KR20170118698A - 폴리머 마이크로웨지 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20170118698A
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데이비드 제이. 카터
티루넬벨리 에스. 스리람
파르산트 쿠마르
클레이턴 모리스
윌리엄 더블유. 맥팔랜드
유진 에이치. 쿡
블랑 존 르
알라 김벨
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더 차레스 스타크 드레이퍼 래보레이토리, 인코포레이티드
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Abstract

마이크로스케일 건식 접착성 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드는 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티, 상기 제 1 캐비티의 표면에서 규정된 마이크로스케일 구조체 배열에 대한 네거티브 패턴, 및 상기 마이크로스케일 구조체 배열에 대한 네거티브 패턴의 캐비티 외부에서 규정된 제 2 깊이를 갖는 적어도 1개의 제 2 캐비티를 포함하고, 상기 적어도 1개의 제 2 캐비티는 상기 마이크로스케일 건식 접착성 구조체의 스탠드오프에 대한 네거티브 패턴을 규정한다.

Description

폴리머 마이크로웨지 및 그 제조방법{POLYMER MICROWEDGES AND METHODS OF MANUFACTURING SAME}
(관련출원의 상호참조)
본 출원은 2014년 12월 10일에 출원한 발명의 명칭이 "폴리머 마이크로웨지, 제조방법, 테스트 방법 및 사용 방법"인 미국 가출원 번호 제62/090,337호, 및 2014년 12월 10일에 출원한 발명의 명칭이 "내구성 마이크로/나노 몰드 제조 기술"인 미국 가출원 번호 제62/090,265호에 대한 35 U.S.C. §119(e) 하에서 우선권을 주장하며, 모든 목적에 대해 그 전체를 참조로 본 명세서에 포함한다.
본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 일반적으로 합성의 건식 접착제 마이크로구조체, 이것의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
게코는 매끄러운 수직벽을 오르고, 심지어는 매끄러운 표면으로부터 거꾸로 매달리는 능력에 대해서 알려져 있다. 이 능력은 게코의 발과 발가락의 스패츌라로 불리는 나노스케일 구조로 분기된 강모라고 불리는 탄성 헤어의 존재로부터 유래된다. 표면에 대한 이들 스패츌라의 풍부성 및 근접성은 반데르발스력 단독만으로도 매끄러운 수직벽을 오르기 위해 필요한 접착 강도를 제공하기에 충분하게 한다. 연구진은 게코 발의 천연 접착제 특성을 모방한 합성 구조체("게코 접착제"라고도 하는 경우도 있음)를 생성하는 것에 영감을 얻었다.
제 1 양태에 따르면, 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드가 제공된다. 상기 몰드는 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상부면, 상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴, 및 마이크로스케일 구조체의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖고, 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프용의 제 2 네거티브 패턴을 규정하는 적어도 하나의 제 2 캐비티를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 몰드와 상기 마이크로스케일 구조체용의 캐스팅 재료 사이의 접착력을 감소시키기 위해 이형제로 적어도 부분적으로 코팅된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 상기 제 1 캐비티가 규정된 왁스 부분을 포함한다. 상기 왁스 부분은 머시닝 왁스를 포함할 수 있다. 상기 몰드는 베이스 플레이트 및 상기 왁스 부분의 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고, 상기 베이스 플레이트에 상기 왁스 부분을 고정하도록 구성된 리테이너를 더 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 에폭시로 형성된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이는 마이크로웨지의 어레이를 포함한다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 30도~약 70도의 각도로 배치된 중심선을 포함할 수 있다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 20도~약 65도의 각도로 배치된 리딩 에지(leading edge)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 35도~약 85도의 각도로 배치된 트레일링 에지(trailing edge)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로웨지는 마이크로웨지의 리딩 에지와 인접한 마이크로웨지의 트레일링 에지 사이에 규정된 요입 공간을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로웨지는 약 80㎛~약 120㎛의 높이와 약 20㎛~약 40㎛의 폭을 갖는 베이스를 갖는다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 약 120㎛~약 160㎛의 길이를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이용의 네거티브 패턴은 제 2 깊이보다 더 큰 깊이로 몰드 내로 연장된다.
또 다른 양태에 따르면, 몰드에서 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 몰드의 상부면에 있어서의 제 1 캐비티 내의 상기 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴, 및 상기 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴 외부의 상기 제 1 캐비티 내에 배치된 스탠드오프 캐비티를 포함하는 몰드를 제공하는 단계; 상기 네거티브 패턴 상에 캐스팅 재료를 증착하는 단계, 및 상기 캐스팅 재료를 경화시키는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 실질적으로 단절각뿔 형상으로 상기 몰드의 일부를 캐스팅하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 몰드의 일부의 측벽과 접촉하고 상기 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖는 리테이너로 상기 베이스 플레이트에 상기 몰드의 일부를 고정하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 제 1 캐비티에 마찰 감소제를 적용하는 단계, 상기 제 1 캐비티에 마이크로스케일 패턴을 머시닝하는 단계, 및 상기 제 1 캐비티로부터 상기 마찰 감소제를 세척하는 단계를 포함하는 공정에 의해 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴을 규정하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 상부면을 이형제로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료의 경화시 상기 캐스팅 재료의 상부면에 압력을 가하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계 및 상기 마이크로스케일 구조체를 제거한 후 몰드를 검사하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 몰드가 손상되었다는 검사 중의 결정에 대해 즉각 대응하여 몰드를 재조정하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체는 복수의 마이크로스케일 엘리먼트 및 하나 이상의 스탠드오프를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계는 잉킹 플레이트의 상부면 상에 액체 폴리머의 층을 증착시키는 단계, 상기 액체 폴리머와 접촉하여 상기 잉킹 플레이트 상에 마이크로스케일 구조체를 배치하는 단계, 및 상기 잉킹 플레이트로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 잉킹 플레이트의 상기 상부면과 접촉시켜 상기 하나 이상의 스탠드오프를 배치하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 잉킹 플레이트 상에 상기 마이크로스케일 구조체를 배치하는 단계 이전에, 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 잉킹 플레이트의 상부면 상에 상기 액체 폴리머의 층을 증착하는 단계 이전에, 상기 액체 폴리머를 필터링하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 배치된 상기 액체 폴리머를 포함하는 마이크로스케일 구조체를 메사 플레이트 상에 배치하는 단계, 및 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 상기 메사 플레이트와 접촉시키면서 상기 액체 폴리머를 경화시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 엘라스토머의 패턴화 층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 베이스에 대향하는 표면 상에 마이크로스케일 구조체를 포함하는 패치의 베이스를 컴플라이언트 재료층으로 피복된 롤러를 이용하여 플레이트에 부착하는 단계, 상기 패치 상에 몰드 재료를 증착하는 단계, 상기 몰드 재료를 경화시키는 단계, 및 상기 몰드 재료가 경화된 후에 몰드 재료로부터 상기 플레이트 및 패치를 제거하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 플레이트에 상기 패치의 베이스를 접착제로 접착하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 패치 주위에 댐을 형성하는 단계 및 상기 댐에 의해 규정된 영역 내에서 상기 패치 상에 상기 몰드 재료를 증착하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 몰드 재료의 경화시에 상기 몰드 재료에 압력을 가하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 몰드 재료로부터 상기 플레이트 및 패치를 제거하는 단계 후, 상기 몰드의 표면을 평활화하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 마이크로스케일 구조체 상에 이형 재료의 층을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 이형 재료는 상기 몰드가 상기 마이크로스케일 구조체에 부착하는 것보다 덜 강하게 부착된다.
또 다른 양태에 따르면, 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드가 제공된다. 상기 몰드는 에폭시 보디를 포함한다. 상기 에폭시 보디는 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상부면, 및 상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드가 제공된다. 상기 몰드는 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티 및 적어도 하나의 테이퍼된 측벽을 포함하는 상부면을 갖는 왁스 보디, 상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴, 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖고, 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프용의 제 2 네거티브 패턴을 규정하는 적어도 하나의 제 2 캐비티, 베이스 플레이트, 및 상기 왁스 보디의 적어도 하나의 테이퍼된 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고, 상기 왁스 보디를 상기 베이스 플레이트에 고정하도록 구성된 리테이너를 포함한다.
