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TWI297331B - Heat transfer plate for molding glass - Google Patents

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TWI297331B
TWI297331B TW093124630A TW93124630A TWI297331B TW I297331 B TWI297331 B TW I297331B TW 093124630 A TW093124630 A TW 093124630A TW 93124630 A TW93124630 A TW 93124630A TW I297331 B TWI297331 B TW I297331B
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TW
Taiwan
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heat transfer
glass
layer
intermediate layer
board
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TW093124630A
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English (en)
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TW200607771A (en
Inventor
Kun Chih Wang
Original Assignee
Asia Optical Co Inc
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Publication date
Application filed by Asia Optical Co Inc filed Critical Asia Optical Co Inc
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Priority to US11/001,732 priority patent/US20060037363A1/en
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Description

129733Γ ' , 五、發明說明（1) 、〜 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種玻璃模造用的製程設備，特別係關於— 種具高溫穩定性的玻璃模造用熱傳壓板。 【先前技術】 習知的光學玻璃模造製程，如第1圖之所示，裝置有 玻璃硝材之模造成形用模具組1 〇 〇置於具有高度平整度教 包含有固定座105、冷卻單元i〇2b、加熱單元i〇3b及熱傳 壓板2 0 0所組成具加熱功能之承載座上，成形時具有高声 平整度並包含有活動加壓機構1 〇 1、冷卻單元1 〇 2 a、加熱 單元1 0 3 a及熱傳壓板2 0 0所組成具加熱及加壓功能之上加 壓座下移’並緊罪於模造成形用模具組1 〇 〇之上，對其加 熱、加壓後’將上述上加壓座上移，再以一推移運送機構 (未繪示）將模造成形用模具組丨〇〇在熱傳壓板2〇〇上拖行， 而運送至具類似機構的下一加壓、加熱站（未繪示）。’ 其中 熱傳壓板2 0 0為上述模造成形系統中唯 -，-, p. 直接 與模造用模具組100接觸之組件’習知技術是以燒結碳化 鎢超硬合金所製成，其立體圖如第2圖之所示，並於其四 角落設有沈頭孔20 1，用以將熱傳壓板2〇〇固定於埶單 103a、103b 之上。 ”，、平 在上述模造成形系 ---------- >νυ 1 白沖的現結碳化鎢超硬合^ 所製成之熱傳壓板200，係作為傳熱與加壓之媒/ 玻璃模造的製程中’熱傳壓板2。〇會長時間處於 ： 溫之環境中。因此如第3圖所示，在高溫氧化 回
