度供烤 4_6min; 53、甩膠:將基片放入旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)中，抽真空固定，在基片上倒3.5-4.5mL光刻膠，以480-550r/min速度甩膠4.5-5.5s，再以 1000 r/min速度甩膠28_32s，獲得 10.5-11.5μπι厚度均勻的膠模； 54、前烘:為防止表面溶劑已蒸發(fā)而內(nèi)部溶劑未蒸發(fā)出來，采用經(jīng)水平校正的加熱板，分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段58-69°C，1-3 min;第二階段90-100°C，4_6min; 55、曝光:因SU-8光刻膠對365nm的紫外光比較敏感，所以烘烤后的光刻膠冷卻固化后，透過掩模板用350?400nm近紫外光曝光機(jī)進(jìn)行曝光； 56、后烘:為避免溫度驟變造成光刻膠圖案破裂和產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，需緩慢升、降溫;后烘分兩個階段烘烤，烘烤溫度與時間分別為:第一階段62-68 °(:，4.5-5.51^11;第二階段92-96 °C,4.5-5.5min； 57、顯影:將膠模后烘冷卻至室溫后，放置于丙烯乙二醇單甲基醚醋酸鹽中用顯影液浸泡0.8-1.2min，再用新顯影液浸泡28_32s ； 58、定影:將顯影完的膠模放入異丙醇溶液0.9-1.lmin，使微結(jié)構(gòu)定影;再用去離子水沖洗及氮?dú)獯蹈?定影時若發(fā)現(xiàn)膠模上有白色液體，則表示顯影時間不足，需重新進(jìn)行顯影和定影，直至白色液體消失為止； 59、熱回流工藝:圓柱狀微結(jié)構(gòu)經(jīng)過320°C、60min熱回流后變成半圓狀微結(jié)構(gòu)，克服了曝光不足而產(chǎn)生倒角以及鎳型芯脫模困難的問題，使注射成型后的導(dǎo)光板更易脫模； 510、電子束蒸鍍:為了確保電鑄起始層，Au在微電鑄時不脫落，電鑄前需先在基板上蒸鍍一層厚0.05μπι的Cr作為粘著層，然后鍍同樣厚度的Au作為導(dǎo)電種子層； 511、微電鑄翻制型芯:采取添加濕潤劑降低電鍍液的表面張力以及通過噴射給液、輔助超聲攪拌提高傳質(zhì)速度等措施促進(jìn)電鍍液進(jìn)入微結(jié)構(gòu)中； 512、導(dǎo)光板注射成型:對鎳型芯進(jìn)行研磨使其與鑲件緊密貼合，然后嵌入模具中，抽真空，鎳型芯被吸附貼緊，再用壓塊壓緊;將裝配、調(diào)整完畢后的模具安裝在30ΕΗ型精密注塑機(jī)上，并設(shè)置注射工藝參數(shù)為:注射溫度245-255 °C;注射速度52-86mm/s;保壓壓力78-82MPa;保壓時間6.5-7.5s;模具溫度78-86°C ;冷卻時間29_34s ； 313、將厚度0.5 mm的鎳型芯嵌入模具內(nèi)，并抽真空使鎳型芯吸附在鑲件上，固定型芯；通過設(shè)置合理的注射工藝參數(shù)，成功注射出了直徑φΙΟμπι、高度3.35μπι的注塑導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，其特征在于:根據(jù)光刻膠厚度為10.5-11.5口111，使用曝光劑的劑量為182-1861111/0112。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，其特征在于:在Sll中，按照450 mL/L 氨基磺酸鎳{Ni(NH2S03)2.4H20}、5 g/L 氯化鎳(NiC12.6H20)、35 g/L 硼酸(H3B03 )、7mL/L應(yīng)力降低劑(LN-MU)、lmL/L平滑劑(LN-MA)、6mlVL濕潤劑來配比電鍍液，以I A/dm2陰極電流密度、2A/dm2陽極電流密度、47 V鍍浴溫度、PH值為4及噴射給液、連續(xù)循環(huán)過濾的工藝條件進(jìn)行電鑄，得到最小直徑φ10讓、高度3.35μπι的鍍層晶粒生長良好且結(jié)晶致密的微結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型注塑導(dǎo)光板的加工工藝，其特征在于:所述SI中，所述激光刻蝕的具體步驟如下: 步驟1、根據(jù)入射光源的分布及導(dǎo)光要求設(shè)置導(dǎo)光板圖形參數(shù)，采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件的繪圖工具模塊及導(dǎo)光板圖形屬性參數(shù)彈出模塊形成無“重點(diǎn)”的導(dǎo)光板圖形； 步驟2、采用導(dǎo)光板圖形設(shè)計(jì)軟件將該導(dǎo)光板圖形生成加工數(shù)據(jù)文件，并把該加工數(shù)據(jù)文件傳輸給設(shè)備控制器； 步驟3、把導(dǎo)光板原材料放置激光加工設(shè)備中； 步驟4、啟動激光加工設(shè)備，激光頭在Z軸上自動進(jìn)行對焦操作，并沿X軸與Y軸采用X軸及Y軸走圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)圖形加工，網(wǎng)點(diǎn)圖形加工完成后進(jìn)行切割加工，完成導(dǎo)光板的加工。
【文檔編號】G02B6/00GK105891939SQ201610441103
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】倪中生, 韋波
【申請人】倪中生, 韋波