MOLDEX-3D

學生組  第二名

作品名稱: 微射出壓縮成型微透鏡陣列於基盤之製程開發

學校: 台灣大學 機械所

團隊成員: 楊申語、邱俊洋、楊庭嘉

作品大綱

現今虛擬實境顯示器與穿戴式裝置開發日新月異，傳統透鏡多組鏡片搭配產生過厚問題是首要解決課題，因此，具備輕薄、多功能、陣列化之微透鏡被開發出來解決這項難題。有別於以往使用扇形澆口製作微透鏡陣列，此作品開發出快速、均勻性和光學性質良好的微透進陣列成型製程。使用Moldex3D模流分析軟體，分析不同流道系統的優劣，改善傳統流道系統冷流道塑料損失等缺陷，並驗證基盤成型的可行性，以模擬分析優化產品設計。最後搭配田口法，比較射出成型(IM)與射出壓縮成型(ICM)在光學性質與翹曲位移的影響，進一步找出敏感因子和最佳參數，再與實際成型結果驗證。

實際成型實驗中，成功製作雙面微透鏡陣列於4吋基盤，且證實ICM比IM有更好的轉寫率、光學性質、與殘留應力，也驗證實際成型與模擬結果相似，成型微透鏡陣列具備聚焦功能且成像清晰。透過Moldex3D模擬分析輔助設計，成功提升雙面微透鏡陣列成型技術與效率，滿足現今光學產業透鏡高性能且微小輕薄的需求。

挑戰

• 晶圓製程概念分割圓盤基底，改善流道設計，節省材料增加單模次成品，達到大量生產目標。
• 以Moldex3D驗證製程可行性，減少反覆試模時間及成本。
• 改善產品翹曲位移與光學性質，製作出低殘留應力、高精度和優良光學性質的微透鏡陣列。

解決方案

首先利用Moldex3D分析模具設計的可行性，減少重複試模修改的時間及成本。從成型狀況、光彈應力和變形程度，找到與翹曲變形、光學性質影響較大的相關因子，並配合田口法找出最佳參數。也以模內成型現象的角度解釋IM與ICM兩製程的差異，成功製作雙面微透鏡陣列於4吋基盤，也驗證模擬與實際型結果相似。

效益

• 使用直接澆口的圓盤上進行多組微透鏡的分割讓材料使用率高達66. 3%，相對傳統扇形澆口只有18. 8%，多了約3倍以上。
• 從成型狀況、光彈應力和變形程度，找到與翹曲變形、光學性質影響較大的相關因子，並配合田口法找出最佳參數。
• 使用射出壓縮成型收縮率可以明顯降低至1. 5~2. 0%，經過田口方法優化後更降至1. 5%以下。
• 利用Moldex3D快速驗證IM與ICM兩製程差異及優劣。
• 有效改善產品雙折射率差值，提升光學性能。