隨著光電顯示技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工設(shè)備及工藝的需求也越來越高。 液晶顯示背光模組中關(guān)鍵件——增光膜的制造就離不開超精密加工設(shè)備。

擁有單點超精密輥筒模具機床，具備了制造輥筒的基本能力，這還不夠，要加工出一支高質(zhì)量的輥筒模具，還需要掌握相關(guān)的工藝技術(shù)。

超精密單點金剛石模具機床采用的是天然金剛石刀具在輥筒表面直接出高精密度的微細結(jié)構(gòu)花紋花紋，然后作為輥筒模具，廣泛應(yīng)用于：精密結(jié)構(gòu)復(fù)制成型工藝中 如 UV涂布 、擠出成型、3D光柵印刷等領(lǐng)域；

   

    單晶體金剛石是當前最理想的超精密車削加工刀具材料。最精密刀具采用優(yōu)質(zhì)單晶體天然金剛石，要求大顆粒（0.5-1.5克拉）、無雜質(zhì)、無缺陷、淺色透明；金剛石是已知材料中硬度最高，強度和耐磨性、導(dǎo)熱性能好，與有色金屬間的摩擦因素低、親和力小，氧化溫度高；

 

  單點金剛石刀具的特點：

? 較高的耐磨性，壽命長；

? 其特殊的結(jié)晶體結(jié)構(gòu)使其刀具的刃口可以達到原子級平直度與鋒利度；

? 高導(dǎo)熱系數(shù)可降低加工中變形；

? 切削深度一般是 微米 量，精度到  ；

? 可加工出微米及亞微米級的形狀精度及納米表面粗糙度的精密工件；

   

模具通常需要達到一定的剛度和熱穩(wěn)定性，通常是以鋼材為基體，而天然金剛石無法在鋼材上直接加工，只能在有色金屬上進行加工。

眾所周知，輥筒模具的傳統(tǒng)加工方法是： 在鋼基體輥筒表面鍍一層軟的銅層，鋼基底通常未經(jīng)熱處理， 然后使用金剛石刀具在銅表面車削和雕刻出花紋結(jié)構(gòu)。

完成花紋結(jié)構(gòu)雕刻后的輥筒可以直接用于擠出成型或者涂布以及UV固化生產(chǎn)作業(yè)中。但是由于輥筒在很容易短時間內(nèi)氧化，其高光潔度表面一旦氧化，會在后續(xù)生產(chǎn)過程中，影響光學(xué)膜成型的精度；同時銅的質(zhì)地非常（軟），其洛氏硬度值約為 220 維卡(Vicker) ，在切削或雕刻過程中都很容易造成損壞；另外或這種銅模輥使用壽命非常短。

   

    銅輥筒的保存也是比較復(fù)雜和高成本，只有保存在氮氣里，免于暴露在外部空氣中才能保持銅不被氧化，因而這種方式成本很高；

后來國際上通行的做法是，在完成銅輥表面結(jié)構(gòu)雕刻后，再在經(jīng)過雕刻的銅鍍層表面加鍍一薄層鉻，以保護其下層較軟的銅，這種鍍鉻后的輥筒在生產(chǎn)過程中壽命相對得到較大的提升。

然而鍍鉻輥筒雖然解決了銅輥硬度和壽命的問題，但仍然存在其他較多的問題：

  1. 后續(xù)鍍鉻層非常?。?-10 um），因此對于輥筒后續(xù)生產(chǎn)過程中保護有限；

  2. 加工后的最終鉻鍍層本身內(nèi)部存在細微裂縫，而且整個柱體表面的鉻鍍層厚度不均勻。這將影響整個輥筒工作面光學(xué)質(zhì)量；

  3. 后續(xù)加鍍的薄鉻層在經(jīng)過短時間使用后，尤其在使用酸性樹脂（例如 PVC）在擠出生產(chǎn)過程時，可能會與銅質(zhì)雕刻鍍層產(chǎn)生分離。導(dǎo)致輥筒報廢，必須進行重新加工。因此，擠壓機生產(chǎn)將中斷，并且?guī)聿槐匾纳a(chǎn)延誤和成本增加。

4. 后續(xù)加鍍的薄鉻層會給銅質(zhì)輥筒增加不必要的厚度，從而導(dǎo)致原先的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生改變。銅質(zhì)雕刻透鏡上表面增加的鍍鉻層會改變透鏡剖面的設(shè)計形狀（刀形頂部），使剖面變?yōu)檩^圓滑的形狀。這種鍍鉻透鏡剖面會形成"平坦區(qū)域"而非"刀形頂部"形狀的透鏡。因此，使原先的光學(xué)透鏡設(shè)計發(fā)生明顯變化，從而造成負面影響。

