(57)【要約】【課題】非平面を有するスタンパを備える非平面金型を提供することを目的とする。【解決手段】非平面金型１０は、非平面を有するスタンパ１１と、スタンパ１１と接合される接合面１３ａを有する支持金型１３と、スタンパ１１と支持金型１３とを接合するはんだ１２と、を備える。そして、スタンパ１１と支持金型１３とを対向して配置した状態で、非平面と接合面１３との間に互いの形状の違いによる空間１４が形成され、はんだ１２は、当該空間１４に介在している。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非平面を有するスタンパと、
前記スタンパと接合される接合面を有する支持金型と、
前記スタンパと前記支持金型とを接合するろう材と、を備え、
前記スタンパと前記支持金型とを対向して配置した状態で、前記非平面と前記接合面との間に互いの形状の違いによる空間が形成され、
前記ろう材は、前記空間に介在している、
非平面金型。
【請求項２】
前記支持金型の前記接合面は、前記スタンパの前記非平面に対応した非平面を有する、
請求項１に記載の非平面金型。
【請求項３】
前記スタンパは、Ｎｉ及びＮｉ合金の少なくとも一方を含み、
前記支持金型は、Ｆｅ及びＦｅ合金の少なくとも一方を含む、
請求項１又は２に記載の非平面金型。
【請求項４】
前記ろう材は、はんだ材である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の非平面金型。
【請求項５】
前記支持金型は、前記スタンパと対向する側の面にＣｕめっき層又はＮｉめっき層を有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の非平面金型。
【請求項６】
前記スタンパは、前記支持金型と対向しない側の面に凹凸部を有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の非平面金型。
【請求項７】
支持金型の表面にろう材を塗布する第１の工程と、
前記第１の工程で前記ろう材が塗布された前記支持金型にスタンパの非平面を対向させて配置する第２の工程と、
前記ろう材を加熱して溶融させることにより前記支持金型と前記スタンパとを接合する第３の工程と、を含む、
非平面金型の製造方法。
【請求項８】
前記第３の工程では、真空雰囲気中で前記ろう材を溶融させる、
請求項７に記載の非平面金型の製造方法。
【請求項９】
前記第１の工程では、前記ろう材としてペースト状のはんだが塗布される、
請求項７又は８に記載の非平面金型の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の非平面金型、又は、請求項７〜９のいずれか１項に記載の非平面金型の製造方法により作製された非平面金型を用いて、樹脂成形により樹脂成形品を作製する第４の工程を含む、
樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非平面を有する非平面金型、当該非平面金型の製造方法、及び、当該非平面金型を用いた樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスクなどの微細凹凸を有する樹脂成形品を作製する場合、当該樹脂成形品の微細凹凸に対応した微細凹凸を有する電鋳体（スタンパ）を用いて成形が行われる。樹脂成形品は、電鋳体を固定した一対の金型に形成されるキャビティ（空洞部分）内に溶融した樹脂材料を射出充填した後、金型を離反させて冷却後の樹脂を取り出すことにより形成される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、微細凹凸加工したニッケル（Ｎｉ）電鋳体に、断熱材を介してフラットで肉厚なＮｉ電鋳（金属支持層）を接合して断熱スタンパを形成することが開示されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２では、パターンが形成されたパターン形成層を金属支持層に接着する際、金属支持層より熱伝導率が低い接着層を用いてパターン形成層を金属支持層に固定してスタンパを形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７８８４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１８４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法では、微細凹凸パターンが形成された平面（平板状の面）状のスタンパを、金属支持層の平面に取り付ける構造であり、非平面のスタンパを取り付けることは開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、非平面を有するスタンパを備える非平面金型、当該非平面金型の製造方法、及び、当該非平面金型を用いた樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る非平面金型は、非平面を有するスタンパと、前記スタンパと接合される接合面を有する支持金型と、前記スタンパと前記支持金型とを接合するろう材と、を備え、前記スタンパと前記支持金型とを対向して配置した状態で、前記非平面と前記接合面との間に互いの形状の違いによる空間が形成され、前記ろう材は、前記空間に介在している。