KR20170118699A - 폴리머 마이크로웨지 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20170118699A
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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 구조체를 캐스팅하는 몰드가 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상면을 포함한다. 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 네가티브 패턴이 상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된다. 상기 몰드는 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 네가티브 패턴 외부의 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖는 적어도 하나의 제 2 캐비티를 포함한다. 상기 적어도 하나의 제 2 캐비티는 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프에 대한 네가티브 패턴을 규정한다. 패브릭 고정 프레임이 상기 제 1 캐피티에 배치된다.

Description

폴리머 마이크로웨지 및 그 제조방법{POLYMER MICROWEDGES AND METHODS OF MANUFACTURING SAME}
(관련출원의 상호참조)
본 출원은 2014년 12월 10일자로 제출된 발명의 명칭이 "폴리머 마이크로웨지 및 제조, 실험 및 응용방법"인 미국 가출원 제62/090,337 및 2014년 12월 10일자로 제출된 발명의 명칭이 "내구성이 있는 마이크로/나노 몰드 제작 기술"인 미국 가출원 제 62/090,265를 35 U.S.C. §119(e) 하에 우선권으로 주장하여 모든 목적으로 각각 그 내용의 전체를 본 출원에 참조로 인용한다.
통상, 본원에 개시된 형태 및 실시형태는 합성 건식 접착제 마이크로구조체 및 이것의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
게코 도마뱀은 매끄러운 수직벽을 오르거나 매끄러운 표면에서 거꾸로 매달릴 수 있는 능력으로 알려져 있다. 이 능력은 게코 도마뱀의 발과 발가락 상의 스패튤러(sopatulae)라고 불리는 나노스케일의 구조체로 나눠진 강모(setae)라 불리는 탄성모의 존재에서 유래된다. 이들 스패튤러의 표면의 근접도 및 존재도는 반 데르 발스 힘만으로도 게코 도마뱀이 평활한 수직벽을 오르기 위해 필요한 접착 강도를 제공하기에 충분하도록 한다. 연구자들은 이것에 영감을 받아 게코 도마뱀의 발의 천연 접착제 특성을 모방한 "게코 접착제"라고도 언급되는 합성 구조체를 제조하는데 이르렀다.
제 1 양태에 따라서, 임베디드 패브릭을 포함하는 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 몰드가 제공된다. 상기 몰드는 제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상면, 상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 제 1 네가티브 패턴, 및 상기 제 1 캐비티에 배치된 패브릭 고정 프레임을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 제 1 네가티브 패턴 외부의 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖는 적어도 하나의 제 2 캐비티를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 2 캐비티는 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프에 대한 제 2 네가티브 패턴을 규정한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 네가티브 패턴은 상기 제 2 깊이보다 깊이 상기 몰드내로 연장된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 캐스팅 재료와 몰드 사이에 접착성을 감소시키도록 적어도 일부분이 이형제로 코팅된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 제 1 캐비티가 규정되는 왁스부를 포함한다. 상기 왁스부는 머시닝 왁스를 포함해도 된다. 상기 몰드는 베이스; 및 상기 왁스부의 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고 상기 베이스 플레이트에 왁스부를 고정하도록 구성되는 리테이너를 더 포함해도 된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드는 에폭시로 형성된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체의 어레이는 마이크로웨지의 어레이를 포함한다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 30°-약 70°의 각도로 배치된 중심선을 포함해도 된다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 20°-약 65°의 각도로 배치된 리딩 에지를 포함해도 된다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 35°-약 85°의 각도로 배치된 트레일링 에지를 포함해도 된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로웨지는 인접한 마이크로웨지의 트레일링 에지와 마이크로웨지의 리딩 에지간에 규정된 오목 형상 공간을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로웨지의 높이는 약 80㎛-약 120㎛이고, 상기 베이스의 폭의 직경은 약 20㎛-약 40㎛이다. 상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지의 길이는 약 120㎛-약 160㎛일 수 있다.
다른 양태에 따라서, 몰드에서 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 몰드의 상면의 제 1 캐비티의 마이크로스케일 구조체에 대한 네가티브 패턴을 포함하는 몰드를 제공하고, 상기 네가티브 패턴 상에 캐스팅 재료를 증착하고, 상기 제 1 캐비티에 있어서의 상기 캐스팅 재료내에 패브릭 메시를 배치하며, 상기 캐스팅 재료를 경화하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 몰드를 제공하는 것은 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 네가티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 배치된 스탠드오프 캐비티를 갖는 몰드를 제공하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 캐스팅 재료내에 패브릭 메시를 배치하는 것은 상기 제 1 캐비티내에 상기 패브릭 메시를 유지하는 프레임을 배치하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 몰드의 일부의 측벽을 접촉하고 상기 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖는 리테이너로 베이스 플레이트에 상기 몰드의 일부를 고정하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 제 1 캐비티에 마찰 저감제를 도포하고, 상기 제 1 캐비티에 마이크로스케일 패턴을 머시닝하고, 상기 제 1 캐비티로부터 상기 마찰 저감제를 세척하는 것을 포함하는 공정에 의해 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 네가티브 패턴을 규정하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 이형제로 상기 상면을 적어도 부분적으로 코팅하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료의 경화 동안에 상기 캐스팅 재료를 가압하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료에 상기 패브릭 메시를 프레싱하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하고, 상기 마이크로 구조체를 제거한 후에 상기 몰드를 검사하는 것을 더 포함한다. 상기 방법은 상기 몰드가 손상되었다고 결정하는 것에 대응하여 상기 몰드를 재조정하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 구조체는 복수의 마이크로스케일 엘리먼트 및 하나 이상의 스탠드오프를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 것을 더 포함한다. 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상의 평활도 향상 구조체를 형성하는 것은 잉킹 플레이트의 상면에 액체 폴리머층을 증착하고, 상기 잉킹 플레이트 상의 마이크로스케일 구조체를 상기 액체 폴리머와 접촉하도록 위치시키고, 또한 상기 잉킹 플레이트로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 것을 포함한다. 상기 방법은 하나 이상의 스탠드오프를 상기 잉킹 플레이트의 상면과 접촉하여 위치시키는 것을 더 포함한다. 상기 방법은 상기 잉킹 플레이트 상에 상기 마이크로스케일 구조체를 위치시키기 전에 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 플라스마로 처리하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 잉킹 플레이트의 상면에 상기 액체 폴리머층을 증착하기 전에 상기 액체 폴리머를 여과하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지에 배치된 액체 폴리머를 포함하는 마이크로스케일 구조체를 메사 플레이트 상에 위치시키고, 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 가장자리가 상기 메사 플레이트와 접촉하는 동안에 상기 액체 폴리머를 경화시키는 것을 더 포함해도 된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하고, 상기 마이크로스케일 구조체와 오브젝트를 결합하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 오브젝트는 의류이고, 상기 방법은 메카니컬 파스너로 상기 의류에 상기 마이크스케일 구조체를 결합하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 의류에 상기 마이크로스케일 구조체를 재봉(sewing)하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 오브젝트는 글로브이다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 오브젝트는 의류이고 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 것은 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 접착제로 접착하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 오브젝트는 의류이고, 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 것은 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 용접하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 오브젝트는 글로브이고, 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 것은 복수의 마이크로스케일 구조체를 상기 글로브에 결합하는 것을 포함하고, 상기 복수의 마이크로스케일 구조체 중 적어도 하나는 상기 복수의 마이크로스케일 구조체의 제 2 마이크로 엘리먼트의 배향과 다른 배향으로 배치된 마이크로 엘리먼트를 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하고, 상기 마이크로스케일 구조체를 의류로 제작하는 것을 더 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 의류는 글로브이다
일부 실시형태에 있어서, 상기 패브릭 메시는 의류의 일부이다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 패브릭 메시는 글로브의 일부이다.
첨부되는 도면은 실제 비율로 묘사되는 것은 아니다. 도면에 있어서, 다양한 도면으로 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성 요소는 동일한 번호로 표시된다. 명확하게 하기 위해 모든 구성 요소가 모든 도면에서 레이블되는 것은 아니다.
도 1a는 마이크로엘리먼트의 패턴을 포함하는 일 실시형태의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 일부의 정면도이다.
도 1b는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 사용될 수 있는 일 실시형태의 마이크로웨지의 클로즈업 정면도이다.
도 2a는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 사용될 수 있는 일 실시형태의 마이크로엘리먼트의 클로즈업 정면도이다.
도 2b는 도 1a의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 사용될 수 있는 다른 실시형태의 마이크로엘리먼트의 클로즈업 정면도이다.
도 3은 일 실시형태인 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 마이크로웨지의 단부에 형성된 립을 나타낸다.
도 4a는 지지 구조체에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드의 등각도이다.
도 4b는 도 4a의 몰드의 단면도이다.
도 5a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드를 형성하는 방법의 일부로 형성된 구조체를 나타낸다.
도 5b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드를 형성하는 방법의 일부로 형성된 구조체를 나타낸다.
도 5c는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드를 형성하는 방법의 일부로 형성된 구조체를 나타낸다.
도 6a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드를 세척하는 공정을 나타낸다.
도 6b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 일 실시형태의 몰드를 세척하는 다른 공정을 나타낸다.
도 7a는 롤러에 의해 강성 플레이트 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 증착하는 방법의 일 실시형태를 나타낸다.
도 7b는 도 7a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 8은 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 근방에 형성된 댐을 지닌 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 9는 상기 댐에 의해 규정된 영역에 있어서 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 강성 플레이트 상에 증착된 액체 폴리머 또는 에폭시를 갖는 도 8의 구조체를 나타낸다.
