具微特徵結構之大面積熱壓印快速模具製程開發

摘要：本研究旨在提出一個製作具有微尺寸結構之大面積熱壓印模具技術，此技術的優點包括製程簡單、低製造成本與製作時間短。本研究研製之大面積熱壓印模具尺寸為250 mm× 350 mm，運用本研究所提出之方法，如與運用傳統方法來研製大面積熱壓印模具，可以節省製造成本約為61.3%。本研究所提出之製程具有顯著工業應用價值，因為本研究所研製之大面積熱壓印模具可以搭配熱壓印製程，應用於新3C產品表面咬花紋之試作。

Abstract: The aim of this study was to propose a cost-efficient method for fabricating a large-area hot embossing mold with micro-sized structures is proposed. The advantages of this method include simple manufacturing processes, low manufacturing cost, and short processing time. A large-area hot embossing mold with an area of 250 mm× 350 mm was fabricated. Cost savings of about 61.3% were achieved. The manufacturing processes developed in this work has important industrial applications because a new 3C product with a surface texture can now be fabricated with a large-area epoxy resin mold hot embossing molding.

關鍵詞：熱壓印模具、微尺寸結構、製造成本

Keywords：Hot Embossing Mold, Micro-Sized Structure, Manufacturing Cost

前言
人類社會已進入一個以新技術革命為標誌的嶄新時代，科學技術的迅猛發展，加速了產品的更新，高質感的產品將有更大幅度的需求與成長，例如：3C產品、電腦週邊、交通器材、文具用品以及運動休閒用品為了增加質感，因此產品外觀均具有咬花（surface texture） [1]。目前德國利用雷射[2-7]、日本利用精密電腦數值控制（computer numerical control, CNC）工具機[8]直接在模具表面以及一般業者運用化學蝕刻（chemical etching） [9]或珠擊方法（shot blasting） [10]，製作各式各樣咬花紋。然而，這一些技術仍有許多挑戰以及瓶頸尚待克服：（a）製作成本高：雷射與精密五軸CNC工具機硬體昂貴；雷射加工後有融渣（debris）需移除，進而增加製作成本；精密CNC工具機需使用微細與特殊刀具來加工，進而增加製作成本，此外受限於刀具直徑，咬花紋微特徵結構尺寸小於50 µm無法加工；（b）設計變更不易：鋼模一但加工完成，模具修改不容易，甚至整套模具需重新製作，增加研發成本，以及（c）運用珠擊與化學蝕刻所製作之咬花尺寸無法精確控制，以及蝕刻廢液處理問題不符合綠色製造技術。現代產品之發展趨勢為少量多樣，為了減少具有咬花紋之新產品模具開發成本、降低模具製作風險以及加速模具研發速度，即便成一個重要研究方向。本研究主要目的係以低成本與環保方式，開發具咬花紋微結構之大面積精密快速模具，並運用微熱壓印製程進行試產（pilot run），提升快速模具之工業價值。