專利名稱：具有三維表面浮凸圖案的模具及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有三維表面浮凸圖案的模具及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，為了吸引顧客的注意，許多模造物品，例如化妝盒、手機(jī)殼體，及手持式電 子裝置的殼體等，是被期望在該外表面形成有全像圖案、光繞射表面浮凸圖案(或其他微 結(jié)構(gòu)圖案)，及/或標(biāo)章。
美國專利第5071597號揭露一種量產(chǎn)的具有形成在非平面表面的全像圖案或微 結(jié)構(gòu)圖案的模造物品的方法。該方法包含的步驟有制備一個具有一個基材及一個形成在 該基材上的光阻材料的光敏板；在該光阻材料光學(xué)地形成一個表面浮凸全像或圖案；以電 鑄方式形成一個符合該表面浮凸圖案的態(tài)樣的金屬模板；利用該金屬模板熱壓印一層可撓 性薄膜，借此將該表面浮凸圖案轉(zhuǎn)印至該可撓性薄膜；制備一個模制該物品的模型；將該 圖案化可繞性薄膜貼在該模型的一個非平面表面；在該圖案化可撓性薄膜上形成一金屬薄 膜；在該圖案化可撓性薄膜上的該金屬薄膜上電鑄一金屬層，借此形成一具有該表面浮凸 圖案的金屬層的主模具；自該主模具移離該模型及該可撓性薄膜；為強(qiáng)化而將該主模具貼 在一加工背板上；利用一插塞或另一構(gòu)件定位該背板，以形成一模穴；將熔融塑膠材料注 入該模穴中，以形成一模造物品；及金屬化該模造物品上的該表面浮凸圖案。
由于該表面浮凸圖案是直接形成于該可撓性薄膜，故產(chǎn)生該可撓性薄膜貼在該模 型軟化時該表面浮凸圖案容易變形，及該可撓性薄膜被拉伸或收縮時容易永久損壞的問 題，且拉伸或收縮的程度愈大，則該表面浮凸圖案的損壞程度將愈大。因此，該可撓性薄膜 僅可貼在一平坦表面，或一圖弧形表面，例如圓柱表面或略為錐形的截頭圓錐形表面，使該 可撓性薄膜將不再經(jīng)拉伸或收縮以避免損壞該表面浮凸圖案。據(jù)此，先前技術(shù)的方法是不 利于在物品的表面形成有表面浮凸圖案，而僅能受限于平坦或圓柱形。
該美國專利第5071597號的揭露內(nèi)容是以參考的方式被結(jié)合在本發(fā)明的說明書 中。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有三維表面浮凸圖案的模具及其制作方法，該模具 可克服前述的該表面浮凸圖案由于軟化、伸張及收縮而變形或受破壞的缺點(diǎn)，并可形成橫 跨一個模造物品的一個非平面表面的弧形彎角。
根據(jù)本發(fā)明的其中一方面，其是提供一個制作具有三維表面浮凸圖案的模具的方 法。該方法包含制備一個具有一個表面浮凸圖案的壓印模板；在一層可撓性薄膜上施加 一層可固化材料；使用該壓印模板在該可撓性薄膜上壓印該可固化材料，借此將該表面浮 凸圖案轉(zhuǎn)印至該可固化材料；在該可撓性薄膜上固化該經(jīng)壓印的可固化材料，借此在該可 撓性薄膜上形成一個具有表面浮凸圖案的圖案化固化材料；將該可撓性薄膜貼附在一個模 型的一個非平面表面上，并使該圖案化固化材料的面朝外；在該圖案化固化材料上形成一層金屬薄膜；在該金屬薄膜上電鑄一層金屬層，借此在該金屬薄膜上形成一個由該具有表 面浮凸圖案的該金屬層構(gòu)成的模具，及自該金屬薄膜移離該模具。
根據(jù)本發(fā)明的其中另一方面，其是提供一種模具，該模具包括一殼體，該殼體的一 個內(nèi)壁形成有一個三維表面浮凸圖案，并具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與 該基底面間相配合而形成一個弧形彎角，該三維表面浮凸圖案顯示一個全像效應(yīng)，并自該 基底面延伸至每一個橫向面，且橫跨該基底面及橫向面所形成的弧形彎角。