첨부되는 도면은 실제 비율로 묘사되는 것은 아니다. 도면에 있어서, 다양한 도면으로 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성 엘리먼트는 동일한 번호로 표시된다. 명확하게 하기 위해서, 모든 도면에서 모든 구성 엘리먼트가 첨부되는 것은 아니다. 도면에 있어서,
도 1a는 마이크로엘리먼트의 패턴을 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태의 일부의 정면도이고;
도 1b는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에서 사용될 수 있는 마이크로웨지의 일 실시형태의 확대 정면도이고;
도 2a는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에서 사용될 수 있는 마이크로엘리먼트의 일 실시형태의 확대 정면도이고;
도 2b는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에서 사용될 수 있는 마이크로엘리먼트의 다른 실시형태의 확대 정면도이고;
도 3은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태의 마이크로웨지의 단부에 형성된 립(lip)을 도시하고;
도 4a는 지지 구조체에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태의 등각도이고;
도 4b는 도 4a의 몰드의 단면도이고;
도 5a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태를 형성하는 방법의 일부에서 형성된 구조체를 도시하고;
도 5b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태를 형성하는 방법의 일부에서 형성된 구조체를 도시하고;
도 5c는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태를 형성하는 방법의 일부에서 형성된 구조체를 도시하고;
도 6a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태를 세정하는 동작을 도시하고;
도 6b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드의 일 실시형태를 세정하는 다른 동작을 도시하고;
도 7a는 롤러로 강성 플레이트 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 증착하는 방법의 일 실시형태를 도시하고;
도 7b는 도 7a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 8은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 주위에 형성된 댐을 갖는 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 9는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 상에 증착된 액체 폴리머 또는 에폭시를 가진 도 8의 구조체 및 상기 댐에 의해 규정된 영역에 있어서의 강성 플레이트를 도시하고;
도 10은 도 9에 도시된 액체 폴리머 또는 에폭시의 표면 상에 배치된 플라스틱랩으로 랩핑된 강성 플레이트의 일 실시형태를 도시하고;
도 11은 도 10의 강성 플레이트 상에 배치된 추를 도시하고;
도 12는 도 11에 도시된 추, 댐 및 강성 플레이트의 경화 제거 후에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 강성 플레이트 상에 증착된 폴리머 또는 에폭시를 도시하고;
도 13은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 형성하기 위해 도 12의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 강성 플레이트로부터 제거된 경화된 폴리머 또는 에폭시를 도시하고;
도 14는 백 플레이트 상에 배치되고 도금 고정구 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 도시하고;
도 15는 접착층 및 이형층으로 코팅된 도 14의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 16은 전도성 시드층으로 코팅된 도 15의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 17은 도 16의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 상에 전착된 금속 구조체를 도시하고;
도 18은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 형성하기 위해 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 도금 고정구로부터 제거된 도 17의 금속 구조체를 도시하고;
도 19는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 머시닝하는 방법의 일 실시형태를 도시하고;
도 20a는 몰드 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 형성하기 위한 재료를 증착하는 단계를 도시하고;
도 20b는 도 20a의 몰드에서 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 형성하기 위한 재료 상에 이형층으로 랩핑된 압축 플레이트를 배치하는 단계를 도시하고;
도 20c는 도 20b의 압축 플레이트 상에 추를 배치하는 단계를 도시하고;
도 20d는 도 20a의 몰드에 있어서의 경화된 재료로부터 압축 플레이트를 제거하는 단계를 도시하고;
도 20e는 도 20a의 몰드에 있어서의 경화된 재료로부터 이형층을 제거하는 단계를 도시하고;
도 20f는 도 19a의 몰드로부터 경화된 재료를 제거하여 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 얻는 것을 도시하고;
도 21a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 왁스 몰드의 일 실시형태를 도시하고;
도 21b는 손상된 왁스 몰드의 일 실시형태를 도시하고;
도 22a는 롤러로 강성 플레이트 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 증착하는 방법의 일 실시형태를 도시하고;
도 22b는 도 22a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 23은 잉킹 플레이트의 실시형태를 도시하고;
도 24는 도 23의 잉킹 플레이트 상에 증착된 도 22a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 25는 경화 플레이트의 일 실시형태 상에 배치된 도 21a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 26은 메사 경화 플레이트의 일 실시형태 상에 배치된 도 22a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 27a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 조립될 수 있는 패브릭 메시의 일 실시형태를 도시하고;
도 27b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 조립될 수 있는 패브릭 메시의 다른 실시형태를 도시하고;
도 27c는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 조립될 수 있는 패브릭 메시의 다른 실시형태를 도시하고;
도 28a는 패브릭 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시 형태를 도시하고;
도 28b는 패브릭 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 다른 실시형태를 도시하고;
도 29는 패브릭 메시를 유지하는 프레임을 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 도시하고;
도 30은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체로 캐스팅되는 재료를 포함하는 몰드 상에 배치된 이형층 및 패브릭 메시로 랩핑된 강성 플레이트를 도시하고;
도 31은 글러브에 결합된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 포함하는 패치를 도시하고;
도 32는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 포함하는 패치가 결합될 수 있는 아이템을 착용 가능한 대안적인 위치를 도시하고;
도 33a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 결합된 일 실시형태를 포함하는 패치를 갖는 핸드 그립을 구비한 권총을 도시하고;
도 33b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 포함하는 패치를 갖는 핸드 그립을 구비한 소총을 도시하고;
도 34는 글러브 및 오브젝트에 결합된 상보적인 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 도시하고;
도 35는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로 엘리먼트로서 이용될 수 있는 마이크로 필러 어레이의 일 실시형태를 도시하고;
도 36은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 이용될 수 있는 마이크로 타워 어레이의 실시형태를 도시하고;
도 37은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 이용될 수 있는 마이크로 컬럼 어레이의 실시형태를 도시하고; 또한
도 38은 마이크로스케일 건식 접착제 구조의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 이용될 수 있는 마이크로 컬럼 어레이의 다른 실시형태를 도시한다.
본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 이하의 설명에서 기재되거나 도면에 도시된 구성 엘리먼트의 배치 및 구성의 상세한 내용에의 적용에 한정되지 않는다. 본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 다양한 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 어구 및 전문 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 한정적인 것으로 간주되어서는 안된다. 본 명세서에서 "열거하는", "포함하는", "갖는", "함유하는", "수반하는" 및 그 변형은 그 이후에 열거된 항목 및 그 등가물 뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것을 의도한다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체
본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 일반적으로 신규의 합성 "건식 접착제" 구조체(용어 건식 접착제는 접착제 구조체 및/또는 마찰 향상 구조체를 모두 포함함)의 형성 및 이를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 접착제 구조체 및/또는 마찰 향상 구조체는 마이크로스케일 엘리먼트, 예를 들면 약 100㎛ 미만의 특성 치수를 갖는 엘리먼트를 포함할 수 있으므로, 본 명세서에서 마이크로스케일 건식 접착제 구조체라고 칭한다. 마이크로엘리먼트의 패턴을 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태의 예가 도 1a에 도시되어 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 백킹(15) 상에 배치된 복수의 마이크로엘리먼트, 마이크로웨지(10)를 포함한다. 마이크로웨지(10)는 약 80㎛~약 120㎛의 높이(h), 약 20㎛~약 40㎛의 폭을 가진 베이스(b), 및 약 120㎛~약 160㎛의 길이를 가질 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 마이크로웨지는 백킹(15b)의 상부면(15s) 또는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 라인 또는 평면(p)으로부터 약 20도~약 65도의 각도(Γ)로 경사진 리딩 에지(10l)를 포함할 수 있다. 마이크로웨지는 라인 또는 평면(p)으로부터 약 35도~약 85도의 각도(α)로 경사진 트레일링 에지(10t)를 포함할 수 있다. 마이크로웨지는 마이크로웨지를 2등분하고, 라인 또는 평면(p)으로부터 약 30도~약 70도의 각도(β)로 경사지는 중심선(l)을 포함할 수 있다.
마이크로웨지(10)는 그 중심선(l)에 대해 비대칭 테이퍼를 가질 수 있다. 마이크로웨지(10)의 팁(t)은 인접한 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l) 위로 연장 될 수 있고, 인접한 마이크로웨지는 제 1 마이크로웨지의 트레일링 에지(10t) 하방 및 제 1 마이크로웨지(10)에 인접한 제 2 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l) 상방에 규정된 요입 공간(10r)을 규정할 수 있다. 이들 치수 및 각도 범위는 예이며, 본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 이들 특정 치수 또는 각도를 갖는 마이크로웨지 구조체에 한정되지 않는다.
본 명세서에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태는 폴리머, 예를 들면 폴리디메틸실록산(PDMS), 다른 실리콘, 폴리우레탄, 또는 다른 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 접착제 구조체의 실시형태를 형성할 수 있는 폴리우레탄의 구체예로는 BJB Enterprises로부터 입수 가능한 M-3160 A/B 폴리우레탄 및 L-3560 A/B 폴리우레탄을 들 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 본 명세서에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 형성할 수 있는 재료는 약 40~약 60의 쇼어 A 경도를 나타낸다.
