构造体的制造方法

文档序号:1026493 发布日期:2020-10-27 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 构造体的制造方法 (Method for manufacturing structure ) 是由 江原宜伸 于 2019-03-08 设计创作,主要内容包括:提供抑制线膨胀的影响并且兼备低成本、高功能以及高生产率的构造体的制造方法。一种构造体(100)的制造方法,该构造体层叠有作为第一部件的基板(10)和作为第二部件的透镜阵列(21、22)而成,该基板(10)作为基材;该透镜阵列(21、22)与基板(10)对置,由与基板(10)不同的树脂材料形成,且在表面具有形状;所述构造体(100)的制造方法具备:进行使基板(10)的表面以及透镜阵列(21、22)的表面中的至少一方成为活性化状态的活性化处理的表面活性化工序;在从透镜阵列(21、22)的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度下至少对透镜阵列(21、22)加压并将其贴紧接合于基板(10)的接合工序。(Provided is a method for manufacturing a structure, which suppresses the influence of linear expansion and has low cost, high functionality, and high productivity. A method for manufacturing a structure (100) in which a substrate (10) as a first member and lens arrays (21, 22) as second members are laminated, the substrate (10) being a base material; the lens arrays (21, 22) are opposed to the substrate (10), are formed of a resin material different from that of the substrate (10), and have a shape on the surface; the method for manufacturing the structure (100) comprises: a surface activation step of performing an activation treatment for activating at least one of the surface of the substrate (10) and the surfaces of the lens arrays (21, 22); and a bonding step in which at least the lens arrays (21, 22) are pressed and bonded to the substrate (10) in close contact therewith at a temperature not lower than a reference temperature and not higher than a glass transition temperature, which is obtained by subtracting 30 ℃ from the deflection temperature under load of the resin material of the lens arrays (21, 22).)

构造体的制造方法

技术领域

本发明涉及接合了多个部件的构造体的制造方法。

背景技术

在制作要求高精度的尺寸精度的具有相对较长的形状的器件的情况下,环境温度所引起的线膨胀的影响成为较大的问题。对此,虽然可考虑对低线膨胀系数的材料加工来制作上述那样的器件,但难以全部实现低成本、高功能、高生产率。作为解决的方法,有通过将低线膨胀系数的材料与加工性优异的树脂材料接合来抑制线膨胀的影响的方法。作为这种将不同的部件接合的方法,例如有专利文献1所记载的方法。

在专利文献1的方法中,在被接合部件的一方成膜出等离子聚合体(有机物),使该被接合部件的两表面亲水化之后进行加压以及加热,由此高精度地进行接合。然而,在专利文献1的方法中,为了使两个部件贴紧,需要使通过成膜等离子聚合物而活性化的表面为镜面、使等离子聚合膜厚壁化为10nm~10μm左右、或者使一方的部件为柔软材料等对策。若使部件的表面镜面化,则成本变高。另外,在使等离子聚合膜厚壁化、或使部件为柔软材料的情况下,对该一方的部件的跟随被缓和,因此难以抑制线膨胀的影响。

另外,作为将两个部件接合的其他方法,有通过使基材的表面与部件的表面担载DNA单链结构、从而在两部件间进行基于氢键结合的接合的部件组装方法(例如参照专利文献2)。然而,专利文献2的方法由于是氢键结合单体的接合,因此可能因水分等而结合减弱,难以进行稳固的接合。

另外,作为将两个部件接合的其他方法,有如下接合方法:对于被接合物的接合面,在等离子处理前半段与等离子处理后半段切换化学处理的强度,从而使被接合物表面亲水化,在使被接合物的表面彼此氢键结合之后,以常温~约200℃进行退火(例如参照专利文献3)。然而,在专利文献3的方法中,由于是以由较高的表面精度以及较高的硬度的材料形成的晶圆彼此的接合为前提,因此即便无加压也能够通过氢键结合而以某种程度的结合力临时接合,但在面精度较差的情况下,临时接合时的结合变弱,有在进行退火之前发生位置偏移的隐患。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2010-184499号公报