本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖1是基于本發(fā)明制作具有三維表面浮凸圖案的模具的方法的第一較佳實(shí)施例 的流程圖2A至2K是說明該第一較佳實(shí)施例的連續(xù)步驟的示意圖3A至3C是根據(jù)本發(fā)明的方法的第一較佳實(shí)施例所制作的模具的影像圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法的第一較佳實(shí)施例的利用一個模具并藉由注入成型所 形成的塑膠殼的影像圖5A至5F是說明本發(fā)明的該第二較佳實(shí)施例的制備一個壓印模板的連續(xù)步驟的 示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1及圖2A至2K表示制作一具有一個三維表面浮凸圖案的(例如一個全像圖案， 或一個具有多數(shù)微結(jié)構(gòu)的一圖案的光繞射表面浮凸圖案，每一微結(jié)構(gòu)在此被定義為具有微 米尺寸或奈米尺寸)模具29的方法的該第一較佳實(shí)施例的連續(xù)步驟，用于一個三維模造物 品(未示出)的生產(chǎn)，例如一個具有該三維浮凸表面圖案的手機(jī)殼體。
該第一較佳實(shí)施例的方法包含在一個金屬板構(gòu)成的一個基材21上形成一個光 阻材料22(見圖2A);使用一個光罩23并通過微影技術(shù)在該光阻材料22形成一個表面浮 凸圖案(見圖2A至2B);在該圖案化光阻材料22上電鑄一層金屬層，借此在該圖案化光阻 材料22上形成一個具有該表面浮凸圖案的壓印模板24 (見圖2C);自該圖案化光阻材料22 移離該壓印模板24 (見圖2D);在一層可撓性薄膜26上施加一個可固化材料25 (見圖2E)； 利用該壓印模板24在該可撓性薄膜26上熱壓印可固化材料25，借此轉(zhuǎn)印該表面浮凸圖案 至該可固化材料25 (見圖2F);自該壓印模板24移離該可撓性薄膜26及該已壓印的可固化 材料25(見圖2G);固化該可撓性薄膜26上的該已壓印的可固化材料25，借此在該可撓性 薄膜26上形成一個具有該表面浮凸圖案的該圖案化固化材料25 ;通過加熱軟化該可撓性 薄膜26且伸張?jiān)摽蓳闲员∧?6 ;將該可撓性薄膜26緊密貼附至該物品(未示出)的一個 以金屬構(gòu)成的模型27的一個非平面表面271而被模造，并使該圖案化固化材料25面朝向 外(如圖2H);隨后經(jīng)由表面金屬化技術(shù)(利如金屬蒸鍍或?yàn)R鍍技術(shù))在該圖案化固化材料 25上形成一層金屬薄膜28(如圖21);在該模型27上的可撓性薄膜26上的圖案化固化材 料25上的金屬薄膜28上電鑄形成一層金屬層,借此在該金屬薄膜28上形成一個具有該表 面浮凸圖案且由該金屬層構(gòu)成的模具29 (如圖2J);及自該金屬薄膜28移離該模具29 (如 圖 2K)。
需說明的是，電鑄在本領(lǐng)域中是一熟知的技術(shù)。因此，該壓印模板24及該模具29 的電鑄過程的細(xì)節(jié)此在不再贅述。
較佳地，該可固化材料是光敏材料，且更佳地是一紫外光(UV)可固化膠。
較佳地，該可撓性薄膜26具有小于3mm的厚度，且較佳地以選自聚碳酸脂 (polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲脂(poly(methyl methacrylate)),及聚乙烯對苯二甲 酸脂(poly(ethylene terephthalate))的材料所構(gòu)成。