일부 실시형태에 있어서, 도 2a, 도 2b 및 도 3의 현미경 사진에 도시한 바와 같이, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로웨지(10)는 접착력 및/또는 마찰력 향상 층(20)(이하, "강화층(20)")을 형성하는 마이크로웨지의 팁 상에 여분의 경화된 재료의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 강화층(20)은 마이크로웨지(10)보다 매끄러운 표면을 가지며, 마이크로웨지(10)의 팁(t)에 근접한 마이크로웨지 부분의 평활성을 증가시키기 위해 마이크로웨지에 추가될 수 있다. 강화층(20)은 탄성재로 형성될 수 있다. 강화층(20)은 잔여 마이크로웨지(10)와 동일한 재료로 형성될 수 있지만, 일부 실시형태에서는 잔여 마이크로웨지(10)와는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 도 2a, 2b, 및 도 3에 도시한 바와 같이, 강화층(20)은 매끄러운 표면을 가질 수 있지만, 다른 실시형태에서는, 예를 들면 리지, 컬럼 또는 기타 패턴으로 패터닝될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 강화층(20)은 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l)의 일부에만 존재할 수도 있고, 또는 다른 실시형태에서는 마이크로웨지(10)의 트레일링 에지(10t) 및 리딩 에지(10l) 모두에 존재할 수 있다(도 2b). 강화층(20)은 마이크로웨지(10)로 전환될 때에 강화층(20)의 저부에서 강화층(20)과 마이크로웨지(10)의 교차점, 예를 들면 도 3에 도시된 단차에서의 립에서 종료될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 각각의 마이크로웨지(10)의 베이스(b)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 약 0㎛~약 30㎛ 정도 서로 이간될 수 있고, 다른 실시형태에 있어서는, 예를 들면 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 마이크로웨지의 리딩 에지(10l)는 마이크로웨지(10)의 베이스(b)에서 제 1 마이크로웨지(10)에 인접한 제 2 마이크로웨지(10)의 트레일링 에지(10t)와 교차할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 강성 베이스 기판, 예를 들면 탄소 섬유 및 합판의 층을 포함하는 기판에 장착되어, 개선된 기계적 강성을 가진 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 제공할 수 있고 및/또는 실질적으로 동일 평면 내에 마이크로웨지(10)를 유지할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 1~도 3에 도시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 마이크로 머시닝 공정에 의해, 예를 들면 지지체 또는 다른 기판의 표면으로부터 재료를 절단하여 마이크로웨지를 형성함으로써 형성될 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일부 실시형태에 포함될 수 있는 다수의 마이크로웨지(수천~수백만)로 인해, 일련의 마이크로 머시닝 공정이 너무 느려져서 다수의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 제조에 실용적이지 않을 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 도 1~3에 도시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 반도체 산업에서 공지된 마이크로리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 마이크로리소그래피 및 에칭 기술은 종종 복잡하고 비용이 많이 들고, 또한 일부 실행에 있어서 소망한 만큼의 요입 프로파일을 갖는 마이크로웨지 어레이를 제조하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서, 몰딩에 의한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 형성을 포함하는 공정이 개발되어 왔다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체용 왁스 몰드
일부 실시형태에 있어서, 왁스 몰드는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 왁스 몰드 베이스는, 예를 들면 금속성, 예를 들면 알루미늄 몰드에서 캐스팅함으로써 소망의 크기 및 형상으로 형성되고, 네거티브 마이크로엘리먼트 패턴이, 예를 들면 마이크로톰 블레이드 또는 다른 마이크로머시닝 공구를 이용하여 왁스 몰드의 상부면에 형성된다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하기를 원하는 재료, 예를 들면 PDMS, 실리콘 또는 우레탄 재료를 몰드에 적용하여 경화시킨다. 경화 후, 경화된 재료를 몰드로부터 제거하여, 몰드와 접촉하고 있는 재료의 표면 상에 포지티브 마이크로엘리먼트 패턴을 형성한다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 왁스 몰드 및 지지 구조체의 예를 도 4a 및 4b에 도시한다. 왁스 몰드는 절두체, 예를 들면 사다리꼴 단면을 갖는 단절각뿔로서 형성된 왁스부(25)를 포함한다. 왁스 몰드(25)의 왁스부는 머시니스트 왁스(machinist wax) 또는 특정 구현에 적합한 다른 재료로 형성될 수 있다. 머시닝 왁스라고도 알려진 머시니스트 왁스는 고해상도 디테일로 뛰어난 머시닝 특성을 제공하도록 포뮬레이팅된 고융점의 하드 왁스이다. 일부 실시형태에 있어서, 경화시에 왁스 몰드로부터 에폭시 또는 폴리우레탄을 이형하기 위해서 밀봉제 또는 이형제를 제공할 필요가 없이 머시닝 가능한 왁스로 형성된 몰드의 표면 상에 직접 주입될 수 있다. 머시닝 가능한 왁스의 일부 포뮬레이션은 약 쇼어 D45~약 쇼어 D58의 범위의 경도 등급을 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 머시닝 가능한 왁스는 파라핀, 폴리에틸렌, 및 필요에 따라 1종 이상의 추가 성분과, 소망한 특성, 예를 들면 머시닝 가능한 왁스의 경도에 따라 조정된 상대량의 다양한 성분으로부터 포뮬레이팅된다. 다른 실시형태에 있어서, 왁스부(25)는 원뿔대 형상 또는 하나 이상의 테이퍼된 측벽을 갖는 임의의 다른 형상으로 형성될 수 있다.
왁스 몰드는 왁스부(25)가 윈도우 프레임 형상의 리테이너(35)에 의해 고정되는 베이스 플레이트(30)를 더 포함한다. 리테이너(35)는 왁스 몰드의 왁스부(25)의 측면의 테이퍼에 상응하는 테이퍼를 갖는 테이퍼된 표면(40)을 갖는다. 리테이너(35)는 하나 이상의 파스너(45), 예를 들면 볼트, 스크류, 또는 당업계에 공지된 다른 파스너를 이용하여 베이스 플레이트에 고정된다. 리테이너(35)는 왁스 몰드의 왁스부(25)의 측벽과 연결되어, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 머시닝 및 캐스팅을 위한 베이스 플레이트(30)에 왁스 몰드의 왁스부(25)를 고정한다.
일부 실시형태에 있어서, 왁스부(25)는 베이스 플레이트(30) 상에 직접 액체 형태로 증착되고, 리테이너(35)와 유사한 형상을 갖지만 왁스부(25)의 상부면(55)의 레벨로 연장되는 높이를 갖는 몰드로 둘러싸여져서, 냉각 및 경화된다. 그 다음, 몰드는 제거되고, 리테이너(35)는 베이스 플레이트(30)에 부착되어 베이스 플레이트 상의 제자리에 왁스부(25)를 유지한다.
다른 실시형태에 있어서, 왁스부(25)는 베이스 플레이트(30)와 접촉하지 않고 몰드 내에 형성될 수 있고, 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하부면(50)은 베이스 플레이트(30) 상에 장착되기 전에 평탄화되거나 평면화되어, 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상부면(55)에 패턴을 커팅할 때 및/또는 왁스 몰드의 왁스부(25) 상에의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅 시에, 왁스 몰드의 왁스부(25)에 형성되어 변형시킬 수 있는 하부면(50)과 베이스 플레이트(30) 사이의 갭을 최소화 또는 제거할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 액체 왁스의 층은 왁스 몰드의 왁스부(25)가 베이스 플레이트(30)에 장착될 때에 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하부면(50) 및/또는 베이스 플레이트(30) 상에 제공되어서, 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하부면(50) 상의 임의의 갭 또는 표면 러프니스를 충전할 수 있다.
왁스 몰드의 왁스부(25)가 베이스 플레이트(30)에 고정되는 즉시, 네거티브 마이크로엘리먼트 어레이 패턴, 예를 들면 마이크로웨지 어레이용의 패턴이 마이크로톰 또는 다른 마이크로머시닝 공구를 사용하여 상부면(55) 상에 형성될 수 있다. 마찰력 감소제 또는 윤활제, 예를 들면 세제와 물의 혼합물(예를 들면, Colgate-Palmolive로부터 입수 가능한 Ajax® 액체 주방용 세제와 물)이 마이크로엘리먼트 어레이 패턴의 형성시 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상부면(55)에 도포되어, 왁스 몰드의 왁스부(25) 내로의 마이크로톰 또는 다른 마이크로머시닝 공구의 삽입 및/또는 왁스 몰드의 왁스부(25)로부터 마이크로톰 또는 다른 마이크로 머시닝 공구를 제거하는 것을 보조할 수 있다. 마찰력 감소제 또는 윤활제는 왁스부(25)를 머시닝하는데 사용되는 마이크로머시닝 공구와의 마찰을 감소시켜서, 마찰력 감소제 또는 윤활제를 사용하지 않고 머시닝된 고정구와 비교하여 머시닝된 고정구의 표면 러프니스를 감소시킨다.
일부 실시형태에 있어서, 마이크로엘리먼트 어레이 패턴은 왁스 몰드 상에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 형성될 스탠드오프를 제공하는 고정구와 함께 왁스 몰드의 왁스부(25)에서 머시닝된다. 이것의 예가 도 5a-5c에 도시되어 있다. 도 5a~도 5c 및 도 6a 및 도 6b는 실질적으로 수직 측면을 갖는 왁스부(25)을 갖는 몰드를 도시하지만, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 테이퍼된 측면을 갖는 왁스부(25)를 가진 몰드가 대안으로서 사용될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 도 5a에는 왁스 몰드의 머시닝되지 않은 왁스부(25)가 베이스 플레이트(30) 또는 프레임 상에 배치된 것이 도시되어 있다. 제 1 머시닝 동작에 있어서, 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(55)의 일반적인 중앙집중 영역(55c)은 왁스 몰드로 형성할 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)을 수용하기 위한 제 1 리세스(60) 및 왁스 몰드로부터 형성할 마이크로웨지 접착제 구조체 상에 스탠드오프를 형성하기 위한 하나 이상의 더 깊은 리세스(65)를 포함하도록 머시닝된다. 그 다음, 마이크로엘리먼트(예를 들면, 마이크로웨지)용 패턴(70)이 왁스 몰드의 상부면(55)의 제 2 중앙집중 영역(55d)(제 1 중앙집중 영역(55c) 내)에 형성된다. 패턴(70)은 리세스(65)보다 왁스 몰드의 왁스부(25) 내로 더 깊게 연장된다. 패턴(70)은 도 1b를 참조하여 상술한 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일하거나 또는 유사한 치수 및 각도를 갖는 네거티브 마이크로웨지 패턴일 수 있다.