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1297331 五、發明說明（2) 熱傳壓板2 0 0的表面會產生氧化作用衍生物2〇2，且表面氧 化之熱傳壓板2 0 0與模具組丨〇 〇接觸之表面將形成由高壓與 高溫氧化所造成之環狀表面損傷2〇3，而將模具組1〇Γ^在^ 傳壓板2 0 0移送拖行加上高溫氧化的作用則形成擦痕2〇4。 如此將對熱傳壓板200表面之平整度及熱傳導率造成不良 影響。嚴重時，會使模具組1〇〇因熱傳壓板2〇〇表面之不平 整而晃動，而使其產出物模造玻璃的精度發生偏移，長時 間的使用將造成不良率之提升。同時，一般以燒結碳化鶴 超硬合金所製成之熱傳壓板，通常在5 〇 〇〜7 〇 〇它的模造溫 度下’其使用壽命約在模造次數5 0 0次以内即會產生一些 不可避免的製程變異。 【發明内容】 有鑑於此’本發明的主要目的係提供一種玻璃模造用 熱傳壓板，可提升玻璃模造製程之穩定性、降低產品的不 良率、並提升其在模造溫度下的使用壽命，從而降低生產 成本。 為達成本發明之上述目的，本發明係提供一種玻璃模 k用熱傳壓板’包含：一底材’具有一工作表面；一中間 層，於上述底材的工作表面上；以及一保護層，於上述中 間層上。 本發明係又提供一種玻璃模造用熱傳壓板，包含··一 底材，具有一工作表面；一第一中間層，於上述底材的工 作表面上，一第二中間層，於上述第—中間層上；以及一
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第6頁 1297331 五、發明說明（3) 保護層’於上述第二 本發明的特徵， s上。 80〇 c之高熱穩定性表面^ 耐H、氧化溫度達6〇〇〜 板之氧化現象，確保破ϋ鑛層’大幅降低現有熱傳壓 為了讓本發明之造製程之穩定性。 明顯易懂’下文特舉三較::i:目的：特|、和優點能更 詳細說明如下： 土只e例’並配合所附圖示，作 【貫施方式】 第一實施例 造用構：7】面圖’係顯示本發明之玻璃模 體相同，故予以省:4，其立體 Χ 之、結石厌化鎢超硬合金。在中間層4 Ο 3 :》成方面，先將底材4〇2的工作表面4〇2a研磨、拋光， 較好為使其表面粗糙度Ra值不大於5nm，再以例如真空錢 鍍法形成於底材40 2上。中間層4 03較好為包含Si A1、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、Β、或上述之組合之合 金，以增加其與底材402之間的附著力。 又形成於中間層403上的保護層404較好為具化學鈍 性、低摩擦係數、與高硬度的物質，可避免使用本發明之 玻璃模造用熱傳壓板在對模造玻璃的模具組加溫、加壓
0757-A20598TWF(N2);dwwang.ptd 第7頁 1297331 五、發明說明（4) 二1 tΪ化、表面損傷、及擦痕，以提昇提升玻璃 二=t 2 疋性、降低產品的不良率、並提升熱傳壓板 斤旲這/里度下的使用哥命。如上所述，保護層4 0 4較好為 氮化物或石炭化物，例如為Sl、Ti、A1、w、Ta'c/;z:4
Nb Hf B或上述之組合之氮化物或碳化物；保護層 更好為中間層4 〇 3的氮化物或碳化物，以提升中間層 403與保護層404之間的附著力。如此一來，底材40 2、中 門層4 0 3、與保4層4 〇 4可以緊密地結合，可以增加本發明 之玻璃模造用熱傳壓板的使用壽命，而降低製程的成本。 當中間層 403 為 Si、Ti、A1、W、Ta、Cr、Zr、V、
Np / H f B或上述之組合之合金時，其形成方面，可將洗 淨後的底材4 0 2置入一鍍膜反應室（未繪示）内，在25〇〜 =〇 C的溫度下’通入氬氣，並依照所需要的成分提供 1、Tl 'A1 'W 'Ta 'Cr、Zr、V、Nb、Hf、B 靶材中的其 中-種或-種以上的靶材，在各靶材依所需成份比例選定 鍍膜功率，並依照所需膜厚選定鍍膜時間，鍍製中間層 403於底材402的工作表面4〇2&上。其中，巾間層4〇3 度較好為50〜2 50 nm。 在保護層404的形成方面，其為Si、Ti、A1、W、Ta、 Cr、Zr、V、Nb、Hf、b、或上述之組合之氮化物或碳化 物，或是中間層40 3的氮化物或碳化物時，可使用例如濺 鍍的方式，連續鍍製中間層4〇3與保護層4〇4。例如在完成 中間層40 3的鍍製後，車交好使上述靶材的鍍膜功率大致維 持不變，額外通入氮氣或W氣體於上述鑛膜反應室内，
1297331
而以反應式濺鍍，形成保護層40 4於中間層40 3上，而完成 本奄明之玻璃模造用熱傳壓板的製作。其中，保護層4 〇 4 的膜厚範圍較好為5 〇 〇〜3 0 0 〇 nm。 另外’以下提供發明人所 璃模造用熱傳壓板的工作例。 程參數、條件，例如成分、厚 來舉例說明，不應成為本發明 其本身的製程條件，在不脫離 顯而易見的變形。 認為本發明第一實施例之玻 請注意後續所提供的各項製 度、磨耗速率等的選擇係用 之限制，熟悉此技藝者可依 本發明精神的情況下，做出 工作例1 使用熱膨脹係數在4xl〇-6/K〜9xlO_6/K之燒結碳化鎢超 硬合金作為底材40 2，並先將底材4〇2的工作表面40 2a研 磨、抛光，使其表面粗糙度Ra值不大於511111。 