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る非平面金型の製造方法は、支持金型の表面にろう材を塗布する第１の工程と、前記第１の工程で前記ろう材が塗布された前記支持金型にスタンパの非平面を対向させて配置する第２の工程と、前記ろう材を加熱して溶融させることにより前記支持金型と前記スタンパとを接合する第３の工程と、を含む。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る樹脂成形品の製造方法は、上記に記載の非平面金型、又は、上記に記載の非平面金型の製造方法により作製された非平面金型を用いて、樹脂成形により樹脂成形品を作製する第４の工程を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非平面のスタンパを備える非平面金型等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】実施の形態に係る非平面金型を示す断面図である。
【図１Ｂ】実施の形態に係るスタンパと支持金型とを重ねた状態を示す断面図である。
【図２Ａ】実施の形態に係る樹脂成形品を作製する流れを示すフローチャートである。
【図２Ｂ】実施の形態に係るスタンパを作製する流れを示すフローチャートである。
【図２Ｃ】実施の形態に係る非平面金型を作製する流れを示すフローチャートである。
【図３Ａ】実施の形態に係るスタンパを作製する流れを模式的に示す断面図である。
【図３Ｂ】実施の形態に係る非平面金型を作製する流れを模式的に示す断面図である。
【図３Ｃ】実施の形態に係る樹脂成形品を作製する流れを模式的に示す断面図である。
【図４】実施の形態に係る非平面金型を作製する流れの他の例を模式的に示す断面図である。
【図５】実施の形態に係るスタンパの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態に係る非平面金型、非平面金型の製造方法、及び、樹脂成形品の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１４】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。
【００１５】
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｚ軸は支持金型、はんだ及びスタンパが積層される方向と平行な方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、非平面金型をＺ軸方向から見ることを意味する。
【００１６】
また、「略＊＊」との記載は実質的に＊＊と認められるものを含む意図であり、例えば「略円形」を例に挙げて説明すると、完全な円形はもとより、実質的に円形と認められるものを含む意図である。
【００１７】
（実施の形態）
以下、図１Ａ〜図３Ｃを用いて、本実施の形態について説明する。
【００１８】
［１．非平面金型］
まず、非平面金型について、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明する。本実施の形態に係る非平面金型は、射出成形などにより樹脂成形品を作製するために用いられる金型である。樹脂成形品は、一例として照明器具に用いられる導光板などである。なお、本願明細書において樹脂成形品とは、少なくとも一部が非平面を有する樹脂成形品であり、平板状の樹脂成形品は含まない。
【００１９】
図１Ａは、本実施の形態に係る非平面金型１０を示す断面図である。
【００２０】
図１Ａに示すように、非平面金型１０は、非平面を有する樹脂成形品を作製するための金型であり、少なくとも一部が非平面形状を有する。図１Ａでは、非平面形状の一例として、曲面を有する金型を示している。非平面金型１０は、スタンパ１１、はんだ１２、及び、支持金型１３を備える。具体的には、非平面金型１０は、支持金型１３、はんだ１２、及び、スタンパ１１がこの順に積層されて形成される。
【００２１】
スタンパ１１は、作製される樹脂成形品の形状に応じた非平面形状を有し、支持金型１３と対向しない側の面に微細凹凸１１ａが形成された電鋳体である。スタンパ１１は、例えば、スタンパ１１全体として非平面形状を有する。本実施の形態では、微細凹凸１１ａは、スタンパ１１のＺ軸プラス側の面に配置される。これにより、微細凹凸１１ａが転写された微細凹凸を有する樹脂成形品を作製することができる。なお、微細凹凸１１ａとは、スタンパ１１が有する非平面形状より小さい凹凸であり、例えば、マイクロオーダーサイズの凹凸である。また、微細凹凸１１ａは、スタンパ１１が有する凹凸部の一例である。
【００２２】
