樹脂成形用金型
【課題】 断熱性が高く、キャビティへの充填初期及び充填末期おいても所定温度を維持でき、樹脂の流動性に優れ、成形面の転写性に優れた金型を提供すること。
【解決手段】 金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型。
【解決手段】 金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細パターンを形成するための樹脂成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型ＰＣや携帯電話などに使用されているＴＦＴ型やＤＳＴＮ型などの液晶表示パネルには、表示面に対して光を均一に照射する面型照明装置（バックライト等）が用いられている。この面型照明装置には、所定の凹凸パターン（以下、光学パターンということがある）が形成された導光板やプリズムシート等が組み込まれているが、近年、液晶表示パネルに対する薄型化、高輝度化の要望はますます高まっており、導光板やプリズムシートについても薄型化だけでなく、片面または両面に形成する光学パターン（海島型凹凸溝や、凹凸が直線状に連続して形成されている山谷型溝など）の微細化、高精度化なども要求されている。
【０００３】
例えば導光板の製造方法としては、金型モールドキャビティ内にアクリル樹脂などの樹脂を注入して成形する射出成形方法が一般的である。この際、光学パターンも樹脂に転写されるが、転写方法としては（１）金型機内にキャビティを構成する金型を配置し、該金型の成形面（樹脂接触面）に光学部品用凹凸パターンを形成して樹脂に転写する方法や、（２）光学部品用凹凸パターンを形成したスタンパー（レプリカ板）をキャビティ内に配設して転写する方法などが知られている。
【０００４】
このような金型を用いる樹脂成形では、熱や摩耗に対する耐久性に優れた金属系硬質材料が母材として用いられ、ダイアモンドバイトなどの工作器具によって該母材に直接光学パターンを形成している。しかし光学パターンが微細化且つ緻密化してくるにつれて、パターン形成面は清掃に伴う擦り傷や、異物混入による損傷を受け易くなり、こうした使用に伴って光学パターンが損耗し易いため、該擦り傷等によって導光板に転写される光学パターンの精度が低下するという問題が生じる。このように導光板の光学パターン精度が低下すると、輝度斑とか異常発光現象の発生など、製品品質低下に直結する。
【０００５】
そこで、上記問題を解決すべく成形面の表面の硬度を高める技術が各種提案されており、例えば金型の表面にダイアモンド状膜［以下、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）ということがある］を形成して硬度を高める技術が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
またパターン形成の容易化のため、母材である金型を直接切削するのに代えて、予め母材上に被膜を形成し切削加工性を向上する技術が提案されている。例えば基材表面にＮｉめっき層やＣｕめっき層を形成して該めっき層に光学パターンを切削加工する技術がある。
【特許文献１】特許第２８２６８２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、導光板やプリズムシート等の光学部品に形成する光学パターンの高精度化に対する要望はますます高まっており、それに伴って光学パターンの加工精度には更なる向上が求められている。
【０００８】
このような微細加工における金型内の樹脂の流動性や成形面の転写性を上げようとする場合、金型内の末端部分においても成形温度を維持する必要があり、このため高い温度を選択しなければならない。一方、成形温度を高くすると被成形材料が金型の成形面と接触する初期段階で温度が高くなり過ぎ、黄変やシルバー現象を誘発して成形条件を逸脱するおそれがある。例えば、アクリル樹脂で２７０〜２８０℃、ポリカーボネート樹脂で３００〜３２０℃というのが通常採用されている樹脂温度である。このような高温では、樹脂から発生する揮発性ガスの発生量が多くなるので、金型の微細形状部やエアーベント箇所に汚れが溜まりやすくなり成形品に光沢不良が発生する。
【０００９】
また、成形中は充填工程中の時間経過とともに樹脂温度に変化が生じているために、充填初期のゲート近辺と充填末期の成形品末端部（反ゲート側）に温度差が生じる。このため、樹脂の流動性が変化し微細加工部の均一な転写性に劣るという問題が生じる。特に、従来使用されている耐摩耗性の高いＤＬＣ膜を成形面とする金型では、十分な微細加工が得られないことが明らかとなった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、断熱性が高く、金型キャビティへの充填初期及び充填末期おいても所定温度を維持でき、樹脂の流動性に優れ、成形面の転写性に優れた金型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】
【００１１】
本発明は、金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型である。
【００１２】
本発明では前記無電解めっき層がＮｉとＰを含む無電解めっき層であることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記無電解めっき層の厚さが５０〜２００μｍであること、前記アモルファス膜の厚さが０．０５〜２０μｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の樹脂成形用金型は、金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成されることにより金型の微細加工性に優れるとともに、金型成形面の成形面側にはＳｉ含有量が６０重量％以上であるアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されることにより断熱性に優れ、金型キャビティへの充填初期から充填末期までの温度差を低減することができ、それによって微細加工においても樹脂の流動性に優れ、微細な成形面を高精度で転写できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は金型成形面の母材上に無電解めっき層が形成され、成形面側には後記するアモルファス炭化珪素膜からなる表面層を設けてなることに要旨を有する。
【００１６】
この様な構成を有する金型において、金型母材上の無電解めっき層に微細加工用パターンを形成し、その表面に所定のＳｉ含有量を有するアモルファス炭化珪素膜を形成すれば、樹脂接触面である表面のアモルファス炭化珪素膜が断熱性に優れるためキャビティへの充填初期の温度を高温としなくても充填末期での温度低下が抑制され、金型内の微細なパターンにおいても樹脂の流動性が良好で、高精度な加工が得られる。