专利文献2:(日本)特开2007-237299号公报

专利文献3:(日本)特开2006-339363号公报

发明内容

本发明的目的在于提供抑制线膨胀的影响并且兼备低成本、高功能以及高生产率的层叠型的构造体的制造方法。

为了实现上述目的中的至少一个,反映了本发明的一个方面的构造体的制造方法,该构造体为层叠第一部件和第二部件而成,该第一部件作为基材;该第二部件与第一部件对置,由与第一部件不同的树脂材料形成,且在表面具有形状;构造体的制造方法具备:表面活性化工序,进行使第一部件的表面以及第二部件的表面中的至少一方成为活性化状态的活性化处理;接合工序,在基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度下至少对第二部件加压,并将第二部件贴紧接合于所述第一部件,基准温度是从第二部件的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的温度。因此,第二部件的表面形状可以是平面形状也可以是立体形状。

附图说明

图1A是通过第一实施方式的构造体的制造方法制作出的构造体的俯视图,图1B是图1A所示的构造体的侧剖视图。

图2A~2D是说明第一实施方式的构造体的制造方法的图。

图3A以及3B是说明第一实施方式的构造体的制造方法的图,图3C是说明构造体的变形例的图。

图4是说明第一实施方式的构造体的制造方法的流程图。

图5A是包含构造体的光源单元的俯视图,图5B是图5A所示的光源单元的侧剖视图。

图6A~6D是说明第二实施方式的构造体的制造方法的图。

图7A~7C是说明第二实施方式的构造体的制造方法的图。

图8是说明第二实施方式的构造体的制造方法的流程图。

图9A~9F是说明第三实施方式的构造体的制造方法的图。

图10是说明第三实施方式的构造体的制造方法的流程图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下,参照附图,对通过本发明的第一实施方式的构造体的制造方法制造出的构造体进行说明。如图1A以及1B所示,构造体100具有作为基材的第一部件即基板10、第二部件即第一透镜阵列21、以及第二部件即第二透镜阵列22。基板10、第一透镜阵列21、以及第二透镜阵列22在与基板10所延伸的XY面垂直的Z轴方向上层叠而接合。另外,第一以及第二透镜阵列21、22隔着基板10对置地配置。即,构造体100成为在基板10的两面设有透镜阵列、且在基板10的两面具有立体形状的层叠构造体。构造体100从光轴OA方向观察时具有四边形的轮廓。虽然之后详细说明,构造体100例如可以用作光源单元(参照图5B等)。

第一以及第二透镜阵列21、22是具有可使欲使用的波长范围的光透过的透光性的部件,例如在使可见光区域的波长的光透过的情况下是透明的部件。第一以及第二透镜阵列21、22由树脂材料形成。作为树脂材料,例如可使用热塑性树脂。作为热塑性树脂,例如可使用COP(环烯烃聚合物)、COC(环烯烃共聚物)、PMMA(丙烯酸)、PC(聚碳酸酯)等。通过使用热塑性树脂作为树脂材料,能够使第一以及第二透镜阵列21、22的基于等离子处理的表面活性化容易。另外,能够通过热压等成型方法使第一以及第二透镜阵列21、22的立体形状容易地转印。

第一透镜阵列21具有多个第一透镜要素21a和从周围支承第一透镜要素21a的第一支承部21b。第一透镜要素21a例如是凸状的非球面透镜,具有第一光学面21c。第一透镜要素21a在基板10上二维地排列。第二透镜阵列22具有多个第二透镜要素22a和从周围支承第二透镜要素22a的第二支承部22b。第二透镜要素21a例如是凸状的非球面透镜,具有第二光学面22c。第二透镜要素22a在基板10上二维地排列。第一透镜要素21a与第二透镜要素22a成为一对,对置的第一以及第二透镜要素21a、22a的光轴OA一致。虽然之后详细叙述,第一以及第二透镜阵列21、22与基板10在接合工序的定位时,在临时固定之后通过加热工序正式固定,从而稳固地接合。第一透镜阵列21与第二透镜阵列22一并被用作例如聚光透镜。另外,在图示中,列举了排列3×3的透镜要素的例子,但透镜要素的数量能够根据用途适当变更。

