一種適合微、奈米結構的新型模仁及其配套熱壓成形技術的開發(I)

Abstract

本計畫將發展一種適合於微、奈米成形使用的具有創新概念的新型模仁，以及與其配合 的相關熱壓成形技術。此種模仁是由矽晶片所做成，其特徵是在其模穴壁面的內側被設計、 製作有電熱線，可供局部加熱模穴壁面自身及其近旁的成形材料。而該電熱線乃是根據摻雜 改質的原理，對矽模仁的部分區域之表面淺層進行摻雜磷，而使其具有適當的導電性（或電 阻）而成的矽基電熱線，它的存在不會影響微、奈米結構的模穴之形狀和尺寸。 藉由利用上述的模仁，我們可以在成形過程中視需要而對模壁和成形材料做選擇性的加 熱，以積極的控制成形材料的溫度分佈，達到增進材料在模穴內的流動充填，以及降低因材 料的流動或冷卻收縮所引起的應力之目的。此種模仁若有熱壓機適當的動作配合，對於提升 微、奈米熱壓成形的轉印性，以及促進其高深寬比化、大面積化會有非常顯著的成效。計畫 分三年來進行。 第一年：以建立矽基電熱線的設計、製作和評估技術，並完成具有選擇性加熱功能的微、 次微米結構模仁的開發為目標。首先，針對矽基電熱線進行製程開發與設計。其次，完成摻 雜方法與條件對於矽基電熱線的性能之影響的評估。然後，以此評估的結果為依據，對所定 形狀和尺寸的微、次微米結構模仁進行矽基電熱線的規格與佈局設計。最後，根據模仁的設 計並參考前述的評估結果，選定適當的模仁製程條件，並完成模仁的製作與開發。 第二年：以使用具有選擇性加熱功能的模仁為基礎，發展高深寬比及大面積的微、次微 米結構熱壓成形技術。首先，設計、製作成形實驗用模具，並完成與模仁的組裝。其次，選 擇PMMA 和PP 兩種實驗材料，並決定各項熱壓成形實驗的條件。接著，進行微、次微米結 構的熱壓成形實驗，並以掃瞄電子顯微鏡和偏光顯微鏡等來對成形所得微、次微米結構進行 觀察和量測。最後，進行綜合整理和分析，並提出具體的建議。 第三年：以建立奈米結構的熱壓成形技術為目標。首先，設計並製作具有選擇性加熱功 能的奈米結構矽模仁。然後利用第二年度的研究成果為參考，進行奈米熱壓成形實驗。再藉 由對實驗所得的成形奈米結構的顯微觀察與量測之結果，進行奈米結構的熱壓成形特性之分 析。最後，提出有關高品質的奈米熱壓成形技術的建議。