TWI537362B - 仿生黏著層及其製造方法 - Google Patents

Description

仿生黏著層及其製造方法

本發明係關於一種仿生黏著層及其製造方法，特別是關於一種可控制黏著方向之仿生黏著層及其製造方法。

目前電子產業已由傳統的固態電子元件演進成軟性電子元件。軟性電子元件具有輕薄便利的特色，在行動裝置的應用越來越受重視的情況下，則更能顯出其優勢。

軟性電子元件一般是把積體電路製作於可撓式基板上，但在製程上有其瓶頸。這是因為在製作軟性電子元件時，可撓式基板通常是需要暫時被黏附固定於製作載台上，之後進行電路製作。待電路製作完成後，軟性電子元件就需要從製作載台上取下，以進行後續製程。由於軟性電子元件太輕薄，因此取下時為了克服黏附力的應力可能會造成軟性電子元件的損傷，進而影響產品良率。

乾式黏附是一種仿生結構的應用，且在撕除後不產生殘留物，其利用黏附面上具有大量的微小特殊結構的細毛而產生吸附力，並且當再重複使用時並不會降低其黏力。這些微小特殊結構在以往製作時，大多是利用微影蝕刻製程，先是以光阻和蝕刻等方法在基材上形成微小結構 的形狀，再將模具材料灌入該微小結構之間，之後固化脫模，所形成的模具上佈滿互補於該微小結構的孔洞。然後，利用這些孔洞進行壓印而翻製出大量的微小結構。然而，微影蝕刻製程是屬於較複雜且耗費時間的步驟，當微小結構的設計越複雜，所需要進行曝光顯影的程序也會越多次。除此之外，還須要考慮到模具翻製時所形成的孔洞的良率。

故，有必要提供一種仿生黏著層及其製造方法，能夠適當的控制黏性方向和黏力，且簡化製造流程，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種仿生黏著層及其製造方法。在仿生黏著層中利用導磁材料，由於導磁材料會受到磁力吸引或被磁極化而使該仿生黏著層改變黏著方向，進而控制其黏力大小，因此不須要經過複雜的模具設計即可控制仿生黏著層的黏著方向和黏力。此外，添加的導磁材料也能提高仿生黏著層本身一定程度的結構強度。

本發明之次要目的在於提供一種仿生黏著結構的製造方法，其係利用金屬模具之填充孔來形成仿生黏著層。由於金屬模具易於直接加工，在製作成型時不須經過微影製程和灌模來翻製模具，可簡化模具的製作流程，因此具有量產的優勢，可降低仿生黏著層的製造成本。

為達上述之目的，本發明的一實施例提供一種仿生黏著層，其包含複數個凸部，該等凸部中的每一個包含一底面以及一上表面；以及一支撐部，與該底面連接；其中該等凸部係一高分子材料混合一導磁粒子所形成。

在本發明之一實施例中，該底面之面積係大於該上表面之 面積。

在本發明之一實施例中，該凸部係成漏斗形，且具有一最小凸部外徑。

在本發明之一實施例中，該凸部係成柱狀。

在本發明之一實施例中，該底面之面積可實質相同於該上表面之面積。

在本發明之一實施例中，該最小凸部外徑係小於該上表面之外徑。

在本發明之一實施例中，該最小凸部外徑係介於3至30微米(μm)。

在本發明之一實施例中，該底面和該上表面彼此不平行。

在本發明之一實施例中，該等凸部中的每一個該上表面係彼此平行。

在本發明之一實施例中，一部分之凸部的上表面是不平行於底面。

在本發明之一實施例中，該部分之凸部的上表面不平行於其他凸部的上表面。

在本發明之一實施例中，該高分子材料係為熱塑性高分子或光敏性高分子。

在本發明之一實施例中，該導磁粒子係氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或鎳鐵合金。

本發明的一實施例另提供一種仿生黏著層的製造方法，其包含步驟：(1)提供一金屬模具，該金屬模具包括複數個填充孔；(2)壓合該金屬模具和一高分子基材，使該高分子基材填充於該金屬模具之該等填充孔；(3)固化該高分子基材；以及(4)將該金屬模具和該高分子基材分開，以獲得一仿生黏著層。