微細凹凸１１ａは、非平面金型１０を用いて作製した樹脂成形品が所望の性能を満たすように形成されている。例えば、樹脂成形品が導光板である場合、所望の性能とは、所望の光学特性である。なお、微細凹凸１１ａの形状は、所望の性能に応じて適宜決定されればよい。
【００２３】
なお、スタンパ１１は、微細凹凸１１ａを有していることに限定されず、微細凹凸１１ａを有していなくてもよい。
【００２４】
スタンパ１１は、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）及びＮｉ合金の少なくとも一つを含んで構成される。射出成形に用いる金型としての硬度を確保する観点から、Ｎｉ及びＮｉ合金の少なくとも一つを含んで構成されるとよい。Ｎｉ合金とは、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ合金又はＮｉ−Ｃｏ（コバルト）合金である。本実施の形態では、スタンパ１１はＮｉを含んで構成される。
【００２５】
スタンパ１１の製造方法の詳細は後述するが、スタンパ１１は微細凹凸加工が施された非平面を有するマスタ品に対して、電鋳加工することにより作製される。これにより、マスタ品に形成された微細凹凸が転写され、かつマスタ品の非平面形状に対応した形状を有するスタンパ１１を作製することができる。非平面を有するマスタ品に電鋳加工を行う場合、電流密度に分布が生じるので、作製されるスタンパ１１の厚みが不均一になる。例えば、スタンパ１１の外周部及び凸部などの部分が厚く形成される。つまり、スタンパ１１の厚みが部分的に異なる。例えば、スタンパ１１の厚みは、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍである。図１Ａでは、スタンパ１１の凸部及び外周部の厚みが厚く形成された例を示している。
【００２６】
支持金型１３は、スタンパ１１を射出成形用の金型として用いるためにスタンパ１１の強度を確保するためのバックアップ金型である。支持金型１３は略直方体状であり、Ｚ軸プラス側の面がスタンパ１１の非平面に対応した非平面を有する。支持金型１３の非平面は、例えば、スタンパ１１の非平面と大体近似した形状となるように形成される。なお、支持金型１３の非平面を有する面は、スタンパ１１が接合される接合面（図３Ｂの接合面１３ａを参照）の一例である。
【００２７】
また、Ｚ軸マイナス側の面は、略平坦な面である。支持金型１３は、略直方体状であり、背向する一方の面がスタンパ１１の非平面形状と大体近似となる形状を有し、他方の面は略平坦な面である。これは、射出成形機（図示しない）に非平面金型１０を取り付ける際に非平面金型１０を安定して取り付ける、又は、射出成形機のヒータ（熱源の一例）からの熱を非平面金型１０に伝わりやすくするためである。なお、支持金型１３は、スタンパ１１の非平面形状に対応した形状、つまりスタンパ１１の非平面形状と近似の非平面形状を有していなくてもよい。例えば、一方の面及び他方の面は、互いに略平坦な面であってもよい。その場合、略平坦な面が接合面となる。
【００２８】
支持金型１３は、スタンパ１１を構成する材料と線膨張係数が近い材料から構成されるとよい。本実施の形態では、支持金型１３は、Ｎｉと線膨張率が近いＦｅ（鉄）系の材料から構成されるとよい。また、支持金型１３は、射出成形時における寿命及び支持金型１３を作製するときの加工性の観点からも、Ｆｅ（鉄）系の材料で構成されるとよい。例えば、支持金型１３は、Ｆｅ及びＦｅ合金の少なくとも一方を含んで構成される。本実施の形態では、支持金型１３は、Ｆｅ合金（具体的には、ステンレス鋼）を含んで構成される。なお、支持金型１３はＦｅ系の材料で構成されることに限定されず、例えば、銅系の材料で構成されていてもよい。支持金型１３の材料は、スタンパ１１の材料に応じて適宜決定されればよい。
【００２９】
スタンパ１１と支持金型１３との線膨張係数が近いことで、スタンパ１１と支持金型１３との間に働く残留応力を低減することができる。例えば、射出成形時の熱で生じる熱履歴に対する応力を低減することができる。これにより、スタンパ１１と支持金型１３とが剥離することを抑制できるので、非平面金型１０の寿命を延ばすことができる。スタンパ１１と支持金型１３との線膨張係数の差は、例えば、２．０ｐｐｍ／Ｋ以下であるとよい。一例として、本実施の形態で用いているＮｉの線膨張係数は１２．８ｐｐｍ／Ｋであり、ステンレス鋼の線膨張係数は１１．０ｐｐｍ／Ｋである。
【００３０】
なお、支持金型１３の厚みは、スタンパ１１の強度を確保できる厚みであれば、特に限定されない。
【００３１】
ここで、スタンパ１１及び支持金型１３の非平面形状について、図１Ｂを参照しながら説明する。
【００３２】
図１Ｂは、本実施の形態に係るスタンパ１１と支持金型１３とを重ねた状態を示す断面図である。
【００３３】