왁스 몰드의 왁스부(25)의 상부면(55) 상에 마이크로엘리먼트 에레이 패턴(70)을 형성한 후, 왁스 몰드를 세정하여 잔류 계면활성제를 제거해도 좋다. 몰드 세정 작업의 일 실시형태에 있어서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 왁스 몰드의 머시닝된 왁스부(25)를 포함하는 베이스 플레이트(30)는 싱크(80) 내의 세척조(75) 내에 소정 각도로 배치된다. 실온일 수 있거나 또는 왁스의 융점 이하로 가열될 수있는 탈이온수(DI)(85)는 세척조(75)로 흘러서 왁스 몰드를 린스한다. 탈이온수 (85)는 왁스 몰드의 린스 동안 세척조(75)에서 싱크(80)로 넘쳐 흐른다. 왁스 몰드를 약 20분 동안 또는 계면활성제 거품이 없는 맑은 물이 흘러나온 것이 확인될 때까지 탈이온수로 린스한다. 린스가 완료되는 즉시, 왁스 몰드를 수조로부터 제거하고, 물은 세척조(75) 및 싱크(80)로부터 배수한다. 그 다음, 왁스 몰드를 세척조(75)로 복귀시킨다. 왁스 몰드는 세척조(75) 안에 평평하게 내려놓은 것과는 대조적으로, 거의 기립되어 있도록 한쪽 끝에 놓이도록 위치시켜야 한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 이소프로판올(90), 예를 들면 약 500mL의 이소프로판올을 왁스 몰드에 걸쳐 플러싱한다. 왁스 몰드를 저압 N2로 블로잉 건조시키고, N2를 왁스 표면에 걸쳐서(마이크로엘리먼트 또는 마이크로웨지 방향을 따라) 소정 각도를 향하게 유지시킨다.
왁스 몰드의 머시닝 및/또는 세척 후에, 왁스 몰드의 머시닝된 상부면(55)은 왁스 몰드로부터 경화된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 이형을 용이하게 하는 이형제(57)(도 5c에 도시)로 코팅될 수 있다. 이형제는, 예를 들면 REPEL-SILANE™(옥타메틸시클로옥타실란 중에 용해된 디메틸디클로로실란의 2% 용액, 다수의 공급처로부터 입수 가능함) 이형제, 또는 당업계에 공지된 또 다른 이형제일 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체용의 폴리머 /에폭시 몰드
일부 구현에 있어서, 상술한 바와 같은 왁스로 형성된 몰드보다 더욱 내구성이 있는 마이크로웨지 접착제 구조체용 몰드를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 내구성 몰드의 사용은 몰드가 열화의 징후를 보이기 시작하여 재조정 또는 교체가 필요로 되기 전에, 왁스 몰드와 비교하여 내구성의 몰드로부터 더욱 다량의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅할 수 있기 때문에, 왁스 몰드의 사용보다 더욱 많은 양의 제조를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 일부 양태는 머시니스트 왁스보다 강한 재료로 형성되는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 캐스팅용의 내구성 몰드 및 이를 제조하는 방법을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅용 몰드는 경질 폴리머, 예를 들면 에폭시로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅용 몰드는, 예를 들면 Cytec, Inc.로부터 입수 가능한 CONATHANE® 에폭시 및/또는 CONAPOXY® 에폭시, 저수축 에폭시로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체 캐스팅용 에폭시 몰드를 형성하기 위해서는, 공지된 양호한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1), 예를 들면 상술 한 바와 같은 왁스 몰드 내에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 강성 플레이트(120), 예를 들면 유리판 또는 다른 형태의 강성 평판에 부착된다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 예를 들면 네오프렌과 같은 컴플라이언트층(135)으로 피복된 경질관(130)을 포함하는 롤러(125)는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 강성 플레이트(120)에 적용하고, 강성 플레이트(120)에 적용할 때에 마이크로스케일 건식 접착제 마이크로스케일 구조체(1)를 스퀴징하여, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 강성 플레이트(120) 사이의 기포 형성을 최소화할 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 강성 플레이트(120)에 정전인력, 반데르발스력에 의해, 또는 임시 접착제, 예를 들면 REVALPHA™ 열 방출 테이프에 의해 부착될 수 있다.
공지된 양호한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 강성 플레이트(120)에 부착된 후, 예를 들면 실리콘 또는 PDMS와 같은 재료의 댐(200)이 강성 플레이트(120) 상의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 주위에 형성된다(도 8). 선택적으로, 에폭시 몰드를 형성한 후 강성 플레이트(120)로부터 댐(200) 및/또는 에폭시 몰드를 제거하는 것을 보조하도록, REVALPHA ™ 열 방출 테이프 또는 다른 이형제를 강성 플레이트(120)의 상부면 상에 배치한 후, 댐(200)을 강성 플레이트(120)에 형성 또는 부착한다. 일부 실시형태에 있어서, 공지된 양호한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 이면(마이크로엘리먼트 패턴을 포함하지 않는 표면)은, 예를 들면 O2 플라즈마 중에서 세정된 후, 강성 플레이트(120)에 부착된다. 선택적으로, 이형층, 예를 들면 REPEL-SILANETM 또는 기상 증착된 트리클로로실란이 강성 플레이트(120)의 표면 및 댐(200)의 경계 내의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)에 증착될 수 있다. 그 다음, 몰드 재료, 예를 들면 폴리머 또는 에폭시 205(예를 들면 CONATHANE® 에폭시 및/또는 CONAPOXY® 에폭시)가 강성 플레이트(120)의 표면 및 댐(200)의 경계 내의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)(및 선택적 이형층이 사용된 경우에는 선택적 이형층 상부에) 상에 주입된다(도 9). 일부 실시형태에 있어서, 폴리머 또는 에폭시(205)는 강성 플레이트(120)의 표면 및 댐(200)의 경계 내의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 주입되기 전 및/또는 후에 진공하에 탈기되어, 폴리머 또는 에폭시(205) 내의 기포의 저감 또는 제거를 용이하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 폴리머 또는 에폭시(205)의 경화시, 예를 들면 도 9에 도시된 구조체를 고압 환경 하에서 배치함으로써, 폴리머 또는 에폭시(205)를 가압하여, 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)에서 기포를 저감 또는 제거하는 것을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 10에 도시한 바와 같이, 필요에 따라 이형층(215)으로 랩핑된, 예를 들면 유리판 또는 다른 평평한 표면과 같은 강성 플레이트(210)가 주입된 폴리머 또는 에폭시(205)의 상부에 배치된다. 이형층(215)은 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)에 강성 플레이트(210)가 부착되는 것보다 경화시 폴리머 또는 에폭시(205)에 덜 강하게 부착되도록 선택된다. 다른 실시형태에 있어서, 강성 플레이트(205)를 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)로부터 제거하는 것보다 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)로부터 더욱 쉽게 박리될 수 있도록, 이형층(215)은 강성 플레이트(210)에 부착되지 않고, 또한 강성 플레이트에 접착되지 않는 경우에는 가요성이도록 선택된다. 이형층(215)은, 예를 들면 폴리머 시트(예를 들면, 폴리염화비닐(PVC) 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 시트), Saran™ 플라스틱 랩 또는 알루미늄 호일로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 강성 플레이트(210)는, 예를 들면 이소프로판올, 플라즈마 세정(예를 들면, CF4/O2 플라즈마 중) 또는 습식 세정(예를 들면, H2O2/H2SO4 용액 중)으로 세정한 후, 이형층(215)으로 랩핑된다. 강성 플레이트(210)가 투명 또는 반투명한 실시형태에 있어서, 강성 플레이트(210)를 통해 댐(200)이 시인가능할 때까지 강성 플레이트(210)를 밀어 내릴 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 롤러 또는 다른 장치를 사용하여 이형층(215)과 강성 플레이트(210) 사이의 임의의 기포를 제거한 후, 주입된 폴리머 또는 에폭시(205) 상에 강성 플레이트(210)를 배치한다. 추, 예를 들면 한 쌍의 5파운드 추(220)를 강성 플레이트(210)의 상부에 배치한다(도 11). 추(220)는 주입된 폴리머 또는 에폭시(205)에 압력을 가하여, 경화시 주입된 폴리머 또는 에폭시(205) 중에의 기포의 형성을 감소 또는 제거하는 것을 보조할 수 있다. 폴리머 또는 에폭시(205)는 방치되어 경화된다. 일부 실시형태에 있어서, 폴리머 또는 에폭시(205)에, 예를 들면 도 11에 도시된 구조체를 약 80℃의 오븐 중에 약 16시간 또는 폴리머 또는 에폭시(205) 층의 재료 및 치수에 적합한 시간 및 온도 동안 배치함으로써 열이 가해져서, 경화가 가속화될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폴리머 또는 에폭시(205)는 실온에서 경화되도록 방치된다. 일부 실시형태에 있어서, 폴리머 또는 에폭시(205)를 경화하는 동안, 도 11에 도시한 구조체를, 예를 들면 약 30psi~50psi의 압력의 가압 챔버 내에 배치하여, 경화 동안 주입된 폴리머 또는 에폭시(205) 중에의 기포의 형성을 감소시키거나 또는 제거하는 것을 보조한다.