基板10例如是在可见区具有透光性的板状部件,并且是由作为无机材料的玻璃形成的玻璃基板。无机材料的线膨胀相对较小,因此能够进一步抑制第一以及第二透镜阵列21、22上的立体形状的线膨胀引起的变化。另外,即使是玻璃等加工困难的材料,也能够以圆柱、平板等简单的形状应对。作为无机材料,除了玻璃之外,可以使用陶瓷材料、金属等。

在基板10的一方的面即第一面10a接合有第一透镜阵列21。在基板10的另一方的面即第二面10b接合有第二透镜阵列22。

在第一透镜阵列21的与基板10对置的第一接合面21d和基板10的与第一透镜阵列21对置的第二接合面10d之间设有具有硅烷偶联剂(或者含硅醇粘接剂)的粘接层30。在第二透镜阵列22的与基板10对置的第一接合面22d和基板10的与第二透镜阵列22对置的第二接合面10e之间设有具有硅烷偶联剂(或者含硅醇粘接剂)的粘接层30。通过设置粘接层30,即使是难以使表面活性化的材料,也能够容易地活性化。另外,粘接层是300.1nm~1μm、优选的是0.1nm~10nm左右的薄层,并非会对第一以及第二透镜阵列21、22与基板10的直接接合带来负面影响。

在构造体100的接合前,第一接合面21d、22d与第二接合面10d、10e的至少一方的接合面的表面粗糙度比1nm大。

以下,参照图2A~2D、图3A以及3B、以及图4,对构造体100的制造方法进行说明。在构造体100的制造中,进行表面活性化工序、接合工序、转印工序、以及加热工序。在本实施方式中,加热工序与转印工序同时进行。这里,与加热工序同时也包含一边使温度变化一边进行加热工序以及转印工序的情况。

〔第一以及第二部件的准备〕

首先,准备作为第一部件的基板10、和作为第二部件的成为第一以及第二透镜阵列21、22的基材的透镜部件20(图4的步骤S11)。透镜部件20未是形成有所希望的立体形状的板状部件(参照图2B)。

〔粘接层的形成〕

如图2A所示,在基板10的第二接合面10d、10e设置具有硅烷偶联剂(或者含硅醇粘接剂)的粘接层30(图4的步骤S12)。由此,即使对于基板10那种难以表现氢键结合的玻璃等陶瓷材料也能够应用后述的接合方法。

〔表面活性化〕

如图2B以及2C所示,进行使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e(设有粘接层30的情况下是其表面)中的至少任一个成为活性化状态的活性化处理(图4的步骤S13)。活性化状态例如除了树脂所具有的甲基、苯基被切断的状态之外,还指的是在该悬空键、部件的材料表面的元素连接有OH基(羟基)、CHO基(醛基)等极性基团的状态。作为活性化处理,具体而言,进行电晕处理、等离子处理、臭氧处理以及紫外线(UV)处理等,对材料赋予能量,从而引起上述活性化状态。如图2B以及2C所示,活性化处理对基板10的第二接合面10d、10e以及透镜部件20的第一接合面21d、22d的一部分或者整体实施。由此,透镜部件20的第一接合面21d、22d、以及基板10的第二接合面10d、10e分别被活性化。活性化处理优选的是能够在大气中以常温进行。这里,常温的意思是20℃±15℃。

由于透镜部件20由树脂材料形成,使得树脂材料能够通过等离子处理等容易地表现氢键结合,并且能够维持该结合。氢键结合是以OH基彼此等为代表的极性基团相互吸引的弱接合。

〔接合〕

接下来,进行以将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e对合的状态加压、并通过氢键结合将透镜部件20以及基板10定位以及临时固定的接合工序(图4的步骤S14)。接合工序的环境温度成为不妨碍表面活性化状态的温度、换句话说是从第二部件即透镜部件20的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度(例如90℃以上140℃以下)。这里,负荷挠曲温度是在施加了某种压力的状态下材料发生变形的温度。另外,在使用一般的COP材料的情况下,也有玻璃化转变温度达到120~160℃的情况。在接合工序中,在该温度下加压,使作为第二部件的透镜部件20贴紧接合于作为第一部件的基板10。由此,在定位时能够不引发脱水缩合地进行临时固定。另外,在接合工序中,期望的是在作业时设定不会引起脱水缩合的时间。

