(57)【要約】  マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型であって、第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面と、前記第１のキャビティの表面内に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記第１のネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティにおいて画定された第２の深さを有する少なくとも１つの第２のキャビティであって、前記マイクロスケール構造体のスタンドオフのための第２のネガ型パターンを画定する、少なくとも１つの第２のキャビティと、を備える型。
2018500209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスケール構造体を注型するための型であって、
第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面と、
前記第１のキャビティの表面内に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、
前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記第１のネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティにおいて画定された第２の深さを有する少なくとも１つの第２のキャビティであって、前記マイクロスケール構造体のスタンドオフのための第２のネガ型パターンを画定する、少なくとも１つの第２のキャビティと、
を備える型。
【請求項２】
前記型と前記マイクロスケール構造体のための注型材料との間の接着を低減するために、離型剤で少なくとも部分的に被覆された、請求項１に記載の型。
【請求項３】
前記第１のキャビティが画定されるろう部分を備える、請求項１に記載の型。
【請求項４】
前記ろう部分が機械加工ろうを含む、請求項３に記載の型。
【請求項５】
ベース板と、
前記ろう部分の側壁のテーパーに対応するテーパー状表面を有しかつ前記ろう部分を前記ベース板に固定するように構成された固定装置と、
をさらに備える、請求項４に記載の型。
【請求項６】
エポキシから形成された、請求項１に記載の型。
【請求項７】
前記マイクロスケール構造体のアレイがマイクロウェッジのアレイを含む、請求項１に記載の型。
【請求項８】
前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジが、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略３０°から略７０°の間の角度で配置された中心線を備える、請求項７に記載の型。
【請求項９】
前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジが、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略２０°から略６５°の間の角度で配置された前縁部を備える、請求項８に記載の型。
【請求項１０】
前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジが、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略３５°から略８５°の間の角度で配置された後縁部を備える、請求項９に記載の型。
【請求項１１】
前記マイクロウェッジが、マイクロウェッジの前縁部と、隣接するマイクロウェッジの後縁部との間に画定された凹入空間を備える、請求項７に記載の型。
【請求項１２】
前記マイクロウェッジが、略８０μｍから略１２０μｍの間の高さを有し、略２０μｍから略４０μｍの間の幅のベースを有する、請求項７に記載の型。
【請求項１３】
前記マイクロウェッジのアレイにおける前記マイクロウェッジが略１２０μｍから略１６０μｍの間の長さを有する、請求項１２に記載の型。
【請求項１４】
前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記ネガ型パターンが前記第２の深さよりも深い深さまで前記型内に延びている、請求項１に記載の型。
【請求項１５】
マイクロスケール構造体を型において注型する方法であって、
前記型の上面における第１のキャビティ内に前記マイクロスケール構造体のためのネガ型パターン、および前記マイクロスケール構造体のためのネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティに配置されたスタンドオフキャビティを含む型を提供する段階と、
前記ネガ型パターン上に注型材料を堆積する段階と、
前記注型材料を硬化する段階と、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記型の一部を実質的に角錐台の形状に注型する段階をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記型の一部の側壁と接触しかつ前記側壁のテーパーに対応するテーパー状表面を有する固定装置によって、前記型の一部をベース板に固定する段階をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のキャビティに摩擦低減剤を塗布する段階と、
前記第１のキャビティ内にマイクロスケールパターンを機械加工する段階と、
前記第１のキャビティから前記摩擦低減剤を洗い流す段階と、
を含むプロセスによって、前記マイクロスケール構造体のためのネガ型パターンを画定する段階をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記上面を離型剤で少なくとも部分的に被覆する段階をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記注型材料を硬化する段階の間に、前記注型材料の上面に圧力を印加する段階をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記注型材料が硬化した後、前記型から前記マイクロスケール構造体を取り出す段階と、
前記マイクロスケール構造体を取り出す段階の後に、前記型を検査する段階と、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
検査の間の前記型が損傷したという判定に対応して前記型を再調整する段階をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マイクロスケール構造体が、複数のマイクロスケール要素および１つまたは複数のスタンドオフを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に、平滑性強化構造体を形成する段階をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に、平滑性強化構造体を形成する段階が、
インキング板の上面上に液体ポリマーの層を堆積する段階と、