도 10은 도 9에 나타낸 액체 폴리머 또는 에폭시의 표면에 배치된 가소성 랩으로 래핑된 강성 플레이트의 일 실시형태를 나타낸다.
도 11은 도 10의 강성 플레이트 상에 배치된 추를 나타낸다.
도 12는 도 11에 나타낸 추, 댐 및 강성 플레이트의 제거 및 경화 후의 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 강성 플레이트 상에 증착된 폴리머 또는 에폭시를 나타낸다.
도 13은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 몰드를 형성하도록 도 12의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 강성 플레이트로부터 제거된 경화 폴리머 및 에폭시를 나타낸다.
도 14는 백 플레이트 상에 위치되고 플레이팅 고정구 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 나타낸다.
도 15는 접착층 및 이형층으로 코팅된 도 14의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 16은 도전성 시드층으로 코팅된 도 15의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 17은 도 16의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 상에 전착된 금속 구조체를 나타낸다.
도 18은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 몰드를 형성하도록 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 및 플레이팅 고정구에서 제거된 도 17의 금속 구조체를 나타낸다.
도 19는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 몰드를 머시닝하는 방법의 일 실시형태를 나타낸다.
도 20a는 몰드 상에 일 실시형태의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는 재료를 증착하는 단계를 나타낸다.
도 20b는 도 20a의 몰드에 일 실시형태의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는 재료 상에 이형층으로 래핑된 압축 플레이트를 위치시키는 단계를 나타낸다.
도 20c는 도 20b의 압축 플레이트 상에 추를 위치시키는 단계를 나타낸다.
도 20d는 도 20a의 몰드에 있어서 경화 재료로부터 압축 플레이트를 제거하는 단계를 나타낸다.
도 20e는 도 20a의 몰드에 있어서 경화 재료로부터 이형층을 제거하는 단계를 나타낸다.
도 20f는 도 19a의 몰드로부터 경화 재료를 제거하여 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 얻는 것을 나타낸다.
도 21a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 왁스 몰드의 일 실시형태를 나타낸다.
도 21b는 손상된 왁스 몰드의 일 실시형태를 나타낸다.
도 22a는 롤러에 의해 강성 플레이트 상으로 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 증착하는 방법의 일 실시형태를 나타낸다.
도 22b는 도 22a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 23은 잉킹 플레이트의 일 실시형태를 나타낸다.
도 24는 도 23의 잉킹 플레이트 상에 배치된 도 22a의 강성 플레이트 상에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 25는 일 실시형태의 경화 플레이트에 배치된 도 21a의 강성 플레이트에 배치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 26은 메사 경화 플레이트의 일 실시형태에 위치된 도 22a의 강성 플레이트 상에 위치된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 나타낸다.
도 27a는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 포함될 수 있는 패브릭 메시의 일 실시형태를 나타낸다.
도 27b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 포함될 수 있는 패브릭 메시의 다른 실시형태를 나타낸다.
도 27c는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 포함될 수 있는 패브릭 메시의 또 다른 실시형태를 나타낸다.
도 28a는 패브릭 메시를 포함한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태를 나타낸다.
도 28b는 패브릭 메시를 포함한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 다른 실시형태를 나타낸다.
도 29는 패브릭 메시를 유지하는 프레임을 포함한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 몰드를 나타낸다.
도 30은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체로 캐스팅되는 재료를 포함한 몰드 상에 배치된 패브릭 메시 및 이형층으로 래핑된 강성 플레이트를 나타낸다.
도 31은 글로브와 결합된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 포함한 패치를 나타낸다.
도 32는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 포함한 패치가 결합될 수 있는 대체 위치의 착용 가능한 품목을 나타낸다.
도 33a는 일 실시형태의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 결합된 패치를 갖는 핸드 그립이 있는 핸드건을 나타낸다.
도 33b는 일 실시형태의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 결합된 패치를 갖는 핸드 그립이 있는 라이플을 나타낸다.
도 34는 글로브와 오브젝트가 결합된 상보하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함한다.
도 35는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 사용할 수 있는 마이크로필러 어레이의 일 실시형태를 나타낸다.
도 36은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 사용할 수 있는 마이크로타워 어레이의 일 실시형태를 나타낸다.
도 37은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 기능할 수 있는 마이크로컬럼 어레이의 일 실시형태를 나타낸다.
도 38은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태에 있어서 마이크로엘리먼트로서 기능할 수 있는 마이크로컬럼 어레이의 다른 실시형태를 나타낸다.
본원에 개시된 양태 및 실시형태는 이하의 설명에서 개진되거나 도면에서 도시된 구성의 배치 및 구성의 상세에 적용함에 있어서 제한되지 않는다. 본원에 개시된 양태 및 실시형태는 각종 방법으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 어구 및 전문 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다. 본원에서 "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
통상, 본원에 개시된 양태 및 실시형태는 신규한 합성의 "건식 접착제" 구조체(접착력 및/또는 마찰력 향상 구조체를 모두 포함하는 건식 접착제를 의미한다)의 형성 및 이것의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다. 본원에 개시된 접착제 및/또는 마찰력 향상 구조체는 마이크로스케일 엘리먼트, 예를 들면, 약 100㎛ 미만의 특정 치수를 갖는 엘리먼트를 포함하고, 따라서, 본원에서 마이크로스케일 건식 접착제 구조체로서 언급된다. 마이크로엘리먼트의 패턴을 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 일 실시형태의 예로는 도 1a에 나타내어진다. 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 백킹(backing)(15)에 배치된 복수의 마이크로엘리먼트인 마이크로웨지(10)를 포함한다. 상기 마이크로웨지(10)는 높이가 약 80㎛-약 120㎛이고, 약 20㎛-약 40㎛의 폭과 약 120㎛-약 160㎛ 길이의 베이스(b)를 가질 수 있다. 도 1a에 나타내는 바와 같이, 상기 마이크로웨지는 마이크로웨지의 베이스 또는 백킹(15b)의 상면(15s)으로 규정된 선 또는 면(p)으로부터 약 20°-약 65°의 각도로 기울어진 리딩 에지(10l)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로웨지는 선 또는 면(p)으로부터 약 35°-85°의 각도(α)로 기울어진 트레일링 에지(10t)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로웨지를 2등분 하고, 선 또는 면(p)으로부터 약 30°-약 70°의 각도(β)로 기울어진 중심선(l)을 상기 마이크로웨지가 포함할 수 있다.
상기 마이크로웨지(10)는 그들의 중심선(1) 근방에 비대칭 테이퍼를 가질 수 있다. 상기 마이크로웨지(10)의 선단(t)은 인접한 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l)를 걸쳐서 연장되고, 인접 마이크로웨지는 제 1 마이크로웨지의 트레일링 에지(10t)의 하부 및 제 1 마이크로웨지(10)에 인접한 제 2 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l) 상부를 규정한 오목 형상 공간(10r)을 규정할 수 있다. 이들 치수 및 각도 범위는 예시이고, 본원에 개시된 양태 및 실시형태는 이들 특정 치수 또는 각도를 갖는 마이크로웨지 구조에 한정되지 않는다.
본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태는 폴리머, 예를 들면, 폴리디메틸실록산(PDMS), 기타 실리콘, 폴리우레탄 또는 기타 폴리머 재료로 형성될 수 있다. 본원에 개시된 접착제 구조체의 실시형태가 형성될 수 있는 폴리우레탄의 특정예로는 BJB Enterprises사 시판의 M-3160 A/B 폴리우레탄 및 L-3560 A/B 폴리우레탄이 포함된다. 일부 실시형태에 있어서, 본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태를 형성할 수 있는 재료는 약 40-약 60의 쇼어 경도(Shore A hardness)를 나타낸다.