在本發明之一實施例中，該高分子基材係一高分子材料混合一導磁粒子所形成。

在本發明之一實施例中，該高分子材料係為熱塑性高分子或光敏性高分子。

在本發明之一實施例中，該導磁粒子係氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或鎳鐵合金。

在本發明之一實施例中，該步驟(4)之後另包含一步驟(5)：調整該仿生黏著層的黏著方向。

在本發明之一實施例中，該步驟(5)係藉由磁力吸引或磁極化該導磁粒子，使該仿生黏著層的黏著方向從正向改變為側向。

在本發明之一實施例中，該步驟(1)係包含步驟：以微放電加工一金屬板形成複數個通孔；以及電鍍該等通孔形成該等填充孔。

在本發明之一實施例中，該等填充孔中的每一個包含兩個開口和一通道。

在本發明之一實施例中，該通道係成一漏斗形，且具有一最小通道內徑小於該等開口之內徑。

在本發明之一實施例中，該最小通道內徑係介於3至30微米(μm)。

在本發明之一實施例中，該步驟(3)同時包括加熱該高分子基材，使該高分子基材軟化。

在本發明之一實施例中，加熱該高分子基材至攝氏120度以上。

在本發明之一實施例中，該步驟(3)係以冷卻的方式固化該高分子基材。

在本發明之一實施例中，該步驟(3)係以照光的方式固化該高分子基材。

在本發明之一實施例中，當壓合該金屬模具和該高分子基材時，利用一平板來對該金屬模具施壓。

在本發明之一實施例中，該仿生黏著層包含複數個凸部，每一個該等凸部包含一底面以及一上表面；以及一支撐部，與每一個該等凸部之該底面連接；其中該等凸部係形成於該高分子基材之一表面上。

在本發明之一實施例中，該等凸部係對應於該等填充孔的位置而被形成。

1‧‧‧高分子基材

2‧‧‧金屬模具

3‧‧‧陣列電極

4‧‧‧金屬板

5‧‧‧導磁粒子

10‧‧‧仿生黏著層

11‧‧‧凸部

12‧‧‧支撐部

111‧‧‧底面

112‧‧‧上表面

21‧‧‧填充孔

41‧‧‧通孔

第1圖：本發明的一實施例之仿生黏著層的結構示意圖。

第2圖：本發明的另一實施例之仿生黏著層的結構示意圖。

第3a至3e圖：本發明的一實施例之仿生黏著層的製造方法的流程示意 圖。

第4a至4b圖：本發明的一實施例之仿生黏著層的製造方法中，提供金屬模具的步驟示意圖。

第5圖：本發明的一實施例中金屬模具的局部剖面結構，以掃描式電子顯微鏡觀察的照片(5kv，400倍)。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。此外，本發明所提到的單數形式“一”、“一個”和“所述”包括複數引用，除非上下文另有明確規定。例如，術語“一化合物”或“至少一種化合物”可以包括多個化合物，包括其混合物；本發明文中提及的「%」若無特定說明皆指「重量百分比(wt%)」；數值範圍(如10%~11%的A)若無特定說明皆包含上、下限值(即10%≦A≦11%)；數值範圍若未界定下限值(如低於0.2%的B，或0.2%以下的B)，則皆指其下限值可能為0(即0%≦B≦0.2%)；各成份的「重量百分比」之比例關係亦可置換為「重量份」的比例關係。上述方向和數值相關用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

附圖和說明被認為在本質上是例示性的，而不是限制性的。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。另外，為了理解和便於描述，附圖中示出的每個元件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本發明不 限於此。

在附圖中，為了清晰起見，誇大了層、膜、面板、區域等的厚度。在附圖中，為了理解和便於描述，誇大了一些層和區域的厚度。將理解的是，當例如層、膜、區域或基底的元件被稱作“在”另一元件“上”時，所述元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。

可理解的是，當組件(如，層、區或基底)稱為“在”另一個組件上或延伸“到”另一個組件上時，其可直接在另一組件上或直接延伸到另一個組件上，或還可存在介入的組件。相反，當元件稱為“直接在”另一個組件上或“直接延伸到”另一個組件上時，這裡不存在介入的組件。還將理解的是，當元件稱為“連接”或“聯接”到另一個元件上時，其可直接連接或聯接到另一元件上，或可存在介入的組件。相反，當元件稱為“直接地連接”或“直接地聯接”到另一個元件上時，這裡不存連接介入的元件。