     

多年來，國際上一直在尋求一種更好的解決方案，如今國際上比較先進的做法就是在輥筒上，鍍上一層鎳磷合金鍍層，再在鎳磷合金上加工花紋結(jié)構(gòu)，然后就可以直接將這種輥筒用于擠出、UV 涂布等生產(chǎn)中。

    鎳合金鍍層是一種表面處理技術(shù)，鍍于模具表面能有效的提高模具耐磨、耐腐蝕等特性，更能提高模具的亮度，顯著提升模具的使用壽命，廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。鎳磷合金鍍層具有以下優(yōu)點：

1.優(yōu)異的耐腐、耐磨性能；
2.非磁性的、低應(yīng)力的鍍層；
3.極低的孔隙率鍍層；
4.優(yōu)異的脫模性能;

5. 增加模具壽命達10倍以上。

菲斯特科技長期"大尺寸微細結(jié)構(gòu)光學(xué)元件"的開發(fā)及其在光電顯示領(lǐng)域的應(yīng)用，2004年就擁有國內(nèi)最大的超精密單點金剛石菲涅爾透鏡和超精密單店金剛石納米輥筒模具機床，憑借先進的生產(chǎn)裝備，領(lǐng)先的技術(shù)儲備和完善的自主知識產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)建立了在“光學(xué)設(shè)計與模擬仿真、光學(xué)高分子材料、超大精密模具設(shè)備和成套精密成型工藝”的技術(shù)體系：

 

    菲斯特公司認識到，之前國內(nèi)的鎳合金鍍層技術(shù)應(yīng)用通常是工業(yè)領(lǐng)域，為工件表面保護和耐腐蝕，還無法真正應(yīng)用到光學(xué)領(lǐng)域，因為光學(xué)領(lǐng)域的模具通常具有微細光學(xué)結(jié)構(gòu)，要求精度更高，表面光潔度更高。

  從2006年起，菲斯特建立團隊，開發(fā)鎳合金鍍層技術(shù)應(yīng)用在超精密模具表面，經(jīng)過幾年的積累，與2011年開發(fā)出“高磷高厚鎳磷合金”鍍層，經(jīng)過驗證，已達到了國際領(lǐng)先水平：

  1. 鍍層的厚度可達1mm 以上； 市場上一般是30um以下；

  2. 磷含量達到8-11%以上，高于目前市面上的10%；

  菲斯特高磷高厚鎳磷合金”鍍層鍍層技術(shù)優(yōu)勢：

1. 鍍層的硬度較高，不會象銅那樣容易損壞，并且鍍層的洛氏硬度值超過 550 Vicker；

2. 金剛石刀具切削性能佳，對刀具損耗降到最低；

3. 輥筒花紋雕刻后，鍍層不易著色，在后續(xù)生產(chǎn)中，并且只要對表面進行適當清潔，也不會對后續(xù)產(chǎn)品產(chǎn)生污點；

4. 鍍層的表面光潔度極佳，整個柱面鍍層的厚度均勻；

5. 整體鍍層在經(jīng)過長時間使用后，也不會與未經(jīng)熱處理的鋼質(zhì)基體產(chǎn)生分離；

6. 完美的光學(xué)設(shè)計剖面直接雕刻到鍍層，可實現(xiàn)最佳的光學(xué)性能；

  鍍層的厚度越厚，其實現(xiàn)的技術(shù)就越復(fù)雜；同時，鍍層越厚，就越能實現(xiàn)薄鍍層很難實現(xiàn)的功能，甚至可以實現(xiàn)對厚鍍層進行車削加工等用途；磷含量越高，加工時候的精度就越能得到保障。

  鎳磷合金鍍層技術(shù)是隨著光電顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的， 是超精密單點金剛石加工的最佳材料，其加工性能優(yōu)異，模具精度高，壽命長，具有耐腐蝕的特點，廣泛應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域各個方面。

  菲斯特在微細結(jié)構(gòu)光學(xué)元件及其在光電顯示領(lǐng)域的應(yīng)用方面積累多年的經(jīng)驗，孜孜不倦，在核心技術(shù)方面建立了基礎(chǔ)性、完整性和自主性的技術(shù)體系，不但擁有目前超精密單點金剛石雕刻機床，結(jié)構(gòu)輥筒、花紋輥輪模具雕刻設(shè)備，還具備相配套的輥筒表面處理工藝，在超精密加工方面具有完善的體系。