一种新型注塑导光板及其加工工艺
专利汇可以提供一种新型注塑导光板及其加工工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种新型注塑导光板，包括注塑导光板本体，所述注塑导光板本体的一侧设有波浪形微结构，且注塑导光板本体的另一侧面设有点中带类棱镜面结构。本发明改变了传统的导光板 注塑模具 加工处理工艺，用激光技术对模具上下模进行光学结构微处理，双面光学结构，既省去了 扩散板 等光学配件，又提高了光的利用效率。，下面是一种新型注塑导光板及其加工工艺专利的具体信息内容。
1.一种新型注塑导光板，包括注塑导光板本体（1），其特征在于：所述注塑导光板本体（1）的一侧设有波浪形微结构（2），且注塑导光板本体的另一侧面设有点中带类棱镜面结构（3）。
2.一种权利要求1所述的新型注塑导光板的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、掩模板制备：首先将在CAD上设计好的图案通过激光刻蚀在光刻胶上，然后进行光刻胶显影、铬膜刻蚀、去光刻胶，最后清洗，完成掩模板制备；
S2、基底清洗：取直径ϕ90-110mm的晶圆做基片，先用去离子水清洗8-12s，洗去表面的灰尘，然后将其依次放置到装有丙酮溶液、异丙醇、去离子水溶液的超声波振荡机中分别振荡9-11min，去除有机物和油脂，取出，用氮气枪吹干，再放入真空烘箱中用140-1600C温度烘烤4-6min；
S3、甩胶：将基片放入旋转涂布机中，抽真空固定，在基片上倒3.5-4.5mL光刻胶，以
480-550r/min速度甩胶4.5-5.5s，再以1000 r/min速度甩胶28-32s，获得10.5-11.5μm厚度均匀的胶模；
S4、前烘:为防止表面溶剂已蒸发而内部溶剂未蒸发出来，采用经水平校正的加热板，分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段58-69℃，1-3 min；第二阶段90-100 ℃，4-6min；
S5、曝光：因SU-8光刻胶对365 nm的紫外光比较敏感，所以烘烤后的光刻胶冷却固化后，透过掩模板用350～400nm近紫外光曝光机进行曝光；
S6、后烘：为避免温度骤变造成光刻胶图案破裂和产生残留内应力，需缓慢升、降温；后烘分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段62-68 ℃，4.5-5.5min；第二阶段92-
96 ℃，4.5-5.5min；
S7、显影：将胶模后烘冷却至室温后，放置于丙烯乙二醇单甲基醚醋酸盐中用显影液浸泡0.8-1.2min，再用新显影液浸泡28-32s；
S8、定影：将显影完的胶模放入异丙醇溶液0.9-1.1min，使微结构定影；再用去离子水冲洗及氮气吹干；定影时若发现胶模上有白色液体，则表示显影时间不足，需重新进行显影和定影，直至白色液体消失为止；
S9、热回流工艺：圆柱状微结构经过320℃、60min热回流后变成半圆状微结构，克服了曝光不足而产生倒角以及镍型芯脱模困难的问题，使注射成型后的导光板更易脱模；
S10、电子束蒸镀：为了确保电铸起始层，Au在微电铸时不脱落，电铸前需先在基板上蒸镀一层厚0.05μm的Cr作为粘着层，然后镀同样厚度的Au作为导电种子层；
S11、微电铸翻制型芯：采取添加湿润剂降低电镀液的表面张力以及通过喷射给液、辅助超声搅拌提高传质速度等措施促进电镀液进入微结构中；
S12、导光板注射成型：对镍型芯进行研磨使其与镶件紧密贴合，然后嵌入模具中，抽真空，镍型芯被吸附贴紧，再用压块压紧；将装配、调整完毕后的模具安装在30EH型精密注塑机上，并设置注射工艺参数为：注射温度245-255℃；注射速度52-86mm/s；保压压力78-
82MPa；保压时间6.5-7.5s；模具温度78-86℃；冷却时间29-34s；
S13、将厚度0.5 mm的镍型芯嵌入模具内，并抽真空使镍型芯吸附在镶件上，固定型芯；
通过设置合理的注射工艺参数，成功注射出了直径ϕ10μm、高度3.35μm的注塑导光板微结构。
3.根据权利要求2所述的一种新型注塑导光板的加工工艺，其特征在于：根据光刻胶厚度为10.5-11.5μm，使用曝光剂的剂量为182-186mJ/㎝2。
4.根据权利要求2所述的一种新型注塑导光板的加工工艺，其特征在于：在S11中，按照
450 mL/L 氨基磺酸镍{Ni(NH2SO3)2·4H2O}、5 g/L 氯化镍（NiCl2·6H2O）、35 g/L 硼酸（H3BO3）、7mL/L应力降低剂(LN-MU)、1mL/L平滑剂（LN-MA）、6mL/L湿润剂来配比电镀液，以