接下來使用TiAl合金薄膜作為中間層40 3，形成於底 材40 2的工作表面4 02a上。將研磨、拋光後的底材4 〇2洗淨 後’置於上述鍍膜反應室内，利用T i、a 1比例為5 0 / 5 0 atom%之TiAl合金靶材，在2 5 0〜4 50 °C的溫度、5 0 0W的RF濺 鍍功率下，底材偏壓為1 20V，通入氬氣使達2x1 Ο-1 Pa的工 作壓力，於底材402的工作表面4〇2a上沈積一層厚度約 8Onm的TiAl合金薄膜作為中間層40 3。 最後使用T i A1 N三元合金薄膜作為保護層4 〇 4，形成於 中間層40 3上。在同一鍍膜反應室内，利用Ti、Αι比例為
5 0 / 5 0 atom%之TiAl合金靶材，在250〜450 °C的温度、5 0 0W 的RF錢鍍功率下，底材偏壓為12〇v，通入氬氣使達2χ1〇-
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1297331 五、發明說明（6) ea的工作壓力，再通入氮氣使達3xi〇-ipa的工作壓力進行 反應式錢鑛’於中間層4 〇 3上沈積一層厚度約1 〇 〇 〇 n m的 TiAIN三元合金薄膜作為保護層404。 如此可構成一含有低應力、高附著性且具高熱穩定性 之T1A1 N保護層之熱傳壓板，耐高溫氧化溫度在8 〇 〇。〇以 上’較傳統熱傳壓板之耐熱度高約2倍，使用壽命可提升 至50000次以上。 第二實施例 请芩考第5圖，為一剖面圖，係顯示本發明之玻璃模 造用熱傳壓板的構造。其結構包含依序堆疊的底材5 〇 2、 第一中間層503、第二中間層504、與保護層505 ,其立體 圖則與第2圖所示者大體相同，故予以省略。 底材5 0 2，通常係使用碳化鎢，較好為熱膨脹係數在 4xl〇-VK〜9xl〇-VK之燒結碳化鎢超硬合金。在中間層5〇3 的形成方面，先將底材5 0 2的工作表面5〇2a研磨、拋光， 較好為使其表面粗糙度Ra值不大於5nm，再以例如真空滅 鍍法形成於底材5 0 2上。第一中間層5 〇 3較好為包含s 土、
Ti 'Al'Cr'Zr、V、Nb、Hf、B、或上述之組合 之合金，以增加其與底材5 〇 2之間的附著力。 又保濩層5 0 5較好為具化學純性、低摩擦係數、與高 硬f的物質，可避免使用本發明之玻璃模造用熱傳壓板^在 對模造玻璃的模具組加溫、加壓時，發生高溫氧化、表面 損傷、及擦痕，以提昇提升玻璃模造製程之穩定性、降 產品的不良率、並提升熱傳壓板在模造溫度下的使用壽-
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命。如上所述，保護層5Q5較好為碳氮化物，例如為w、 1、A1、W、Ta、Cr、Zr、v、Nb、Hf、B、或上述之詛人 之碳氮=物，更好為第一中間層5〇3的碳氮化物。 口 •而第二中間層5 04較好為氮化物或碳化物，例如為
Sl、Tl:A1、W、Ta、Cr、Z]：、v、Nb、Hf、B、或上述之 組合之氮化物或碳化物，更好為第一中間層5 〇 3的氮化物 或碳化物，以作為第一中間層5 〇 3與保護層5 〇 5之間的過渡 層，提升三者之間的附著力。 ^ 如此一來，底材5 0 2、第一中間層5 〇 3、第二中間層 504、與保護層5 0 5可以緊密地結合，可以增加本發明I玻 璃模造用熱傳壓板的使用壽命，而降低製程的成本。 當第一中間層 503 為 Si、Ti、A1 - W^Ta^Cr-Zr- V、Nb、Hf、B、或上述之組合之合金時，其形成方=，可 將洗淨後的底材5 0 2置入一鍍膜反應室（未繪干、 。 曰不）内，在250 〜4 5 0 C的溫度下，通入氬氣，並依照所需要的八
Si、Ti、A1、W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、β *战 /刀提供 β萆巴姑中的豆 中一種或一種以上的靶材，在各靶材依所需成、4 爱/二 鍍膜功率，並依照所需膜厚選定鍍膜時間，& >ί分比例選疋 503於底材502的工作表面402a上。其中，中 度較好為50〜2 5 0 nm。 趣製中間層 Μ層5 0 3的厚 在第二中間層504的形成方面，其為Si、. W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述之知 Tl、A1、 或碳化物，或是中間層4 0 3的氮化物或碳化物二之亂化獅 例如濺鍍的方式，連續鍍製第一中間層5 〇 3歲:’可使用 "第二中間層