일부 실시형태에 있어서, 도 2a, 도 2b 및 도 3의 마이크로그래프에 나타내는 바와 같이, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로스웨지(10)는 접착력 및/또는 마찰력 향상층(20)(이하, 향상층(20)이라 한다)을 형성하는 마이크로웨지의 선단 상에 경화 재료의 추가층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 향상층(20)은 상기 마이크로웨지(10) 보다 평활한 표면을 갖고 상기 마이크로웨지에 추가되어 상기 마이크로웨지(10)의 선단(t)에 인접한 마이크로웨지 부분의 평활도를 증가시킬 수 있다. 상기 향상층(20)은 엘라스토머 재료로 형성될 수 있다. 상기 향상층(20)은 마이크로웨지(10)의 잔부와 동일한 재료로 형성될 수 있지만, 일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로웨지(10)의 잔부와 다른 재료로 형성될 수도 있다. 상기 향상층(20)은 도 2a, 도 2b 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 평활한 표면을 가질 수 있지만, 일부 실시형태에 있어서, 예를 들면, 리지 형상, 컬럼 형상 또는 다른 형상 패턴으로 패터닝되어도 좋다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 향상층(20)은 상기 마이크로웨지(10)의 리딩 에지(10l)의 부분에만 존재해도 되고, 또는 일부 실시형태에 있어서는 상기 마이크로웨지(10)의 트레일링 에지(10t)와 리딩 에지(10l) 모두에 존재해도 된다(도 2b). 상기 향상층(20)은 상기 향상층(20) 및 마이크로웨지(10)의 교차점에서의 립, 예를 들면, 도 3에 나타낸 단계에서, 마이크로웨지(10)로 전이함에 따라서 향상층(20)의 저부에서 종료될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 각각의 마이크로웨지(10)의 베이스(b)는 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 약 0㎛-약 30㎛으로 서로 이격되어 있을 수 있고, 다른 실시형태에 있어서, 예를 들면, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제 1 마이크로웨지의 리딩 에지(10l)는 상기 마이크로웨지(10)의 베이스(b)에서 제 1 마이크로웨지(10)와 인접한 제 2 마이크로웨지(10)의 트레일링 에지(10t)를 교차할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 강성의 베이스 기판, 예를 들면, 탄소 섬유 및 합판의 층을 포함하는 기판에 장착되어 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 강화된 기계적 강성을 제공하거나 및/또는 실질적으로 동일한 면 상에 마이크로웨지(10)를 유지할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 도 1-3에 나타낸 바와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 마이크로머시닝 방법, 예를 들면, 지지판 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 인하여, 마이크로머시닝 공정의 어레이가 다수의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 제조에 실질적이지 못할 정도로 느릴 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 도 1-3에 나타내어진 마이크로스케일 건식 접착제 구조체는 반도체 산업분야에서 공지인 마이크로리소그래피 및 에칭 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 마이크로리소그래피 및 에칭 기술은 다소 복잡하고 고가이며 일부 실시에 있어서 소망에 따른 오목 형상 프로파일을 지닌 마이크로웨지 어레이를 제작하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서, 몰딩에 의해 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는 것을 포함하는 공정이 개발되고 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 왁스 몰드
일부 실시형태에 있어서, 왁스 몰드가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 제조에 사용될 수 있다. 이와 같은 실시형태에 있어서, 왁스 몰드 베이스는 예를 들면, 알루미늄 등의 금속 몰드에서 캐스팅됨으로서 소망의 크기 및 형태로 형성되고, 예를 들면, 마이크로톰 블레이드 또는 기타 마이크로머시닝 툴을 사용한 왁스 몰드의 상면에 네가티브 마이크로 엘리먼트 패턴이 형성된다. 예를 들면, PDMS, 실리콘 또는 우레탄 재료와 같은 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는데 바람직한 재료가 몰드에 적용되어 경화되도록 한다. 경화 후, 상기 경화된 재료가 몰드와 접촉하고 있는 재료의 표면 상에 형성된 포지티브 마이크로엘리먼트 패턴을 지닌 상기 몰드로부터 제거된다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 왁스 몰드 및 지지 구조체의 예로는 도 4a 및 도 4b에 나타내어진다. 상기 왁스 몰드는 절두체, 예를 들면, 사다리꼴 단면을 지닌 단절된 각뿔로서 형성된 왁스부(25)를 포함한다. 상기 왁스 몰드(25)의 왁스부는 머시니스트 왁스 또는 특정 실시에 적합한 기타 재료로 형성될 수 있다. 또한, 머시닝 왁스 또는 머시너블 왁스로서 알려진 머시니스트 왁스는 고해상도의 세부 가공 특성을 제공하도록 처방되어 있는 고융점의 하드 왁스이다. 일부 실시형태에 있어서, 밀봉제 또는 이형제의 필요없이 머시너블 왁스로 형성된 몰드의 표면 상에 에폭시 또는 폴리우레탄이 직접 주입되어 경화 시에 상기 에폭시 또는 폴리우레탄이 상기 왁스 몰드로부터 이형된다. 머시너블 왁스의 일부 처방은 약 쇼어 D 45-약 쇼어 D 58의 범위의 경도 등급을 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 머시너블 왁스는 파라핀, 폴리에틸렌, 및 필요에 따라서 상기 머시너블 왁스의 경도 등의 소망의 특성에 따라서 조정된 각종 성분의 상대적인 양의 하나 이상의 다른 성분으로 제조된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 왁스부(25)는 원뿔대의 형상 또는 하나 이상의 테이퍼된 측벽을 갖는 임의의 다른 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 왁스 몰드는 왁스부(25)가 윈도우 프레임 형상 리테이너(35)로 고정되는 베이스 플레이트(30)를 포함한다. 상기 리테이너(35)는 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 측면의 테이퍼에 상응하는 테이퍼를 지닌 테이퍼된 표면(40)을 갖는다. 상기 리테이너(35)는 공지의 볼트, 스크류 또는 그 밖의 파스너 등의 하나 이상의 파스너(45)로 상기 베이스 플레이트에 고정된다. 상기 리테이너(35)는 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 측벽과 접속되어 베이스 플레이트(30)에 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)를 고정해서 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 머시닝하고 캐스팅한다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 왁스부(25)가 상기 베이스 플레이트(30) 상으로 직접 액체 형태로 증착되고 리테이너(35)와 동일한 형태를 갖지만, 상기 왁스부(25)의 상면(55)의 레벨까지 연장된 높이를 갖는 몰드로 둘러싸여지고, 방냉되어 경화된다. 이어서, 상기 몰드는 상기 베이스 플레이트 상에 위치된 왁스부(25)를 유지하도록 하는 상기 베이스 플레이트(30)에 부착된 리테이너(35)가 제거된다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 왁스부(25)는 상기 베이스 플레이트(30)와 접촉하지 않고 몰드 내에 형성될 수 있고, 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하면(50)이 상기 베이스 플레이트(30) 상에 장착되기 전에 평활화 또는 평탄화되어 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(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 하면(50)과 베이스 플레이트(30) 사이의 갭을 최소화 또는 제거할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)가 상기 베이스 플레이트(30)에 장착될 때, 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하면(50) 상에 및/또는 상기 베이스 플레이트(30) 상에 액체 왁스층이 형성되어 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 하면(50)의 임의의 갭 또는 표면 조도를 채운다.
상기 왁스 몰드의 왁스부(25)가 상기 베이스 플레이트(30)에 고정되면, 네가티브 마이크로엘리먼트 어레이 패턴, 예를 들면, 마이크로웨지의 어레이에 대한 패턴이 마이크로톰 또는 기타 마이크로머시닝 툴을 사용하여 상면(55)에 형성될 수 있다. 상기 마이크로엘리먼트 어레이 패턴의 형성 동안에 마찰력 저감제 또는 윤활제, 예를 들면, 계면활성제 및 물의 혼합물(예를 들면, Colgate-Palmolive 시판의 Ajax® 액체 주방용 세제와 물의 혼합물)이 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(55)이 적용되어 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)로의 마이크로톰 또는 기타 마이크로머시닝 툴의 삽입 및/또는 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)로부터 상기 마이크로톰 또는 기타 마이크로머시닝 툴의 제거를 용이하게 한다. 상기 마찰력 감소제 및 윤활제는 상기 왁스부(25)를 머시닝하는데 사용되는 마이크로머시닝 툴과의 마찰력을 감소시켜서 상기 마찰력 감소제 또는 윤활제를 사용하지 않고 머시닝되는 형태에 비해 그 머시닝된 형태의 표면 조도를 저감시킨다.
일부 실시형태에 있어서, 상기 왁스 몰드 상에 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 형성되는 스탠드오프를 제공하는 형태를 따라 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)에서 상기 마이크로엘리먼트 어레이 패턴이 머시닝된다. 상기 예로는 도 5a-5c에 나타내어진다. 도 5a-5c 및 도 6a와 6b는 실질적으로 종변(vertical side)을 갖는 왁스부(25)를 지닌 몰드를 나타내지만, 도 4a 및 4b에 나타낸 것과 같은 테이퍼된 측면을 갖는 왁스부(25)를 지닌 몰드도 사용될 수 있음이 이해될 수 있다. 도 5a에 있어서, 상기 왁스 몰드의 머시닝되지 않은 왁스부(25)가 베이스 플레이트(30) 또는 프레임 상에 배치되어 나타내어진다. 제 1 머시닝 공정에 있어서, 통상, 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(55)의 중앙 영역(55c)이 머시닝되어 상기 왁스 몰드로부터 형성되는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 배킹(15)을 수용하기 위한 제 1 오목부(60) 및 하나 이상의 더욱 깊은 오목부(65)가 포함되어 상기 왁스 몰드로 형성되는 상기 마이크로웨지 접착제 구조체 상에 스탠드오프를 형성한다. 이어서, 상기 마이크로엘리먼트(예를 들면, 마이크로웨지)에 대한 패턴(70)이 상기 왁스 몰드의 상기 상면(55)의 (상기 제 1 중앙 영역(55c)내의) 제 2 집중 영역(55d)에 형성된다. 상기 패턴(70)은 상기 오목부(65)보다 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)내로 더욱 깊게 연장된다. 상기 패턴(70)은 도 1b를 참조로 상술한 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일하거나 또는 유사한 치수 및 각도를 갖는 네가티브 마이크로웨지 패턴일 수 있다.
상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면 상에 상기 마이크로엘리먼트 어레이 패턴(70)의 형성 후, 상기 왁스 몰드가 세정되어 잔존하는 계면활성제를 제거한다. 몰드 세정 조작의 일 실시형태에 있어서, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 상기 왁스 몰드의 머시닝된 왁스부(25)를 포함하는 베이스 플레이트(30)가 비스듬하게 싱크(80)의 세척통(75)에 위치된다. 실온 또는 왁스의 용융점 이하로 가열될 수 있는 탈이온수(Deionized water)(85)가 상기 세척통(75)으로 유입되어 상기 왁스 몰드를 세척한다. 상기 왁스 몰드의 세척 동안에 상기 탈이온수(85)가 상기 세척통(75)에서 싱크(80)로 오버플로우된다. 상기 왁스 몰드는 약 20분 동안 또는 계면활성제 기포가 없는 맑은 물이 흘러 나올 때까지 탈이온수로 세척된다. 세척이 완료되면, 상기 왁스 몰드가 수욕으로부터 제거되고, 물이 상기 세척통(75) 및 싱크(80)로부터 배수된다. 이어서, 상기 왁스 몰드가 상기 세척통(75)으로 복귀된다. 상기 왁스 몰드는 상기 통(75)의 내부에 평평하게 놓여지는 것과는 달리 일단에 위치되어 거의 기립되도록 위치되어야 한다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 이소프로판올(90), 예를 들면, 약 500mL의 이소프로판올이 상기 왁스 몰드를 넘어 분출된다. 상기 왁스 몰드는 상기 (상기 마이크로엘리먼트 또는 마이크로웨지 방향을 따른) 왁스 표면을 따른 각도로 기울어진 저압 N2를 유지하면서 송풍 건조된다.
