專利名稱：光學(xué)組件的制造方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)組件的制造方法及其制造該光學(xué)組件所用的裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)數(shù)字相機(jī)、DVD的光學(xué)頭(Pick-Up Head)等領(lǐng)域的光學(xué)組件，主要發(fā)展出兩種成型方法。其中一種方法是采用將玻璃料預(yù)成型到有一定程度的表面精度及外形的玻璃坯料，然后放在具有預(yù)定表面精度的模具中，加熱進(jìn)行模壓得到具有一定表面結(jié)構(gòu)的光學(xué)組件，不需要進(jìn)行磨削及拋光等處理。
1984年11月17日公開的日本專利申請(qǐng)第59-203732號(hào)所揭示的一種光學(xué)組件的制造方法中，玻璃料放在一夾具中，加熱到溫度相應(yīng)于粘度為105.5至107分泊的溫度值。但是這種方法會(huì)發(fā)生下面的問(wèn)題模具溫度較高，模具與玻璃接觸時(shí)間長(zhǎng)，容易損壞模具的表面，從而玻璃精確度較低，效率低同時(shí)也消耗較多能源。
另一種方法是采用塑料材料，1998年11月24日公告的美國(guó)專利第5,840,352號(hào)揭示一種透鏡的制造方法中，其是利用注塑成型法(Injection Molding)將塑料材料形成菲涅爾(Fresnel)透鏡。但是利用此種方法于高溫成型的過(guò)程中，容易有殘留應(yīng)力產(chǎn)生，尤其當(dāng)透鏡的尺寸越大時(shí)，越容易造成透鏡翹曲變形。所以此方法形成的光學(xué)結(jié)構(gòu)精確度差，不易精確復(fù)制。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)組件制造方法成本高、效率低且精確度低的的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種成本低、效率高且精確度高的光學(xué)組件制造方法。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)組件制造裝置成本高、效率低且精確度低的的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種成本低、效率高且精確度高的光學(xué)組件制造裝置。
本發(fā)明提供的光學(xué)組件制造方法包括以下步驟制作第一基板，該基板為模具基板；提供第二基板，該基板為預(yù)成型件；將模具與預(yù)成型件用紅外線石英加熱器加熱到預(yù)成型件的轉(zhuǎn)變溫度；將模具置于預(yù)成型件上方，采用水蒸氣產(chǎn)生的壓力對(duì)預(yù)成型件進(jìn)行熱壓印成型；降溫，紫外線硬化；開模，形成光學(xué)組件。
本發(fā)明提供的一種光學(xué)組件制造裝置包括一模具開合裝置、一加壓動(dòng)力源、兩加熱裝置、溫度控制系統(tǒng)(圖未示)、抽真空系統(tǒng)及硬化裝置以及位于該模具開合裝置內(nèi)部的一模具放置區(qū)、與該模具放置區(qū)相對(duì)的一基板放置區(qū)。其中，加壓動(dòng)力源采用水蒸氣，加熱裝置采用紅外線石英加熱器，熱壓后采用紫外線硬化技術(shù)。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的光學(xué)組件制造方法及裝置采用水蒸氣產(chǎn)生的壓力來(lái)進(jìn)行模壓，因而均勻壓力能產(chǎn)生高精度面形復(fù)制，同時(shí)不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣在高溫下作業(yè)，節(jié)約能源。因而該光學(xué)組件制造方法及裝置制作光學(xué)組件成本低、效率高且精確度高。

圖1是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法流程圖。
圖2是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的第一基板光阻涂布示意圖。
圖3是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的第一基板曝光、顯影示意圖。
圖4是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的第一基板蝕刻基板示意圖。
圖5是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的第一基板光阻剝離示意圖。
圖6是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的熱壓成型示意圖。
圖7是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法所得的光學(xué)組件立體圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的流程圖。本發(fā)明光學(xué)組件的制造方法包括以下步驟制作第一基板，該基板為模具(步驟101)；提供第二基板，該基板為預(yù)成型件(步驟102)；將模具與預(yù)成型件用紅外線石英加熱器加熱到預(yù)成型件的轉(zhuǎn)變溫度(步驟103)；將模具于預(yù)成型件上方用水蒸氣產(chǎn)生的壓力進(jìn)行熱壓印成型(步驟104)；降溫，開模，形成光學(xué)組件(步驟105)。
請(qǐng)一并參閱圖2至圖5，是本發(fā)明光學(xué)組件制造方法的第一基板30制作流程(步驟101)，其中，該第一基板30的材質(zhì)是硅，也可以為玻璃，其形狀為矩形。