【００１７】
本発明の金型は、熱可塑性樹脂や反応硬化型樹脂などの樹脂を用いる部材、例えば光学部品を射出成形する際に微細な光学パターンを該樹脂表面に転写するためのモールド部材（例えばスタンパ等）や、前記樹脂を用いて光学部品を押圧成形する際に光学パターンを該樹脂表面に転写するためのロール部材（例えばエンボスロール等）にも適用できる。
【００１８】
以下、本発明の金型を例示して説明するが、本発明は下記例に限定されず、本発明の作用効果を阻害しない範囲で適宜構成等に変更を加えることもできる。
【００１９】
図２は金型（図１）内に配設する金型のキャビティ側（成形面側）の表面４の一部拡大断面図であって、該金型の母材１はＦｅ系合金からなり、且つ該母材上に無電解めっき層２、成形面の表面にはアモルファス炭化珪素膜３が順に形成されている。
【００２０】
金型の母材１は、Ｆｅ系合金（主成分の７０重量％以上がＦｅ）であることが好ましい。Ｆｅ系合金は、金型に要求される硬度、耐熱性、耐久性、価格、及び金型自体の加工容易性を兼ね備えているからである。Ｆｅ系合金には合金成分としてＣｒ、Ｎｉ，Ｍｏ、Ｃｕなどが３０重量％未満の範囲で含まれていてもよい（尚、この範囲の成分として不可避不純物も含まれる）。Ｆｅ以外の合金成分が３０重量％以上になると、硬度不十分で耐久性が低下したり、形状安定性が低下し、あるいは硬質化しすぎて成形不良になるなど、実用にそぐわなくなる。尚、形状安定性や耐久性を維持する観点から、母材の硬度はＨｖ３００以上（ＪＩＳ記載のビッカース硬さ試験による）であることが好ましく、より好ましくはＨｖ５００以上である。また硬度が高すぎると金型自体の加工性が低下することからＨｖ７００以下が好ましく、より好ましくはＨｖ６００以下である。Ｆｅ系合金の中でもステンレス鋼は上記特性を兼ね備えているので望ましく、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２、１３Ｃｒ系Ｍｏステンレス鋼等は耐久性等に優れているばかりでなく、加工容易性にも優れているので、実用的である。
【００２１】
無電解めっき層２は、ダイアモンドバイトなどの成形パターン形成用加工工具による切削加工性に優れており、Ｆｅ系合金基材に直接パターンを形成する場合よりも微細パターンを高精度で形成できる。
【００２２】
本発明において無電解メッキ層２とアモルファス炭化珪素膜３の間にはアモルファス炭化珪素膜３の耐剥離性を高めるために中間層を形成しても良い。このような中間層としては、例えば４Ａ族元素、５Ａ族元素、６Ａ族元素、鉄族元素、Ａｌまたはこれらの炭化物、窒化物、炭窒化物の少なくとも１種を含むアモルファス膜からなる層を挙げることができる。ただし、無電解めっき層２自体がＦｅ系合金母材１とアモルファス炭化珪素膜３の双方に対しても優れた親和性（結合力）を有しているので、製造を考慮すればＦｅ系合金母材１上に無電解めっき層２及びアモルファス炭化珪素膜３を積層形成することが好ましい。
【００２３】
即ち、無電解めっき層２はアモルファス炭化珪素膜３に比べて硬度が低いため、ダイアモンドバイト等による切削加工が容易であり、また無電解めっき層２は、Ｆｅ系合金よりも切削加工時の耐チッピング性に優れているため、微細パターンを高精度で形成できる。しかも無電解めっき層２はアモルファス炭化珪素膜３よりも成膜速度が速く、短時間でパターン形成に適した膜厚にできるので生産性にも優れている。
【００２４】
また本発明者らの検討の結果、無電解めっき層２はＦｅ系合金基材１、及びアモルファス炭化珪素膜３のいずれに対しても優れた親和性を有しているので、成形面の表面にあるアモルファス炭化珪素膜３の極めて優れた耐剥離性を長期間維持し得るものとなる。尚、無電解めっき層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなど所望の金属単独、或いは任意の金属を組み合せて無電解めっきされた層（膜）である。これらの中でも上記無電解めっき層の効果をより高める上で好ましいのはＮｉを含む無電解めっき層であり、更に好ましくはＮｉとＰを含む無電解めっき層であり、最も好ましくは実質的にＮｉとＰからなる層（Ｎｉ−Ｐ層ということがある）である。ここで「実質的」とは無電解めっき層に、Ｃ，Ｓ，Ｎ，Ｐｂなどが不純物として微量（特異な作用効果を発しない程度）含まれていてもよい意味である。またＮｉとＰを含む無電解めっき層の場合、他の含有成分としてはＣｏ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｗ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｔｉなどが例示される。
【００２５】
微細なパターンを高精度で無電解めっき層２に形成するには、加工工具を用いたパターン形成時の工具損耗が少ないことが望ましく、無電解めっき層の硬度はＨｖ３００〜７００が好ましく、より好ましくはＨｖ４００〜６００である。またパターン形成時の無電解めっき層のチッピングを防ぎつつ、高精度でパターンを形成するには、無電解めっき層が結晶質であることが望ましい。この結晶状態はラマン分光法やＸ線回折法によって確認できる。
【００２６】
無電解めっき層の成分比率は特に限定されず、所望の効果が得られる様に適宜変更すればよい。例えばＮｉ−Ｐ層の場合、収縮や引張り応力の影響の少ない安定しためっき層を得るには、Ｐの含有量は０．１〜１５重量％が好ましく、より好ましくは５〜１０重量％である。
【００２７】
この無電解めっき層の膜厚は、微細パターンを形成し得る膜厚であれば特に限定されないが、通常、２０〜５００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。膜厚が薄すぎると、パターン形成時に溝部分が基材に達してしまう。一方、膜厚を厚くし過ぎると成膜に時間を要し、生産性が低下することがあるので好ましくない。
【００２８】
無電解めっき層は、公知の無電解めっき法によって形成することができ、金属塩、還元剤、錯化剤、ｐＨ調整剤、安定剤などのめっき浴の成分や処理温度、時間などの処理条件は所望の無電解めっき層が形成できる様に適宜調節すればよい。
【００２９】
次に、本発明では上記のような無電解めっき層２上に中間層を介してあるいは介さずに所定のアモルファス炭化珪素膜３が形成される。本発明のアモルファス炭化珪素膜３は膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは６０重量％以上、７０重量％以下である。
【００３０】