상기 왁스 몰드의 머시닝 및/또는 세척 후, 상기 왁스 몰드로부터 경화된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 이형을 용이하게 할 수 있는 이형제(57)(도 5c에 나타냄)로 상기 왁스 몰드의 머시닝된 상면(55)이 코팅되어도 좋다. 상기 이형제는, 예를 들면 REPEL-SILANE™(multiple vendors 시판의 옥타메틸시클로옥타실란에 용해된 2% 디메틸디클로로실란 용액) 이형제 또는 공지의 다른 이형제이어도 좋다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체용 폴리머/에폭시 몰드
일부 실시형태에 있어서, 상술한 바와 같이 왁스로 형성된 몰드보다 더욱 내구성이 있는 마이크로웨지 접착제 구조체용 몰드를 제공하는 것이 바람직하다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 내구성이 있는 몰드의 사용은 몰드가 열화의 증후가 나타나기 시작하고 재조정 또는 대체가 요구되기 전에 왁스 몰드에 비해 내구성이 있는 몰드로부터 캐스팅될 수 있는 다수의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체로 인하여 왁스 몰드의 사용보다 대량 생산을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 다수의 양태는 머시니스트 왁스보다 강한 재료로 형성되는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 캐스팅을 위한 내구성이 있는 몰드 및 그 형성 방법을 포함한다.
일부 실시형태에 있어서, 본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅을 위한 몰드가 경화 폴리머, 예를 들면, 에폭시를 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다. 특정 일 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 캐스팅을 위한 몰드는 예를 들면, Cytec, Inc.시판의 저수축성 에폭시인 CONATHANE® 에폭시 및/또는 CONAPOXY® 에폭시를 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체 캐스팅을 위한 에폭시 몰드를 형성하기 위해서, 공지의 우수한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1), 예를 들면, 상술한 바와 같은 왁스 몰드로 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 강성 플레이트(120), 예를 들면, 글래스 플레이트 또는 다른 형태의 강성 평판에 부착된다. 도 7a 및 7b에 나타낸 바와 같이, 컴플라이언트층(135)으로 피복된 강성 튜브(130)를 포함하는 롤러(125), 예를 들면 네오프렌이 상기 강성 플레이트(120)에 상기 마이크로스케일 건식 구조체(1)를 적용하는 것에 사용되어 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체와 강성 플레이트(120) 간의 기포의 형성을 최소화하도록 상기 강성 플레이트(120)에 적용되는 바와 같이 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 압착할 수 있다. 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 정전기적 인력, 반데르발스력 또는 REVALPHA™ 열 방출 테이프 등의 템포러리 접착제의 사용에 의해 상기 강성 플레이트(120)에 부착될 수 있다.
공지의 우수한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 강성 플레이트(120)에 부착된 후, 댐(200)의 재료, 예를 들면, 실리콘 또는 PDMS가 상기 강성 플레이트(120) 상의 마이크로 스케일 건식 접착제 구조체(1) 근방에 형성된다(도 8). 필요에 따라서, 상기 에폭시 몰드를 형성한 후에 상기 강성 플레이트(120)로부터 상기 댐(200) 및/또는 에폭시 몰드의 제거를 용이하게 하도록 REVALPHA™ 열 방출 테이프 또는 다른 이형제가 상기 강성 플레이트(120)에 상기 댐(200)을 형성하거나 또는 접착되기 전에 상기 강성 플레이트(120)의 상면에 배치된다. 다른 실시형태에 있어서, 공지의 우수한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 이면(상기 마이크로엘리먼트 패턴을 포함하지 않는 표면)이 예를 들면, 상기 강성 플레이트(120)에 접착되기 전에 O2 플라스마로 세척된다. 필요에 따라서, 이형층, 예를 들면, REPEL-SILANE™ 또는 기상 증착된 트리클로로실란이 상기 댐(200)의 경계 내의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 및 상기 강성 플레이트(120)의 표면 상에 증착될 수 있다. 이어서, 몰드 재료, 예를 들면, 폴리머 또는 에폭시(205)(예를 들면, CONATHANE® 에폭시 및/또는 CONAPOXY® 에폭시)가 상기 댐(200)의 경계(필요 또는 경우에 따라 이형층을 넘어서) 내의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 및 강성 플레이트(120)의 표면 상에 주입된다(도 9). 일부 실시형태에 있어서, 상기 댐(200)의 경계 내에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 및 강성 플레이트(120)의 표면 상으로 주입되기 전 및/또는 후에 폴리머 또는 에폭시(205)가 진공 탈기되어 상기 폴리머 또는 에폭시(205)내의 기포의 감소 또는 제거를 용이하게 한다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 폴리머 또는 에폭시(205)의 경화 동안에 예를 들면, 고압 환경 하에 도 9에 나타내어진 구조체를 위치시킴으로써, 상기 폴리머 또는 에폭시(205)에 압력이 가해져 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)내의 기포의 감소 또는 제거를 용이하게 한다.
다른 실시형태에 있어서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 경우에 따라서, 이형층(215)으로 래핑된 강성 플레이트(210) 예를 들면, 글래스 플레이트 또는 다른 평평한 표면이 상기 주어진 폴리머 또는 에폭시(205)의 상부에 위치된다. 상기 이형층(215)이 경화시에, 상기 강성 플레이트(210)가 상기 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)에 부착되는 것보다 상기 폴리머 또는 에폭시(215)에 덜 강하게 부착되도록 선택된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 이형층(215)은 상기 강성 플레이트(210)에 부착되지 않도록 선택되고, 상기 강성 플레이트(210)에 부착되지 않을 시에 유연성이 있어서 상기 강성 플레이트(205)가 상기 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)로부터 제거되는 것보다 상기 경화된 폴리머 또는 에폭시(205)로부터 박리되는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다. 상기 이형층(215)은 예를 들면, 폴리머 시트(예를 들면, 폴리비닐클로라이드(PVC) 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 시트), Saran™ 플라스틱 랩 또는 알루미늄 호일을 포함하거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 이형층(215)으로 래핑되기 전에, 상기 강성 플레이트(210)가 이소프로판올, 플라스마 세척(예를 들면, CF4/O2 플라스마로) 또는 습식 세척(예를 들면, H2O2/H2SO4 용액으로)에 의해 세척된다. 상기 강성 플레이트(210)가 투명 또는 불투명한 실시형태에 있어서, 상기 댐(200)이 상기 강성 플레이트(210)를 통해 가시적일 때까지 상기 강성 플레이트(210)는 밀어 내려질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 주입된 폴리머 또는 에폭시(205) 상에 강성 플레이트(210)가 위치되기 전에 상기 이형층(215)과 강성 플레이트(210) 간의 임의의 기포가 제거되도록 롤러 또는 다른 장치가 사용된다. 추, 예를 들면, 한 쌍의 5파운드 추(220)가 상기 강성 플레이트(210)의 상부에 위치된다(도 11). 경화 동안에 주입된 폴리머 또는 에폭시(205)내의 기포의 형성을 저감하거나 제거하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 추(220)는 상기 주입된 폴리머 또는 에폭시(205)에 압력을 가할 수 있다. 상기 폴리머 또는 에폭시(205)가 방치되어 경화된다. 일부 실시형태에 있어서, 예를 들면, 약 16시간 동안 약 80℃ 또는 상기 폴리머 또는 에폭시(205) 층의 재료 및 치수에 적당한 온도 및 시간 동안에 오븐에서 도 11에 나타낸 구조체를 위치시킴으로써 경화를 촉진하도록 상기 폴리머 또는 에폭시(205)에 열이 가해져도 좋다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 폴리머 또는 에폭시(205)가 실온에서 방치되어 경화된다. 일부 실시형태에 있어서, 경화 시에 주입된 폴리머 또는 에폭시(205) 중의 기포의 형성을 저감하거나 제거하는 것을 용이하게 하도록 상기 폴리머 또는 에폭시(205)가 경화되면서, 예를 들면, 약 30psi-약 50psi의 압력의 감압 챔버에 도 11에 나타낸 구조체가 위치된다.
상기 폴리머 또는 에폭시(205)가 경화된 후, 상기 추(220)가 제거되고, 상기 강성 플레이트(210)로부터 상기 이형층(210)이 래핑이 해제되고, 상기 강성 플레이트(120)로부터 강성 플레이트(210), 이형층(215) 및 댐(200)이 제거된다(도 12). 상기 강성 플레이트(120)는 예를 들면, 상기 강성 플레이트(120)와 상기 마아크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 사이에 적용된 열 방출 테이프가 이형되도록 충분한 열을 가함으로써 제거되고, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 경화된 폴리머 또는 에폭시(205) 중에서 박리되어 형성된 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)를 잔존시킨다(도 13). 상기 형성된 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)가 도 1b를 참조하여 상술한 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일하거나 유사한 치수 및 각도를 갖는 네가티브 마이크로웨지 패턴(70)을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 또는 에폭시 몰드(220)가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는데 사용된다.