其包括以下步驟將第一基板30設(shè)置于真空或氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行去水烘烤，烘烤溫度為100℃～120℃，時(shí)間為4～6分鐘。在該第一基板30上均勻涂布一光阻層600，如圖2所示。其中，涂布的光阻為有機(jī)光阻劑材料，可采用正光阻劑或負(fù)光阻劑。本實(shí)施方式是采用負(fù)光阻劑。涂布光阻的方法采用旋涂方法，也可采用噴涂方法。將涂布好光阻層600的第一基板30置于一墊板上加熱烘烤，即軟烤。其中，烘烤溫度為90℃～100℃，烘烤時(shí)間為20～30分鐘。
如圖3所示，利用預(yù)先設(shè)計(jì)圖案的光罩(圖未示)進(jìn)行曝光、顯影步驟。將預(yù)先設(shè)計(jì)好圖案的光罩與第一基板30對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)行曝光步驟。其中，曝光的光源為紫外線光源，采用投影式曝光技術(shù)曝光，即該光罩平行于第一基板30。光源發(fā)出的光線透過(guò)光罩照射至光阻層600上，受到光線照射的光阻發(fā)生光敏反應(yīng)，生成不易溶于顯影液的成份。曝光后將第一基板30置于一墊板上加熱烘烤，即硬烤，使光阻進(jìn)一步硬化，使其已曝光部分640較難溶解。其中，烘烤溫度為100℃～120℃的間，烘烤時(shí)間為20～30分鐘。進(jìn)行顯影步驟，得到預(yù)設(shè)計(jì)的光阻圖案。于第一基板30上噴灑顯影液，其中，顯影液為二甲苯，且該第一基板30處于靜止?fàn)顟B(tài)30～60秒，使未曝光部分的光阻充分溶于顯影液，則光罩的圖案轉(zhuǎn)移至光阻層600。
如圖4所示，采用干蝕刻方法對(duì)該第一基板30進(jìn)行蝕刻。干蝕刻方法可以是濺擊蝕刻(Sputtering Etching)、離子束蝕刻(Ion Etching)、等離子蝕刻(Plasma Etching)或反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etching)等。本實(shí)施方式采用反應(yīng)離子蝕刻方法。將第一基板30置于一反應(yīng)室(圖未示)內(nèi)，電壓為300～500V，室內(nèi)真空度為10-1～10-3torr，其中，氣體離子可為氯化物，如四氯化碳(CCl4)、三氯化硼(BCl3)或氯氣(Cl2)。由于氣體離子被電高壓加速轟擊至第一基板30表面，第一基板30表面未被光阻覆蓋部分被轟擊移除，而已曝光部分640覆蓋第一基板30表面的部分受到保護(hù)，形成特定圖案。
如圖5所示，將第一基板30表面光阻的已曝光部分640剝離。已曝光部分640去除后，得到用于制造導(dǎo)光板的第一基板30，該第一基板30表面的圖案，即預(yù)先設(shè)計(jì)的圖案，與光罩圖案相一致，即為光學(xué)結(jié)構(gòu)32，該光學(xué)結(jié)構(gòu)32可為光柵結(jié)構(gòu)或網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式中圖案為網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其形狀為圓柱狀。
提供一第二基板40(步驟102)，其材質(zhì)是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)。
如圖6所示，提供一光學(xué)組件制造裝置50，該光學(xué)組件制造裝置50包括一模具開合裝置51、一加壓動(dòng)力源55、兩加熱裝置56、溫度控制系統(tǒng)(圖未示)、抽真空系統(tǒng)57及硬化裝置58，以及位于該模具開合裝置內(nèi)部的一模具放置區(qū)52、與該模具放置區(qū)相對(duì)的一基板放置區(qū)54。其中該加壓動(dòng)力源55、兩加熱裝置56、硬化裝置58位于該模具開合裝置51內(nèi)部。其中該加壓動(dòng)力源55采用水蒸氣驅(qū)動(dòng)，該加熱裝置56采用紅外線石英加熱器，該硬化裝置58采用紫外線硬化裝置。
其中，該模具開合裝置51用氣動(dòng)、液壓或機(jī)械的方式打開閉合模具，以便放入玻璃預(yù)成型件與取出完工的光學(xué)組件；溫度控制系統(tǒng)采用熱電偶、光學(xué)測(cè)高溫計(jì)或其它溫控裝置；同時(shí)本發(fā)明可在真空與空氣兩種環(huán)境下工作，當(dāng)在真空中需一成型室，即一透明玻璃外罩或有透明窗口的金屬外罩的密閉空間提供真空空間或充惰性氣體的空間；本發(fā)明該加壓動(dòng)力源55內(nèi)進(jìn)一步包括一循環(huán)系統(tǒng)(圖未示)，該系統(tǒng)包含注入與排氣兩個(gè)部分，使資源充分利用。
如圖6所示(步驟103)，啟動(dòng)模具開合裝置51，將上述步驟制得的第一基板30置于該光學(xué)組件制造裝置50的模具放置區(qū)52，將第二基板40置于該光學(xué)組件制造裝置50的基板放置區(qū)54。向加壓動(dòng)力源55中注入熱水或水蒸氣，由溫度控制系統(tǒng)控制熱水或水蒸氣的溫度，打開加熱裝置56加熱第二基板40，以及保證加壓動(dòng)力源55中的水蒸氣不會(huì)快速冷卻，當(dāng)?shù)诙?0的溫度T0到達(dá)聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)變溫度Tg＝108℃時(shí)，下降該第一基板30并施壓于該第二基板40(步驟104)。關(guān)閉加熱裝置56，啟動(dòng)紫外線硬化裝置58，第二基板受到紫外線光源的刺激，在極短時(shí)間內(nèi)(短于1秒)產(chǎn)生膠合硬化。啟動(dòng)加壓動(dòng)力源55中的排氣系統(tǒng)，將冷卻的蒸氣繼續(xù)加熱，為下個(gè)流程做好準(zhǔn)備，隨后于冷卻信道582內(nèi)通入水或空氣，將該第二基板40冷卻。該第二基板40冷卻后將該第一基板30移除，即得到如圖7所示的光學(xué)組件70，該光學(xué)組件70的一表面具光學(xué)結(jié)構(gòu)72，該光學(xué)結(jié)構(gòu)72是由該第一基板30的光學(xué)結(jié)構(gòu)32轉(zhuǎn)印得到(步驟105)。