還將理解的是，當用語“包括“、“包含“、“具有“和/或“設有“在本文中使用時，指定陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件，和/或構件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、構件，和/或它們的組合的存在或附加。

請參照第1圖所示，本發明的一實施例之仿生黏著層10主要包含複數個凸部11；以及一支撐部12，位於該等凸部11下方。該等凸部11中的每個都包含有一底面111以及一上表面112。該支撐部12與每一個該等凸部11之該底面111彼此連接。亦即，該等凸部11可藉由一體成形，或是彼此結合的方式而形成於該支撐部12的表面上。該等凸部11係由一高分子材料 混合多個導磁粒子5所形成。該底面111之面積可大於該上表面112之面積。該等凸部11的形狀可成漏斗形或錐狀，且具有一最小凸部外徑，該最小凸部外徑係小於該上表面112之外徑。該最小凸部外徑可介於3至30微米(μm)，例如是10、15、22、25或28微米，然不限於此。此外，當該等凸部11一體成形於支撐部12的表面上時，凸部11的材料可相同於支撐部12的材料。

請繼續參照第2圖所示，其係本發明的另一實施例之仿生黏著層10的結構示意圖。在本實施例中，藉由該導磁粒子5可受到磁力吸引或磁極化的特性，可利用磁力來吸引該等凸部11內的導磁粒子5。當該等凸部11內的該導磁粒子5被外部的磁力所吸引時，該等凸部11本身的高分子材料會產生形狀的改變或微小運動。因此，該等凸部11的上表面112可隨著實際使用的需求來調整方向，例如從正向(請參照第1圖)改變成側向，進而控制該仿生黏著層10的整體黏力。此時，該上表面112朝向側面，使該底面111和該上表面112彼此不平行。此外，多個該上表面112之間呈現大致上彼此平行的狀態，不論該上表面112朝向正向或是側向。

在一實施例中，可利用磁力吸引或磁極化的特性來控制一部分之該等凸部11的形狀改變，使得一部分(部分區域)之該等凸部11的該上表面112是不平行於該底面111，且該部分之該等凸部11的該上表面112亦不平行於其他部分之該等凸部11的上表面。

再者，根據本實施例之該仿生黏著層10，該高分子材料係選自熱塑性高分子或光敏性高分子。該導磁粒子係氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或 鎳鐵合金。

請接著參照第3a至3e圖所示，本發明一實施例之仿生黏著層的製造方法可包含下列步驟：提供一高分子基材1；提供一金屬模具2，該金屬模具包括複數個填充孔21；壓合該金屬模具2和該高分子基材1，使該高分子基材部分填充於該金屬模具之該等填充孔；固化該高分子基材；以及將該金屬模具和該高分子基材分開，以獲得一仿生黏著層。本發明將於下文利用第3a至3e圖以及第4a至4c圖逐一詳細說明第三實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。

請參照第3a圖所示，在本發明之一實施例之仿生黏著層的製造方法中，首先，可提供一高分子基材1。在本步驟中，該高分子基材可為一高分子材料混合導磁粒子所形成。該高分子材料可選自熱塑性高分子或光敏性高分子。該導磁粒子可為氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或鎳鐵合金。

請繼續參照第3b圖所示，在本發明之一實施例之仿生黏著層的製造方法中，接著，可提供一金屬模具2，該金屬模具2包括複數個填充孔21。在本步驟中，每一個該等填充孔21包含兩個開口和一通道。該通道係成一漏斗形，且具有一最小通道內徑小於該等開口之內徑。該最小通道內徑係介於3至30微米(μm)，可例如是10、22、25或28微米，然不限於此。