마이크로스케일 건식 접착제 구조체용 금속 몰드
또 다른 양태에 따라서, 폴리머 또는 에폭시 몰드보다 더욱 내구성이 있는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 몰드가 금속 또는 금속 합금으로 형성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 금속 몰드가 전주, 마이크로머시닝 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다.
도 14에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 금속 몰드를 전주하는 공정의 초기를 나타낸다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 공지의 우수한 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1), 예를 들면, 미국특허출원 제13/451,713에 개시된 바와 같은 왁스 몰드에 형성되고, 경우에 따라서 백킹 기판(225)에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 플레이팅 픽스쳐(230)에 고정된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 플래이팅 픽스쳐에 캐비티(235)가 형성되어 상기 백킹 기판(225)을 수용한다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 백킹 기판(225)에 장착되지 않는 경우, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)는 공지의 임의의 각종 접착제, 예를 들면, 양면 테이프(예를 들면, REVALPHA™ 열 방출 테이프, Nitto Denko Corporation 제품) 또는 글루(예를 들면, Sil-Poxy® 실리콘 고무 접착제, Smooth-On Inc. 제품)를 사용하여 상기 플레이팅 픽스쳐(230)의 평평한 상부면(240)에 직접 부착할 수 있다. 컴플라이언트층으로 피복된 강성 튜브를 포함하는 롤러, 예를 들면 네오프렌이 상기 플레이팅 픽스쳐(230)에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 적용하는데 사용되어 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 플레이팅 픽스쳐(230) 간의 기포의 형성을 최소화하도록 상기 플레이팅 픽스쳐(230)에 적용되는 바와 같이, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 압착한다.
상기 플레이팅 픽스쳐(230)는 강 또는 임의의 다른 강성 및 필요에 따라서 도전성인 재료를 포함해도 된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)은 예를 들면, 약 0.027인치(약 0.06cm)까지 상기 플레이팅 픽스쳐(230)의 상부면(240) 위를 연장하여 마무리 가공된 금속 몰드로 균일한 0.027인치 오목부를 설정해서 상기 마무리 가공된 금속 몰드로부터 다른 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)을 형성해도 된다.
필릿(245), 예를 들면 에폭시 필릿이 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)의 측벽과 상기 플레이팅 픽스쳐(230) 간의 계면(250)에 형성될 수 있다. 금속이 임의의 갭에 전주되고 전주 몰드 상에 바람직하지 않은 형상을 형성하는 것을 억제하도록 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 상기 플레이팅 픽스쳐(230)의 캐비티(235) 사이에 존재하거나 상기 플레이팅 픽스쳐(230)로부터 완성된 전주 몰드가 박리되는 것을 곤란하게 할 수 있는 임의의 갭을 채우는데 상기 에폭시 필릿(245)이 사용된다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 마이크로건식 접착제 구조체(1)로부터 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 전주된 금속 몰드의 이형을 용이하게 할 수 있는 이형층으로 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트(10)가 코팅될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 우선 접착층(255)이 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 증착되어 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 상기 이형층(250)의 접착을 용이하게 한다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 이형층(250)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 REPEL-SILANE™을 포함하거나 이들로 이루어질 수 있고, 상기 접착층(255)은 크롬 및/또는 티탄을 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다. 상기 접착제층(255)은 예를 들면 스퍼터링에 의해 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 증착될 수 있다. 상기 이형층(250)은 예를 들면, PTFE에 대한 개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD) 또는 REPEL-SILANE™에 대한 기상 증착법에 의해 접착층(255) 및/또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상에 증착될 수 있다.
시드 금속층(260), 예를 들면 몰리브덴 또는 구리층이 상기 이형층(250) 또는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)(도 16, 명확하게 하기 위해 이형층(250) 및 접착층(255)은 도시하지 않음) 상에 증착되고, 금속 몰드체(265)가 예를 들면, 전주에 의해 시드층(260)(도 17, 시드층은 도시 생략) 상에 형성된다. 상기 금속 몰드체(265)가 상기 시드층(260)과 동일한 금속 또는 다른 금속, 예를 들면 구리, 알루미늄, 강 또는 금속 합금이어도 된다.
이어서, 상기 금속 몰드가 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 및 플레이팅 픽스쳐에서 제거되어 완성된 금속 몰드(270)(도 18)가 얻어진다. 상기 금속 몰드(270)는 검사될 수 있고, 일부 실시형태에 있어서, 예를 들면 다이아몬드 툴 또는 기타 마이크로머시닝 툴로 마이크로머시닝되어 결합을 제거해서 금속 몰드(270)의 표면을 평활하게 하거나 또는 그 밖에 상기 금속 몰드(270)를 마무리 가공한다. 일부 실시형태에 있어서, 이형제, 예를 들면 PTFE, REPEL-SILANE™, 또는 트리클로로실란이 상기 금속 몰드(270)의 표면 상에 코팅될 수 있다. 상기 머시닝된 금속 몰드(270)가 도 1b를 참조로 상술한 포지티브 마이크로웨지(10)와 동일하거나 유사한 치수 및 각도를 갖는 네가티브 마이크로웨지 패턴(70)을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 금속 몰드(270)는 사출 성형 인서트로서 사용될 수 있다. 상기 금속 몰드(270)는 백킹 기판(225)과 반대 위치에서 사출 성형 장치에 위치될 수 있다. 상기 금속 몰드(27) 및 백킹 기판(225) 간의 공간에 폴리머 재료가 주입되어 백킹 기판(225) 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 단일 사출 서형 조작으로 형성한다.
다른 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 금속 몰드(270)가 미리 가공된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 사용하지 않고 금속 블록(275)을 직접 머시닝하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 필요에 따라서, 금속 블록(275)이 표준 마이크로머시닝 툴, 예를 들면 툴 스틸 또는 폴리크리스탈린 다이아몬드 스톡(직경 ~.001"-.010")에 의해 러프하게 머시닝되어 소망의 배향, 웨지각 및 피치를 지닌 웨지 스터브(280)의 어레이를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 인접한 웨지간의 컷아웃의 치수, 예를 들면 폭이 마무리 가공된 몰드에 있어서 마이크로웨지를 몰딩하는데 사용될 수 있는 컷오프 보다 약 10㎛-약 20㎛ 작을 수 있다. 또한, 다이아몬드 툴 또는 다른 미세 마무리 가공 툴(예를 들면, 실리콘 카바이드 또는 툴 스틸로 형성됨)이 금속 블록(275)을 가공하여 마무리 가공된 마이크로그로브(285)를 형성하는데 사용되어 금속 몰드(270)를 완성할 수 있다(도 19). 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 금속 블록(275) 상의 상기 웨지 스터브(280)의 어레이를 형성하는데 3D 프린터가 사용될 수 있다. 상기 3D 프린팅된 웨지 스터브(280)의 어레이 상에 전착이 행해져 상기 3D 프린팅 조작에 의해 잔존된 공극을 채우고 및/또는 상기 웨지 스터브(280)의 어레이를 평활하게 할 수 있다. 또한, 다이아몬드 툴 또는 다른 미세 마무리 가공 툴이 상기 금속 블록(275)을 가공하여 상기 3D 프린팅된 웨지 스터브(280)의 어레이로부터 마무리 가공된 마이크로그루브(285)를 형성하는데 사용되어 금속 몰드(270)를 완성할 수 있다. 또한, 다이아몬드 또는 다른 미세 마무리 가공 툴이 우선적으로 (툴에 더욱 많은 마모를 줄 가능성이 있는) 스터브를 형성하지 않고 금속층에 직접 웨지 컷 아웃을 형성하는데 사용될 수 있다.
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-20f에 나타내어진다. 이들 도면은 왁스 몰드의 왁스부(25) 상에 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 것을 설명하지만, 다른 재료, 예를 들면, 폴리머, 에폭시 또는 금속으로 형성된 몰드로부터 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는 경우에 실질적으로 동일한 공정이 행해질 수 있음이 이해된다. 도 20a는 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(55)에 증착된, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하는 캐스팅 재료, 예를 들면, 액체 형상의 폴리머를 나타낸다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 폴리머는 PDMS를 포함하거나 이것으로 이루어진다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 폴리머는 실리콘, 우레탄 또는 의도된 실시를 위해 선택되는 기타 폴리머를 포함하거나 이들로 이루어질 수 있다. 왁스 몰드가 사용되는 일부 실시형태에 있어서, 상기 왁스 몰드는 도 20a-20f에 나타낸 것보다 도 4a-4b를 참조로 설명되고 기재된 바와 같이, 상기 왁스 몰드가 구성될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 20b에 나타낸 바와 같이, 강성 플레이트(100), 예를 들면, 이형층(105)으로 래핑된 글래스 플레이트 또는 기타 평평한 표면이 주입된 캐스팅 재료(95)의 상부에 위치된다. 경화 시에, 상기 강성 플레이트(100)가 상기 경화된 폴리머 재료(95)에 부착되는 것보다 상기 폴리머 재료(95)에 덜 강하게 부착되도록 이형층(105)이 선택된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 이형층(105)이 상기 강성 플레이트(100)에 부착되지 않고, 상기 강성 플레이트(100)에 부착되지 않을 시에는 유연해서 상기 강성 플레이트(100)가 상기 경화된 캐스팅 재료(95)로부터 제거되는 것보다 상기 경화된 캐스팅 재료(95)로부터 더욱 용이하게 박리될 수 있도록 선택된다. 상기 이형층(105)은 예를 들면, 폴리머 시트(예를 들면, 폴리비닐클로라이드(PVC) 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 시트), Saran™ 플라스틱 랩 또는 알루미늄 호일을 포함하거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 강성 플레이트(100)가 상기 이형층(105)으로 래핑되기 전에 예를 들면, 이소프로판올, 플라스마 세정(예를 들면, CF4/O2 플라스마로) 또는 습식 세정(예를 들면, H2O2/H2SO4 용액으로)에 의해 세척된다. 상기 강성 플레이트(100)는 상기 왁스 몰드를 밀어 내린다. 실시예에 있어서, 상기 강성 플레이트(100)가 투명 또는 불투명한 경우, 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)가 상기 강성 플레이트(100)를 통해 가시적으로 될 때까지 상기 강성 플레이트(100)가 밀어 내린다. 일부 실시형태에 있어서, 주입된 캐스팅 재료(95) 상에 상기 강성 플레이트(100)를 위치시키기 전에 상기 이형층(105)과 강성 플레이트(100) 간의 임의의 기포를 제거하도록 롤러 또는 다른 장치가 사용된다. 추(100), 예를 들면 5파운드 추가 상기 강성 플레이트(100)의 상부에 위치된다(도 20c). 상기 몰드에 있어서, 상기 캐스팅 재료(95)가 하룻밤 방치되거나 또는 사용되는 캐스팅 재료(95)의 형태에 따른 적당한 기간 동안 방치되어 경화된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 캐스팅 재료(95)에 열을 가해 경화를 촉진할 수 있지만, 변형 또는 용융이 개시되는 온도로 상기 몰드를 가열하지 않도록 주의해야 한다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 캐스팅 재료(95)는 UV 경화성이어도 되고, UV광이 상기 강성 플레이트(100)(UV광에 투과성인 경우)를 통해 상기 캐스팅 재료에 가해져 경화를 촉진해도 된다.