由于本發(fā)明的光學(xué)組件制造方法及其模具采用水蒸氣壓，因而壓力均勻，能產(chǎn)生高精度面形復(fù)制，同時(shí)由于采用紅外線石英加熱，可以瞬間加熱，不像現(xiàn)有技術(shù)那樣長(zhǎng)時(shí)間在高溫下作業(yè)，耗費(fèi)能源。因而，本發(fā)明制作光學(xué)組件成本低、效率高且精確度高。
本發(fā)明光學(xué)組件制造方法并不限于第一實(shí)施方式，其中，可啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)57到10-6torr，當(dāng)?shù)诙遛D(zhuǎn)印成功后，關(guān)掉抽真空系統(tǒng)57，向成型室中充入氮?dú)?，使?nèi)部壓力大于大氣壓，然后啟動(dòng)模具開合裝置51，取出光學(xué)組件70。該第二基板的材質(zhì)還可以是甲基丙烯酸樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚碳酸酯或聚乙烯樹脂；本發(fā)明亦可一次放入多塊模具，同時(shí)壓出多塊光學(xué)組件。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)組件制造方法，其包括以下步驟制作第一基板，該基板為一模具；提供第二基板，該基板為預(yù)成型件；將模具與預(yù)成型件采用紅外線石英加熱器加熱到預(yù)成型件的轉(zhuǎn)變溫度；將模具置于預(yù)成型件上方，采用水蒸氣產(chǎn)生的壓力對(duì)預(yù)成型件進(jìn)行熱壓印成型；降溫，紫外線硬化，開模，形成光學(xué)組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于該第一基板的材質(zhì)是硅或鎳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于制作第一基板時(shí)，包括涂布一均勻光阻層的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于該涂布一均勻光阻層是采用噴涂方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于該涂布一均勻光阻層是采用旋涂方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于涂布的光阻是正光阻材料或負(fù)光阻材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括一去水烘烤步驟，該步驟位于涂布光阻層步驟之前。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括一軟烤步驟，該步驟位于涂布光阻層步驟之后。
9.一種光學(xué)組件制造裝置，包括一模具開合裝置、一加壓動(dòng)力源、兩加熱裝置、溫度控制系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、硬化裝置以及位于該模具開合裝置內(nèi)部的一模具放置區(qū)、與該模具放置區(qū)相對(duì)的一基板放置區(qū)，其中該加壓動(dòng)力源采用水蒸氣驅(qū)動(dòng)，該加熱裝置采用紅外線石英加熱器，該硬化裝置采用紫外線硬化裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)組件制造裝置，其特征在于該加壓動(dòng)力源中有一循環(huán)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)組件制造裝置，其特征在于該光學(xué)組件制造裝置的循環(huán)系統(tǒng)由注入與排氣兩個(gè)部分組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)組件制造裝置，其特征在于該溫度控制系統(tǒng)包括一熱電偶。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)組件制造裝置，其特征在于該溫度控制系統(tǒng)包括一光學(xué)測(cè)高溫計(jì)。
全文摘要
一種光學(xué)組件的制造方法，其包括以下步驟制作第一基板，該基板為一模具；提供第二基板，該基板為預(yù)成型件；將模具與預(yù)成型件用紅外線石英加熱器加熱到預(yù)成型件的轉(zhuǎn)變溫度；將模具置于預(yù)成型件上方，采用水蒸氣產(chǎn)生的壓力對(duì)預(yù)成型件進(jìn)行熱壓印成型；降溫，紫外線硬化，開模，形成光學(xué)組件。同時(shí)提供制造該光學(xué)組件的裝置。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1715958SQ20041002793
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司