폴리머 또는 에폭시(205)가 경화된 후에, 추(220)는 제거되고, 이형층(215)은 강성 플레이트(210)로부터 랩핑이 해제되고, 강성 플레이트(210), 이형층(215) 및 댐(200)은 강성 플레이트(120)로부터 제거된다(도 12). 강성 플레이트(120)는, 예를 들면 강성 플레이트(120)와 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 사이에 적용된 열 방출 테이프가 이형되기에 충분한 열을 가함으로써 제거되고, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)로부터 박리되어 형성된 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)가 남는다(도 13). 형성된 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)는 도 1b를 참조하여 상술한 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일하거나 유사한 치수 및 각도를 갖는 네거티브 마이크로웨지 패턴(70)을 포함할 수 있다. 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는데 사용된다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체용 금속 몰드
또 다른 양태에 따르면, 폴리머 또는 에폭시 몰드보다 더욱 내구성이 있는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드가 금속 또는 금속 합금으로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 금속 몰드는 전주, 마이크로 머시닝, 또는 이 둘의 조합에 의해 형성될 수 있다.
도 14에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 금속 몰드를 전주하는 공정의 개시가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 미국 특허 출원 제13/451,713호에 기재된 바와 같이 왁스 몰드 내에 형성되고, 필요에 따라 백킹 기판(225) 상에 장착된 공지의 양호한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1), 예를 들면 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 도금 고정구(230)에 및/또는 중에 고정된다. 일부 실시형태에 있어서, 캐비티(235)는 백킹 기판(225)을 수용하도록 도금 고정구 내에 형성된다.
다른 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 백킹 기판(225) 상에 장착되지 않는 경우, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 당업계에 공지된 임의의 다양한 종류의 접착제, 예를 들면 이중 스틱 테이프(예를 들면 REVALPHA™ 열 방출 테이프, Nitto Denko Corporation) 또는 글루(예를 들면 Sil-Poxy® 실리콘 고무 접착제, Smooth-On Inc.)를 사용하여 도금 고정구(230)의 평평한 상부면(240)에 직접 접착할 수 있다. 컴플라이언트층, 예를 들면 네오프렌으로 피복된 경질관을 포함하는 롤러를 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 도금 고정구(230)에 적용하는데 사용하여, 도금 고정구(230)에 적용할 때에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 스퀴징하여, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 도금 고정구(230) 사이의 기포 형성을 최소화할 수 있다.
도금 고정구(230)는 스틸 또는 임의의 다른 경질의, 선택적으로 도전성의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)은, 예를 들면 마무리된 금속 몰드 내에 균일한 0.027인치의 리세스가 세팅되도록 약 0.027인치(약 0.06cm) 정도로 도금 고정구(230)의 상부면(240) 위로 연장되어, 마무리된 금속 몰드로부터 추가의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)을 형성할 수 있다.
필렛(245), 예를 들면 에폭시 필렛이 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)의 측벽과 도금 고정구(230) 사이의 계면(250)에 형성될 수 있다. 에폭시 필렛(245)은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 도금 고정구(230)의 캐비티(235) 사이에 존재할 수 있는 임의의 갭을 충전하여, 금속이 임의의 이러한 갭에서 전주되어 전주 몰드 상에 바람직하지 않은 고정구를 형성하는 것을 방지하기 위해 사용되거나, 또는 완성된 전주 몰드가 도금 고정구(230)로부터 이형되기 어렵게 할 수 있는 임의의 갭을 충전하기 위해 사용될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트(10)는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 전주된 금속 몰드를 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)로부터 이형하는 것을 보조할 이형층(250)으로 피복되어도 좋다. 일부 실시형태에 있어서, 접착층(255)은 우선 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 증착되어, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)에 대한 이형층(250)의 접착을 용이하게 한다. 일부 실시형태에 있어서, 이형층(250)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 REPEL-SILANE™로 이루어지거나 또는 포함할 수 있고, 또한 접착층(255)은 크롬 및/또는 티타늄으로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다. 접착층(255)은, 예를 들면 스퍼터링에 의해 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 증착될 수 있다. 이형층(250)은 접착층(255) 및/또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에, 예를 들면 PTFE의 개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD) 또는 REPEL-SILANE™의 기상 증착법 의해 증착될 수 있다.
시드 금속층(260), 예를 들면 몰리브덴 또는 구리의 층은 이형층(250) 또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)(도 16에서는 이형층(250) 및 접착층(255)은 명확성을 위해 도시하지 않음) 상에 증착되고, 금속 몰드의 보디(265)는, 예를 들면 전기도금에 의해 시드층(260) 상에 형성된다(도 17에는 시드층을 도시하지 않음). 금속 몰드의 보디(265)는 시드층(260)과 동일한 금속 또는 다른 금속, 예를 들면 구리, 알루미늄, 스틸 또는 금속 합금일 수 있다.
그 다음, 금속 몰드는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 및 도금 고정구로부터 제거되어, 완성된 금속 몰드(270)가 얻어진다(도 18). 금속 몰드(270)를 검사하고, 일부 실시형태에 있어서는 결함을 제거하거나, 금속 몰드(270)의 표면을 매끄럽게 하거나, 또는 금속 몰드(270)를 마무리하기 위해, 예를 들면 다이아몬드 공구 또는 다른 마이크로머시닝 공구를 이용하여 마이크로머시닝해도 좋다. 일부 실시형태에 있어서, 이형제, 예를 들면 PTFE, REPEL-SILANE™ 또는 트리클로로실란을 금속 몰드(270)의 표면 상에 코팅되어도 좋다. 머시닝된 금속 몰드(270)는 도 1b를 참조하여 상술한 바와 같은 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일 또는 유사한 치수 및 각도를 갖는 네거티브 마이크로웨지 패턴(70)을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 금속 몰드(270)는 사출성형용 인서트로서 사용될 수 있다. 금속 몰드(270)는 백킹 기판(225)과 반대 위치에 있는 사출 성형 장치 내에 배치될 수 있다. 폴리머 재료가 금속 몰드(27)와 백킹 기판(225) 사이의 공간 내로 사출되어, 단일 사출 몰딩 작업으로 백킹 기판(225) 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 금속 블록(275)을 직접 머시닝함으로써, 사전 제작된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 사용하지 않고, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하기 위한 금속 몰드(270)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 금속 블록(275)은 선택적으로 표준 마이크로머시닝 공구, 예를 들면 공구강 또는 다결정질 다이아몬드 스톡(직경 ~.001"-.010")으로 제조된 마이크로밀링 비트에 의해 대략적으로 머시닝되어 소망한 배향, 웨지각 및 피치를 갖는 웨지 스터브(280)의 어레이를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 인접한 웨지 사이의 컷아웃은 완성된 몰드에 마이크로웨지를 몰딩하는데 사용될 수 있는 컷아웃보다 약 10㎛~약 20㎛ 작은 치수, 예를 들면 폭을 가질 수 있다. 다이아몬드 공구 또는 기타 정밀 마무리 공구(예를 들면, 실리콘 카바이드 또는 공구강으로 형성됨)는 금속 블록(275)을 더 가공하여 마무리된 마이크로그루브(285)를 형성하여 금속 몰드(270) (도 19)를 완성하는데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 3D 프린터가 금속 블록(275) 상에 웨지 스터브(280)의 어레이를 형성하는데 이용될 수 있다. 전기 도금이 3D 인쇄 작업에 의해 남겨진 공극을 충전하기 위해 및/또는 웨지 스터브(280)의 어레이를 매끄럽게 하기 위해 웨지 스터브(280)의 3D 인쇄된 어레이 상에 행해질 수 있다. 다이아몬드 공구 또는 기타 정밀 마무리 공구가 3D 인쇄된 웨지 스터브(280)의 어레이로부터 마무리된 마이크로그루브(285)를 형성하여 금속 몰드(270)을 완성하기 위해, 금속 블록(275)을 더 가공하기 위해 사용될 수 있다. 또는, 다이아몬드 공구 또는 기타 정밀 마무리 공구가 스터브를 우선 형성하지 않고 금속층에 웨지 컷아웃을 직접 형성하는데 사용될 수 있다(공구가 더욱 마모될 잠재성이 있음).
마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅
몰드, 예를 들면, 상술한 바와 같은 왁스 몰드, 폴리머 몰드, 에폭시 몰드 또는 금속 몰드 중 어느 하나로부터 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 방법의 일 실시형태가 도 20a~도 20f에 도시되어 있다. 이들 도면은 왁스 몰드의 왁스 부분(25) 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 것을 예시하지만, 상이한 재료, 예를 들면 폴리머, 에폭시 또는 금속으로 형성된 몰드로부터 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅할 때 실질적으로 유사한 작업이 수행될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 도 20a는 왁스 몰드의 왁스 부분(25)의 상부면(55) 상에 증착되는 마이크로스케일 건식 접착제 구조를 형성할 캐스팅 재료 (95), 예를 들면 액체 형태의 폴리머를 도시한다. 일부 실시형태에 있어서, 폴리머는 PDMS로 이루어지거나 또는 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 폴리머는 목적한 구현을 위해 선택된 실리콘, 우레탄 또는 다른 폴리머로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다. 왁스 몰드가 이용되는 일부 실시형태에 있어서, 왁스 몰드는 도 20a~20f에 도시한 것보다는 도 4a 및 4b를 참조하여 도시하고 설명한 바와 같이 구성될 수 있다.