このような高いＳｉ含有量とすることにより従来のＤＬＣ膜を成形面とする金型では得られなかった優れた断熱性を付与することができ、キャビティへの充填初期の温度を高温にする必要がなく、また充填中の温度差を低減できるため、樹脂の流動性に優れ、高精度な転写が可能となる。さらに、成形温度を低下することができるため、冷却工程における冷却時間を短くすることができ、成形工程全体のサイクルタイムを短縮化することもできる。なお、本発明のＳｉ含有量はＥＰＭＡ（電子線マイクロアナリシス，照射源：電子線，加速電圧：１０ｋＶ）による定量分析値である。
【００３１】
本発明でアモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量を高めることにより断熱性が付与できるのは、アモルファス構造をとることで格子熱伝導が抑えられ、さらに炭素に原子量の異なるＳｉ原子をアモルファス状態で混入させることで炭素の格子配列がさらに乱され、熱伝導作用を一層妨げることが可能となり、それによって熱伝導度を下げることができるためである。
【００３２】
一方、余りにアモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が高くなりすぎると、炭素の格子熱伝導はさらに妨げられることとなるが、Ｓｉ原子同士の格子熱伝導効果が現れはじめ、熱伝導率を上げる傾向となる。
【００３３】
本発明のアモルファス炭化珪素膜は実質的にＳｉ及びＣからなるアモルファス膜であり、高精度でパターンの転写を行なうためアモルファス膜も平滑であることが望ましいが、不純物含有量が多くなるとアモルファス膜成形時の熱応力によって均一な成膜が得られ難くなることがある。したがって不純物は可及的に少ないことが推奨され、均一な膜が得られる様に不純物量を減少させることが望ましい。
【００３４】
なお、アモルファス膜としたのは熱伝導度の改善の他に非晶質の方が結晶質よりも無電解めっき層との親和性が高いからである。アモルファス膜であるか否かはＴＥＭ観察あるいはＸ線回折法によって確認できる。
【００３５】
これまでにも炭化珪素膜を用いた精密成形金型の事例が見受けられる（たとえば、特開平１１−９３７など）。これらは金型表面を速やかに昇温させる事を目的に熱伝導の高い膜を作成していることから、炭化珪素であっても結晶性の高い膜を対象としているものであり、アモルファス化による低い熱伝導を利用する本発明とは全く異なった炭化珪素の形態である。さらに効果を得るためには樹脂温度を金型表面に伝導させる必要があり、充填中に樹脂の熱が奪われ充填中の樹脂温度の均一性及び金型温度の均一性が犠牲になる。一方、本発明では充填中の樹脂と直接接触する界面に断熱性を与えていることから、充填中の樹脂の温度低下が生じにくく、金型温度分布も均一となるためキャビティの末端まで均一な充填が可能である。
【００３６】
本発明のアモルファス炭化珪素膜の膜厚は特に限定されないが、膜厚が薄すぎると十分な断熱性効果が得られない傾向がある。一方、膜厚が厚くなり過ぎると成膜に時間がかかるため生産性や表面平滑性も低下する傾向にある。さらに金型表面の形状部の精度が高い場合、膜厚が厚いと形状精度を維持できない。上記の観点から膜厚は、０．０５〜２０μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１０μｍである。
【００３７】
本発明のアモルファス炭化珪素膜は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などによって成膜し、成膜時に基板温度を制御し、低めに設定すればアモルファス膜とできる。尚、具体的な温度条件は成膜原料等に応じて適宜調節すればよい。例えば平滑な膜を形成するには、イオン化蒸着法、プラズマＣＶＤ法、アークイオンプレーティング法等を採用できるが、成膜に際しては３００℃以下の温度条件とすればよい。
【００３８】
本発明ではＳｉ含有量を高めるため、上記製法において例えばイオン化蒸着法では、モノシラン（ＳｉＨ4）ガスとアセチレン（Ｃ2Ｈ2）の混合ガスを用い、マスフローコントローラで所定の比率の流量に調整し成膜を行うことにより、Ｓｉ含有量の高いアモルファス炭化珪素膜を得ることができる。
【００３９】
上記イオン化蒸着法でアモルファス炭化珪素膜を形成する場合のＳｉ源としては、例えばモノシラン、ジシラン、テトラメチルシラン、ジメチルシランなどを用いることができ、これらの中でもモノシラン、テトラメチルシランが好ましい。Ｃ源としては、メタン、アセチレン、プロパン、ブタン、ベンゼンなどを用いることができ、これらの中でもアセチレン、ベンゼンが好ましい。
【００４０】
本発明の金型に用いられる成形パターンの形状については特に限定されず、例えば凹凸が直線状に一方の辺から対向する辺に向って間断なく連続して形成されている山谷型溝［図３（１）］や凹凸が一方の辺から対向する辺に向って非連続状態で形成されている海島型溝［図３（２）］などいずれであってもよく、用途に応じた形状にすればよい。例えば山谷型溝はＶ字状パターン［図３（３）］、ノコギリ状パターン［図３（４）］などであってもよい。また該光学部品用凹凸パターンのサイズも適宜変更すればよいが、上記構成を有する本発明では、例えば１０〜１８０μｍ程度（溝幅及び溝深さ）のパターンが好適である。
【００４１】
この様な微細なパターンを形成するには、ダイアモンドバイトやダイアモンドコンパックスバイトなどのダイアモンド系切削加工工具を用いることが望ましいが特に限定されない。また上記本発明の金型を上側（図１中５）および／または下側（６）に使用することによって、導光板など樹脂製光学部品の片面または両面に光学部品用凹凸パターンを形成できる。例えば図１に示す様な導光板製造用金型の場合、可動金型５と固定金型６それぞれを本発明の金型で構成し、当該金型によって形成される成形キャビティ７に軟化点よりも高い温度に加熱して溶融させた光学部品用樹脂を加圧装入した後、冷却して樹脂を固化してから離型すれば、高精度且つ均一な光学パターンを有する光学部品を得ることができる。
【００４２】
尚、光学用樹脂としては特に限定されず、熱可塑性を有し、且つ透明性を有する樹脂であればよく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂などが例示される。
【００４３】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記実施例に限定ｓれる趣旨ではない。
【実施例】
【００４４】
実験例１
母材としてＦｅ系合金（ウッデホルム社製：ＳＴＡＶＡＸ，硬度Ｈｖ：５００）を用い、成形面の断熱性を測定するためスパイラル形状の金型（スパイラルフロー金型：キャビティ溝形状は肉厚１ｍｍ，幅１０ｍｍでアルキメデスの渦巻き状）に下記に示す方法に従って各試料を作成した。
【００４５】
試料１
＜無電解めっき層（Ｎｉ−Ｐ層）の形成＞
無電解めっき層は上記のスパイラル状の型を８０〜９０℃に制御しためっき浴（めっき浴成分：硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム）に浸漬し、膜厚１５０μｍのＮｉ−Ｐ層（組成Ｎｉ：Ｐ＝９：１）を形成した。該Ｎｉ−Ｐ層の硬度はＨｖ５００であった。