如圖2G及2H所示，在該較佳實(shí)例中，該模型27的該非平面表面271具有一個基 底面2711，及多個橫向面2712，每一橫向面2712與該基底面2711間共同形成一個弧形彎 角2713。當(dāng)該可撓性薄膜26貼在該模型27的該非平面表面271時，該可撓性薄膜26包覆 由該基底面2711及橫向面2712形成的弧形彎角2713。
如圖2K所示，在該較佳實(shí)施例中，如此所形成的該模具29包括一個殼體29’，該 殼體29’的一內(nèi)壁290形成有該三維表面浮凸圖案，且具有一個基底面291及多個橫向面 292,每一橫向面291與該基底面291間共同形成一弧形彎角293。該三維表面浮凸圖案顯 示一強(qiáng)光繞射效應(yīng)(或全像效應(yīng))，并自該基底面291延伸至每一橫向面291，且橫跨過該 基底面291及橫向面292形成的弧形彎角293。
圖3A至3C是根據(jù)本發(fā)明方法所形成有該三維表面浮凸圖案的該模具29的影像 圖。
圖4顯示一利用本發(fā)明方法所形成的該模具29并通過傳統(tǒng)注入成型技術(shù)所制得 的透明塑膠殼的影像圖。該三維表面浮凸圖案自該模具29轉(zhuǎn)印至該塑膠殼。
圖5A至5F說明本發(fā)明方法的第二較佳實(shí)施例的形成該壓印模板的連續(xù)步驟。該 第二較佳實(shí)施例不同于前一個實(shí)施例的地方在于該第二較佳實(shí)施例的該壓印模板24具有 2種相異的表面浮凸圖案，且該壓印模板24的制備表示在以下步驟在一個金屬板的一個 基材21表面形成一個光阻材料22(如圖5A);使用一光罩23并通過微影技術(shù)在該光阻材 料22形成一第一表面浮凸圖案(如圖5A及5B);隨后通過電鍍技術(shù)在該基材21的表面上 形成一層由銅構(gòu)成的金屬薄膜51 (如圖5C);在該金屬薄膜51上電鑄一層由鎳或銅構(gòu)成的 金屬層52 (如圖5D),該金屬層52具有基本上與該光阻材料22的一個上表面齊平的一個上 表面；使用一發(fā)紋表面研磨機(jī)(未不出)以研磨該金屬層52的方式而在該金屬層52上形 成一第二表面浮凸圖案(第二表面浮凸圖案是發(fā)紋狀)(如圖5E);及自該基材21移離該 光阻材料22，借此形成具有在基材21上該第一及第二表面浮凸圖案的壓印模板24(如圖 5F)。需注意的是，前述在該基材21上形成該金屬薄膜51的步驟可被省略，則隨后工藝的 該金屬層52可直接形成在該基材21上。
根據(jù)本發(fā)明方法的通過在該可撓性薄膜26上的可固化材料25形成該表面浮凸圖 案，可克服前述先前技術(shù)關(guān)在該表面變形及損壞的缺點(diǎn)，及據(jù)此所形成的該模具29可制作 一個具有橫跨該模造物品的弧形彎角的三維表面浮凸圖案的模造物品。
雖然已經(jīng)關(guān)于被認(rèn)為是最實(shí)際且優(yōu)選的實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但可以了解的是 本發(fā)明不被局限于所揭示的實(shí)施例，而可延伸至包含此精神及范圍的各種配置方式，并借 此包含所有如稍作修改及等同的配置方式。
所有在此所敘述的元件、部件及步驟已被較佳地包含?？梢粤私獾氖?，對本領(lǐng)域的 技術(shù)人員顯而易見的是，任一該些元件、部件及步驟應(yīng)可被其他的元件、部件及步驟所取代或共同被刪除。
更廣泛地，在此所揭示的制作一模具的方法包含制備一個具有一表面浮凸圖案 的壓印模板；在一可撓性薄膜上形成一可固化材料；利用該壓印模板在該可撓性薄膜上壓 印該可固化材料，借此將該表面浮凸圖案轉(zhuǎn)印至該可固化材料；固化該被壓印的可固化材 料，借此形成一圖案化固化材料；將該可撓性薄膜貼附至一模型的一非平面表面；在該圖 案化固化材料上形成一金屬薄膜；在該金屬薄膜上電鑄一金屬層，借此形成由該金屬層構(gòu) 成的模具；及自該金屬薄膜移離該模具。