前記インキング板上に、前記液体ポリマーと接触するように前記マイクロスケール構造体を配置する段階と、
前記インキング板から前記マイクロスケール構造体を除去する段階と、
を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記インキング板の上面と接触するように前記１つまたは複数のスタンドオフを配置する段階をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記マイクロスケール構造体を前記インキング板上に配置する前に、前記複数のマイクロスケール要素の上端部をプラズマで処理する段階をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記インキング板の上面上に前記液体ポリマーの層を堆積する前に、前記液体ポリマーをろ過する段階をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に前記液体ポリマーが配置された前記マイクロスケール構造体をメサ板上に配置する段階と、前記複数のマイクロスケール要素の上端部が前記メサ板と接触している間に前記液体ポリマーを硬化する段階と、をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数のマイクロスケール要素の上端部上にパターン化されたエラストマの層を形成する段階をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
マイクロスケール構造体を注型するための型を形成する方法であって、
コンプライアント材料層で被覆されたローラを使用して、マイクロスケール構造体を含むパッチのベースをベースと対向する表面上で板に接着する段階と、
前記パッチ上に型材料を堆積する段階と、
前記型材料を硬化する段階と、
前記型材料が硬化した後、前記型材料から前記板およびパッチを除去する段階と、
を含む、方法。
【請求項３２】
前記パッチの前記ベースを接着剤で前記板に接着する段階をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記パッチの周囲に堰を形成する段階と、前記堰によって画定された領域内で前記パッチ上に前記型材料を堆積する段階と、をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記型材料を硬化する間、前記型材料に圧力を印加する段階をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記型材料から前記板およびパッチを除去する段階の後、前記型の表面を平滑化する段階をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記マイクロスケール構造体上に離型材料の層を堆積する段階をさらに含み、前記型が前記マイクロスケール構造体に接着する力よりも弱い力で前記離型材料が前記型に接着する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
マイクロスケール構造体を注型するための型であって、
第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面を有するエポキシ本体と、
前記第１のキャビティの表面に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、
を備える、型。
【請求項３８】
マイクロスケール構造体を注型するための型であって、
第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面および少なくとも１つのテーパー状側壁を有するろう本体と、
前記第１のキャビティの表面に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、
前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記第１のネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティにおいて画定された第２の深さを有する少なくとも１つの第２のキャビティであって、前記マイクロスケール構造体のスタンドオフのための第２のネガ型パターンを画定する、少なくとも１つの第２のキャビティと、
ベース板と、
前記前記ろう本体の少なくとも１つのテーパー状側壁のテーパーに対応するテーパー状表面を有しかつ前記ろう本体を前記ベース板に固定するように構成された固定装置と、
を備える、型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１２月１０日に出願された「ＰＯＬＹＭＥＲ  ＭＩＣＲＯＷＥＤＧＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ，  ＴＥＳＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／０９０，３３７号および２０１４年１２月１０日に出願された「ＤＵＲＡＢＬＥ  ＭＩＣＲＯ／ＮＡＮＯ  ＭＯＬＤ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／０９０，２６５号の関連出願であり、米国特許法第１１９条の下でこの仮出願に基づく優先権を主張するものであり、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書に開示される態様および実施形態は、一般的に、合成乾燥接着微細構造体ならびにそれを製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ヤモリは、滑らかで垂直な壁を登り、滑らかな表面に止まる能力が知られている。この能力は、ヤモリの足およびつま先上のスパチュラと呼ばれるナノサイズの構造体に分かれるセティーと呼ばれる剛毛の存在に由来するものである。これらのスパチュラの多数かつ近接した表面により、ファンデルワールス力のみでヤモリが滑らかで垂直な壁を登るのに必要な接着力を与える。研究者らは、ヤモリの足の天然の接着特性に似た「ヤモリ接着剤」と呼ばれることもある合成構造体を形成しようとしてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によると、マイクロスケール構造体を注型するための型が提供される。型は、第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面と、前記第１のキャビティの表面内に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記第１のネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティにおいて画定された第２の深さを有する少なくとも１つの第２のキャビティであって、前記マイクロスケール構造体のスタンドオフのための第２のネガ型パターンを画定する、少なくとも１つの第２のキャビティと、を備える
【０００５】
