[发明专利]成型用模具及模具表面的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及成型用模具及模具表面的加工方法。

背景技术

在利用模具对树脂制品(塑料制品)、玻璃制品、金属制品等进行转印而成型的工艺中，在从模具中取出制品时，存在由于制品和模具的摩擦而使脱模阻力增加的现象。已知该脱模阻力与模具的表面粗糙度有关。以下，以树脂成型为例进行说明。

图1是示出非专利文献1中记载的表面粗糙度与脱模剥离力(脱模阻力)之间的关系的图。虽然脱模阻力随着表面粗糙度的减小而降低，但是在表面粗糙度(算术平均粗糙度)Ra为0.2μm左右以下的区域，脱模阻力反而随着表面粗糙度的减小而急剧增加。

在Ra为0.2μm左右以上的区域，随着表面粗糙度的减小，由于树脂进入模具表面凹凸而产生的锚定效果和由于模具表面上的锐利突起掘出树脂而产生的摩擦阻力减少，从而使脱模阻力减小。另一方面，Ra为0.2μm左右以下时，可认为固体表面间的粘合力增加而对摩擦力带来支配性的影响，从而使脱模阻力变大。

也就是说，在Ra为0.2μm左右以下时，模具表面的凹凸与树脂表面间形成的间隙为100nm以下的微小间隙，但在固体间的这样的微小间隙中存在液体时，由于毛细管现象而形成被称作弯月面(メニスカス)的液体架桥，由于其引力(弯月面)而在固体间产生强大的粘合力。

近年来，随着电子部件和光部件的微细化、高精度化，使模具表面的算术平均粗糙度Ra减小到0.2μm左右以下的必要性变得越来越大。因此，以往模具粗糙度大时不会成为问题的粘合力，即，由脱模剂(使用脱模剂时)、大气中水分和油分的凝结而产生的薄薄的液体膜形成的弯月面，作为使脱模阻力增大的主要原因而成为问题。

已知可以通过在表面上形成微细的凹凸来大幅度减少这种由弯月面引起的粘合力。专利文献1中公开了如下的技术：使与树脂接触的模具表面形成Ra＝80nm以下镜面，然后通过以所需要的数量和所需要的配置形成微细的凹部或凸部，由此来降低脱模阻力。当微细的凹部(凸部)的宽度为几十～几百微米，纵横比为1以下，所需要的间隔为10～几百微米的范围时，确认到具有良好的脱模性。

另外，作为通常广泛使用的方法，包括如下方法：将与树脂接触的模具表面研磨到Ra＝0.2μm左右以下，然后通过在脱模方向形成浅且稀疏的研磨损伤形成微细的凹部来减小由弯月面引起的粘合力，由此来减小脱模阻力。现有技术文献

[专利文献]

专利文献1：日本特开2008-307735号公报

[非专利文献]

非专利文献1：小林义和、白井健二、佐木哲夫，《注塑成型中的芯型表面粗糙度与脱模阻力的关系(射出成形におけるコア表面粗さと離型抵抗力の関)》，精密工学会志，Vol.67(2001)，p.510

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1中，使用切削技术作为模具表面的加工方法，制作具体的大小、配置的微细凸部(凹部)：宽度为25～500μm、纵横比为0.06～1(高度12.5～50μm)、间隔为10～500μm。即，高度12.5～50μm的凸部或凹部被转印到成型品上。虽然这样的凸部或凹部在比较大的树脂成型品中是可以被忽略的尺寸，但在形成微细的树脂成型品、例如间距1mm以下的窄间距连接器的外壳等时，则存在不能允许几十微米的尺寸误差的问题。

另外，在广泛使用的通过研磨形成凹凸的方法中，由于研磨器具的限制，凹凸的深度最小也达到100nm左右，并且赋予边缘锐利的研磨损伤，可以减小由于弯月面引起的粘合力，但却导致由于锚定效果或掘出引起的摩擦力增大。结果，存在无法期待大幅度降低脱模阻力的问题。

本发明的目的在于提供不会对树脂或玻璃、金属等微细成型品的尺寸精度带来影响且能够大幅度降低脱模阻力的成型用模具和该模具表面的加工方法。

解决问题的方法

按照本发明的成型用模具，在测定区域10μm见方以下测定的与成型材料接触的模具表面的算术平均粗糙度Ra为5nm以下，并且在所述模具表面上以400个/μm²以上的密度形成直径10～80nm、高度10～40nm范围的粒状微细凸形结构物。

就本发明的模具表面的加工方法而言，以如下的照射量以上对模具表面照射气体离化团束，所述照射量为：在测定区域10μm见方以下测定的模具表面的算术平均粗糙度Ra与对模具表面照射的气体离化团束(ガスクラスタ一イオンビ一ム)的照射量的关系中，算术平均粗糙度Ra随着照射量的增加而减少，然后随着照射量的增加而增加并达到恒定值时的照射量。

发明的效果