製作 pitch=0.5mm 之 Fresnel 微結構模仁進行熱壓實驗

圖 4.20 微結構熱壓實驗模仁夾具預留間隙示意圖

4.2.6 製作 pitch=0.5mm 之 Fresnel 微結構模仁進行熱壓實驗

本研究於研究後期搭配實驗室另一位廖建榮同學之研究主題光學 Fresnel 透鏡設計，進行 pitch=0.5mm 之 Fresnel 結構凸透鏡熱壓實驗，新的 電鑄母模製作方式為使用 STAVAX 材料表層鍍無電解鎳，再利用超精密加 工機加工微結構於其表層，電鑄母模外觀與微結構尺寸點資料如圖 4.21 所 示。

X(mm) Y(mm) pitch=0.5mm 鎳鈷合金模仁具有良好的對稱性和複製性。

圖 4.22 電鑄完成(pitch=0.5mm)鎳鈷合金模仁外觀圖

製作完成pitch=0.5mm 之電鑄模仁後，交由儀科中心進行貴金屬硬膜層

兩組實驗，可知在較高的溫度下進行熱壓，試片填充情況較佳，但由 4.2.4 節材料沾黏實驗可知，熱壓溫度越高則越容易造成玻璃與模仁沾黏，所以 在參數的選取上需考慮沾黏問題。

以保壓時間為變數之實驗結果如表 4.14，進行保壓時間 5 秒、10 秒、

15 秒三組實驗，由實驗結果可看出，保壓時間越長結構表面形貌轉印越清 楚，但對結構整體填充程度影響較不明顯。

以加壓行程為變數之實驗結果如表 4.15，在同樣的熱壓溫度、壓印力 與保壓時間下進行加壓行程 1mm 和 4mm 兩組實驗，由實驗結果可知，雖 然兩組實驗結果鏡心厚度差 3mm，但填充程度卻無顯著之差別，可知加壓 行程的控制影響微結構填充程度並不明顯。

表 4.16 之實驗結果為將加壓行程固定為 1mm，進行熱壓溫度 440℃和 460℃兩組實驗，由實驗結果可知，雖然兩組實驗結果之鏡心厚度無明顯之 差別，但較高之熱壓溫度則有較佳之填充結果呈現。

表 4.11 微結構熱壓實驗-壓印力(1)

熱壓溫度440℃ ，保壓10s

實驗後模仁 壓印力30N 壓印力35N 壓印力50N

表 4.12 微結構熱壓實驗-壓印力(2)

表 4.13 微結構熱壓實驗-熱壓溫度

表 4.14 微結構熱壓實驗-保壓時間

表 4.15 微結構熱壓實驗-加壓行程

表 4.16 微結構熱壓實驗-熱壓溫度(加壓行程固定)

微結構熱壓實驗後，實驗前後模仁比較如表 4.17，實驗前後模仁微結 構高度比較如表 4.18 所示，可知模仁表面硬膜層於實驗過程中與玻璃試片 沾黏造成脫落之現象，顯示未添加鉻為中介層之Pt-Ir 硬膜層在高溫下附著 力不佳，容易造成硬膜層的沾黏與脫落；而本次實驗模仁與夾具間留有間 隙，使得模仁邊緣沒有如前次實驗發生破裂之情形，但由輪廓量測比較可 知，模仁依然發生彎曲變形之情況，比較實驗前後微結構高度，微結構變 形量皆在 5.5um 以內，可知在高溫下玻璃試片並沒造成模仁微結構明顯之 變形，所以推測造成模仁整體彎曲變形應為夾具熱膨脹時向內擠壓造成，

如圖 4.25 所示。

表 4.17 pitch=0.5mm 模仁熱壓實驗前後比較表

pitch=0.5mm模仁實驗前後比較 ^實驗前

A

表 4.18 熱壓實驗前後模仁微結構變形量比較表