상기 캐스팅 재료(95)가 경화된 후, 추(110)가 제거되고, 상기 이형층(105)이 상기 강성 플레이트(100)로부터 래핑이 해제되고, 상기 강성 플레이트(100)가 몰드의 상부로부터 제거된다(도 20d). 이어서, 상기 이형층(105)이 상기 경화된 캐스팅 재료(95)의 상부 및 몰드의 상면(55)으로부터 제거된다(도 20e). 이어서, 상기 몰드의 일단으로부터 경화된 캐스팅 재료(95)의 패치를 서서히 박리함으로써 상기 몰드로부터 상기 경화된 캐스팅 재료가 제거되어 유리의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 얻을 수 있다(도 20f). 다른 실시형태에 있어서, 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트가 마이크로웨지를 포함하는 경우, 상기 마이크로웨지 패턴(70)의 기울기의 방향으로의 박리가 상기 몰드(95)로부터 상기 경화된 캐스팅 재료(95)를 제거하는 공정 동안에 상기 캐스팅 재료(95) 및 몰드에 대한 손상의 가능성을 저감하는 것을 용이하게 할 수 있다(도 20f 참조). 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 캐스팅하는데 왁스 몰드가 사용되는 경우, 점착성 테이프, 예를 들면, Scotch™ 접착 테이프가 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로엘리먼트로부터 왁스 잔사를 제거하는데 사용될 수 있다.
상기 공정은 상기 몰드가 열화의 증후를 보이기 시작할 때까지 동일한 몰드를 사용하여 반복될 수 있다. 예를 들면, 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 캐스팅하는데 왁스 몰드가 사용되는 경우, 상기 몰드의 열화는 상기 경화된 캐스팅 재료(95)를 탈형할 때에 현저한 양의 왁스가 상기 몰드로부터 인출됨으로써 명백해질 수 있다. 상기 왁스 몰드에 대한 손상이 (미손상된 왁스 몰드를 나타내는 도 21a에 비하여) 도 21b에 나타낸 바와 같이 왁스가 인출되는 경우의 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면(55)에 있어서의 라인(115)으로서 나타내어질 수 있다. 상기 왁스 몰드가 손상되면, 상기 상면(55)이 평탄화되거나 연마되고, 상기 왁스 몰드의 왁스부(25)의 상면으로 새로운 몰딩 패턴이 머시닝되어서 재조정된 몰드가 재사용될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 재조정되기 전에 약 3-약 8마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 형성하도록 왁스 몰드가 사용될 수 있다.
에폭시, 폴리머 또는 금속 몰드에 있어서, 상기 몰드로부터 캐스팅된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 탈형 후, 상기 몰드가 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 잔사 재료의 존재의 여부에 대해 검사될 수 있다. 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 잔사 재료가 상기 몰드내에 잔존되는 것으로 확인되면, 상기 잔사 재료를 나이프 또는 브러시로 제거하고 및/또는 그 몰드를 물, IPA 또는 다른 적당한 용제로 세정함으로써 상기 몰드가 세척될 수 있다.
특히, 마이크로엘리먼트로서 마이크로웨지를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 적합한 공정에 있어서, 잉킹 공정이 행해져 몰드로부터 제거된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 마이크로웨지(10)에 향상층(20)을 부가할 수 있다. 잉킹 공정의 제 1 단계에 있어서, 강성 플레이트(120), 예를 들면 글래스 플레이트 또는 기타 형태의 강성의 평판 플레이트에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 부착된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 강성 플레이트(120)에 부착되기 전에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 이면(상기 마이크로웨지 패턴을 포함하지 않는 면)이 예를 들면, O2 플라스마로 세척된다. 도 22a 및 22b에 나타낸 바와 같이, 컴플리언트층(135)으로 피복된 강성 튜브(130)를 포함하는 롤러(125), 예를 들면 네오프렌이 상기 강성 플레이트(120)에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 적용하는데 사용되어 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)와 강성 플레이트(120)간의 기포의 형성을 최소화하도록 상기 강성 플레이트(120)에 적용되는 바와 같이 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 압착할 수 있다. 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 정전 인력, 반데르발스힘 또는 REVALPHA™ 열 방출 테이프 등의 템포러리 접착제의 사용에 의해 상기 강성 플레이트(120)에 부착될 수 있다.
잉킹 플레이트(140)가 플레이트(150), 예를 들면 실리콘 웨이퍼에 REPEL-SILANE™ 이형제(145) 또는 다른 이형 코팅의 임의의 층을 적용하고, 이어서 상기 이형제(145)의 층 상에 PDMA, 실리콘, 우레탄 또는 다른 폴리머 등의 액체 폴리머(155) 층을 적용함으로써 형성된다(도 23). 일부 실시형태에 있어서, 상기 이형제(145)의 층 상에 적용되기 전에 상기 액체 폴리머가 여과되어 상기 액체 폴리머로부터의 미립자를 제거한다. 상기 임의의 이형제(145)의 층이 수 개의 단일층 두께(REPEL-SILANE™의 경우) 또는 다른 이형 코팅의 경우에 약 10nm 내지 약 100nm 두께일 수 있다. 상기 액체 폴리머(155) 층은 약 50nm-약 500nm 두께일 수 있다.
상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로웨지(10) 상에 향상층(20)을 형성하기 위해서, 상기 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로웨지 접착제 구조체(1)가 상기 액체 폴리머(155)의 층과 접촉하여 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 마이크로웨지(10)를 지닌 잉킹 플레이트(140) 상에 위치된다. 추(160), 예를 들면, 2개의 5파운드 추가 상기 강성 플레이트(120) 상에 위치되어 상기 액체 폴리머(155)로 상기 마이크로웨지(10)를 가압해서 상기 액체 폴리머(155)로 상기 마이크로웨지를 잉킹한다. 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1) 상의 스탠드오프(165)가 상기 강성 플레이트(120)와 상기 잉킹 플레이트(140)를 서로 설정 거리로 유지시키고 상기 마이크로웨지(10)가 상기 액체 폴리머(155)와 접촉하는 길이를 조절한다(도 24).
상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 상기 액체 폴리머(155)가 경화될 때까지 상기 강성 플레이트(120) 및 잉킹 플레이트(140) 사이에 방치되어 상기 마이크로웨지(10)의 선단에 향상층(20)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 접착제 구조체(1)는 상기 강성 플레이트(120) 및 잉킹 플레이트(140) 사이에서 추(160)에 의해 약 1분 동안 압착되어 상기 마이크로웨지(10)를 잉킹하고, 이어서, 상기 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로웨지 접착제 구조체(1)가 상기 잉킹 플레이트(140)로부터 제거되고, 경우에 따라서 이형제(175), 예를 들면, REPEL-SILANE™ 이형제로 코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 다른 평평한 표면 등의 경화 플레이트(170) 상에 위치되고 상기 마이크로웨지 상에 잉킹된 상기 액체 폴리머(155)는 경화된다. 추(180), 예를 들면, 2개의 5파운드 추가 상기 경화 플레이트(170)에 대하여 상기 마이크로웨지를 프레싱하는데 사용될 수 있다(도 25). 일부 실시형태에 있어서, 도 25에 기재된 어셈블리가 약 100℃로 가열된 오븐에 위치되어 예를 들면, 약 1시간 동안 상기 액체 폴리머(122)의 경화를 가속한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 액체 폴리머(122)가 UV 경화성일 수 있고, UV 광이 상기 강성 플레이트(120) 및 또는 경화 플레이트(170)(UV 광을 투과하는 경우)를 통해서 상기 액체 폴리머(122)에 가해져 경화를 촉진시킨다. 상기 액체 폴리머(155)가 경화된 후, 상기 강성 플레이트(120) 상에 장착된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 상기 경화 플레이트(170)로부터 분리되고, 예를 들면, 상기 강성 플레이트(120)에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)를 부착하는데 사용되는 임의의 접착층의 박리 또는 약품 또는 광 분해에 의해 강성 플레이트로부터 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)가 제거된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 경화 플레이트(170)가 평탄한 표면을 가져 평탄한 면을 갖는 향상층(20)을 제작하고, 다른 실시형태에 있어서, 상기 경화 플레이트(170)가 마이크로 또는 나노패터닝되어 상기 향상층(20)에 소망의 패턴을 형성할 수 있다.
