初步微結構熱壓實驗

初步微結構熱壓實驗用玻璃試片為 OHARA 公司所生產之成形用 L-BAL42 光學玻璃，直徑為 8mm 、高 5.5mm 上下平面拋光之玻璃圓錠 。 實驗步驟如圖 3.26 所示，實驗相關參數如表 3.3 所列。

圖 3.26 玻璃微結構熱壓實驗步驟  

表 3.3 初步玻璃微熱壓轉印性實驗參數

玻璃材料 L-BAL42 升溫時間 15min30s

模仁材質 電鑄鎳鈷合金

持溫時間 30min 壓印力(N) 1960

溫度設定（℃） 568 保壓時間 30s

熱壓氣氛 真空 脫模溫度（℃） 100

圖 3.27、圖 3.28 分別為實驗後鎳鈷合金模仁與玻璃微熱壓成品，由圖 中可看出鎳鈷合金模仁微熱壓後表面有明顯劣化情形產生，熱壓期間模仁 結構並無全部接觸到玻璃試片，圖 3.27 模仁中央較光亮部分為熱壓期間有 接觸到玻璃試片部份，邊緣較暗淡部分為沒有接觸到玻璃試片部份，玻璃 熱壓成品部分則有結構邊緣破損碎裂之情形。

圖 3.27 實驗後鎳鈷合金模仁

圖 3.28 玻璃熱壓微結構成品

配合光學顯微鏡與表面輪廓粗度儀之量測，光學顯微鏡拍攝如

圖 3.29、圖 3.30、圖 3.31。表面輪廓粗度儀量測如圖 3.32、圖 3.33、

圖 3.34。

由圖 3.29、圖 3.30、圖 3.31 可看出模仁之 Fresnel 結構在微熱壓實驗 後有變形與破損之情形，結構溝槽邊緣也比實驗前來得明顯不平整，在玻 璃成品部分，Fresnel 溝槽部分也如實驗後之鎳鈷合金模仁邊緣有凹凸不平 之現象。再由圖 3.32、圖 3.33、圖 3.34 可觀察到，鎳鈷合金模仁微熱壓 實驗後中央與玻璃試片接觸部份產生形變，結構向下凹陷，而玻璃成品部 份可看出玻璃並無完全轉印模仁之結構，在形狀上與模仁並不完全相同。

圖 3.29 鎳鈷合金模仁實驗前顯微鏡圖，左圖為結構中央處，右圖為 Fresnel

溝槽結構部份

圖 3.30 鎳鈷合金模仁實驗後顯微鏡圖，左圖為結構中央處，中圖為模仁 Fresnel 溝槽結構與玻璃接觸處，右圖為模仁 Fresnel 溝槽結構未接觸到玻璃

處

圖 3.31 玻璃微熱壓成品，顯微鏡圖左圖為結構中央處，右圖為 Fresnel 溝 槽結構部分

圖 3.32 實驗前鎳鈷合金模仁表面輪廓粗度儀量測

圖 3.33 實驗後鎳鈷合金模仁表面輪廓粗度儀量測

圖 3.34 玻璃微熱壓成品表面輪廓粗度儀量測

再由表面輪廓粗度儀量測之結果放大觀察，如圖 3.35，由上而下三排 圖為實驗前模仁、實驗後模仁與玻璃成品，其中最右之圖為結構中央處，

圖依序向左為結構向外圈延伸之對照；可看出微熱壓實驗後鎳鈷合金模仁 與玻璃接觸處之結構高度有明顯下降，外圍沒有與玻璃接觸之高度無明顯 之變化。在玻璃試片方面，轉印後結構之高度從中央至外圍，比起無論是 實驗前或實驗後之鎳鈷合金模仁結構都來得小，並且尖端部分成圓弧形，

與模仁尖端部分呈銳利形狀不同。

44.4um 33.3um 10.4um 62.96um

85um

鎳鈷合金模仁加強其耐壓強度。

(4) 玻璃轉印性方面，初步微結構熱壓實驗之實驗參數無法使玻璃在熱壓過程 中完全填充於模仁結構之間，使得玻璃成品結構填充性不足，需改變實驗 之如升溫溫度、保壓時間、壓印力、壓印速率等參數來探討玻璃轉印性之 情形。

由第三章初步實驗結果，將模仁與微結構加工方法優缺點整理分析如 表 3.4，可知碳化鎢和玻璃碳兩種材料雖為合適之玻璃熱壓模仁材料，但其 微結構有加工不易或價格昂貴之缺點；而電鑄翻模鎳鈷合金則可成功製作 出成本便宜且表面品質良好之微結構模仁，所以本研究在接下來之微結構 熱壓實驗，將採用電鑄翻模之鎳鈷合金模仁進行微熱壓成形研究，包括使 用製程參數更精準之熱壓設備和實驗後之成形性研究，都將在第四章進行 詳細的介紹。

表 3.4 模仁材料與微結構加工方法優缺點整理表