図１Ｂに示すように、スタンパ１１及び支持金型１３の非平面同士を対向して配置した状態で、表面形状の違いによる空間１４が形成される。具体的には、スタンパ１１の非平面と、支持金型１３の接合面とを重ねて配置した状態で、互いの形状の違いによる空間１４が形成される。この空間１４は、主にスタンパ１１の厚みのバラつきにより生じる。ここで、スタンパ１１の微細凹凸１１ａが形成されていない面、つまり支持金型１３と対向する面をエンドミルなどにより切削加工することで厚みを均一に近づける後加工をすることは可能であるが、後加工を行っても鏡面化までは難しく、加工粗さが表面に残る。つまり、後加工を行っても、空間１４が形成される。なお、スタンパ１１において微細凹凸１１ａが形成されていない面は、射出成形時に樹脂成形品を作製するための樹脂材料と接しない面である。
【００３４】
この状態で、スタンパ１１の非平面形状と近似の非平面形状を有する支持金型１３にスタンパ１１を取り付けると、図１Ｂに示すような空間１４が生じる。つまり、スタンパ１１と支持金型１３とを対向して配置したときに、スタンパ１１と支持金型１３との間に隙間が生じる。例えば、空間１４は、１００μｍ以上の隙間となる場合もある。この隙間により、射出成形時の伝熱面、及び、スタンパ１１の固定面に課題が生じる。具体的には、射出成形機のヒータからの熱を、樹脂成形品を作製するための樹脂材料（例えば、アクリル樹脂）に伝熱する場合、空間１４の部分はヒータからの熱が伝わりにくくなる。また、射出成形時に、スタンパ１１が支持金型１３に対して動いてしまい金型としての形状保持ができにくい。
【００３５】
図１Ａを再び参照して、本実施の形態では、空間１４を埋めるため、スタンパ１１と支持金型１３とを、ろう材を用いて接合しており、この点に特徴を有する。ろう材とは、例えば、はんだを含む低融点ろう材である。本実施の形態では、ろう材として、はんだ１２を用いている。はんだ１２は熱伝導率が高く、また樹脂などで構成される接着剤よりも耐熱性に優れる。なお、ろう材は、はんだ１２に限定されず、スタンパ１１及び支持金型１３を構成する金属より融点が低く、かつ射出成形時の成形温度より融点が高い金属であればよい。また、はんだ１２としては、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだなどを用いるとよい。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだの融点は、２２０℃程度である。一方、射出成形時に非平面金型１０に加わる温度は樹脂成形品の樹脂材料にもよるが一例として１５０℃程度である。よって、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだを用いることで、射出成形時にはんだ１２が溶融してしまうことを抑制できる。これにより、非平面金型１０は、形状を保持することができる。具体的には、射出成形時に支持金型１３に対してスタンパ１１が動くことを抑制することができる。なお、はんだ１２は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだに限定されず、樹脂材料の融点などにより、適宜決定されればよい。
【００３６】
図１Ａに示すように、はんだ１２で接合することで、接着剤などにより接合する場合に比べ熱伝導性が良い。そのため、接着剤などで接合する場合に比べ、射出成形時の成形時間を短縮することができる。つまり、樹脂成形品の生産性の向上につながる。また、はんだ１２による金属接合により接合するので、スタンパ１１と支持金型１３とを強固に接合できる。そのため、スタンパ１１と支持金型１３とを接合した後、切削加工などの後加工を行ったときにスタンパ１１が支持金型１３から剥がれることを抑制することができる。また、はんだ１２は、他の金属接合に比べて低温で接合することが可能であり、スタンパ１１と支持金型１３との間の接合応力、又は、非平面金型１０の形状変化を抑制することができる。特に、接合面積が大きい場合に有効である。ここで、接合面積とは、非平面金型１０を平面視したときの面積であり、例えば２００ｍｍ×３００ｍｍ以上の面積である。
【００３７】
上記に記載したように、非平面金型１０は、支持金型１３、はんだ１２及びスタンパ１１がこの順に接触して積層される構造を有する。はんだ１２は図１Ｂに示す空間１４が実質的に形成されないようにスタンパ１１と支持金型１３との間に配置される。空間１４が実質的に形成されないとは、伝熱面及び固定面に対して実質的に影響のない程度の隙間を含んでいてもよいことを意味する。
【００３８】
［２．樹脂成形品の製造方法］
次に、樹脂成形品の製造方法について、図２Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。
【００３９】
図２Ａは、本実施の形態に係る樹脂成形品を作製する流れを示すフローチャートである。
【００４０】
図２Ａに示すように、樹脂成形品の製造方法は、非平面を有するスタンパ１１を作製する工程（Ｓ１０）、非平面金型１０を作製する工程（Ｓ２０）、及び、射出成形により樹脂成形品を作製する工程（Ｓ３０）を含む。以下、各工程について説明する。まず、ステップＳ１０について、図２Ｂ及び図３Ａを参照しながら説明する。
【００４１】
図２Ｂは、本実施の形態に係るスタンパ１１を作製する流れを示すフローチャートである。図３Ａは、本実施の形態に係るスタンパ１１を作製する流れを模式的に示す断面図である。