【００４６】
＜アモルファス炭化珪素膜の形成＞
上記のようにして得られた無電解めっき層を形成した金型を用い、真空成膜室内にセットしてアルゴンガスを導入し、１０-3Ｔｏｒｒで放電を行なって表面を３０分間ボンバードした。続いて真空成膜室内のアルゴンガスを排気してからモノシラン（ＳｉＨ4）及びアセチレン（Ｃ2Ｈ2）を導入し、厚み１．０μｍのアモルファス炭化珪素膜を形成した。Ｓｉ含有量の制御は、モノシランとアセチレンのガス組成比をマスフローコントローラーを用いて調整する事により行なった。Ｓｉの含有量を増量させる為、ガス流量比を調整し、モノシラン：アセチレンを２５：１に調整した。
【００４７】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ６０重量％であった。
【００４８】
試料２
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜形成時にモノシラン：アセチレンの流量比を５０：１に調整した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００４９】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ８１重量％であった。
【００５０】
試料３
試料１の金型の作製において、無電解めっき層のみを形成した金型とした以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５１】
試料４
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜形成時にテトラメチルシラン及びベンゼンの混合ガスを用い、ガス流量比を調整し、テトラメチルシラン：ベンゼンを１０：１に調整した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５２】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ４７重量％であった。
【００５３】
試料５
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜の代わりに、以下のＤＬＣ膜を形成した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５４】
＜ＤＬＣ膜の作製＞
試料1と同様に無電解めっき層を形成した金型を用い、真空成膜室に配置し、該真空成膜室にアルゴンガスを導入し、１０-3Ｔｏｒｒでアーク放電を行なって表面を３０分間ボンバードした。続いて真空成膜室内のアルゴンガスを排気してからベンゼンガス（Ｃ6Ｈ6）を導入し、ガス圧を１０-3Ｔｏｒｒとした。基盤電圧１．５ｋｖ、基盤電流５０ｍＡ、フィラメント電圧１４ｖ、フィラメント電流３０Ａ、アノード電圧５０ｖ、アノード電流０．６Ａ、リフレクタ電圧５０ｖ、リフレクタ電流６ｍＡ、基盤温度１６０℃として膜厚１．０μｍの炭素質硬質膜を形成した。
【００５５】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。なお該炭素質硬質膜の硬度はＨｖ２０００であった。
【００５６】
以上のようにして作製した各金型試料のスパイラルフロー試験を以下により評価を行った。
【００５７】
［スパイラルフロー試験］
成形機として日本製鋼所社製Ｊ１８０ＥＬIII−ＵＰＳを用い、各金型をセットし、金型温度８０℃、射出圧力１７５ＭＰａ、射出率７７０ｃｃ／ｓの条件でポリカーボネート（出光石油化学社製：タフロンＬＣ１５００）及びシクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製：ゼオノア１０６０Ｒ）を用いてそれぞれ成形を行ない、流れて成形された成形品の長さを測定し、流動性の指標として評価した。ポリカーボネートの場合をスパイラルフロー長（ａ）、シクロポレフィンポリマーの場合をスパイラルフロー長（ｂ）として示す。なお、試料３ついてはさらに金型温度９０℃で射出成形を行った場合の結果を併記した。
【００５８】
実験例２
実験例１の試料１〜２及び４〜５の作製において、金型の代わりに予め熱伝導度が分っているガラス基板を用い、実験例１と同様にしてガラス基板上に各被膜１μｍを形成した。このようにして形成した各試料を以下により評価を行った。
【００５９】
［熱伝導度］
光交流法熱定数測定装置（アルバック理工社製）により、ガラス基板上に得た被膜に波長６８０ｎｍ、出力５０ｍＷのレーザーを照射し熱電対で温度拡散を測定した。同一の測定を３回行ない、ガラス基板の熱伝導率を計算により除外する事で被膜の平均の熱伝導度（Ｗｍ-1Ｋ-1）を求めた。
【００６０】
これらの結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
本発明による流動性改善の実用上の効果について流動長及び転写性の向上の他にサイクルタイムの改善、成形品の品質向上が挙げられる。試料３での成形時の金型温度の違いによる流動長と試料１あるいは試料２との流動長との対比から、本発明のアモルファス炭化珪素膜を表面に施した場合、試料３の金型試料の金型温度を１０℃以上変化させた場合に相当する流動長向上の効果が得られている。このことから、流動性と転写性の確保を維持しながら金型温度を１０℃以上下げることが出来るため、充填完了後の冷却工程の時間が短縮され成形工程全体のサイクルタイムの短縮が可能となる。さらに樹脂温度１０℃以下の低減効果があるので、樹脂の黄変現象が改善して製品の輝度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の金型構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の金型成形面の一部拡大断面図である。
【図３】光学部品用凹凸パターン代表例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 金型（可動金型５および／または固定金型６に相当）
２ 無電解めっき層
３ アモルファス膜
４ 成形面
５ 可動金型
６ 固定金型
７ 成形キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細パターンを形成するための樹脂成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型ＰＣや携帯電話などに使用されているＴＦＴ型やＤＳＴＮ型などの液晶表示パネルには、表示面に対して光を均一に照射する面型照明装置（バックライト等）が用いられている。この面型照明装置には、所定の凹凸パターン（以下、光学パターンということがある）が形成された導光板やプリズムシート等が組み込まれているが、近年、液晶表示パネルに対する薄型化、高輝度化の要望はますます高まっており、導光板やプリズムシートについても薄型化だけでなく、片面または両面に形成する光学パターン（海島型凹凸溝や、凹凸が直線状に連続して形成されている山谷型溝など）の微細化、高精度化なども要求されている。