1A/dm2阴极电流密度、2A/dm2阳极电流密度、47℃镀浴温度、PH值为4及喷射给液、连续循环过滤的工艺条件进行电铸，得到最小直径ϕ10 μm、高度3.35μm的镀层晶粒生长良好且结晶致密的微结构。
5.根据权利要求2所述的一种新型注塑导光板的加工工艺，其特征在于：所述S1中，所述激光刻蚀的具体步骤如下：
步骤1、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块形成无“重点”的导光板图形；
步骤2、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；
步骤3、把导光板原材料放置激光加工设备中；
步骤4、启动激光加工设备，激光头在Z 轴上自动进行对焦操作，并沿X 轴与Y 轴采用X 轴及Y 轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。
一种新型注塑导光板及其加工工艺
技术领域
背景技术
发明内容
S2、基底清洗：取直径ϕ90-110mm的晶圆做基片，先用去离子水清洗8-12s，洗去表面的灰尘，然后将其依次放置到装有丙酮溶液、异丙醇、去离子水溶液的超声波振荡机中分别振
0
荡9-11min，去除有机物和油脂，取出，用氮气枪吹干，再放入真空烘箱中用140-160C温度烘烤4-6min；
S3、甩胶：将基片放入旋转涂布机中，抽真空固定，在基片上倒3.5-4.5mL光刻胶，以
480-550r/min速度甩胶4.5-5.5s，再以1000 r/min速度甩胶28-32s，获得10.5-11.5μm厚度均匀的胶模；
S4、前烘:为防止表面溶剂已蒸发而内部溶剂未蒸发出来，采用经水平校正的加热板，分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段58-69℃，1-3 min；第二阶段90-100 ℃，4-6min；
S5、曝光：因SU-8光刻胶对365 nm的紫外光比较敏感，所以烘烤后的光刻胶冷却固化后，透过掩模板用350～400nm近紫外光曝光机进行曝光；
S6、后烘：为避免温度骤变造成光刻胶图案破裂和产生残留内应力，需缓慢升、降温；后烘分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段62-68 ℃，4.5-5.5min；第二阶段92-
96 ℃，4.5-5.5min；
S7、显影：将胶模后烘冷却至室温后，放置于丙烯乙二醇单甲基醚醋酸盐中用显影液浸泡0.8-1.2min，再用新显影液浸泡28-32s；
S8、定影：将显影完的胶模放入异丙醇溶液0.9-1.1min，使微结构定影；再用去离子水冲洗及氮气吹干；定影时若发现胶模上有白色液体，则表示显影时间不足，需重新进行显影和定影，直至白色液体消失为止；
S9、热回流工艺：圆柱状微结构经过320℃、60min热回流后变成半圆状微结构，克服了曝光不足而产生倒角以及镍型芯脱模困难的问题，使注射成型后的导光板更易脱模；
S10、电子束蒸镀：为了确保电铸起始层，Au在微电铸时不脱落，电铸前需先在基板上蒸镀一层厚0.05μm的Cr作为粘着层，然后镀同样厚度的Au作为导电种子层；
S11、微电铸翻制型芯：采取添加湿润剂降低电镀液的表面张力以及通过喷射给液、辅助超声搅拌提高传质速度等措施促进电镀液进入微结构中；
S12、导光板注射成型：对镍型芯进行研磨使其与镶件紧密贴合，然后嵌入模具中，抽真空，镍型芯被吸附贴紧，再用压块压紧；将装配、调整完毕后的模具安装在30EH型精密注塑机上，并设置注射工艺参数为：注射温度245-255℃；注射速度52-86mm/s；保压压力78-
82MPa；保压时间6.5-7.5s；模具温度78-86℃；冷却时间29-34s；
S13、将厚度0.5 mm的镍型芯嵌入模具内，并抽真空使镍型芯吸附在镶件上，固定型芯；
通过设置合理的注射工艺参数，成功注射出了直径ϕ10μm、高度3.35μm的注塑导光板微结构。
6mL/L湿润剂来配比电镀液，以1A/dm 阴极电流密度、2A/dm 阳极电流密度、47℃镀浴温度、PH值为4及喷射给液、连续循环过滤的工艺条件进行电铸，得到最小直径ϕ10 μm、高度3.35μm的镀层晶粒生长良好且结晶致密的微结构。
步骤2、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；
步骤3、把导光板原材料放置激光加工设备中；
步骤4、启动激光加工设备，激光头在Z 轴上自动进行对焦操作，并沿X 轴与Y 轴采用X 轴及Y 轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。
具体实施方式
所述S1中，所述激光刻蚀的具体步骤如下：