1297331 五、發明說明（8) ------- 5 04。例如在完成第一中間層5〇3的鍍製後，較好使上述靶 材的鍍膜功帛A致維持不變，額外通a氮氣或Μ2氣體於 上述鍍膜反應室内，而以反應式濺鍍，形成第二中間層 5〇4於第一中間層5 0 3上，其中，保護層4〇4 好為100〜350 ΠΠ1。 子现固早乂 在保護層5 0 5的形成方面，其為Si、Ti、Al、W、Ta、 、V ' Nb、H f、B、或上述之組合之碳氮化物，或是 弟二中間層5 0 3的碳氮化物時，可使用例如濺鍍的方式， 連續鍍製第一中間層5〇3、第二中間層5〇4、與保護層 50 5。例如在完成第二中間層5〇4的鍍製後，較好使上述靶 材的鍍膜功率大致維持不變，通入氬氣、氮氣、與氣 體於上述鍍膜反應室内，而以反應式濺鍍，形成保護層 5於第一中間層5 〇 4上，而完成本發明之玻璃模造用熱傳 壓板的製作。其中，保護層5〇5的膜厚範圍較好為5〇〇〜… 3 0 0 0 nm 〇 女“另外，以下提供發明人所認為本發明第二實施例之玻 璃模造用熱傳壓板的工作例。請注意後續所提供的各項製 粒ί數、條件，例如成分、厚度、磨耗速率等的選擇係用 來舉例說明，不應成為本發明之限制，熟悉此技藝者依 其本身的製程條件，在不脫離本發明精神的情況下，做出 顯而易見的變形。 工作例2 使用熱膨脹係數在4x1 〇~6/K〜9x1 〇-6/K之燒結碳化鎢超 硬合金作為底材502，並先將底材5〇2的工作表面502a研
1297331 五、發明說明（9) 磨、抛光，使其表面粗糙度Ra值不大K5nm。 接下來使用T 1 A 1合金薄膜作為第一中間層5 〇 3，形成 於底材50 2的工作表面5 0 2a上。將研磨、拋光後的底材5〇2 洗淨後’置於上述鍍膜反應室内，利用T i、A丨比例為 5 0/ 50 atom%之TiAl合金靶材，在25〇〜45〇它的溫度、5〇〇w 的RF濺鍍功率下，底材偏壓為12〇v，通入氬氣使達以1〇_ iPa的工作壓力，於底材502的工作表面5〇2a上沈積一層厚 度約80nm的TiAl合金薄膜作為第一中間層5〇3。 接下來使用T 1 A 1 N三元合金薄膜作為第二中間層5 〇 4， 形成於第一中間層5 0 3上。在同一鍍膜反應室内，利用 丁1、人1比例為50/5〇81:〇111%之14人1合金靶材，在25 0〜45 0。〇 的溫度、5 0 0 W的RF濺鍍功率下，底材偏壓為12〇v，通入氬 氣使達2x1078的工作壓力，再通入氮氣使達3xl〇_lpa的工 作壓力進行反應式濺鍍，於第一中間層5 〇 3上沈積一層厚 度約ljOnm的TiAIN三元合金薄膜作為第二中間層5〇4。 最後使用T1 A1 CN四元合金薄膜作為保護層5 〇 5，形成 於第二中間層504上。在同一鍍膜反應室内，利用Ti、A1 比例為50/5〇81:〇111%之1^人1合金靶材，在25〇〜45〇。(：：的溫 度、500W的RF濺鍍功率下，底材偏壓為12〇v，通入氬氣使 達2\1013的工作壓力、通入氮氣使達仏1〇_1{^的工作壓 力，再通入C2%使達3.5xl0-1Pa的工作壓力進行反應式濺 鍍，於第二中間層5〇4上沈積一層厚度約1〇〇〇㈣的TiA1CN 四元合金薄膜作為保護層5 〇 5。 如此可構成一含有低應力、高附著性且具高熱穩定性
1297331 五、發明說明（10) 之T i A1 N保護層之熱傳壓板，摩擦係數在〇 · 2以内，对高溫 氧化溫度在8 0 0 C以上，較傳統熱傳魔板之耐熱度高約2 倍，使用壽命可提升至50000次以上。 如上所述，本發明藉由利用耐高溫、氧化溫度達6 〇 〇〜 8 0 0 °C之高熱穩定性表面保護鑛層，大幅降低現有熱傳麼 板之氧化現象，確保玻璃模造製程之穩定性，而可以可避 免使用熱傳壓板在對模造玻璃的模具組加溫、加墨時，發 生高溫氧化、表面損傷、及擦痕，以提昇提升玻璃^ =用2產？的不良率、並提升熱傳壓板在模造 μ度下的使用奇命，係達成本發明之目的。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，铁1 限定本發明Μ壬何熟習此技藝者，在不脫離：：：非用j ::範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因：日:之精： 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。&之保護
1297331 圖式簡單說明 第1圖為一示意圖，係顯示習知的光學玻璃模造裝 置。 第2圖為一立體圖，係顯示習知的玻璃模造用熱傳壓 板。 第3圖為一立體圖，係顯示習知的玻璃模造用熱傳壓 板處於高溫高壓下，所產生的表面氧化與表面損傷。 第4圖為一剖面圖，係顯示本發明第一實施例之玻璃 模造用熱傳壓板的構造。 第5圖為一剖面圖，係顯示本發明第二實施例之玻璃 模造用熱傳壓板的構造。 【主要元件符號說明】 1 0 0〜模造成形用模具組 1 0 1〜活動加壓機構 10 2a〜冷卻單元 10 2b〜冷卻單元 103a〜加熱單元 103b〜加熱單元 1 0 5〜固定座 2 0 0〜熱傳壓板 2 0 1〜沈頭孔 2 0 2〜氧化作用衍生物 2 0 3〜環狀表面損傷 2 0 4〜擦痕