도 20b에 도시된 바와 같이, 이형층(105)으로 랩핑된 강성 플레이트(100), 예를 들면 유리판 또는 다른 편평한 표면이 주입된 캐스팅 재료(95)의 상부에 위치된다. 이형층(105)은 폴리머 재료(95)에 경화된 폴리머 재료(95)에 강성 플레이트(210)가 부착되는 것보다 덜 강하게 부착되도록 선택된다. 다른 실시형태에 있어서, 이형층(105)은 강성 플레이트(100)가 경화된 캐스팅 재료(95)로부터 제거될 수 있는 것보다 경화된 캐스팅 재료(95)로부터 보다 용이하게 박리될 수 있도록, 강성 플레이트(100)에 접착되지 않고, 또한 강성 플레이트(100)에 접착되지 않을 때에는 가요성이 되도록 선택된다. 이형층(105)은, 예를 들면 폴리머 시트(예를 들면, 폴리염화비닐(PVC) 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)), Saran ™ 플라스틱 랩 또는 알루미늄 호일로 이루어지거나 또는 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 강성 플레이트(210)는, 예를 들면 이소프로판올, 플라즈마 세정(예를 들면, CF4/O2 플라즈마 중) 또는 습식 세정(예를 들면, H2O2/H2SO4 용액 중)으로 세정한 후, 이형층(105)으로 랩핑된다. 강성 플레이트(100)는 왁스 몰드에서 밀어 내려진다. 강성 플레이트(100)가 투명 또는 반투명한 실시형태에 있어서, 강성 플레이트(100)를 왁스 몰드의 왁스 부분(25)이 강성 플레이트(100)를 통해 시인가능할 때까지 밀어 내려진다. 일부 실시형태에 있어서, 롤러 또는 다른 장치를 사용하여 이형층(105)과 강성 플레이트(100) 사이의 임의의 기포를 제거한 후, 주입된 캐스팅 재료(95) 상에 강성 플레이트(100)를 배치한다. 추(110), 예를 들면 5파운드 추가 강성 플레이트(100)의 상부에 배치된다(도 20c). 캐스팅 재료(95)는 몰드 내에 하룻밤 또는 사용되는 캐스팅 재료(95)의 유형에 기초하여 적당한 시간 동안 방치되어 경화된다. 일부 실시형태에 있어서, 경화를 촉진시키기 위해 캐스팅 재료(95)에 열이 가해질 수 있지만, 변형되거나 용융되기 시작하는 지점까지 몰드를 가열하지 않도록 주의해야 한다. 일부 실시형태에 있어서, 캐스팅 재료(95)는 UV 경화성이어도 좋고, 경화를 촉진시키기 위해 UV광이 강성 플레이트(100)(UV광에 투과성인 경우)를 통해 캐스팅 재료에 적용될 수 있다.
캐스팅 재료(95)가 경화된 후, 추(110)는 제거되고, 이형층(105)은 강성 플레이트(100)로부터 랩핑이 해제되고, 강성 플레이트(100)는 몰드 상면로부터 제거된다(도 20d). 그 다음, 이형층(105)은 경화된 캐스팅 재료(95) 및 몰드의 상부면 (55)의 상면으로부터 제거된다(도 20e). 그 다음, 경화된 캐스팅 재료(95)는 몰드의 일단부로부터 경화된 캐스팅 재료(95)의 패치를 부드럽게 박리함으로써 몰두로부터 제거되어, 유리(free) 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 얻을 수 있다(도 20f). 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트가 마이크로웨지를 포함하는 일부 실시형태에 있어서, 마이크로웨지 패턴(70)의 기울기 방향으로의 박리는 경화된 캐스팅 재료(95)를 몰드(95)로부터 제거하는 동작 동안 캐스팅 재료(95) 및/또는 몰드에 대한 손상의 잠재성을 감소시키는 것을 가능하게 한다(도 20f 참조). 왁스 몰드가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 캐스팅하기 위해 사용되는 실시형태에 있어서, 점착 테이프, 예를 들면 ScotchTM 접착 테이프는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트로부터 왁스 잔류물을 제거하는데 이용될 수 있다.
상기 공정은 몰드가 열화의 징후를 나타내기 시작할 때까지 동일한 몰드를 이용하여 반복될 수 있다. 예를 들면, 왁스 몰드가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 캐스팅하는데 사용되는 실시형태에 있어서, 경화된 캐스팅 재료(95)를 디몰딩할 때 현저한 양의 왁스가 몰드로부터 빠져나옴으로써 몰드의 열화가 나타날 수 있다. 왁스 몰드에 대한 손상은 도 21b(손상되지 않은 왁스 몰드를 도시하는 도 21a와 비교)에 도시된 바와 같이 왁스가 빠져나온 왁스 몰드의 왁스 부분(25)의 상부면(55)에서 라인(115)으로 나타날 수 있다. 왁스 몰드가 손상되면, 상부면(55)은 매끄럽게되거나 연마되어, 왁스 몰드의 왁스 부분(25)의 상부면(55)이 머시닝된 새로운 몰딩 패턴이 되어, 재조정된 몰드가 재사용될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 왁스 몰드는 재조정되기 전에 약 3~약 8 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는데 사용될 수 있다.
에폭시, 폴리머 또는 금속 몰드에 있어서, 몰드로부터 캐스트 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 디몰딩한 후에, 몰드는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 잔류물의 존재에 대해 검사될 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 잔류물이 몰드 내에 남겨진 것으로 관찰되면, 몰드는, 예를 들면 칼 또는 브러쉬로 잔류물을 제거하고 및/또는 물, IPA 또는 다른 적절한 용매로 몰드를 세척함으로써 세정될 수 있다.
마이크로엘리먼트로서 마이크로웨지를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 특히 적합한 공정에 있어서, 잉킹 공정은 몰드로부터 제거된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 마이크로웨지(10)에 강화층(20)을 추가하기 위해 수행될 수 있다. 잉킹 공정의 제 1 동작에서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 강성 플레이트(120), 예를 들면 유리판 또는 다른 형태의 강성 평판에 부착된다. 일부 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 이면(마이크로웨지 패턴을 포함하지 않는 표면)은, 예를 들면 강성 플레이트(120)에 부착되기 전에 O2 플라즈마 중에서 세정된다. 도 22a 및 22b에 도시된 바와 같이, 컴플라이언트층(135), 예를 들면 네오프렌으로 피복된 경질관을 포함하는 롤러는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 강성 플레이트(120)에 적용하는데 사용되어, 강성 플레이트(120)에 적용할 때에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 스퀴징하여, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 강성 플레이트(120) 사이의 기포 형성을 최소화할 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 강성 플레이트(120)에 정전인력, 반데르발스력에 의해, 또는 임시 접착제, 예를 들면 REVALPHA™ 열 방출 테이프에 의해 부착될 수 있다.
잉킹 플레이트(140)는 REPEL-SILANE™ 이형제(145) 또는 다른 이형 코팅제를 플레이트(150), 예를 들면 실리콘 웨이퍼에 적용한 다음, 액체 폴리머(155)의 층, 예를 들면 MS, 실리콘, 우레탄 또는 다른 폴리머의 층을 이형제(145)의 층 상에 적용함으로써 형성된다(도 23). 일부 실시형태에 있어서, 액체 폴리머는 액체 폴리머로부터 미립자를 제거하기 위해 이형제(145)의 층 상에 도포되기 전에 여과된다. 임의의 이형제(145)의 층은 수 개의 단층 두께(REPEL-SILANE™의 경우) 또는 다른 이형 코팅제에 대해서는 약 10nm~약 100nm 두께일 수 있다. 액체 폴리머(155)의 층은 약 50nm~약 500nm 두께일 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로웨지(10) 상에 강화층(20)을 형성하기 위해서, 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로웨지 접착제 구조체(1)를 잉킹 플레이트(140) 상에 배치하면서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로웨지(10)를 액체 폴리머(155)의 층과 접촉시킨다. 추(160), 예를 들면 2개의 5파운드 추를 강성 플레이트(120) 상에 배치하여, 마이크로웨지(10)를 액체 폴리머(155)로 강제로 밀어넣어 액체 폴리머(155)로 마이크로웨지를 잉킹할 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상의 스탠드오프(165)는 강성 플레이트(120) 및 잉킹 플레이트(140)를 서로 설정된 거리로 유지시키고, 마이크로웨지(10)가 액체 폴리머(155)와 접촉하는 길이를 제어한다(도 24).
마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 액체 폴리머(155)가 경화되어 마이크로웨이지(10)의 팁에 강화층(20)을 형성할 때까지 강성 플레이트(120)와 잉킹 플레이트(140) 사이의 제 위치에 방치될 수 있다. 또는, 상기 접착제 구조체(1)는 강성 플레이트(120)와 잉킹 플레이트(140) 사이의 추(160)에 의해 약 1분간 스퀴징되어 마이크로웨지(10)를 잉킹할 수 있고, 그 다음 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로웨지 접착제 구조체(1)가 잉킹 플레이트(140)로부터 제거되고, 필요에 따라 이형제(175), 예를 들면, REPEL-SILANE™ 이형제로 피복된 경화 플레이트(170), 예를 들면 실리콘 웨이퍼 또는 다른 평평한 표면 상에 배치됨과 동시에, 마이크로웨지 상의 잉킹된 액체 폴리머(155)가 경화된다. 추(180), 예를 들면 2개의 5파운드의 추를 경화 플레이트(170)에 대해 마이크로웨지를 가압하는데 사용할 수 있다(도 25). 일부 실시형태에 있어서, 도 25에 도시된 어셈블리는 액체 폴리머(122)의 경화를 촉진시키기 위해서 약 100℃로 가열된 오븐 중에, 예를 들면 약 1시간 배치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 액체 폴리머(122)는 UV 경화성일 수 있고, 경화를 촉진시키기 위해 UV광이 강성 플레이트(120) 및/또는 경화 플레이트(170)(UV광 투과성인 경우)를 통해 액체 폴리머(122)에 가해질 수 있다. 액체 폴리머(155)가 경화된 후에, 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 경화 플레이트(170)로부터 분리되고, 또한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 강성 플레이트(120)로부터, 예를 들면 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 강성 플레이트(120)에 부착하기 위해 사용된 임의의 접착층의 박리, 또는 화학 또는 광 분해에 의해 제거될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 경화 플레이트(170)는 매끄러운 표면을 가져서 매끄러운 표면을 갖는 강화층(20)을 생성하고, 다른 실시형태에 있어서, 경화 플레이트(170)는 강화층(20)에 소망의 패턴을 형성하도록 마이크로 또는 나노-패터닝될 수 있다.