具体而言,首先,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20侧的第一接合面21d与基板10侧的第二接合面10d对置,维持使第一以及第二接合面21d、10d的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。另外,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20侧的第一接合面22d与基板10侧的第二接合面10e对置,维持使第一以及第二接合面22d、10e的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。虽然省略图示,定位时的透镜部件20与基板10的间隔优选的是100nm以上。另外,在定位中,也可以使透镜部件20以及基板10中的某一方移动,也可以使两者相对地移动。在透镜部件20以及基板10例如设有定位的标记,通过使标记位置对准来进行定位。另外,如果在透镜部件20与基板10设置成为定位基准的抵接部,则也可以通过使该抵接部抵接来定位。

如图2D所示,在定位后,在使第一以及第二接合面21d、10d活性化的状态下,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在使第一以及第二接合面22d、10e活性化的状态下,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在抵接时,以规定以上的压力加压而使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e贴紧。在本实施方式中,在作为目标的接合工序之后连续地进行转印工序以及加热工序,因此利用模具40按压透镜部件20。

关于接合时的加压,期望的是根据透镜部件20以及基板10的材料的弹性率改变压力。加压的压力例如是10MPa以下,优选的是0.005MPa以上10MPa以下。也可以是,所使用的材料的加压的压力的最佳值在上述范围内根据材料、温度而不同,材料越柔软压力越小。由此,能够不破坏作为第一部件的基板10地将基板10与作为第二部件的透镜部件20接合。

在以上的接合工序中,需要至少在树脂制的透镜部件20的表面活性化的状态下使被接合物表面彼此接触。在基板10与透镜部件20接触前,若温度超过上限(例如140℃),则表面的活性化状态因透镜部件20的树脂的物理性质而变化(非活性化状态化)。在该情况下,不再能够进行基板10与透镜部件20的接合所需的要件即活性化状态下的接触,因此不再能够进行接合。

另外,该接合状态是透镜部件20以及基板10通过氢键结合而临时固定的状态。在该临时固定中,透镜部件20以及基板10被暂时地固定于规定的场所,成为可通过浸于水等而自由地取下的状态。

〔加热以及转印〕

如图2D以及图3A所示,透镜部件20使用模具40而成型。模具40配置于透镜部件20的外侧。模具40具有对第一透镜阵列21进行成型的第一模具41和对第二透镜阵列22进行成型的第二模具42。第一模具41具有对第一透镜阵列21的第一透镜要素21a进行转印的第一透镜转印面41a和对第一支承部21b进行转印的第一支承转印部41b。第二模具42具有对第二透镜阵列22的第二透镜要素22a进行转印的第二透镜转印面42a和对第二支承部22b进行转印的第二支承转印部42b。与第一以及第二模具41、42附带地分别设有加热器43。加热器43在接合工序的模具41、42中维持上述的透镜部件20的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度范围。另外,加热器43在转印工序中维持与加热工序相同的温度、换句话说是比玻璃化转变温度更高的温度、具体而言是170℃以上的温度。

如图3A所示,与上述加热工序同时地进行使立体形状转印于作为第二部件的透镜部件20的转印工序(图4的步骤S15)。具体而言,在接合工序的温度环境下,通过规定的加压,使得透镜部件20与基板10接合,在连续地从接合时的温度升温的转印工序的温度环境下,通过规定的加压,将立体形状转印于透镜部件20。转印工序中的加压力以加压时的温度和第二部件的成型精度的关系设定。另外,加压力也可以根据第二部件的形状而取决于透镜部件20的自重。通过这种转印工序,能够将透镜部件20的立体形状以成型时的状态保存。具体而言,在上侧的透镜部件20转印了第一透镜阵列21的第一透镜要素21a的立体形状以及第一支承部21b的立体形状,在下侧的透镜部件20转印了第二透镜阵列22的第二透镜要素22a的立体形状以及第二支承部22b的立体形状。另外,能够防止透镜部件20相对于基板10在接合时的位置偏移。而且,能够简化制造工序,能够减少运行成本。另外,由于与接合工序同时地在基板10的两面使立体形状转印于透镜部件20,因此能够在基板10的两侧根据成型的精度调整透镜部件20、乃至第一以及第二透镜阵列21、22的立体形状的对位。