도 26에 나타낸 경화 공정의 변형에 있어서, 메사 플레이트(185), 예를 들면, 박막 에지부(190)를 포함하는 실리콘 웨이퍼 및 메사(195)가 경화 플레이트(170) 대신에 사용되어도 좋다. 상기 잉킹 공정 시에 상기 메사 플레이트(185)의 사용은 상기 액체 폴리머(155)의 경화를 위해 제공되어 상기 마이크로웨지(10)에 의해 행해진 것보다 상기 마이크로웨지(10)의 압축을 더욱 높게 야기할 수 있다. 상기 메사 플레이트(185) 상의 메사(195)의 높이는 상기 마이크로웨지의 에지 상에 형성된 향상층(20)을 조정하도록 제조될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 메사 플레이트(185)의 사용은 예를 들면, 액체 폴리머(155)의 모세관류를 제한함으로써 상기 경화 플레이트(170)의 사용보다 상기 마이크로웨지 상에 립 및/또는 향상층(20)을 박막으로 형성하는데 제공될 수 있다. 특정 이론에 제한됨이 없이, 상기 잉킹된 마이크로웨지 선단이 상기 경화 플레이트(170)로 내려가면, 그들 상에 액체 폴리머(155)의 적하가 존재한다는 것이 알려져 있다. 상기 마이크로웨지(10)가 잉킹 플레이트(140) 상의 잉킹을 위해 사용된 것과 동일한 경화 높이로 경화 플레이트(170) 상으로 내려가는 경우, 과잉의 액체 폴리머(155)는 모세관력에 의해 메니스커스내로 드로잉될 수 있다. 상기 경화 플레이트(170)에 비하여 상기 메사 플레이트(185)에 의해 상기 마이크로웨지(10) 상에 발휘되는 보다 큰 힘으로 상기 마이크로웨지(10)의 선단을 넘어 상기 과잉의 액체 폴리머(155)가 분포되기 때문에 상기 마이크로웨지(10)가 상기 메사 플레이트(185)를 사용하여 더욱 압착되는 경우, 더욱 경화되지 않는 액체 폴리머(155)가 노출되어 립/메니스커스가 보다 적게 형성된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 메사(195)는 평활한 표면을 가져 평활한 표면을 갖는 향상층(20)을 제조하고, 다른 실시형태에 있어서, 상기 메사(195)는 상기 향상층(20)에 소망의 패턴을 형성하도록 패터닝될 수 있다.
글로브 및 기타 아이템으로의 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 조합
일부 실시형태에 따라서, 본원에 기재된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 더욱 큰 스케일 오브젝트, 예를 들면, 의류의 표면, 오브젝트의 그립면 또는 접착 특성 및/또는 높은 마찰 계수를 나타내기를 소망하는 기타 표면에 조합될 수 있다. 본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 보다 큰 스케일 오브젝트로의 조합을 용이하게 하기 위해서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태의 백킹(15)에 패브릭 또는 메시 재료가 조합될 수 있다.
도 27a, 27b 및 27c가 본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)에 조합될 수 있는 패브릭 메시 재료의 예를 나타낸다. 도 27a는 스레드 직경 86㎛ 및 개구 직경 150㎛의 L-3560 폴리우레탄(BJB Enterprises 제품)의 메시의 현미경 사진이다. 도 27b는 스레드 직경 76㎛ 및 개구 직경 100㎛의 L-3560 폴리우레탄(BJB Enterprises 제품)의 메시의 현미경 사진이다. 도 27c는 종래의 폴리에스테르 셔츠의 패브릭 메시의 현미경 사진이다. 다른 실시형태에 있어서, 약 50-약 400 범위의 메시 크기를 지닌 폴리에스테르 또는 나일론 메시가 본원에 기재된 마이크로스케일 건식 접착제 구조의 백킹(15)에 조합되는데 사용될 수 있다. 각종 실시형태에 있어서, 코튼, 실크 또는 기타 천연 또는 합성 섬유 및/또는 섬유 메시가 더 사용되거나 대체적으로 사용될 수 있다.
도 28a 및 28b는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체(1)의 백킹(15)에 임베딩된 폴리우레탄 메시(290)의 현미경 단면 사진이다. 도 28a에 있어서, 상기 마이크로웨지(10)의 높이(h)가 약 100㎛이고, 백킹(15)의 두께(t)가 약 250㎛-약 300㎛이다. 도 28b에 있어서, 또한, 마이크로웨지(10)의 높이(h)가 약 100㎛이고, 백킹(15)의 두께(t)가 약 425㎛이다. 이들 치수는 단지 예이고, 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 이들과 다른 치수를 가질 수 있는 것이 이해된다.
다른 실시형태에 있어서, 패브릭 재료 또는 메시(290)가 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 캐스팅하는데 사용되는 액체 재료(95)를 지닌 몰드(25)에 포함될 수 있고, 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)가 상기 액체 재료(95)가 경화될 때, 상기 마이크로 건식 접착제 구조체의 백킹(15)에 고정될 수 있다. 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)는 글로브 등의 의류의 일부 또는 글로브 등의 의류를 형성하는데 사용되는 재료일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)가 몰드의 프레임(300) 상에 지지되어 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)를 평평하게 유지한다(도 29). 일부 실시형태에 있어서, 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)가 상기 이형 재료(105)와 함께 상기 강성 플레이트(100) 주위를 래핑하고 상기 강성 플레이트(100) 및 또는 추(110)에 의해 상기 미경화된 백킹(15)의 재료(95)로 프레싱된다(도 30). 다른 실시형태에 있어서, 예를 들면, 미리 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15) 상에 상기 패브릭 재료 또는 메시(290)를 포함하는 액체 접착제를 증착하고 상기 접착제를 경화시킴으로써 상기 미리 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체에 패브릭 재료 또는 메시(290)가 접착될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 접착제가 상기 미리 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 재료와 동일한 재료로 형성된다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 백킹(15) 상에 패브릭 재료 또는 메시(290)를 포함하는 액체 접착제를 증착하기 전에 예를 들면, O2 플라스마로 상기 미리 형성된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(15)이 활성화되어 접착성을 향상시킨다.
일부 실시형태에 있어서, 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 의류로 형성되거나 또는 의류에 부착된다. 상기 의류는 글로브 등일 수 있다. 상기 의류에 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 부착하는 것은, 상기 의류가 제봉되거나 제작되기 전 또는 후에, 메커니컬 파스너, 예를 들면, 훅 및 루프 파스너에 의해 상기 의류가 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 포함하는 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 결합하고 및/또는 상기 의류에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 재봉하거나 및/또는 상기 의류의 패브릭 상에 직접 상기 접착제/마찰력 향상 구조체를 몰딩하는 것을 포함할 수 있다. 상기 의류에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 부착하는 것은 화학 작용제를 사용해서 상기 의류에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 상기 화학 작용제는 접착제, 예를 들면 에폭시, LOCTITE® 브랜드 접착제의 것, 시아노아크릴레이트 슈퍼 글루 또는 기타 당해 기술분야에서 공지된 접착제를 포함할 수 있다. 상기 의류에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 부착하는 것은 의류에 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 용접하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 백킹(315)의 베이스는 일부분이 용융되어도 되고, 및/또는 상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 재료와 동일하거나 유사한 액체 폴리머가 상기 백킹(315)의 베이스 및 글로브의 일부에 대하여 프레싱된 백킹(315)에 적용되어 경화시에 일부분이 용융되거나 또는 글로브의 패브릭으로 액체 폴리머가 스며들어 상기 글로브를 시일할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 지닌 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패브릭 재료가 제작되고 글로브에 적당한 치수로 커팅되고 통상의 재봉 방법을 사용하여 함께 재봉될 수 있다. 니트 글로브에 대해서는, 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 상기 니트 글로브 상의 소망의 위치에 접착제로 접착되거나 및/또는 재봉되어도 좋다. 예를 들면, 도 31에 나타낸 바와 같이, 임베디드 섬유 또는 섬유 메시를 지닌 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 재료(305)의 하나 이상의 패치가 글로브(320)의 핑거부(310) 및 또는 힐부(315)에 부착되거나 또는 재봉될 수 있다.