【００４２】
図２Ｂに示すように、非平面を有するスタンパ１１を作製する工程では、まず非平面を有するマスタ品の作製が行われる（Ｓ１１）。マスタ品は、樹脂成形品作製用のスタンパ１１を作製するための原版であり、例えば樹脂材料により形成される。マスタ品の作製方法は特に限定されないが、例えば平板状の樹脂板に微細凹凸を形成した後、非平面を有する金型に対して真空成形などを行うことで形成されてもよい。
【００４３】
図３Ａの（ａ）は、マスタ品２０の形状を示す図である。
【００４４】
図３Ａの（ａ）に示すような非平面を有するマスタ品２０が作製される。樹脂成形品が導光板である場合、マスタ品２０は所望の光学特性を有するように形成される。例えば、マスタ品２０には導光板が所望の光学特性を満たすための微細凹凸２０ａが形成される。
【００４５】
図２Ｂを再び参照して、続いてステップＳ１１で作製されたマスタ品２０に対して電鋳加工が行われる（Ｓ１２）。電鋳加工では、例えば、マスタ品２０の微細凹凸２０ａが形成されている面に対して導電化処理を施した後、電鋳加工が行われる。本実施の形態では、電鋳加工はＮｉを用いたＮｉ電鋳加工である。なお、スタンパ１１の表面に求められる硬さなどに応じて、電鋳加工に用いる金属は適宜決定されればよい。例えば、電鋳加工ではＮｉ以外にＮｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金又はＣｕなどを用いてもよい。また、導電化処理とは、例えば、マスタ品２０の微細凹凸２０ａが形成されている面にＮｉ膜などの導電層（図示しない）を形成する処理である。なお、Ｎｉ膜などの導電層を形成する方法は、特に限定されない。
【００４６】
図３Ａの（ｂ）は、マスタ品２０に対して電鋳加工が行われている状態を示す図である。図３Ａの（ｂ）に示すように、非平面を有するマスタ品２０に対する電鋳加工において電鋳の厚みにバラつきが生じる。具体的には、外周部又は凸部などが厚く形成される。
【００４７】
図２Ｂを再び参照して、続いてマスタ品２０を取り外す脱型が行われ（Ｓ１３）、スタンパ１１が作製される。なお、電鋳加工で形成された電鋳厚みのバラつきがスタンパ１１の厚みのバラつきとして残る。
【００４８】
図３Ａの（ｃ）は、脱型されて作製されたスタンパ１１を示す図である。図３Ａの（ｃ）に示すように、全体として非平面を有するスタンパ１１には電鋳の厚みバラつきに対応した厚みバラつきが存在する。また、スタンパ１１には、マスタ品２０に形成された微細凹凸２０ａが転写された微細凹凸１１ａが形成される。例えば、マスタ品２０に形成された微細凹凸２０ａが、微細凹凸２０ａが形成される面のうち平坦な部分を基準としたときに凹みである場合、スタンパ１１に形成される微細凹凸１１ａはスタンパ１１の微細凹凸１１ａが形成される面のうち平坦な面を基準としたときに当該平坦な面から突出する凸である。なお、微細凹凸１１ａが形成されている面と反対側の面であり支持金型１３と接合される接合面１１ｂには、微細凹凸は形成されていない。つまり、スタンパ１１の接合面１１ｂは、平坦な面である。また、スタンパ１１の微細凹凸１１ａが形成された面は、射出成形時に樹脂材料と接触する面である。
【００４９】
次に、ステップＳ２０について、図２Ｃ及び図３Ｂを参照しながら説明する。
【００５０】
図２Ｃは、本実施の形態に係る非平面金型１０を作製する流れを示すフローチャートである。図３Ｂは、本実施の形態に係る非平面金型１０を作製する流れを模式的に示す断面図である。
【００５１】
図２Ｃに示すように、非平面金型１０を作製する工程では、予め準備された支持金型１３にろう材が塗布される（Ｓ２１）。具体的には、支持金型１３にペースト状のはんだが塗布される。言い換えると、ステップＳ２１では、はんだ箔などは用いられない。なお、支持金型１３にペースト状のはんだを塗布することは、第１の工程の一例である。
【００５２】
図３Ｂの（ｄ）は、ステップＳ２１で準備された支持金型１３を示す図である。図３Ｂの（ｄ）では、スタンパ１１の非平面に対応した非平面である接合面１３ａを有する支持金型１３が準備される例を示している。つまり、支持金型１３の接合面１３ａは、スタンパ１１の非平面に追従した形状を有する。支持金型１３は、例えば、予め設計された非平面形状を有するバックアップ金型である。なお、ステップＳ２１で準備される支持金型１３は、スタンパ１１の非平面に対応した非平面を有していなくてもよい。
【００５３】
図３Ｂの（ｅ）は、支持金型１３にペースト状のはんだ１２ａが塗布される様子を示す図である。
【００５４】
図３Ｂの（ｅ）に示すように、ペースト状のはんだ１２ａは、支持金型１３の非平面を有する面に塗布される。つまり、ステップＳ２１では、接合面１３ａにペースト状のはんだ１２ａが塗布される。ペースト状のはんだ１２ａは、例えば、支持金型１３の非平面を有する面（Ｚ軸プラス側の面）全体に塗布される。なお、ペースト状のはんだ１２ａの塗布方法は特に限定されないが、例えば印刷などの方法により塗布されてもよいし、その他の方法で塗布されてもよい。
【００５５】