도 26에 도시된 경화 공정에 대한 변형예에 있어서, 가는 에지 부분(190) 및 메사(195)를 포함하는 메사 플레이트(185), 예를 들면 실리콘 웨이퍼를 경화 플레이트(170) 대신에 사용할 수 있다. 메사 플레이트(185)를 사용함으로써 잉킹 공정시 마이크로웨지(10)에 의해 경험된 것보다 마이크로웨지(10)의 높은 압축에서 일어나는 액체 폴리머(155)의 경화가 제공될 수 있다. 메사 플레이트(185) 상의 메사(195)의 높이는 마이크로웨지의 에지 상에 형성된 강화층(20)에 맞도록 조정될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 메사 플레이트(185)를 사용함으로써, 예를 들면 액체 폴리머(155)의 모세관 유동을 제한함으로써, 경화 플레이트(170)를 사용하는 것보다 마이크로웨지 상에의 얇은 강화층(20) 및/또는 립의 형성을 제공할 수 있다. 특정 이론에 한정되지 않고, 잉킹된 마이크로웨지 팁이 경화 플레이트(170)로 내려오면, 그 위에 액체 폴리머(155)의 액적이 존재한다고 생각된다. 마이크로웨지(10)가 잉킹 플레이트(140) 상에의 잉킹을 위해 사용된 것과 동일한 높이로 경화시 경화 플레이트(170) 상으로 내려오면, 과잉의 액체 폴리머(155)가 모세관력에 의해 메니스커스로 들어올 수 있다. 마이크로웨지(10)가 메사 플레이트(185)를 사용하여 더욱 강하게 스퀴징하면, 경화 플레이트(170)와 비교하여 메사 플레이트(185)에 의해 마이크로웨지(10)에 가해지는 더 큰 힘에 의해 마이크로웨지(10)의 팁에 결처 과잉의 액체 폴리머(155)가 분포되기 때문에, 더욱 적은 미경화 액체 폴리머(155)가 노출된 상태로 남게 되어, 립/메니스커스가 적게 형성된다. 일부 실시형태에 있어서, 메사(195)는 매끄러운 표면을 가져서, 매끄러운 표면을 갖는 강화층(20)을 생성하고, 다른 실시형태에 있어서, 메사(195)는 강화층(20)에 소망한 패턴을 형성하도록 패터닝될 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 글러브 및 기타 아이템으로의 조립
일부 실시형태에 따르면, 본 명세서에 개시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 보다 큰 스케일의 오브젝트, 예를 들면 의류품의 표면, 오브젝트의 파지면, 또는 접착 특성 및/또는 높은 마찰계수를 나타내기를 소망하는 기타 표면에 조립될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 보다 큰 스케일의 오브젝트 내로 또는 그 위에 조립하는 것을 용이하게 하기 위해, 패브릭 또는 메시 재료가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태의 백킹(15)에 조립될 수 있다.
도 27a, 도 27b 및 도 27c는 본 명세서에 개시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)에 조립될 수 있는 패브릭 메시 재료의 예를 도시한다. 도 27a는 86㎛의 스레드 직경 및 직경 150㎛의 개구를 갖는 L-3560 폴리우레탄 (BJB Enterprises)의 메시의 현미경 사진이다. 도 27b는 76㎛의 스레드 직경 및 직경 100㎛의 개구를 갖는 L-3560 폴리우레탄(BJB Enterprises)의 메시의 현미경 사진이다. 도 27c는 통상의 폴리에스테르 셔츠의 패브릭 메시의 현미경 사진이다. 다른 실시형태에 있어서, 약 50~약 400 범위의 메시 크기를 갖는 폴리에스테르 또는 나일론 메시가 본 명세서에 개시된 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15) 내로 조립되기 위해 이용될 수 있다. 또한 또는 대안적으로, 면, 실크 또는 기타 천연 또는 합성 섬유 및/또는 패브릭 메시가 다양한 실시형태에서 사용될 수 있다.
도 28a 및 도 28b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)에 매립된 폴리우레탄 메시(290)의 단면 현미경 사진이다. 도 28a에 있어서, 마이크로웨지(10)는 약 100㎛의 높이(h)를 가지며, 백킹(15)은 약 250㎛~약 300㎛의 두께(t)를 갖는다. 도 28b에 있어서, 마이크로웨지(10)는 또한 약 100㎛의 높이(h)를 가지며, 백킹(15)은 약 425㎛의 두께(t)를 갖는다. 이들 치수는 예일 뿐이며, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 이들과 상이한 치수를 가질 수 있음은 이해될 것이다.
일부 실시형태에 있어서, 패브릭 재료 또는 메시(290)는 마이크로스케일 건식 접착제 구조를 캐스팅하는데 사용되는 액체 재료(95)와 함께 몰드(25)에 포함될 수 있으며, 패브릭 재료 또는 메시(290)는 액체 재료(95)가 경화될 때 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)에 고정될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 패브릭 재료 또는 메시(290)는 몰드 내의 프레임 (300) 상에 지지되어, 패브릭 재료 또는 메시(290)를 평평하게 유지한다. 다른 실시형태에 있어서, 패브릭 재료 또는 메시(290)는 이형 재료(105)와 함께 강성 플레이트(100) 둘레에 랩핑되고, 강성 플레이트(100) 및/또는 추(110)에 의해 미경화 백킹(15)의 재료(95)로 가압된다 (도 30). 다른 실시형태에 있어서, 패브릭 재료 또는 메시(290)는 이전에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에, 예를 들면 패브릭 재료 또는 메시(290)를 포함하는 액체 접착제를 이전에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15) 상에 증착하고, 상기 접착제를 경화시킴으로써, 부착될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 접착제는 이전에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 재료와 동일한 재료로 형성된다. 일부 실시형태에 있어서, 이전에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)은 부착력을 향상시키기 위해서, 예를 들면 O2 플라즈마를 이용하여 활성화된 후, 백킹(15) 상에 패브릭 재료 또는 메시(290)를 포함하는 액체 접착제를 증착된다.