상기 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 패치(305) 상의 마이크로 구조체의 배향은 상기 패치(350)의 위치에 기초하여 선택되고 특정 위치에 가해질 수 있는 힘을 예상할 수 있다. 예를 들면, 마이크로웨지 구조체(10)를 포함하는 마이크로스케일 건식 접착제 구조체 패치(305)의 실시형태에 있어서, 마이크로웨지 구조체(10)는 마이크로 웨지(10)가 예상된 힘의 방향에 대해 기울어질 때 더 큰 정도의 접착력 및/또는 마찰력 향상을 제공할 수 있다. 상기 배향은 상기 마이크로웨지(10)를 하방으로 휘어지게 하여 상기 마이크로웨지(10)가 다른 방향으로 배향되는 경우보다 큰 표면적 양으로 힘이 가해지는 표면을 접촉하게 한다. 예를 들면, 도 31에 나타낸 바와 같이, 글로브(320)의 핑거부(310)가 재료 표면 상에 잡아 당기기 위해 사용되는 경우가 많다. 따라서, 상기 글로브(320)의 핑거부(310) 상의 패치(305)에 있어서의 마이크로웨지(10)가 325로 나타내는 바와 같이, 핑거부의 끝부를 향해 기울어진 마이크로웨지(10)로 배향되는 것이 바람직하다. 한편, 글러브(320)의 힐부(315)는 오브젝트 표면 상에 미는 힘을 발휘하기 위해 사용되는 경우가 많다. 따라서, 상기 글로브(320)의 힐부(315) 상의 패치에 있어서의 마이크로웨지(10)는 330으로 나타내는 바와 같이 손목을 향해 기울어진 마이크로웨지(10)로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 일부 실시형태에 있어서, 글러브(320)의 핑거부(310) 및 힐부(315)에 결합된 패치 (305) 내의 상이한 배향으로 마이크로웨지(10)를 제공하는 것 이외에 또는 대안으로서, 상기 핑거부(310)에 결합된 패치(305)는 상기 글로브(320)의 힐부(315)에 결합된 패치에 제공되는 것과 다른 크기 또는 다른 형상의 마이크로엘리먼트 구조체를 구비할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)가 예를 들면, 다른 의류 또는 오브젝트에 접착제 본딩되거나 또는 재단되어 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 32에 나타낸 바와 같이, 글로브에 결합되는 것 이외에 또는 대안으로서, 패치(305)가 무릎 패드, 신발 팁, 신발 밑창 및/또는 팔꿈치 패드에 결합될 수 있다. 무릎 패드, 신발 팁, 신발 밑창 및/또는 팔꿈치 패드 상의 패치(305)의 배치는 사용자가 매끄럽고, 또한 미끄러운 장애물(340)을 올라갈 때 도움을 줄 수 있다. 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)가 예를 들면, 도 33에 나타낸 것과 같은 건 또는 라이플의 그립에 결합되어 높은 마찰 그립을 제공할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 기타 오브젝트, 예를 들면, 하키 스틱, 야구 배트, 라크로스 스틱 등의 스포츠 장비도 그 핸들에 결합된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 가져 오브젝트 사용자에게이들 오브젝트에 대해서 더 나은 그립을 제공한다. 다른 실시형태에 있어서, 글로브(320)가 제 1 배향으로 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 구비할 수 있고, 그립되는 오브젝트(345)가 상기 제 1 배향과 반대의 배향으로 마이크로스케일 건식 접착제 구조체를 포함하는 패치(305)를 구비할 수 있어 사용자가 상기 글로브(320)로 상기 오브젝트(345)를 그립함에 따라서, 각각의 패치(305) 상의 마이크로엘리먼트는 인터 로킹되어 상기 오브젝트(345)에 대한 확실한 그립을 제공한다.
본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체가 마이크로웨지 접착제 구조체를 참조로 하여 설명되지만, 각종 실시형태에 있어서, 대안의 또는 추가의 마이크로엘리먼트 형태가 본원에 개시된 마이크로스케일 건식 접착제 구조체의 실시형태, 예를 들면, 마이크필러(350)(도 35), 경우에 따라서, 상면으로부터 연장된 마이크로필러(360)를 포함하는 마이크로타워(355)(도 36) 또는 기판에 대해 실직적으로 수직으로(도 37) 또는 기판에 대해 일정한 각도(도 38)로 배향된 마이크로 컬럼(365)에 사용될 수 있다.
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 (44)

  1. 임베디드 패브릭을 포함하는 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 몰드로서:
    제 1 깊이를 갖는 제 1 캐비티를 포함하는 상면;
    상기 제 1 캐비티의 표면에 규정된 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 제 1 네가티브 패턴; 및
    상기 제 1 캐비티에 배치된 패브릭 고정 프레임을 포함하는 몰드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 제 1 네가티브 패턴 외부의 캐비티에 규정된 제 2 깊이를 갖는 적어도 하나의 제 2 캐비티를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 2 캐비티는 상기 마이크로스케일 구조체의 스탠드오프에 대한 제 2 네가티브 패턴을 규정하는 몰드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이에 대한 네가티브 패턴은 상기 제 2 깊이보다 깊이 상기 몰드내로 연장되는 몰드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체에 대한 캐스팅 재료와 몰드 사이에 접착성을 감소시키도록 적어도 일부분이 이형제로 코팅되는 몰드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 캐비티가 규정되는 왁스부를 포함하는 몰드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 왁스부는 머시닝 왁스를 포함하는 몰드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    베이스 플레이트; 및
    상기 왁스부의 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖고 상기 베이스 플레이트에 왁스부를 고정하도록 구성되는 리테이너를 더 포함하는 몰드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    에폭시로 형성되는 몰드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체의 어레이는 마이크로웨지의 어레이를 포함하는 몰드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 30°-약 70°의 각도로 배치된 중심선을 포함하는 몰드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 20°-약 65°의 각도로 배치된 리딩 에지를 포함하는 몰드.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지는 상기 마이크로웨지의 베이스에 의해 규정되는 면에 대해 약 35°-약 85°의 각도로 배치된 트레일링 에지를 포함하는 몰드.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지는 마이크로웨지의 리딩 에지와 인접한 마이크로웨지의 트레일링 에지 사이에 규정된 오목 형상 공간을 포함하는 몰드.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 높이는 약 80㎛-약 120㎛이고, 상기 베이스의 폭의 직경은 약 20㎛-약 40㎛인 몰드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이크로웨지의 어레이에 있어서의 마이크로웨지의 길이는 약 120㎛-약 160㎛인 몰드.
  16. 몰드에서 마이크로스케일 구조체를 캐스팅하는 방법으로서:
    상기 몰드의 상면의 제 1 캐비티에 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 네가티브 패턴을 포함하는 몰드를 제공하는 단계;
    상기 네가티브 패턴 상에 캐스팅 재료를 증착하는 단계;
    상기 제 1 캐비티에 있어서 상기 캐스팅 재료내에 패브릭 메시를 배치하는 단계; 및
    상기 캐스팅 재료를 경화하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 몰드를 제공하는 단계는 상기 몰드에 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 상기 네가티브 패턴 외부의 제 1 캐비티에 배치된 스탠드오프 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하는 몰드를 제공하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료내에 패브릭 메시를 배치하는 단계는 상기 제 1 캐비티내에 상기 패브릭 메시를 유지하는 프레임을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 몰드의 일부의 측벽을 접촉하고 상기 측벽의 테이퍼에 상응하는 테이퍼된 표면을 갖는 리테이너로 베이스 플레이트에 상기 몰드의 일부를 고정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 캐피티에 마찰 저감제를 적용하는 단계;
    상기 제 1 캐비티에 마이크로스케일 패턴을 머시닝하는 단계; 및
    상기 제 1 캐비티로부터 상기 마찰 저감제를 세척하는 단계를 포함하는 공정에 의해 상기 마이크로스케일 구조체에 대한 네가티브 패턴을 규정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    이형제로 상기 상면을 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료의 경화 동안에 상기 캐스팅 재료를 가압하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료내로 상기 패브릭 메시를 프레싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계; 및
    상기 마이크로스케일 구조체를 제거한 후에 상기 몰드를 검사하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 몰드가 손상되었다고 결정하는 것에 즉각 대응하여 상기 몰드를 재조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체는 복수의 마이크로스케일 엘리먼트 및 하나 이상의 스탠드오프를 포함하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 마이크로스케일 구조체는 하나 이상의 스탠드오프를 더 포함하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지 상에 평활도 향상 구조체를 형성하는 단계는:
    잉킹 플레이트의 상면에 액체 폴리머층을 증착하는 단계;
    상기 잉킹 플레이트 상에 마이크로스케일 구조체를 상기 액체 폴리머와 접촉하여 위치시키는 단계; 또한
    상기 잉킹 플레이트로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스탠드오프를 상기 잉킹 플레이트의 상면과 접촉하여 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 잉킹 플레이트 상에 상기 마이크로스케일 구조체를 위치시키기 전에 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지를 플라스마로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 잉킹 플레이트의 상면에 상기 액체 폴리머층을 증착시키기 전에 상기 액체 폴리머를 여과하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 에지에 배치된 액체 폴리머를 포함하는 마이크로스케일 구조체를 메사 플레이트 상에 위치시키는 단계, 및 상기 복수의 마이크로스케일 엘리먼트의 상부 가장자리를 상기 메사 플레이트와 접촉시키면서 상기 액체 폴리머를 경화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계; 및
    상기 마이크로스케일 구조체와 오브젝트를 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 오브젝트는 의류이고, 상기 메카니컬 파스너로 상기 의류에 상기 마이크스케일 구조체를 결합하는 단계를 포함하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 의류에 상기 마이크로스케일 구조체를 재봉하는 단계를 포함하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 오브젝트는 글로브인 방법.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 오브젝트는 의류이고, 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 단계는 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 접착제로 접착하는 단계를 포함하는 방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 오브젝트는 의류이고, 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 단계는 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 용접하는 단계를 포함하는 방법.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 오브젝트는 글로브이고, 상기 글로브에 상기 마이크로스케일 구조체를 결합하는 단계는 복수의 마이크로스케일 구조체를 상기 글로브에 결합하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 마이크로스케일 구조체 중 적어도 하나는 상기 복수의 마이크로스케일 구조체의 제 2 마이크로 엘리먼트의 배향과 다른 배향으로 배치된 마이크로 엘리먼트를 포함하는 방법.
  41. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐스팅 재료가 경화된 후에 상기 몰드로부터 상기 마이크로스케일 구조체를 제거하는 단계; 및
    상기 마이크로스케일 구조체를 의류로 제작하는 단계를 더 포함하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 의류는 글로브인 방법.
  43. 제 16 항에 있어서,
    상기 패브릭 메시는 의류의 일부인 방법.
  44. 제 16 항에 있어서,
    상기 패브릭 메시는 글로브의 일부인 방법.
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