【０００３】
例えば導光板の製造方法としては、金型モールドキャビティ内にアクリル樹脂などの樹脂を注入して成形する射出成形方法が一般的である。この際、光学パターンも樹脂に転写されるが、転写方法としては（１）金型機内にキャビティを構成する金型を配置し、該金型の成形面（樹脂接触面）に光学部品用凹凸パターンを形成して樹脂に転写する方法や、（２）光学部品用凹凸パターンを形成したスタンパー（レプリカ板）をキャビティ内に配設して転写する方法などが知られている。
【０００４】
このような金型を用いる樹脂成形では、熱や摩耗に対する耐久性に優れた金属系硬質材料が母材として用いられ、ダイアモンドバイトなどの工作器具によって該母材に直接光学パターンを形成している。しかし光学パターンが微細化且つ緻密化してくるにつれて、パターン形成面は清掃に伴う擦り傷や、異物混入による損傷を受け易くなり、こうした使用に伴って光学パターンが損耗し易いため、該擦り傷等によって導光板に転写される光学パターンの精度が低下するという問題が生じる。このように導光板の光学パターン精度が低下すると、輝度斑とか異常発光現象の発生など、製品品質低下に直結する。
【０００５】
そこで、上記問題を解決すべく成形面の表面の硬度を高める技術が各種提案されており、例えば金型の表面にダイアモンド状膜［以下、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）ということがある］を形成して硬度を高める技術が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
またパターン形成の容易化のため、母材である金型を直接切削するのに代えて、予め母材上に被膜を形成し切削加工性を向上する技術が提案されている。例えば基材表面にＮｉめっき層やＣｕめっき層を形成して該めっき層に光学パターンを切削加工する技術がある。
【特許文献１】特許第２８２６８２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、導光板やプリズムシート等の光学部品に形成する光学パターンの高精度化に対する要望はますます高まっており、それに伴って光学パターンの加工精度には更なる向上が求められている。
【０００８】
このような微細加工における金型内の樹脂の流動性や成形面の転写性を上げようとする場合、金型内の末端部分においても成形温度を維持する必要があり、このため高い温度を選択しなければならない。一方、成形温度を高くすると被成形材料が金型の成形面と接触する初期段階で温度が高くなり過ぎ、黄変やシルバー現象を誘発して成形条件を逸脱するおそれがある。例えば、アクリル樹脂で２７０〜２８０℃、ポリカーボネート樹脂で３００〜３２０℃というのが通常採用されている樹脂温度である。このような高温では、樹脂から発生する揮発性ガスの発生量が多くなるので、金型の微細形状部やエアーベント箇所に汚れが溜まりやすくなり成形品に光沢不良が発生する。
【０００９】
また、成形中は充填工程中の時間経過とともに樹脂温度に変化が生じているために、充填初期のゲート近辺と充填末期の成形品末端部（反ゲート側）に温度差が生じる。このため、樹脂の流動性が変化し微細加工部の均一な転写性に劣るという問題が生じる。特に、従来使用されている耐摩耗性の高いＤＬＣ膜を成形面とする金型では、十分な微細加工が得られないことが明らかとなった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、断熱性が高く、金型キャビティへの充填初期及び充填末期おいても所定温度を維持でき、樹脂の流動性に優れ、成形面の転写性に優れた金型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】
【００１１】
本発明は、金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型である。
【００１２】
本発明では前記無電解めっき層がＮｉとＰを含む無電解めっき層であることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記無電解めっき層の厚さが５０〜２００μｍであること、前記アモルファス膜の厚さが０．０５〜２０μｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の樹脂成形用金型は、金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成されることにより金型の微細加工性に優れるとともに、金型成形面の成形面側にはＳｉ含有量が６０重量％以上であるアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されることにより断熱性に優れ、金型キャビティへの充填初期から充填末期までの温度差を低減することができ、それによって微細加工においても樹脂の流動性に優れ、微細な成形面を高精度で転写できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は金型成形面の母材上に無電解めっき層が形成され、成形面側には後記するアモルファス炭化珪素膜からなる表面層を設けてなることに要旨を有する。
【００１６】
この様な構成を有する金型において、金型母材上の無電解めっき層に微細加工用パターンを形成し、その表面に所定のＳｉ含有量を有するアモルファス炭化珪素膜を形成すれば、樹脂接触面である表面のアモルファス炭化珪素膜が断熱性に優れるためキャビティへの充填初期の温度を高温としなくても充填末期での温度低下が抑制され、金型内の微細なパターンにおいても樹脂の流動性が良好で、高精度な加工が得られる。
【００１７】
本発明の金型は、熱可塑性樹脂や反応硬化型樹脂などの樹脂を用いる部材、例えば光学部品を射出成形する際に微細な光学パターンを該樹脂表面に転写するためのモールド部材（例えばスタンパ等）や、前記樹脂を用いて光学部品を押圧成形する際に光学パターンを該樹脂表面に転写するためのロール部材（例えばエンボスロール等）にも適用できる。
【００１８】
以下、本発明の金型を例示して説明するが、本発明は下記例に限定されず、本発明の作用効果を阻害しない範囲で適宜構成等に変更を加えることもできる。
【００１９】
図２は金型（図１）内に配設する金型のキャビティ側（成形面側）の表面４の一部拡大断面図であって、該金型の母材１はＦｅ系合金からなり、且つ該母材上に無電解めっき層２、成形面の表面にはアモルファス炭化珪素膜３が順に形成されている。