図２Ｃを再び参照して、ステップＳ２１の後に、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された支持金型１３と非平面を有するスタンパ１１とを対向させて配置する工程が行われる（Ｓ２２）。具体的には、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された支持金型１３にスタンパ１１が積層される。例えば、ペースト状のはんだ１２ａと、スタンパ１１の微細凹凸１１ａが形成されていない面とが接触して積層される。なお、支持金型１３とスタンパ１１とを対向させて配置する工程は、第２の工程の一例である。
【００５６】
図３Ｂの（ｆ）は、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された支持金型１３と非平面を有するスタンパ１１とを対向させて配置した状態を示す図である。対向させて配置した状態とは、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された接合面１３ａとスタンパ１１の微細凹凸１１ａが形成されていない面とを対向して配置した状態であり、支持金型１３、ペースト状のはんだ１２ａ及びスタンパ１１がこの順に直接積層された状態である。なお、例えば、支持金型１３とスタンパ１１とは直接接触していない。
【００５７】
そして、ステップＳ２２の後に、支持金型１３とスタンパ１１とを接合する工程が行われる（Ｓ２３）。ステップＳ２３では、加熱によりペースト状のはんだ１２ａを溶融させて、支持金型１３とスタンパ１１とを接合する。ペースト状のはんだ１２ａを溶融することで、ペースト状のはんだ１２ａは液体となって図１Ｂで示したような支持金型１３とスタンパ１１との表面形状の違いによる空間１４を埋めやすくなる。つまり、空間１４にはんだを介在させることができる。また、溶融したペースト状のはんだ１２ａの表面張力により、塗布されたペースト状のはんだ１２ａが支持金型１３から流れ落ちることを抑制することができる。
【００５８】
塗布されたペースト状のはんだ１２ａには、空気の噛み込み及び／又はペースト状のはんだ１２ａに含まれる溶剤により生じる気泡などによるボイドが含まれる。ペースト状のはんだ１２ａを溶融させることで、ボイドを抜けやすくすることができる。なお、ペースト状のはんだ１２ａを溶融させて支持金型１３とスタンパ１１とを接合する工程は、第３の工程の一例である。
【００５９】
ステップＳ２３では、真空雰囲気中でペースト状のはんだ１２ａを溶融させるとよい。これにより、ペースト状のはんだ１２ａに含まれるボイドがより抜けやすくなるので、ペースト状のはんだ１２ａに含まれるボイドをさらに低減することができる。よって、非平面金型１０の熱伝導性及び強度を向上させることができる。なお、真空雰囲気中でペースト状のはんだ１２ａを溶融させることに限定されず、大気圧中で溶融させてもよい。
【００６０】
次に、上記の方法で作製された非平面金型１０を用いて樹脂成形品が作製される。具体的には、射出成形により樹脂成形品が作製される。なお、非平面金型１０を用いて射出成形により樹脂成形品を作製する工程は、第４の工程の一例である。
【００６１】
図３Ｃは、本実施の形態に係る樹脂成形品５０を作製する流れを模式的に示す断面図である。図３Ｃの（ｇ）は、樹脂成形の様子を示す図であり、図３Ｃの（ｈ）は樹脂成形により作製された樹脂成形品５０を示す図である。なお、図３Ｃの（ｇ）では、非平面金型１０が射出成形機に設置され射出成形が行われるが、射出成形機の図示を省略している。
【００６２】
図３Ｃの（ｇ）に示すように、非平面金型１０と、非平面金型１０と対向して配置される下側金型３０とで形成される空間（キャビティ）に樹脂成形品を作製するための樹脂材料４０が注入される。このとき、樹脂材料には射出成形機のヒータからの熱が非平面金型１０を介して伝えられる。支持金型１３とスタンパ１１とがはんだ１２により接合されているので、支持金型１３とスタンパ１１との間に空間１４が形成されている又は支持金型１３とスタンパ１１とが接着剤などで接合されている場合に比べ、熱伝導性を向上させることができる。
【００６３】
図３Ｃの（ｈ）に示すように、スタンパ１１の微細凹凸１１ａを転写した微細凹凸５０ａが形成され、かつスタンパ１１の非平面に対応した形状を有する樹脂成形品５０が作製される。樹脂成形品５０は、マスタ品２０と略等しい形状を有する。
【００６４】
なお、上記では、支持金型１３に直接ペースト状のはんだ１２ａが塗布される例について説明したが、Ｆｅ系材料で構成される支持金型１３とはんだ１２との接合性を向上させるために、支持金型１３の表面にめっき処理を行った後、ペースト状のはんだ１２ａを塗布してもよい。
【００６５】
図４は、本実施の形態に係る非平面金型１０を作製する流れの他の例を模式的に示す断面図である。
【００６６】