关于转印时的加压,与接合时相同,期望的是根据透镜部件20以及基板10的材料的弹性率改变压力。加压的压力例如是10MPa以下,优选的是0.05MPa以上10MPa以下。也可以是,所使用的材料的加压的压力的最佳值在上述范围内根据材料、温度而不同,材料越柔软,压力越小。由此,能够不破坏作为第一部件的基板10地对作为第二部件的透镜部件20进行转印。

另外,在转印的同时,进行通过比接合工序中的氢键结合强的结合处理将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e接合的加热工序(图4的步骤S15)。具体而言,使用模具40所附带的加热器43,进行基于加热的脱水缩合。由此,在加热工序中,能够在施加外部压力地进行正式固定,因此能够得出更高的尺寸精度。在加热工序中,相比于接合工序使温度上升,对透镜部件20与基板10的接合体以比玻璃化转变温度更高的温度加热。在本实施方式中,以将接合体保持于模具40的状态进行加热工序。另外,也可以在转印工序中,在暂时完成了转印之后,在加热工序中结束加压。在加热工序中,由于进行利用了脱水缩合反应的稳固的接合,因此无需表面粗糙化等用于进行物理紧固的处理,能够实现稳固的接合。加热温度期望的是比玻璃化转变温度高的170℃以上。由此,能够在更短的时间内进行稳固的接合。脱水缩合反应在100℃以上进行,有温度越高反应时间越短的趋势。另外,花费与临时固定或者临时接合所需的时间相同的时间完成正式固定(不再因水分而脱离)的温度为170℃以上,因此在上述的定位等中,如果小于170℃,则一般来说不会完全固定。另外,加热工序也可以使用包含加热器的加热装置来进行。

通过以上的基于加热工序的正式固定,第一以及第二透镜阵列21、22以及基板10成为以所期望的精度完全固定于规定的场所的状态。

以上说明了在基板10的两面具有第一以及第二透镜阵列21、22的构造体100的制造方法,但通过相同的方法,也能够制作如图3C所示那样仅在基板10的单侧具有透镜阵列(图3C中是第一透镜阵列21)的构造体100。

以下,对通过上述的方法制作出的构造体100的使用例进行说明。如图5A以及5B所示,通过层叠多层构造体100,能够制作透镜阵列层叠体200。透镜阵列层叠体200具有光源基板50、第一构造体100A、以及第二构造体100B。各部件50、100A、100B隔着隔件60在Z轴方向即光轴OA方向上层叠。透镜阵列层叠体200是使设置于光源基板50上的点组所构成的光源50a的光聚光的光源单元。

光源基板50是矩形的平板部件,由玻璃形成。在光源基板50上,在与第一构造体100A所接合的面相反的一侧设有多个光源50a。光源50a在与第一以及第二构造体100A、100B所具有的透镜要素的位置对应的位置二维地排列。作为光源50a,例如可使用有机EL元件、LED元件等。

第一构造体100A在基板10的两面形成有第一以及第二透镜阵列21、22。在第一构造体100A中,在上侧的第一透镜阵列21的除了第一透镜要素21a的部分即第一支承部21b上设有光圈70。

第二构造体100B在基板10的单面形成有第一透镜阵列21。第二构造体100B被配置为,第二构造体100B的第一透镜阵列21与第一构造体100A的第一透镜阵列21对置。