【００２０】
金型の母材１は、Ｆｅ系合金（主成分の７０重量％以上がＦｅ）であることが好ましい。Ｆｅ系合金は、金型に要求される硬度、耐熱性、耐久性、価格、及び金型自体の加工容易性を兼ね備えているからである。Ｆｅ系合金には合金成分としてＣｒ、Ｎｉ，Ｍｏ、Ｃｕなどが３０重量％未満の範囲で含まれていてもよい（尚、この範囲の成分として不可避不純物も含まれる）。Ｆｅ以外の合金成分が３０重量％以上になると、硬度不十分で耐久性が低下したり、形状安定性が低下し、あるいは硬質化しすぎて成形不良になるなど、実用にそぐわなくなる。尚、形状安定性や耐久性を維持する観点から、母材の硬度はＨｖ３００以上（ＪＩＳ記載のビッカース硬さ試験による）であることが好ましく、より好ましくはＨｖ５００以上である。また硬度が高すぎると金型自体の加工性が低下することからＨｖ７００以下が好ましく、より好ましくはＨｖ６００以下である。Ｆｅ系合金の中でもステンレス鋼は上記特性を兼ね備えているので望ましく、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２、１３Ｃｒ系Ｍｏステンレス鋼等は耐久性等に優れているばかりでなく、加工容易性にも優れているので、実用的である。
【００２１】
無電解めっき層２は、ダイアモンドバイトなどの成形パターン形成用加工工具による切削加工性に優れており、Ｆｅ系合金基材に直接パターンを形成する場合よりも微細パターンを高精度で形成できる。
【００２２】
本発明において無電解メッキ層２とアモルファス炭化珪素膜３の間にはアモルファス炭化珪素膜３の耐剥離性を高めるために中間層を形成しても良い。このような中間層としては、例えば４Ａ族元素、５Ａ族元素、６Ａ族元素、鉄族元素、Ａｌまたはこれらの炭化物、窒化物、炭窒化物の少なくとも１種を含むアモルファス膜からなる層を挙げることができる。ただし、無電解めっき層２自体がＦｅ系合金母材１とアモルファス炭化珪素膜３の双方に対しても優れた親和性（結合力）を有しているので、製造を考慮すればＦｅ系合金母材１上に無電解めっき層２及びアモルファス炭化珪素膜３を積層形成することが好ましい。
【００２３】
即ち、無電解めっき層２はアモルファス炭化珪素膜３に比べて硬度が低いため、ダイアモンドバイト等による切削加工が容易であり、また無電解めっき層２は、Ｆｅ系合金よりも切削加工時の耐チッピング性に優れているため、微細パターンを高精度で形成できる。しかも無電解めっき層２はアモルファス炭化珪素膜３よりも成膜速度が速く、短時間でパターン形成に適した膜厚にできるので生産性にも優れている。
【００２４】
また本発明者らの検討の結果、無電解めっき層２はＦｅ系合金基材１、及びアモルファス炭化珪素膜３のいずれに対しても優れた親和性を有しているので、成形面の表面にあるアモルファス炭化珪素膜３の極めて優れた耐剥離性を長期間維持し得るものとなる。尚、無電解めっき層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなど所望の金属単独、或いは任意の金属を組み合せて無電解めっきされた層（膜）である。これらの中でも上記無電解めっき層の効果をより高める上で好ましいのはＮｉを含む無電解めっき層であり、更に好ましくはＮｉとＰを含む無電解めっき層であり、最も好ましくは実質的にＮｉとＰからなる層（Ｎｉ−Ｐ層ということがある）である。ここで「実質的」とは無電解めっき層に、Ｃ，Ｓ，Ｎ，Ｐｂなどが不純物として微量（特異な作用効果を発しない程度）含まれていてもよい意味である。またＮｉとＰを含む無電解めっき層の場合、他の含有成分としてはＣｏ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｗ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｔｉなどが例示される。
【００２５】
微細なパターンを高精度で無電解めっき層２に形成するには、加工工具を用いたパターン形成時の工具損耗が少ないことが望ましく、無電解めっき層の硬度はＨｖ３００〜７００が好ましく、より好ましくはＨｖ４００〜６００である。またパターン形成時の無電解めっき層のチッピングを防ぎつつ、高精度でパターンを形成するには、無電解めっき層が結晶質であることが望ましい。この結晶状態はラマン分光法やＸ線回折法によって確認できる。
【００２６】
無電解めっき層の成分比率は特に限定されず、所望の効果が得られる様に適宜変更すればよい。例えばＮｉ−Ｐ層の場合、収縮や引張り応力の影響の少ない安定しためっき層を得るには、Ｐの含有量は０．１〜１５重量％が好ましく、より好ましくは５〜１０重量％である。
【００２７】
この無電解めっき層の膜厚は、微細パターンを形成し得る膜厚であれば特に限定されないが、通常、２０〜５００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。膜厚が薄すぎると、パターン形成時に溝部分が基材に達してしまう。一方、膜厚を厚くし過ぎると成膜に時間を要し、生産性が低下することがあるので好ましくない。
【００２８】
無電解めっき層は、公知の無電解めっき法によって形成することができ、金属塩、還元剤、錯化剤、ｐＨ調整剤、安定剤などのめっき浴の成分や処理温度、時間などの処理条件は所望の無電解めっき層が形成できる様に適宜調節すればよい。
【００２９】
次に、本発明では上記のような無電解めっき層２上に中間層を介してあるいは介さずに所定のアモルファス炭化珪素膜３が形成される。本発明のアモルファス炭化珪素膜３は膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは６０重量％以上、７０重量％以下である。
【００３０】
このような高いＳｉ含有量とすることにより従来のＤＬＣ膜を成形面とする金型では得られなかった優れた断熱性を付与することができ、キャビティへの充填初期の温度を高温にする必要がなく、また充填中の温度差を低減できるため、樹脂の流動性に優れ、高精度な転写が可能となる。さらに、成形温度を低下することができるため、冷却工程における冷却時間を短くすることができ、成形工程全体のサイクルタイムを短縮化することもできる。なお、本発明のＳｉ含有量はＥＰＭＡ（電子線マイクロアナリシス，照射源：電子線，加速電圧：１０ｋＶ）による定量分析値である。
【００３１】
本発明でアモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量を高めることにより断熱性が付与できるのは、アモルファス構造をとることで格子熱伝導が抑えられ、さらに炭素に原子量の異なるＳｉ原子をアモルファス状態で混入させることで炭素の格子配列がさらに乱され、熱伝導作用を一層妨げることが可能となり、それによって熱伝導度を下げることができるためである。
【００３２】