図４の（ｄ）は、図３Ｂの（ｄ）に対応する模式図であり、スタンパ１１の非平面形状に対応した形状の非平面を有する支持金型１３を示している。図４の（ｉ）は、支持金型１３のスタンパ１１と対向する側の面（接合面１３ａ）に、めっき層１５が形成された状態を示している。めっき層１５は、はんだとの接合性がＦｅ系材料より高い金属からなる層である。めっき層１５は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇなどの金属からなる層である。さらに、これらの金属の中でも、コストを低くする観点から、Ｃｕ又はＮｉなどが用いられるとよい。つまり、支持金型１３は、スタンパ１１と対向する側の面に、めっき層１５としてＣｕめっき層又はＮｉめっき層を有していてもよい。なお、めっき処理の方法は、特に限定されない。
【００６７】
図４の（ｅ）は、図３Ｂの（ｅ）に対応する模式図であり、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された状態を示している。図４の（ｅ）に示すように、ペースト状のはんだ１２ａは、めっき層１５上に積層して塗布される。言い換えると、めっき層１５は、支持金型１３とペースト状のはんだ１２ａとに間であって、双方に接触して配置される。なお、めっき層１５が形成される場合、ペースト状のはんだ１２ａと支持金型１３とは、直接接触していなくてもよい。
【００６８】
［３．効果］
以上のように、本実施の形態に係る非平面金型１０は、非平面を有するスタンパ１１と、スタンパ１１と接合される接合面１３ａを有する支持金型１３と、スタンパ１１と支持金型１３とを接合するはんだ１２と、を備える。そして、スタンパ１１と支持金型１３とを対向して配置した状態で、非平面と接合面１３ａとの間に互いの形状の違いによる空間１４が形成され、はんだ１２は空間１４に介在している。
【００６９】
これにより、非平面を有するスタンパ１１と支持金型１３とをはんだ１２により金属接合できるとともに、スタンパ１１と支持金型１３との表面形状（具体的には、スタンパ１１の接合面１１ｂ及び支持金型１３の接合面１３ａの形状）の違いにより生じる空間１４をはんだ１２で埋めることができる。よって、スタンパ１１と支持金型１３との間に空間１４が形成される場合でも、非平面を有するスタンパ１１を備える非平面金型１０を実現することができる。例えば、空間１４を有する非平面金型、又は、接着剤などでスタンパ１１と支持金型１３とを接合した非平面金型に比べ、熱伝導性及び取り付け強度の高い非平面金型１０を実現することができる。
【００７０】
また、支持金型１３の接合面１３ａは、スタンパ１１の非平面に対応した非平面を有する。
【００７１】
これにより、スタンパ１１と支持金型１３との表面形状の違いにより生じる空間１４をより小さくすることができる。この場合、主にスタンパ１１の厚みバラつきにより空間１４が形成されるが、当該空間１４ははんだ１２により埋められる。よって、スタンパ１１に厚みバラつきが生じている場合であっても、非平面を有するスタンパ１１を備える非平面金型１０を実現することができる。
【００７２】
また、スタンパ１１は、Ｎｉ及びＮｉ合金の少なくとも一方を含み、支持金型１３は、Ｆｅ及びＦｅ合金の少なくとも一方を含む。
【００７３】
これにより、スタンパ１１と支持金型１３とは線膨張係数が近い材料で形成されるので、スタンパ１１と支持金型１３との間に生じる残留応力を低減することができる。また、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｆｅ及びＦｅ合金は、硬度が高い。よって、寿命が向上された非平面金型１０を実現することができる。
【００７４】
また、ろう材は、はんだ１２である。
【００７５】
これにより、他のろう材に比べ融点が低く、かつ樹脂成形時の成形温度よりも融点が高いはんだ１２により、スタンパ１１と支持金型１３とを接合することができる。よって、スタンパ１１と支持金型１３との接合時の温度を低くすることができるので、接合時にスタンパ１１と支持金型１３との間に生じる残留応力を低減することができる。よって、さらに寿命が向上された非平面金型１０を実現することができる。
【００７６】
また、支持金型１３は、スタンパ１１と対向する側の面にＣｕめっき層又はＮｉめっき層を有する。
【００７７】
これにより、支持金型１３とはんだ１２との接合性を向上させることができる。
【００７８】
また、スタンパ１１は、支持金型１３と対向しない側の面に微細な凹凸部を有する。
【００７９】
これにより、非平面金型１０を用いて射出成形することで、微細凹凸１１ａの形状が転写された樹脂成形品を作製することができる。例えば、少なくとも一部が湾曲しているような非平面を有する樹脂成形品などを作製するための金型に、非平面金型１０を用いることができる。
【００８０】
また、以上のように、本実施の形態に係る非平面金型１０の製造方法は、支持金型１３の表面（接合面１３ａ）にペースト状のはんだ１２ａを塗布する工程（Ｓ２１）と、ペースト状のはんだ１２ａが塗布された支持金型１３とスタンパ１１の非平面を対向させて配置する工程（Ｓ２２）と、ペースト状のはんだ１２ａを加熱して溶融させることにより支持金型１３とスタンパ１１とを接合する工程（Ｓ２３）と、を含む。
【００８１】