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Claims (1)

1297331 案號93124630 年1'月/ 4曰 年月修邊)正本 修正4^___ 六、申請專利範圍 1. 一種玻璃模造用熱傳壓板，包含 一底材 一中間 具有一工作表面 Al、W、Ta、 及 一保護 Ta 、 Cr 、 Zr 化物； 其中該 模具組加溫 2. 如申 板，其中該 3. 如申 板，其中該 4 ·如申 板，其中該 5 ·如申 板，其中該 6 ·如申 板，其中該 7 ·如申 板，其中該 8 · —種 一底材 層，於該底材的工作表面上，其包含Si、Ti、 Cr、Zr、V、Nb、Hf、B、或上述之組合；以 層，於該中間層上，其包含Si、Ti、A1、W、 、V、Nb、Hf、B、或上述之組合的氮化物或碳 玻璃模造用 、加壓。 請專利範圍 底材為碳化 請專利範圍 工作表面的 請專利範圍 中間層的厚 請專利範圍 保護層包含 請專利範圍 保護層的厚 請專利範圍 保護層的耐 玻璃模造用 具有 工 熱傳壓板係藉由該工作表面，對 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 鎢。 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 粗链度Ra值不大於5nm。 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 度為50〜250nm 。 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 該中間層的氮化物或碳化物。 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 度為 0.50 〜3.0 /zm。 第1項所述之玻璃模造用熱傳壓 熱氧化溫度大於60 (TC。 熱傳壓板，包含： 作表面； «
0757-A20598T\VF2(N2);00104060;DWWANG. p t c 第17頁 1297331 _#號 93124R2n 修正
六、申請專利範圍 弟'一中間層，麥^ L L / π、Ai、w、Ta、cr、ZrH/作表面上’其包含h、 合； Zr、V、Nb、Hf、B、或上述之組 '一弟一中間層，於兮楚 I ^如。、2,、/=:二間層上、，其包含^、 化物或碳化物；以及 、B、或上达之組合的氮 一保護層，於該第二中間 W、Ta、Cr、Zr、V、Nb、Hf R曰上 /、匕 3bl Tl、A1、 物； f、B、或上述之組合的碳氮化 其中該玻璃模造用埶僂题 模具組加溫、加壓。“、、傳“反係错由该工作表面，對- 9並二：二：3 ^圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 其中該底材為碳化鎢。 1 j ·如申明專利範圍第8項所述之玻璃模造埶 其中該工;作表面的粗請,值不大於5騰。’、、、紅 y .A如申^明專利範圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 八中該第一中間層的厚度為50〜250·。 2 專利範圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 /、中該第二中間層包含該第一中間層的氮化物或碳化 板 板 板 板 物 板 板 2 ·:二:月專利軌圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 ，二二中間層的厚度為50〜 3 5 0nm。4層包含該第-中間層的碳氮牝物。
1297331 修正 案號 93124630 六、申請專利範圍 1 5 .如申請專利範圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 板，其中該保護層的厚度為0 . 5 0〜3 . 0 // m。 1 6 .如申請專利範圍第8項所述之玻璃模造用熱傳壓 板，其中該保護層的耐熱氧化溫度大於6 0 0 °C。 «
0757- A20598TWF2(N2);00104060;DWWANG. p tc 第19頁
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