一方、余りにアモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が高くなりすぎると、炭素の格子熱伝導はさらに妨げられることとなるが、Ｓｉ原子同士の格子熱伝導効果が現れはじめ、熱伝導率を上げる傾向となる。
【００３３】
本発明のアモルファス炭化珪素膜は実質的にＳｉ及びＣからなるアモルファス膜であり、高精度でパターンの転写を行なうためアモルファス膜も平滑であることが望ましいが、不純物含有量が多くなるとアモルファス膜成形時の熱応力によって均一な成膜が得られ難くなることがある。したがって不純物は可及的に少ないことが推奨され、均一な膜が得られる様に不純物量を減少させることが望ましい。
【００３４】
なお、アモルファス膜としたのは熱伝導度の改善の他に非晶質の方が結晶質よりも無電解めっき層との親和性が高いからである。アモルファス膜であるか否かはＴＥＭ観察あるいはＸ線回折法によって確認できる。
【００３５】
これまでにも炭化珪素膜を用いた精密成形金型の事例が見受けられる（たとえば、特開平１１−９３７など）。これらは金型表面を速やかに昇温させる事を目的に熱伝導の高い膜を作成していることから、炭化珪素であっても結晶性の高い膜を対象としているものであり、アモルファス化による低い熱伝導を利用する本発明とは全く異なった炭化珪素の形態である。さらに効果を得るためには樹脂温度を金型表面に伝導させる必要があり、充填中に樹脂の熱が奪われ充填中の樹脂温度の均一性及び金型温度の均一性が犠牲になる。一方、本発明では充填中の樹脂と直接接触する界面に断熱性を与えていることから、充填中の樹脂の温度低下が生じにくく、金型温度分布も均一となるためキャビティの末端まで均一な充填が可能である。
【００３６】
本発明のアモルファス炭化珪素膜の膜厚は特に限定されないが、膜厚が薄すぎると十分な断熱性効果が得られない傾向がある。一方、膜厚が厚くなり過ぎると成膜に時間がかかるため生産性や表面平滑性も低下する傾向にある。さらに金型表面の形状部の精度が高い場合、膜厚が厚いと形状精度を維持できない。上記の観点から膜厚は、０．０５〜２０μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１０μｍである。
【００３７】
本発明のアモルファス炭化珪素膜は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などによって成膜し、成膜時に基板温度を制御し、低めに設定すればアモルファス膜とできる。尚、具体的な温度条件は成膜原料等に応じて適宜調節すればよい。例えば平滑な膜を形成するには、イオン化蒸着法、プラズマＣＶＤ法、アークイオンプレーティング法等を採用できるが、成膜に際しては３００℃以下の温度条件とすればよい。
【００３８】
本発明ではＳｉ含有量を高めるため、上記製法において例えばイオン化蒸着法では、モノシラン（ＳｉＨ4）ガスとアセチレン（Ｃ2Ｈ2）の混合ガスを用い、マスフローコントローラで所定の比率の流量に調整し成膜を行うことにより、Ｓｉ含有量の高いアモルファス炭化珪素膜を得ることができる。
【００３９】
上記イオン化蒸着法でアモルファス炭化珪素膜を形成する場合のＳｉ源としては、例えばモノシラン、ジシラン、テトラメチルシラン、ジメチルシランなどを用いることができ、これらの中でもモノシラン、テトラメチルシランが好ましい。Ｃ源としては、メタン、アセチレン、プロパン、ブタン、ベンゼンなどを用いることができ、これらの中でもアセチレン、ベンゼンが好ましい。
【００４０】
本発明の金型に用いられる成形パターンの形状については特に限定されず、例えば凹凸が直線状に一方の辺から対向する辺に向って間断なく連続して形成されている山谷型溝［図３（１）］や凹凸が一方の辺から対向する辺に向って非連続状態で形成されている海島型溝［図３（２）］などいずれであってもよく、用途に応じた形状にすればよい。例えば山谷型溝はＶ字状パターン［図３（３）］、ノコギリ状パターン［図３（４）］などであってもよい。また該光学部品用凹凸パターンのサイズも適宜変更すればよいが、上記構成を有する本発明では、例えば１０〜１８０μｍ程度（溝幅及び溝深さ）のパターンが好適である。
【００４１】
この様な微細なパターンを形成するには、ダイアモンドバイトやダイアモンドコンパックスバイトなどのダイアモンド系切削加工工具を用いることが望ましいが特に限定されない。また上記本発明の金型を上側（図１中５）および／または下側（６）に使用することによって、導光板など樹脂製光学部品の片面または両面に光学部品用凹凸パターンを形成できる。例えば図１に示す様な導光板製造用金型の場合、可動金型５と固定金型６それぞれを本発明の金型で構成し、当該金型によって形成される成形キャビティ７に軟化点よりも高い温度に加熱して溶融させた光学部品用樹脂を加圧装入した後、冷却して樹脂を固化してから離型すれば、高精度且つ均一な光学パターンを有する光学部品を得ることができる。
【００４２】
尚、光学用樹脂としては特に限定されず、熱可塑性を有し、且つ透明性を有する樹脂であればよく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂などが例示される。
【００４３】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記実施例に限定ｓれる趣旨ではない。
【実施例】
【００４４】
実験例１
母材としてＦｅ系合金（ウッデホルム社製：ＳＴＡＶＡＸ，硬度Ｈｖ：５００）を用い、成形面の断熱性を測定するためスパイラル形状の金型（スパイラルフロー金型：キャビティ溝形状は肉厚１ｍｍ，幅１０ｍｍでアルキメデスの渦巻き状）に下記に示す方法に従って各試料を作成した。
【００４５】
試料１
＜無電解めっき層（Ｎｉ−Ｐ層）の形成＞
無電解めっき層は上記のスパイラル状の型を８０〜９０℃に制御しためっき浴（めっき浴成分：硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム）に浸漬し、膜厚１５０μｍのＮｉ−Ｐ層（組成Ｎｉ：Ｐ＝９：１）を形成した。該Ｎｉ−Ｐ層の硬度はＨｖ５００であった。
【００４６】
＜アモルファス炭化珪素膜の形成＞
上記のようにして得られた無電解めっき層を形成した金型を用い、真空成膜室内にセットしてアルゴンガスを導入し、１０-3Ｔｏｒｒで放電を行なって表面を３０分間ボンバードした。続いて真空成膜室内のアルゴンガスを排気してからモノシラン（ＳｉＨ4）及びアセチレン（Ｃ2Ｈ2）を導入し、厚み１．０μｍのアモルファス炭化珪素膜を形成した。Ｓｉ含有量の制御は、モノシランとアセチレンのガス組成比をマスフローコントローラーを用いて調整する事により行なった。Ｓｉの含有量を増量させる為、ガス流量比を調整し、モノシラン：アセチレンを２５：１に調整した。
