[發明專利]制作微型刀具與立體微結構的方法

無效

• 申請號: 01104228.1
• 申請日: 2001-02-26
• 公開（公告）號: CN1371783A
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: 林育生;陳世洲;謝重光
• 申請（專利權）人: 興隆發電子股份有限公司
• 主分類號: B23P15/28
• 分類號: B23P15/28;B23P13/02;C25D3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔣旭榮

本發明涉及一種制作微型刀具與立體微結構的方法，特別是指一種利用微型刀具采用刨削或銑削方式在平面狀被加工物上成形出微型立體結構的制作微型刀具與立體微結構的方法。

在光纖通訊、光電顯示領域中，常常必須要以機械加工或者是以化學蝕刻方式制作微型機械裝置，該微型機械裝置通常于表面具有立體的三維(3D)微結構，例如：液晶顯示器的背光模組、前光模組(fresnel?lens)、光柵(blazedgrating)、光柵型DWDM上的V型溝槽(V-groove)、U型溝槽(U-groove)等平面上的3D微結構。

通常用以加工該類型的3D微結構的方法，不外乎傳統的機械加工及化學蝕刻等二種方法。其中，使用機械加工的，其主要是使用切削刀具在被加工物的表面上切削出所需要的立體微結構的形狀，在使用機械加工時，該種微結構的尺寸與形狀的精度是完全取決于刀具及加工機械的精度，然而一般機械加工其精度通常只能夠達到百分之一厘米的精度，而較為精密的機械充其量也只能夠達到千分之一厘米的精度，因此用機械加工方法所制造出來的立體微結構，其精度無法符合現今光纖通訊與光電顯示產品所要求的精度。而且，傳統機械加工方法使用的成型刀具也必須用機械研磨的方式制造出來，如圖9所示，在成型刀具1的尖端1A及凹角1B的部份，因為受限于研磨刀具工具的限制，通常都會留有部份的圓角，使得該尖端1A與凹角1B的部位無法成為完全的尖銳形狀，會形成弧形，因此使得成型刀具1所加工出來的立體微結構在尖角或是凹槽的內轉角位置也無法達到絕對的尖銳形狀，會留有部份的弧形，影響到了立體微結構的尺寸精確性，同時立體微結構的數目極多形狀亦多樣化，如前導光板的V型溝槽可達數千至數萬條，而背光模組導光板的微結構有半球形、金字塔形，使得成型刀具的制作更加困難。

另外，用化學蝕刻方法所制作的立體微結構，是于被加工物的表面以光阻微顯影的方式先顯影出立體微結構的一部份形狀，然后以化學藥劑蝕刻將該被加工物再一次地微影出另外一道溝槽的光阻圖案，然后再蝕刻出另外一道溝槽的形狀，如此反覆地在被加工物的表面重復進行微顯影及蝕刻的工序，才能夠在被加工物的表面制作出立體的微結構。例如圖10至圖15所示，要使用蝕刻方法制作出一個類似fresnel?lens之類的復雜微結構形狀時，必須要先在被加工物2的表面涂上光阻劑3，然后微影出一道溝槽的光阻圖案4(如圖11所示)，然后如圖12所示地以化學藥劑蝕刻出一個溝槽5，然后再如圖13所示地重復再于被加工物2的表面涂上光阻劑3，再如圖14所示地于溝槽5的旁邊蝕刻出另外一道深度不同的溝槽5A，如此經過多次的蝕刻程序，在被加工物2的表面制作出多道不同深度的溝槽，如此方可通過該若干溝槽組合出一個立體的微結構，而形成一個如圖15所示的fresnel?lens的構造。

然而因為化學蝕刻方法在制作某些形狀較為復雜的立體微結構時，由于立體微結構通常其形狀相當復雜，因此，必須要經多次的微顯影及蝕刻的程序方能夠成形，因此使得以化學蝕刻方式制作出來的微結構的生產速度相當緩慢，使其不能適合于大批量生產，且使其制造成本相當昂貴，蝕刻的表面為階梯狀，無法制作連續的斜面或曲面。由于以上的原因，使得現有的用以制作立體微結構的技術手段在使用上存在相當大的缺點。

本發明的主要目的在于提供一種微型刀具的制作方法，它可增加微型刀具形狀的多樣化，提高微型刀具的尺寸精度，從而克服傳統機械加工方法制作微型刀具的缺點。

本發明的另一目的在于提供一種制作微型刀具與立體微結構的方法，它可以用機械加工方法快速大批量生產立體微結構，提高生產速度，降低生產成本。

本發明的目的是這樣實現的：一種制作立體微結構的方法，包括下列步驟：

a.以微影方法制作一用以成形立體微結構的成型刀具的光刻模；

b.以電鑄方法于該光刻模中成形一微型刀具；

c.將該微型刀具安裝在一加工機床上，并利用該微型刀具對一被加工物進行切削，于該被加工物表面成形一與該微型刀具具有相對應形狀的立體微結構。

該微型刀具以線性切削方式在該被加工物上進行切削。

該微型刀具以旋轉方式在該被加工物上進行切削。

該微型刀具的材料是選擇高硬度材料。

高硬度材料為鎳或鎳鐵合金或鎳鈷合金或鎳鎢合金或鎳與碳化矽合成材料。

一種用以制作立體微結構的微型刀具的方法，微型刀具具有與前述立體微結構相對應的切削刃口形狀，該微型刀具通過在一平面基板上以微影方式制作一與該微型刀具具有相同形狀的光刻模，然后以電鑄方式于該光刻模中成形該微型刀具。

該微型刀具的材料是選擇高硬度材料。