[概念]
以上說明至少已揭示以下的概念
概念1. 一種制作具有三維表面浮凸圖案的模具的方法，該方法包含
制備一個具有一個表面浮凸圖案的壓印模板；
在一層可撓性薄膜上施加一層可固化材料；
使用該壓印模板在該可撓性薄膜上壓印該可固化材料，借此將該表面浮凸圖案轉(zhuǎn) 印至該可固化材料；
在該可撓性薄膜上固化經(jīng)壓印的該可固化材料，借此在該可撓性薄膜上形成一個 具有表面浮凸圖案的圖案化固化材料；
將該可撓性薄膜貼附在一個模型的一個非平面表面上，并使該圖案化固化材料的 面朝外；
在該圖案化固化材料上形成一層金屬薄膜；
在該金屬薄膜上電鑄一層金屬層，借此在該金屬薄膜上形成一個由具有該表面浮 凸圖案的該金屬層構(gòu)成的模具，并自該金屬薄膜移離該模具。
概念2.如概念I(lǐng)所述的方法，其中，該可撓性薄膜貼附至該模型的非平面表面前 先軟化及伸張。
概念3.如概念2所述的方法，其中，該可固化材料是紫外光可固化膠。
概念4.如概念3所述的方法，其中，該可撓性薄膜由選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸 甲脂，及乙烯對苯二甲酸酯的材料所制成。
概念5.如概念4所述的方法，其中，該模型的該非平面表面具有一個基底面，及多 個橫向面，每一橫向面與該基底面間相配合而形成一個弧形彎角，當(dāng)該可撓性薄膜貼在該 模型的非平面表面時，該可撓性薄膜包覆由該基底面及橫向面形成的弧形彎角。
概念6.如概念I(lǐng)所述的方法，其中，該壓印模板的制備通過在一個基材上施加一 個光阻材料、利用微影技術(shù)在該光阻材料形成該表面浮凸圖案，在該圖案化光阻材料上電 鑄一層金屬薄膜以形成該壓印模板，并自該圖案化光阻材料移離該壓印模板來實(shí)施。
概念7.如概念I(lǐng)所述的方法，其中，該壓印模板的制備通過在一個基材上施加一 個光阻材料，利用微影技術(shù)在該光阻材料形成一個第一表面浮凸圖案，在該基材上電鑄一 層金屬層，利用研磨該金屬層而在該金屬層上形成一個第二表面浮凸圖案，并自該基材移 離該光阻材料以形成具有在基材上的該第一及第二表面浮凸圖案的該壓印模板來實(shí)施。
概念8.如概念7所述的方法，其中，該壓印模板的制備還包括在該金屬層的電鑄 前先在該基材上形成一層金屬薄膜。
概念9. 一種模具，包括一殼體，該殼體的一個內(nèi)壁形成有一個三維表面浮凸圖案，并具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與該基底面間相配合而形成一個弧形 彎角，該三維表面浮凸圖案橫跨該基底面及橫向面所形成的弧形彎角，該模具通過概念I(lǐng) 所定義的方法制作。
概念10. —種模具，包括一殼體，該殼體的一個內(nèi)壁形成有一個三維表面浮凸圖 案，并具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與該基底面間相配合而形成一個弧形 彎角，該三維表面浮凸圖案顯示一個全像效應(yīng)，并自該基底面延伸至每一個橫向面，且橫跨 該基底面及橫向面所形成的弧形彎角。
權(quán)利要求
1.一種制作具有三維表面浮凸圖案的模具的方法，該方法包含 制備一個具有一個表面浮凸圖案的壓印模板； 在一層可撓性薄膜上施加一層可固化材料； 使用該壓印模板在該可撓性薄膜上壓印該可固化材料，借此將該表面浮凸圖案轉(zhuǎn)印至該可固化材料； 在該可撓性薄膜上固化經(jīng)壓印的該可固化材料，借此在該可撓性薄膜上形成一個具有表面浮凸圖案的圖案化固化材料； 將該可撓性薄膜貼附在一個模型的一個非平面表面上，并使該圖案化固化材料的面朝外； 在該圖案化固化材料上形成一層金屬薄膜； 在該金屬薄膜上電鑄一層金屬層，借此在該金屬薄膜上形成一個由具有該表面浮凸圖案的該金屬層構(gòu)成的模具，并自該金屬薄膜移離該模具。