步骤1、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块形成无“重点”的导光板图形；
步骤2、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；
步骤3、把导光板原材料放置激光加工设备中；
步骤4、启动激光加工设备，激光头在Z 轴上自动进行对焦操作，并沿X 轴与Y 轴采用X 轴及Y 轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。
S3、甩胶：将基片放入旋转涂布机中，抽真空固定，在基片上倒3.5mL光刻胶，以480-
550r/min速度甩胶5.5s，再以1000 r/min速度甩胶32s，获得11.5μm厚度均匀的胶模；
S4、前烘:为防止表面溶剂已蒸发而内部溶剂未蒸发出来，采用经水平校正的加热板，分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段69℃，3min；第二阶段90℃，4min；
S5、曝光：因SU-8光刻胶对365nm的紫外光比较敏感，所以烘烤后的光刻胶冷却固化后，透过掩模板用350nm近紫外光曝光机进行曝光；
S6、后烘：为避免温度骤变造成光刻胶图案破裂和产生残留内应力，需缓慢升、降温；后烘分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段62℃，4.5min；第二阶段92℃，
4.5min；
S7、显影：将胶模后烘冷却至室温后，放置于丙烯乙二醇单甲基醚醋酸盐中用显影液浸泡0.8min，再用新显影液浸泡28s；
S8、定影：将显影完的胶模放入异丙醇溶液0.9min，使微结构定影；再用去离子水冲洗及氮气吹干；定影时若发现胶模上有白色液体，则表示显影时间不足，需重新进行显影和定影，直至白色液体消失为止；
S9、热回流工艺：圆柱状微结构经过320℃、60min热回流后变成半圆状微结构，克服了曝光不足而产生倒角以及镍型芯脱模困难的问题，使注射成型后的导光板更易脱模；
S10、电子束蒸镀：为了确保电铸起始层，Au在微电铸时不脱落，电铸前需先在基板上蒸镀一层厚0.05μm的Cr作为粘着层，然后镀同样厚度的Au作为导电种子层；
S11、微电铸翻制型芯：采取添加湿润剂降低电镀液的表面张力以及通过喷射给液、辅助超声搅拌提高传质速度等措施促进电镀液进入微结构中；
S12、导光板注射成型：对镍型芯进行研磨使其与镶件紧密贴合，然后嵌入模具中，抽真空，镍型芯被吸附贴紧，再用压块压紧；将装配、调整完毕后的模具安装在30EH型精密注塑机上，并设置注射工艺参数为：注射温度245℃；注射速度52mm/s；保压压力78MPa；保压时间
6.5s；模具温度78℃；冷却时间29s；
S13、将厚度0.5mm的镍型芯嵌入模具内，并抽真空使镍型芯吸附在镶件上，固定型芯；
通过设置合理的注射工艺参数，成功注射出了直径ϕ10μm、高度3.35μm的注塑导光板微结构。
所述激光刻蚀的具体步骤如下：
步骤1、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块形成无“重点”的导光板图形；
步骤2、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；
步骤3、把导光板原材料放置激光加工设备中；
步骤4、启动激光加工设备，激光头在Z 轴上自动进行对焦操作，并沿X 轴与Y 轴采用X 轴及Y 轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。
S3、甩胶：将基片放入旋转涂布机中，抽真空固定，在基片上倒约4mL光刻胶，以500r/min速度甩胶5s，再以1000 r/min速度甩胶30 s，获得11μm厚度均匀的胶模；
S4、前烘：由于SU-8光刻胶为厚膜光刻胶，黏度较高；甩胶时受离心力影响，光刻胶往基片边缘流动，容易出现边珠效应，前烘可使光刻胶受热产生再流动，有效减少边缘边珠；烘烤温度要高于未曝光的SU-8光刻胶玻璃体转换温度55℃；为防止表面溶剂已蒸发而内部溶剂未蒸发出来，采用经水平校正的加热板，分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段65 ℃，2 min；第二阶段95 ℃，5min；
S5、曝光：因SU-8光刻胶对365 nm的紫外光比较敏感，所以烘烤后的光刻胶冷却固化后，透过掩模板用350～400nm近紫外光曝光机进行曝光；根据光刻胶厚度为11μm，使用曝光剂的剂量为185mJ/㎝2；