請繼續參照第3c圖所示，在本發明之一實施例之仿生黏著層的製造方法中，接著，可壓合該金屬模具2和該高分子基材1，使該高分子基材1填充於該金屬模具2之該等填充孔21。在本步驟中，當使用之該高 分子基材1是熱塑性高分子時，可選擇的包括同時加熱該高分子基材，例如可加熱至攝氏120度以上，使該高分子基材1軟化後，軟化後之高分子基材1的一部分填充於該金屬模具2之該等填充孔21內。而若該高分子基材1包含光敏性高分子，例如光阻，可不加熱該高分子基材1。此外，當壓合該金屬模具2和該高分子基材1時，可朝著高分子基材1對金屬模具2施一適當壓力，使得該金屬模具2在壓力下稍微嵌入高分子基材1的上表面內，因而使一小部分之高分子基材1的材料可填充於該金屬模具2之該等填充孔21內。此外，當壓合該金屬模具2和該高分子基材1時，可利用一平板(例如高分子材料板或金屬壓板)來對該金屬模具2施壓，使得該金屬模具2在壓力下稍微嵌入高分子基材1的上表面內。

接著請繼續參照第3d圖，在本發明之一實施例之仿生黏著層的製造方法中，接著，可固化該高分子基材1。在本步驟中，當該高分子基材包含光敏性高分子時，可例如是以照光的方式固化該高分子基材1；或是當該高分子基材包含熱塑性高分子時，以冷卻的方式來固化該高分子基材1。選擇用上述哪一種方式來固化該高分子基材1，可視所選擇的高分子材料的固化特性來決定。

請繼續參照第3e圖，在本發明之一實施例之仿生黏著層的製造方法中，接著，可將該金屬模具2和該高分子基材1分開，以獲得一仿生黏著層10。在本步驟中，該仿生黏著層10包含有複數個凸部11，每一個該等凸部包含一底面111以及一上表面112；以及一支撐部12，與該等凸部11中的每一個之該底面111連接；其中該等凸部11係形成於該高分子基材1之一表面上。該凸部11係對應於該填充孔21的位置而被形成。因此，可理解的 是，該等填充孔21之形狀也對應影響該等凸部11的形狀。同時，依照第三實施例所形成的該等凸部11是和該支撐部12一體成形的。此時，該等凸部11的材料可相同於該支撐部12的材料。為了使該高分子基材1能夠從該金屬模具2完整的被分開，該金屬模具2較佳的是由鎳鈷合金、鎳鈀合金、鋁或不銹鋼(合金鋼或模具鋼)所形成，以避免高分子基材1在分離時發生部分沾黏在金屬模具2內，導致所形成的該等凸部11的結構被破壞。

再者，在一實施例中，可選擇的，當該高分子基材中包含該導磁粒子時，在獲得一仿生黏著層之後，可進一步調整該仿生黏著層10的黏著方向。當調整該仿生黏著層10的黏著方向時，藉由磁力吸引或磁極化該導磁粒子，可調整該等凸部11的該上表面112的方向或該等凸部11本身的形狀，使該仿生黏著層的黏著方向可從正向改變為側向。因此，回到第2圖所示，該上表面112可朝向側面，使該底面111和該上表面112彼此不平行。此外，每一個該等凸部11的該上表面112之間呈現大致上彼此平行的狀態，不論該上表面112朝向正向或是側向。

再者，在一實施例之仿生黏著層的製造方法中，可利用磁力吸引或磁極化的特性來僅控制一部分(部分區域)之該等凸部11的形狀改變，使得該部分之該等凸部11的該上表面112是不平行於該底面111，且該部分之該等凸部11的該上表面112亦不平行於其他部分之該等凸部11的上表面。

請繼續參照第4a至4b圖所示，在本發明的一實施例之仿生黏著層的製造方法中，當提供該金屬模具2時，可包含下列步驟：以微放電加工一金屬板4形成複數個通孔41；以及電鍍該通孔41形成該填充孔21。在 第4a圖中，該陣列電極3可例如先以線放電研磨法(WEDG，Wire Electrical Discharge Grinding)、微機械加工或以光阻蝕刻後電鍍方式形成適當尺寸，然後，以該陣列電極3在該金屬板4上進行微放電(μ-EDM)加工鑽孔形成該等通孔41。接著，如第4b圖所示，再次以線放電研磨法將該陣列電極3磨得較細之後，置入該等通孔41內，以電鍍方式在該等通孔41的特定部位沉積金屬，形成包括複數個該填充孔21的該金屬模具2。