光源基板50、第一构造体100A、以及第二构造体100B可以通过粘接剂固定,也可以如上述制造方法那样利用氢键结合而固定。

根据以上说明的构造体的制造方法,通过使作为第一部件的基板10与作为第二部件的第一以及第二透镜阵列21、22以表面活性化状态直接接合,从而即使第一部件与第二部件由不同的材料形成,也能够使表面具有形状的第二部件的线膨胀的特性与第一部件同等。在接合工序中,能够在不妨碍表面活性化状态的温度下以维持表面活性化状态的状态维持较高的贴紧状态,因此能够不被材料的面精度、表面状态限制地使第一以及第二部件更强力地接合。第一部件作为基材可以是圆柱、平板等简单的构造,因此能够选择难以加工的材料。另外,通过表面活性化工序,使得第一以及第二部件都能在材料上无限制地相互接合。另外,在接合工序中,通过将第二部件设为从树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度这一软化温度,从而能够以更低的压力接合第一以及第二部件,能够使第二部件的形状所引起的内部应力缓和而使第二部件的形状精度良好。

另外,通过上述方法,无需事先采取使部件的接合面提高镜面加工等的贴紧性的对策,能够制作在抑制线膨胀的同时成为稳固的接合的构造体100。通过将相对较廉价且容易地成型出立体形状的热塑性树脂等树脂材料和层叠接合的一方的材料在玻璃化转变温度以下的尽可能高的温度环境加压接合,能够使各部件的表面间贴紧并氢键结合。另外,在与加热工序同时进行的转印工序中,通过以不产生位置偏移的状态使树脂具有构造并且进行加热处理,能够进行稳固的接合。

(实施例)

以下,对本实施方式的实施例进行说明。作为第一部件,使用了无碱玻璃(AN100:旭硝子)。另外,作为第二部件,使用了环烯烃聚合物(COP:ZEONEX(注册商标)E48R)。在制造工序中的接合工序中,以从实施例的树脂的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度到玻璃化转变温度的范围的温度即92~139℃进行接合。接合时的加压力设为3MPa以下,加压时间设为1秒以上且5分以下。以下,作为参考,在表1中作为本实施例的上述温度范围的比较例示出25℃以及160℃中的第一以及第二部件的接合状态的结果。在接合状态的评价中,附图标记“○”表示未自然剥离的状态或者维持了接合的状态,附图标记“×”表示自然剥离了的状态或者未能维持接合的状态。这里,在以作为超过了玻璃化转变温度的140℃的状态的160℃接合的情况下,活性化的树脂制的第二部件的表面状态大幅变化,返回到活性化前的状态,未能进行接合。

〔表1〕

加压时的温度(℃) 接合状态
25 ×
92
100
130
139
160 ×

之后,使加热器的温度升温,在加热工序的同时进行了转印第二部件的立体形状的转印工序以及加热工序。在转印工序中,树脂温度设为170℃以上。转印时的加压力设为2MPa以上10MPa以下。转印时的加压时间设为5秒以上。在加热工序中,以比玻璃化转变温度高的温度即170℃以上加热了第一以及第二部件的接合体。在加热工序后获得的构造体即使浸于水也未分离,得以可靠地固定。

〔第二实施方式〕

以下,对第二实施方式的构造体的制造方法进行说明。另外,第二实施方式的构造体的制造方法变更了一部分第一实施方式的构造体的制造方法,未特别说明的事项与第一实施方式相同。

参照图6A~6D、图7A~7C以及图8,对第二实施方式的构造体100的制造方法进行说明。在本实施方式中,在接合工序后,进行使立体形状转印于第二部件的转印工序。

〔第一以及第二部件的准备〕

首先,准备作为第一部件的基板10和作为第二部件的成为第一以及第二透镜阵列21、22的基材的透镜部件20(图8的步骤S11)。

〔粘接层的形成〕

如图6A所示,在基板10的第二接合面10d、10e设置具有硅烷偶联剂的粘接层30(图8的步骤S12)。

〔表面活性化〕

如图6B以及6C所示,进行使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e的至少任一个成为活性化状态的活性化处理(图8的步骤S13)。

〔接合〕

接下来,进行以将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e对合的状态加压、并通过氢键结合将透镜部件20以及基板10定位以及临时固定的接合工序(图8的步骤S14)。接合工序的环境温度成为不妨碍作为第二部件的透镜部件20的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度(例如90℃以上140℃以下)。在接合工序中,在该温度下加压,使作为第二部件的透镜部件20贴紧接合于作为第一部件的基板10。