일부 실시형태에 있어서, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 의류품에 형성되거나 부착된다. 의류품은, 예를 들면 글러브일 수 있다. 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 부착하는 것은, 의류품이 봉재되거나 또는 형성되기 전 또는 후에, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 메커니컬 파스너, 예를 들면 후크 및 루프 파스너로, 및/또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 봉제함으로써, 및/또는 접착제/마착 개선 구조체를 의류품의 패브릭 상에 직접 몰딩함으로써 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 부착하는 단계는 화학약품으로 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 화학약품으로는 접착제, 예를 들면 에폭시, LOCTITE® 브랜드 접착제 중 하나, 시아노아크릴레이트 슈퍼 글루, 또는 당업계에 공지된 다른 접착제를 들 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 부착하는 것은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 의류품에 용접하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(315)의 베이스는 부분적으로 용융될 수 있고, 및/또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 재료와 유사 또는 동일한 액체 폴리머가 백킹(315)의 베이스, 및 글로브의 일부에 대해 가압되어져서, 글로브의 패브릭으로 부분적으로 용융된 백킹(315)에 적용되거나, 또는 액상의 폴리머가 글러브의 패브릭에 스며들어, 경화시 글로브에 밀봉될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 갖는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패브릭 재료를 제조하고, 글러브에 적합한 치수로 커팅하고, 종래의 봉제 방법을 이용하여 함께 봉제될 수 있다. 니트 글러브에 대해서는, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 조립한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 니트 글러브의 소망의 위치에 접착제로 봉제 및/또는 부착할 수 있다. 예를 들면, 도 31에 도시된 바와 같이, 매립된 섬유 또는 섬유 메시를 갖는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 재료(305)의 하나 이상의 패치가 글로브(320)의 손가락 부분(310) 및/또는 힐 부분(315)에 접착되거나 봉제될 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체 패치(305) 상의 마이크로구조체의 배향은 패치(305)의 위치 및 특정 위치에 적용되는 예상되는 힘에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 마이크로웨지 구조체(10)를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 패치(305)의 실시형태에 있어서, 마이크로웨지 구조체(10)는 마이크로웨지(10)가 예상된 힘의 방향에 대해 경사질 때 더 큰 정도의 접착력 및/또는 마찰 력의 향상을 제공할 수 있다. 이러한 배향에 의해, 마이크로웨지(10)가 하방으로 구부러져서, 힘이 가해진 표면이 마이크로웨지(10)가 상이한 방향으로 배향된 경우보다 많은 양의 표면적과 접촉하게 된다. 예를 들면, 도 31에 도시된 바와 같이, 글러브(320)의 손가락 부분(310)은 재료의 표면을 잡아 당기기 위해 사용되는 경우가 많다. 따라서, 글러브(320)의 손가락 부분(310) 상의 패치(305)의 마이크로웨지(10)는 바람직하게는 325에 도시된 바와 같이 마이크로웨지(10)가 손가락 부분의 단부를 향하여 경사지도록 배향될 수 있다. 반대로, 글러브(320)의 힐 부분(315)은 오브젝트의 표면 상에 압박력을 가하는데 사용되는 경우가 많다. 따라서, 글러브(320)의 힐 부분(315) 상의 패치(305)의 마이크로웨지(10)는 바람직하게는 330에 도시된 바와 같이 마이크로웨지(10)가 손목을 향하여 경사진 상태로 배향될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 글러브(320)의 손가락 부분(310) 및 힐 부분(315)에 결합된 패치(305)의 배향이 상이한 마이크로웨지(10)를 제공하는 것에 추가하여 또는 대안으로서, 손가락 부분(310)에 결합된 패치(305)에는 글러브(320)의 힐 부분에 결합된 패치에 제공된 것과는 다른 사이즈 또는 다른 형상의 마이크로엘리먼트 구조체가 제공될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)는, 예를 들면 기타 의류품 또는 오브젝트에 봉제 또는 접착제 결합에 의해 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 32에 도시된 바와 같이, 글러브에 결합되는 것에 추가하거나 또는 대안으로서, 패치(305)는 무릎 패드, 신발 팁, 신발 밑창 및/또는 팔꿈치 패드에 결합될 수 있다. 무릎 패드, 신발 팁, 신발 밑창 및/또는 팔꿈치 패드 상에 패치(305)를 배치함으로써 유저가 매끄럽고 미끄러운 장애물(340)을 등반하는 것을 도울 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)는 도 33에 도시된 바와 같이, 예를 들면 총 또는 소총의 그립에 결합되어, 고마찰력의 그립을 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시형태에 있어서, 기타 오브젝트, 예를 들면 하키 스틱, 야구 배트, 라크로스 스틱 등과 같은 스포츠 장비가 그 핸들에 결합된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 가져서 상기 오브젝트의 사용자에게 이들 오브젝트에 대한 더욱 우수한 그립감을 제공할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 글러브(320)는 제 1 배향의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 구비할 수 있고, 파지되는 오브젝트(345)에는 제 1 배향과 반대 배향으로 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 제공하여, 사용자가 글러브(320)를 이용하여 오브젝트(345)를 파지할 때, 각각의 패치(305) 상의 마이크로엘리먼트가 인터록킹하여 오브젝트(345)에 확고한 그립을 제공할 수 있다.
본 명세서에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 대해서 마이크로웨지 접착제 구조체를 참조하여 기재했지만, 다양한 실시형태에 있어서 대안 또는 추가의 마이크로엘리먼트 형태가 본 명세서에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태, 예를 들면 마이크로 필라(350)(도 35), 필요에 따라 상부면으로부터 연장되는 마이크로 필라를 포함하는 마이크로 타워(355)(도 36), 또는 기판에 실질적으로 수직하게(도 37) 또는 기판에 대해 소정 각도로(도 38) 배향된 마이크로 컬럼(365)에서 이용될 수 있다는 것은 이해되어야 할 것이다.
이와 같이 본 발명의 적어도 하나의 실시형태의 수개의 양태를 설명하였으므로, 당업자에게 있어서 다양한 변형, 수정 및 개선이 용이하게 될 수 있다는 것은 명백하다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시의 일부이도록 의도되며, 본 발명의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된다. 따라서, 상술한 설명 및 도면은 단지 예일 뿐이다.

Claims (38)

  1. 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드로서,
    제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상부면;
    상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴; 및
    마이크로스케일 구조체의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖고, 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프용의 제 2 네거티브 패턴을 규정하는 적어도 하나의 제 2 캐비티를 포함하는 몰드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드와 상기 마이크로스케일 구조체용 캐스팅 재료 사이의 접착력을 감소시키기 위해 이형제로 적어도 부분적으로 코팅되는 몰드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 캐비티가 규정된 왁스 부분을 포함하는 몰드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 왁스 부분은 머시닝 왁스를 포함하는 몰드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    베이스 플레이트; 및
    상기 왁스 부분의 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고, 상기 베이스 플레이트에 상기 왁스 부분을 고정하도록 구성된 리테이너를 더 포함하는 몰드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    에폭시로 형성된 몰드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이는 마이크로웨지의 어레이를 포함하는 몰드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 30도~약 70도의 각도로 배치된 중심선을 포함하는 몰드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 20도~약 65도의 각도로 배치된 리딩 에지를 포함하는 몰드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정된 평면에 대해 약 35도~약 85도의 각도로 배치된 트레일링 에지를 포함하는 몰드.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지는 마이크로웨지의 리딩 에지와 인접한 마이크로웨지의 트레일링 에지 사이에 규정된 요입 공간을 포함하는 몰드.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지는 약 80㎛~약 120㎛의 높이와 약 20㎛~약 40㎛의 폭을 갖는 베이스를 갖는 몰드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 약 120㎛~약 160㎛의 길이를 갖는 몰드.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이용의 네거티브 패턴은 상기 제 2 깊이보다 더 큰 깊이로 몰드 내로 연장되는 몰드.
  15. 몰드에서 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 방법으로서:
    몰드의 상부면에 있어서의 제 1 캐비티 내의 상기 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴, 및 상기 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴 외부의 상기 제 1 캐비티 내에 배치된 스탠드오프 캐비티를 포함하는 몰드를 제공하는 단계;
    상기 네거티브 패턴 상에 캐스팅 재료를 증착하는 단계; 및
    상기 캐스팅 재료를 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    실질적으로 단절각뿔 형상으로 몰드의 일부를 캐스팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 몰드의 일부의 측벽과 접촉하고 상기 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖는 리테이너로 상기 베이스 플레이트에 상기 몰드의 일부를 고정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 캐비티에 마찰 감소제를 적용하는 단계;
    상기 제 1 캐비티에 마이크로스케일 패턴을 머시닝하는 단계; 및
    상기 제 1 캐비티로부터 상기 마찰 감소제를 세척하는 단계를 포함하는 공정에 의해 마이크로스케일 구조체용의 네거티브 패턴을 규정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 상부면을 이형제로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료의 경화시 상기 캐스팅 재료의 상부면에 압력을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계; 및
    상기 마이크로스케일 구조체를 제거한 후 몰드를 검사하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 몰드가 손상되었다는 검사 중의 결정에 대해 즉각 상응하여 몰드를 재조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체는 복수의 마이크로스케일 엘리먼트 및 하나 이상의 스탠드오프를 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계는:
    잉킹 플레이트의 상부면 상에 액체 폴리머의 층을 증착시키는 단계;
    상기 액체 폴리머와 접촉하여 잉킹 플레이트 상에 마이크로스케일 구조체를 배치하는 단계; 및
    상기 잉킹 플레이트로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 잉킹 플레이트의 상기 상부면과 접촉시켜 상기 하나 이상의 스탠드오프를 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 잉킹 플레이트 상에 상기 마이크로스케일 구조체를 배치하는 단계 이전에, 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 잉킹 플레이트의 상부면 상에 상기 액체 폴리머의 층을 증착하는 단계 이전에, 상기 액체 폴리머를 필터링하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 배치된 상기 액체 폴리머를 포함하는 마이크로스케일 구조체를 메사 플레이트 상에 배치하는 단계, 및 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 상기 메사 플레이트와 접촉시키면서 상기 액체 폴리머를 경화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 엘라스토머의 패턴화 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드를 형성하는 방법으로서:
    베이스에 대향하는 표면 상에 마이크로스케일 구조체를 포함하는 패치의 베이스를 컴플라이언트 재료층으로 피복된 롤러를 이용하여 플레이트에 부착하는 단계;
    상기 패치 상에 몰드 재료를 증착하는 단계;
    상기 몰드 재료를 경화시키는 단계; 및
    상기 몰드 재료가 경화된 후, 상기 몰드 재료로부터 상기 플레이트 및 패치를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 플레이트에 상기 패치의 베이스를 접착제로 접착하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 패치 주위에 댐을 형성하는 단계 및 상기 댐에 의해 규정된 영역 내에서 상기 패치 상에 상기 몰드 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 몰드 재료의 경화시에 상기 몰드 재료에 압력을 가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 몰드 재료로부터 상기 플레이트 및 패치를 제거하는 단계 후, 상기 몰드의 표면을 평활화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체 상에 이형 재료의 층을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 이형 재료는 상기 몰드가 상기 마이크로스케일 구조체에 부착되는 것보다 덜 강하게 부착되는 방법.
  37. 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드로서:
    제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상부면을 포함하는 에폭시 보디; 및
    상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴을 포함하는 몰드.
  38. 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하기 위한 몰드로서:
    제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티 및 적어도 하나의 테이퍼된 측벽을 포함하는 상부면을 갖는 왁스 보디;
    상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 엘리먼트의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴;
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이용의 제 1 네거티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖고, 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프용의 제 2 네거티브 패턴을 규정하는 적어도 하나의 제 2 캐비티;
    베이스 플레이트; 및
    상기 왁스 보디의 적어도 하나의 테이퍼된 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고, 상기 왁스 보디를 상기 베이스 플레이트에 고정하도록 구성된 리테이너를 포함하는 몰드.
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