【００４７】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ６０重量％であった。
【００４８】
試料２
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜形成時にモノシラン：アセチレンの流量比を５０：１に調整した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００４９】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ８１重量％であった。
【００５０】
試料３
試料１の金型の作製において、無電解めっき層のみを形成した金型とした以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５１】
試料４
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜形成時にテトラメチルシラン及びベンゼンの混合ガスを用い、ガス流量比を調整し、テトラメチルシラン：ベンゼンを１０：１に調整した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５２】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。またＥＰＭＡによりＳｉ含有量を測定したところ４７重量％であった。
【００５３】
試料５
試料１の金型の作製において、アモルファス炭化珪素膜の代わりに、以下のＤＬＣ膜を形成した以外は、試料１と同様にして金型を作製した。
【００５４】
＜ＤＬＣ膜の作製＞
試料1と同様に無電解めっき層を形成した金型を用い、真空成膜室に配置し、該真空成膜室にアルゴンガスを導入し、１０-3Ｔｏｒｒでアーク放電を行なって表面を３０分間ボンバードした。続いて真空成膜室内のアルゴンガスを排気してからベンゼンガス（Ｃ6Ｈ6）を導入し、ガス圧を１０-3Ｔｏｒｒとした。基盤電圧１．５ｋｖ、基盤電流５０ｍＡ、フィラメント電圧１４ｖ、フィラメント電流３０Ａ、アノード電圧５０ｖ、アノード電流０．６Ａ、リフレクタ電圧５０ｖ、リフレクタ電流６ｍＡ、基盤温度１６０℃として膜厚１．０μｍの炭素質硬質膜を形成した。
【００５５】
上記のようにして得られた金型表面をＸ線回折により分析したところ、非晶質であることが確認された。なお該炭素質硬質膜の硬度はＨｖ２０００であった。
【００５６】
以上のようにして作製した各金型試料のスパイラルフロー試験を以下により評価を行った。
【００５７】
［スパイラルフロー試験］
成形機として日本製鋼所社製Ｊ１８０ＥＬIII−ＵＰＳを用い、各金型をセットし、金型温度８０℃、射出圧力１７５ＭＰａ、射出率７７０ｃｃ／ｓの条件でポリカーボネート（出光石油化学社製：タフロンＬＣ１５００）及びシクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製：ゼオノア１０６０Ｒ）を用いてそれぞれ成形を行ない、流れて成形された成形品の長さを測定し、流動性の指標として評価した。ポリカーボネートの場合をスパイラルフロー長（ａ）、シクロポレフィンポリマーの場合をスパイラルフロー長（ｂ）として示す。なお、試料３ついてはさらに金型温度９０℃で射出成形を行った場合の結果を併記した。
【００５８】
実験例２
実験例１の試料１〜２及び４〜５の作製において、金型の代わりに予め熱伝導度が分っているガラス基板を用い、実験例１と同様にしてガラス基板上に各被膜１μｍを形成した。このようにして形成した各試料を以下により評価を行った。
【００５９】
［熱伝導度］
光交流法熱定数測定装置（アルバック理工社製）により、ガラス基板上に得た被膜に波長６８０ｎｍ、出力５０ｍＷのレーザーを照射し熱電対で温度拡散を測定した。同一の測定を３回行ない、ガラス基板の熱伝導率を計算により除外する事で被膜の平均の熱伝導度（Ｗｍ-1Ｋ-1）を求めた。
【００６０】
これらの結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
本発明による流動性改善の実用上の効果について流動長及び転写性の向上の他にサイクルタイムの改善、成形品の品質向上が挙げられる。試料３での成形時の金型温度の違いによる流動長と試料１あるいは試料２との流動長との対比から、本発明のアモルファス炭化珪素膜を表面に施した場合、試料３の金型試料の金型温度を１０℃以上変化させた場合に相当する流動長向上の効果が得られている。このことから、流動性と転写性の確保を維持しながら金型温度を１０℃以上下げることが出来るため、充填完了後の冷却工程の時間が短縮され成形工程全体のサイクルタイムの短縮が可能となる。さらに樹脂温度１０℃以下の低減効果があるので、樹脂の黄変現象が改善して製品の輝度向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の金型構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の金型成形面の一部拡大断面図である。
【図３】光学部品用凹凸パターン代表例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 金型（可動金型５および／または固定金型６に相当）
２ 無電解めっき層
３ アモルファス膜
４ 成形面
５ 可動金型
６ 固定金型
７ 成形キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型。
【請求項２】
前記無電解めっき層がＮｉとＰを含む無電解めっき層である請求項１に記載の樹脂成形用金型。
【請求項３】
前記アモルファス炭化珪素膜からなる表面層の厚さが０．０５〜２０μｍである請求項１または２に記載の樹脂成形用金型。
【請求項１】
金型成形面の母材側には無電解めっき層が形成され、前記金型成形面の成形面側にはアモルファス炭化珪素膜からなる表面層が形成されており、前記アモルファス炭化珪素膜中のＳｉ含有量が６０重量％以上であることを特徴とする樹脂成形用金型。
【請求項２】
前記無電解めっき層がＮｉとＰを含む無電解めっき層である請求項１に記載の樹脂成形用金型。
【請求項３】
前記アモルファス炭化珪素膜からなる表面層の厚さが０．０５〜２０μｍである請求項１または２に記載の樹脂成形用金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１９８８７７（Ｐ２００６−１９８８７７Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２７１３（Ｐ２００５−１２７１３）
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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