請繼續參照第5圖所示，依照本發明的一實施例所製造之金屬模具的局部剖面結構，以掃描式電子顯微鏡觀察的照片。該金屬模具2的該填充孔具有該最小通道內徑約25.4微米。

相較於習知技術，依照本發明所提供之仿生黏著層利用導磁材料會受到磁力吸引或被磁極化的特性，可使該仿生黏著層改變黏著方向，進而控制其黏力大小。此外，添加的導磁材料也能提高仿生黏著層本身一定程度的結構強度。另一方面，依照本發明所提供之仿生黏著層的製造方法則利用金屬模具易於直接加工的優勢，在製作成型時不須經過微影製程和灌模來翻製模具，可簡化模具的製作流程，因此適合量產，更可提高模具良率，降低仿生黏著層的製造成本。

“在一實施例中”或“在各種實施例中”等用語被重複地使用。該用語通常不是指相同的實施例；但它亦可以是指相同的實施例。“包含”、“具有”及“包括”等用詞是同義詞，除非其前後文意顯示出其它意思。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作 各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

5‧‧‧導磁粒子

10‧‧‧仿生黏著層

11‧‧‧凸部

12‧‧‧支撐部

111‧‧‧底面

112‧‧‧上表面

Claims (22)

1. 一種仿生黏著層，其包含：複數個凸部，該等凸部中的每一個包含一底面以及一上表面，其中該底面和該上表面彼此不平行；以及一支撐部，與該等凸部中的每一個之該底面連接；其中該等凸部係一高分子材料混合多個導磁粒子所形成，該導磁粒子係氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或鎳鐵合金。
2. 如申請專利範圍第1項所述之仿生黏著層，其中該底面之面積係大於該上表面之面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述之仿生黏著層，其中該等凸部中的每一個係成漏斗形，且具有一最小凸部外徑。
4. 如申請專利範圍第3項所述之仿生黏著層，其中該最小凸部外徑係小於該上表面之外徑。
5. 如申請專利範圍第3項所述之仿生黏著層，其中該最小凸部外徑係介於3至30微米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之仿生黏著層，其中該等凸部之每一個該上表面係彼此平行。
7. 如申請專利範圍第1項所述之仿生黏著層，其中該高分子材料係為熱塑性高分子或光敏性高分子。
8. 一種仿生黏著層的製造方法，其包含步驟如下：(1)提供一金屬模具，該金屬模具包括複數個填充孔；(2)壓合該金屬模具和一高分子基材，使該高分子基材部分 填充於該金屬模具之該等填充孔；(3)固化該高分子基材；以及(4)將該金屬模具和該高分子基材分開，以獲得一仿生黏著層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該高分子基材係一高分子材料混合一導磁粒子所形成。
10. 如申請專利範圍第9項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該高分子材料係為熱塑性高分子或光敏性高分子。
11. 如申請專利範圍第9項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該導磁粒子係氧化鐵、鎳鋁合金、鉻鐵合金、鐵鉻鉬合金、鐵鋁碳合金、鐵鈷合金、鉑鈷合金、錳鋁碳合金或鎳鐵合金。
12. 如申請專利範圍第9項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(4)之後另包含一步驟(5)：調整該仿生黏著層的黏著方向。
13. 如申請專利範圍第12項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(5)係藉由磁力吸引或磁極化該導磁粒子，使該仿生黏著層的黏著方向從正向改變為側向。
14. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(1)係包含下列步驟：以微放電加工一金屬板形成複數個通孔；以及電鍍該等通孔以形成該等填充孔。
15. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中每一個該等填充孔包含兩個開口和一通道。
16. 如申請專利範圍第15項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該通道係成一漏斗形，且具有一最小通道內徑小於每一個該等開口之內徑。
17. 如申請專利範圍第16項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該最小通道內徑係介於3至30微米。
18. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(2)同時包括加熱該高分子基材，使該高分子基材軟化。
19. 如申請專利範圍第18項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(3)係以冷卻的方式固化該高分子基材。
20. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該步驟(3)係以照光的方式固化該高分子基材。
21. 如申請專利範圍第8項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該仿生黏著層包含複數個凸部，該等凸部中的每一個包含一底面以及一上表面；以及一支撐部，與該等凸部中的每一個之該底面連接；其中該等凸部係形成於該高分子基材之一表面上。
22. 如申請專利範圍第21項所述之仿生黏著層的製造方法，其中該等凸部係對應於該等填充孔的位置而被形成。