これにより、スタンパ１１と支持金型１３との間に、スタンパ１１及び支持金型１３の表面形状の違いによる空間１４が形成される場合でも、非平面を有するスタンパ１１を備える非平面金型１０を実現することができる。
【００８２】
また、接合する工程では、真空雰囲気中でペースト状のはんだ１２ａを溶融させる。
【００８３】
これにより、ペースト状のはんだ１２ａに含まれるボイドを低減することができるので、ボイドによる熱伝導性及び強度の低下を抑制することができる。
【００８４】
また、塗布する工程では、ろう材としてペースト状のはんだ１２ａが塗布される。
【００８５】
これにより、スタンパ１１及び支持金型１３の表面形状の違いにより形成される空間１４をペースト状のはんだ１２ａで容易に充填することができる。また、スタンパ１１と支持金型１３とを接合するときの接合温度を低くすることができるので、寿命が向上された非平面金型１０を実現することができる。
【００８６】
また、以上のように、本実施の形態に係る樹脂成形品５０の製造方法は、上記に記載の非平面金型１０、又は、上記の方法により作製された非平面金型１０を用いて、樹脂成形により樹脂成形品を作製する工程を含む。
【００８７】
これにより、非平面を有する樹脂成形品５０を作製することができる。スタンパ１１が微細凹凸１１ａを有する場合、当該微細凹凸１１ａが転写された樹脂成形品５０を作製することができる。
【００８８】
（他の実施の形態）
以上、非平面金型、非平面金型の製造方法、及び、樹脂成形品の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの及び異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００８９】
例えば、上記実施の形態では、スタンパ１１は非平面として曲面を有している例を示したが、非平面の形状はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、スタンパ１１１は少なくとも一部が階段状などの角ばった形状に形成されていてもよいし、その他の形状でもよい。なお、図５では、スタンパ１１１に微細凹凸１１１ａが形成されている例を示しているが、微細凹凸１１１ａは形成されていなくてもよい。
【００９０】
また、上記実施の形態では、スタンパ１１と支持金型１３とをはんだ１２で接合する例について説明したが、これに限定されない。
【００９１】
また、上記実施の形態では、支持金型１３は予め作製されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、スタンパ１１を作製した後、スタンパ１１の形状（具体的には、微細凹凸１１ａが形成されていない面の形状）を非接触式の３Ｄスキャナなどによりを計測し、計測されたデータを用いて支持金型１３を作製してもよい。これにより、スタンパ１１と支持金型１３との間に形成される空間１４を低減することができる。
【００９２】
また、上記実施の形態では、スタンパ１１が有する微細凹凸１１ａは、樹脂成形品が所望の光学特性を有するための凹凸であったが、微細凹凸１１ａは所望の光学特性を得るための凹凸でなくてもよい。例えば、スタンパ１１が有する微細凹凸１１ａは、樹脂成形品に所望の撥水性を持たせるための凹凸であってもよい。撥水機能を有する微細凹凸１１ａの深さ（頂部と谷部とで規定される深さ）は、例えば、２０μｍ以下であり、隣り合う頂部間の距離は、例えば、２０μｍ以下である。なお、微細凹凸１１ａの形状は上記に限定されず、所望の撥水特性に応じて、適宜決定されればよい。
【００９３】
また、上記実施の形態で説明した樹脂成形品の製造方法における各工程は、１つの工程で実施されてもよいし、別々の工程で実施されてもよい。なお、１つの工程で実施されるとは、各工程が１つの装置を用いて実施される、各工程が連続して実施される、又は、各工程が同じ場所で実施されることを含む意図である。また、別々の工程とは、各工程が別々の装置を用いて実施される、各工程が異なる時間（例えば、異なる日）に実施される、又は、各工程が異なる場所で実施されることを含む意図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    非平面金型
１１、１１１    スタンパ
１１ａ    微細凹凸（凹凸部）
１２    はんだ（ろう材）
１２ａ    ペースト状のはんだ（ろう材）
１３    支持金型
１３ａ    接合面
１４    空間
１５    めっき層（Ｃｕめっき層、Ｎｉめっき層）
５０    樹脂成形品
【図１Ａ】
2019064239.tif 000003
【図１Ｂ】
2019064239.tif 000004
【図２Ａ】
2019064239.tif 000005
【図２Ｂ】
2019064239.tif 000006
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2019064239.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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