首先,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20侧的第一接合面21d与基板10侧的第二接合面10d对置,维持使第一以及第二接合面21d、10d的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。另外,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20侧的第一接合面22d与基板10侧的第二接合面10e对置,维持使第一以及第二接合面22d、10e的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。

如图6D所示,在定位后,在使第一以及第二接合面21d、10d活性化的状态下,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在使第一以及第二接合面22d、10e活性化的状态下,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在抵接时,以规定以上的压力加压而使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e贴紧。此时,透镜部件20使用平板状的按压部件80被从外侧按压。接合工序后的透镜部件20的表面形状成为平面形状。

在以上的接合工序中,透镜部件20以及基板10通过氢键结合而成为临时固定了的状态。

〔转印〕

如图7A以及7B所示,在上述接合工序后,进行使立体形状转印于作为第二部件的透镜部件20的转印工序(图8的步骤S115)。从接合工序中使用的按压部件80更换为成型用的模具40,对透镜部件20转印立体形状。转印工序的环境温度达到比玻璃化转变温度更高的温度,具体而言是170℃以上。通过转印工序,能够将透镜部件20的立体形状以成型时的状态保存。另外,能够防止透镜部件20相对于基板10在接合时的位置偏移。另外,由于在接合工序后接着在基板10的两面使立体形状转印于透镜部件20,因此能够在基板10的两侧根据成型的精度调整透镜部件20、乃至第一以及第二透镜阵列21、22的立体形状的对位。另外,以上,在接合工序后,连续地在转印工序中使加热温度升温,但也可以在接合工序后,在使透镜部件20与基板10的接合体返回常温程度之后,在转印工序中再次加热。

〔加热〕

接下来,进行通过比接合工序中的氢键结合强的结合处理将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e接合的加热工序(图8的步骤S116)。

通过以上的基于加热工序的正式固定,第一以及第二透镜阵列21、22以及基板10成为以所期望的精度完全固定于规定的场所的状态。另外,转印工序与加热工序能够同时或者连续地进行。另外,转印工序也能够在加热工序后进行。另外,在使用加热装置进行加热工序的情况下,可以以将构造体100残留于模具40的状态进行加热,也可以将构造体100从模具40脱模之后进行加热。

在以上说明的第二实施方式的构造体的制造方法中,通过在接合工序后进行转印工序,能够将第二部件的立体形状以成型时的状态保存。另外,能够防止第二部件相对于第一部件在接合时的位置偏移。

(实施例)

以下,对本实施方式的实施例进行说明。作为第一部件,使用了无碱玻璃(AN100:旭硝子)。另外,作为第二部件,使用了环烯烃聚合物(COP:ZEONEX(注册商标)E48R)。在制造工序中的接合工序中,以从树脂的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度到玻璃化转变温度的范围的温度即92~139℃进行了接合。接合时的加压力设为3MPa以下,加压时间设为1秒以上5分以下。之后,使加热器的温度升温,树脂温度设为170℃左右,将加热时间设为350秒以上42时间以下。在升温时,未进行加压。在接合工序后,进行转印第二部件的立体形状的转印工序。在转印工序中,树脂温度设为达到170℃以上。转印时的加压力设为2MPa以上10MPa以下。转印时的加压时间设为5秒以上。之后,在加热工序中,以比玻璃化转变温度高的温度即170℃以上加热了第一以及第二部件的接合体。在加热工序后获得的构造体即使浸于水也未分离,得以可靠地固定。

〔第三实施方式〕

以下,对第三实施方式的构造体的制造方法进行说明。另外,第三实施方式的构造体的制造方法变更了一部分第一实施方式的构造体的制造方法,未特别说明的事项与第一实施方式相同。

参照图9A~9F以及图10,对第三实施方式的构造体100的制造方法进行说明。在本实施方式中,在接合工序前进行使立体形状转印于第二部件的转印工序。

〔第一以及第二部件的准备〕

首先,准备作为第一部件的基板10和作为第二部件的成为第一以及第二透镜阵列21、22的基材的透镜部件20(图10的步骤S11)。另外,在本实施方式中,作为第一以及第二透镜阵列21、22的树脂材料,除了热塑性树脂之外,能够使用能量固化性树脂(紫外线固化性树脂、热固化性树脂等)、2液固化性树脂等。