S6、后烘：后烘的目的是通过烘烤的热量加速光刻胶的交联反应，以免未反应完全的光刻胶在显影时脱落。为避免温度骤变造成光刻胶图案破裂和产生残留内应力，需缓慢升、降温；后烘分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段65 ℃，5min；第二阶段95 ℃，5 min。后烘时间不宜过长，否则会导致SU-8光刻胶层过度交联，内应力增大，光刻胶的粘附性变差；
S7、显影：将胶模后烘冷却至室温后，放置于丙烯乙二醇单甲基醚醋酸盐（PGMEA）中用显影液浸泡1min，再用新显影液浸泡30s；因使用的是负光刻胶，曝光过的光刻胶产生了交联反应，不溶于显影液，而未曝光的光刻胶将被清除；曝光后，胶模上呈现出柱状微结构；
S8、定影：将显影完的胶模放入异丙醇溶液1min，使微结构定影；再用去离子水冲洗及氮气吹干；定影时若发现胶模上有白色液体，则表示显影时间不足，需重新进行显影和定影，直至白色液体消失为止；
S9、热回流工艺：热回流的目的是将光刻加工产生的柱状微结构通过长时间的高温处理，使微结构受热处于半熔融状态，受表面张力的影响，固态柱状结构慢慢扩散而变为半圆状微结构，表面粗糙度也得到改善，进而达到光学等级的要求；圆柱状微结构经过320℃、
60min热回流后变成半圆状微结构，克服了曝光不足而产生倒角以及镍型芯脱模困难的问题，使注射成型后的导光板更易脱模；
S10、电子束蒸镀：为了确保电铸起始层，Au在微电铸时不脱落，电铸前需先在基板上蒸镀一层厚0.05μm的Cr作为粘着层，然后镀同样厚度的Au作为导电种子层；Au做导电层的优点是电子束蒸镀后微结构表面光滑，可省去微电铸翻模前的抛光工序；
S11、微电铸翻制型芯：在微电铸时，一方面由于表面张力的存在使电镀液很难进入到微结构中，另一方面液相传质困难，析出的金属粒子不能得到及时补充，以致产生气体或其他沉积物，甚至形成疏松的多孔结构；采取添加湿润剂降低电镀液的表面张力以及通过喷射给液、辅助超声搅拌提高传质速度等措施促进电镀液进入微结构中。
S2、基底清洗：取直径ϕ110mm的晶圆做基片，先用去离子水清洗12s，洗去表面的灰尘，然后将其依次放置到装有丙酮溶液、异丙醇、去离子水溶液的超声波振荡机中分别振荡
11min，去除有机物和油脂，取出，用氮气枪吹干，再放入真空烘箱中用1600C温度烘烤6min；
S3、甩胶：将基片放入旋转涂布机中，抽真空固定，在基片上倒4.5mL光刻胶，以550r/min速度甩胶5.5s，再以1000 r/min速度甩胶32s，获得11.5μm厚度均匀的胶模；
S4、前烘:为防止表面溶剂已蒸发而内部溶剂未蒸发出来，采用经水平校正的加热板，分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段69℃，3min；第二阶段100 ℃， 6min；
S5、曝光：因SU-8光刻胶对365 nm的紫外光比较敏感，所以烘烤后的光刻胶冷却固化后，透过掩模板用400nm近紫外光曝光机进行曝光；
S6、后烘：为避免温度骤变造成光刻胶图案破裂和产生残留内应力，需缓慢升、降温；后烘分两个阶段烘烤，烘烤温度与时间分别为：第一阶段68 ℃， 5.5min；第二阶段96 ℃，
5.5min；
S7、显影：将胶模后烘冷却至室温后，放置于丙烯乙二醇单甲基醚醋酸盐中用显影液浸泡1.2min，再用新显影液浸泡32s；
S8、定影：将显影完的胶模放入异丙醇溶液1.1min，使微结构定影；再用去离子水冲洗及氮气吹干；定影时若发现胶模上有白色液体，则表示显影时间不足，需重新进行显影和定影，直至白色液体消失为止；
S9、热回流工艺：圆柱状微结构经过320℃、60min热回流后变成半圆状微结构，克服了曝光不足而产生倒角以及镍型芯脱模困难的问题，使注射成型后的导光板更易脱模；
S10、电子束蒸镀：为了确保电铸起始层，Au在微电铸时不脱落，电铸前需先在基板上蒸镀一层厚0.05μm的Cr作为粘着层，然后镀同样厚度的Au作为导电种子层；
S11、微电铸翻制型芯：采取添加湿润剂降低电镀液的表面张力以及通过喷射给液、辅助超声搅拌提高传质速度等措施促进电镀液进入微结构中；
S12、导光板注射成型：对镍型芯进行研磨使其与镶件紧密贴合，然后嵌入模具中，抽真空，镍型芯被吸附贴紧，再用压块压紧；将装配、调整完毕后的模具安装在30EH型精密注塑机上，并设置注射工艺参数为：注射温度255℃；注射速度86mm/s；保压压力82MPa；保压时间
7.5s；模具温度86℃；冷却时间34s；
S13、将厚度0.5 mm的镍型芯嵌入模具内，并抽真空使镍型芯吸附在镶件上，固定型芯；
通过设置合理的注射工艺参数，成功注射出了直径ϕ10μm、高度3.35μm的注塑导光板微结构。
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