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該可撓性薄膜貼附至該模型的非平面表面前先軟化及伸張。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該可固化材料是紫外光可固化膠。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該可撓性薄膜由選自于聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲 脂，及乙烯對苯二甲酸酯的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該模型的非平面表面具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與基底面相配合而形成一個弧形彎角，當(dāng)該可撓性薄膜貼在該模型的非平面表面時，該可撓性薄膜包覆由該基底面及所述橫向面形成的所述弧形彎角。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該壓印模板的制備通過在一個基材上形成一個光阻材料、利用微影技術(shù)在該光阻材料形成該表面浮凸圖案，在該圖案化光阻材料上電鑄一層金屬薄膜以形成該壓印模板，并自該圖案化光阻材料移離該壓印模板來實(shí)施。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過在一個基材上形成一個光阻材料，利用微影技術(shù)在該光阻材料形成一個第一表面浮凸圖案，在該基材上電鑄一層金屬層，利用研磨該金屬層而在該金屬層上形成一個第二表面浮凸圖案，并自該基材移離該光阻材料以形成具有在基材上的該第一及第二表面浮凸圖案的該壓印模板來實(shí)施。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該壓印模板的制備還包括在該金屬層 的電鑄前先在該基材上形成一層金屬薄膜。
9.一種模具，包括一殼體，該殼體的一個內(nèi)壁形成有一個三維表面浮凸圖案，并具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與該基底面間相配合而形成一個弧形彎角，該三維表面浮凸圖案橫跨該基底面及所述橫向面所形成的所述弧形彎角，所述模具通過權(quán)利要求1所定義的方法制作。
10.一種模具，包括一殼體，該殼體的一個內(nèi)壁形成有一個三維表面浮凸圖案，并具有一個基底面及多個橫向面，每一個橫向面與該基底面間相配合而形成一個弧形彎角，該三維表面浮凸圖案顯示一全像效應(yīng)，并自該基底面延伸至每一橫向面，且橫跨該基底面及所述橫向面所形成的所述弧形彎角。
全文摘要
一種制作一模具的方法，包含制備一具有一表面浮凸圖案的壓印模板；在一可撓性薄膜上施加一可固化材料；使用該壓印模板在該可撓性薄膜上壓印該可固化材料，借此將該表面浮凸圖案轉(zhuǎn)印至該可固化材料；固化該已壓印的可固化材料，借此形成一圖案化固化材料；將該可撓性薄膜貼附至一模型的一非平面上；在該圖案化固化材料上形成一金屬薄膜；在該金屬薄膜上電鑄一金屬層，借此形成由該金屬層構(gòu)成的一模具；以及自該金屬薄膜上移離該模具。
文檔編號B29C33/42GK103052491SQ201180006603
公開日2013年4月17日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者王肖璞, 張世宗, 蔡瑞龍, 陳東泉, 謝佩珊, 張惠媚 申請人:綠點(diǎn)高新科技股份有限公司