〔粘接层的形成〕

如图9A所示,在基板10的第二接合面10d、10e设置具有硅烷偶联剂的粘接层30(图10的步骤S12)。

〔转印〕

如图9B所示,在活性化处理工序前以及接合工序前,进行使立体形状转印于作为第二部件的透镜部件20的转印工序(图10的步骤S215)。透镜部件20被置于支承基板SS上,在比玻璃化转变温度更高的温度、具体而言170℃以上的温度环境下将模具40向支承基板SS侧按压,从而形成第一透镜阵列21。在成型后,第一透镜阵列21被从支承基板SS以及模具40脱模。对于第二透镜阵列22,也与第一透镜阵列21相同地形成。

〔表面活性化〕

如图9C以及9D所示,进行使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e的至少任一个成为活性化状态的活性化处理(图10的步骤S13)。

〔接合〕

接下来,进行以将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e对合的状态加压、并通过氢键结合将透镜部件20以及基板10定位以及临时固定的接合工序(图10的步骤S214)。接合工序的环境温度成为不妨碍作为第二部件的透镜部件20的树脂材料的负荷挠曲温度减去30℃而得的基准温度以上且玻璃化转变温度以下的温度(例如90℃以上140℃以下)。在接合工序中,在该温度下加压而贴紧接合于作为第一部件的基板10。在接合工序中,作为透镜部件20的第一以及第二透镜阵列21、22优选的是以维持成型面的状态、例如分别嵌入于第一以及第二模具41、42的状态来进行。例如在模具41、42的表面分别形成标记,对准该标记而使模具40定位并接合。

首先,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20侧的第一接合面21d与基板10侧的第二接合面10d对置,维持使第一以及第二接合面21d、10d的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。另外,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20侧的第一接合面22d与基板10侧的第二接合面10e对置,维持使第一以及第二接合面22d、10e的表面活性化的状态,并且将透镜部件20与基板10以隔开间隙的状态配置于接合位置。

如图9E所示,在定位后,在使第一以及第二接合面21d、10d活性化的状态下,使形成第一透镜阵列21的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在使第一以及第二接合面22d、10e活性化的状态下,使形成第二透镜阵列22的透镜部件20与基板10抵接并接合。另外,在抵接时,以规定以上的压力加压而使第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e贴紧。

在以上的接合工序中,透镜部件20以及基板10通过氢键结合而成为临时固定了的状态。

〔加热〕

接下来,进行通过比接合工序中的氢键结合强的结合处理将第一以及第二接合面21d、22d、10d、10e接合的加热工序(图10的步骤S216)。

通过以上的基于加热工序的正式固定,第一以及第二透镜阵列21、22以及基板10成为以所期望的精度完全固定于规定的场所的状态。

在以上说明的第三实施方式的构造体的制造方法中,通过在接合工序前进行转印工序,能够不考虑形状转印时的加压条件所导致的第一部件的破坏地使立体形状转印。

以上,虽然说明了本实施方式的构造体的制造方法,但本发明的构造体的制造方法并不限定于上述。例如在上述实施方式中,构成构造体100的第一以及第二透镜阵列21、22(或者透镜部件20)以及基板10的形状以及大小能够根据用途、功能适当变更。例如能够在透镜部件20形成用于定位的凸部、凹部等作为形状。

另外,在上述实施方式中,第一以及第二部件的厚度能够适当变更,可以较厚也可以较薄。

另外,在上述实施方式中,第一以及第二部件并不局限于基板10以及透镜阵列21、22,能够根据用途适当变更。接合体除了光学单元之外,例如也可以是电子部件、检查装置、半导体装置、微型部件等。

另外,在上述实施方式中,也可以切断构造体100而单片化成各个包含透镜要素的光学元件。

另外,在上述实施方式中,也可以不设置粘接层30。

另外,在上述实施方式中,也能够省略加热工序。

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