いくつかの実施形態では、前記型は、前記型と前記マイクロスケール構造体のための注型材料との間の接着を低減するために、離型剤で少なくとも部分的に被覆される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、前記型は、前記第１のキャビティがそこに画定されるろう部分を備える。前記ろう部分は、機械加工ろうを含み得る。前記型は、ベース板と、前記ろう部分の側壁のテーパーに対応するテーパー状表面を有しかつ前記ろう部分をベース板に固定するように構成された固定装置と、をさらに備え得る。
いくつかの実施形態では、前記型は、エポキシから形成される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、前記マイクロスケール構造体のアレイは、マイクロウェッジのアレイを含む。前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジは、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略３０°から略７０°の間の角度で配置された中心線を備え得る。前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジは、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略２０°から略６５°の間の角度で配置された前縁部を備え得る。前記マイクロウェッジのアレイにおけるマイクロウェッジは、前記マイクロウェッジのベースによって画定される面に対して略３５°から略８５°の間の角度で配置された後縁部を備え得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、前記マイクロウェッジは、マイクロウェッジの前縁部と、隣接するマイクロウェッジの後縁部との間に画定された凹入空間を備える。
いくつかの実施形態では、前記マイクロウェッジは、略８０μｍから略１２０μｍの間の高さを有し、略２０μｍから略４０μｍの間の幅のベースを有する。前記マイクロウェッジのアレイにおける前記マイクロウェッジは、略１２０μｍから略１６０μｍの間の長さを有し得る。
【０００９】
いくつかの実施形態では、前記マイクロスケール構造体のアレイのための前記ネガ型パターンは、前記第２の深さよりも深い深さまで前記型内に延びる。
別の態様によると、マイクロスケール構造体を型において注型する方法が提供される。前記方法は、前記型の上面における第１のキャビティ内に前記マイクロスケール構造体のためのネガ型パターン、および前記マイクロスケール構造体のための前記ネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティに配置されたスタンドオフキャビティを含む型を提供する段階と、前記ネガ型パターン上に注型材料を堆積する段階と、前記注型材料を硬化する段階と、を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記型の一部を実質的に角錐台の形状に注型する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記型の一部の側壁と接触しかつ前記側壁のテーパーに対応するテーパー状表面を有する固定装置によって、前記型の一部をベース板に固定する段階をさらに含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記第１のキャビティに摩擦低減剤を塗布する段階と、前記第１のキャビティ内にマイクロスケールパターンを機械加工する段階と、前記第１のキャビティから前記摩擦低減剤を洗い流す段階と、を含むプロセスによって、前記マイクロスケール構造体のためのネガ型パターンを画定する段階をさらに含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記上面を離型剤で少なくとも部分的に被覆する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記注型材料を硬化する段階の間に、前記注型材料の上面に圧力を印加する段階をさらに含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記注型材料が硬化した後、前記型から前記マイクロスケール構造体を取り出す段階と、前記マイクロスケール構造体を取り出す段階の後に、前記型を検査する段階と、をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、検査の間の前記型が損傷したという判定に対応して前記型を再調整する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記マイクロスケール構造体は、複数のマイクロスケール要素および１つまたは複数のスタンドオフを備える。
【００１４】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に、平滑性強化構造体を形成する段階をさらに含む。前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に、平滑性強化構造体を形成する段階は、インキング板の上面上に液体ポリマーの層を堆積する段階と、前記インキング板上に、前記液体ポリマーと接触するように前記マイクロスケール構造体を配置する段階と、前記インキング板から前記マイクロスケール構造体を除去する段階と、を含み得る。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記インキング板の上面と接触するように前記１つまたは複数のスタンドオフを配置する段階をさらに含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記マイクロスケール構造体を前記インキング板上に配置する前に、前記複数のマイクロスケール要素の上端部をプラズマで処理する段階をさらに含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記インキング板の上面上に前記液体ポリマーの層を堆積する前に、前記液体ポリマーをろ過する段階をさらに含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記複数のマイクロスケール要素の上端部上に前記液体ポリマーが配置された前記マイクロスケール構造体をメサ板上に配置する段階と、前記複数のマイクロスケール要素の上端部が前記メサ板と接触している間に前記液体ポリマーを硬化する段階と、をさらに含む。
【００１５】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記複数のマイクロスケール要素の上端部上にパターン形成されたエラストマの層を形成する段階をさらに含む。
別の態様によると、マイクロスケール構造体を注型するための型を形成する方法が提供される。前記方法は、コンプライアント材料層で被覆されたローラを使用して、マイクロスケール構造体を含むパッチのベースをベースと対向する表面上で板に接着する段階と、前記パッチ上に型材料を堆積する段階と、前記型材料を硬化する段階と、前記型材料が硬化した後、前記型材料から前記板およびパッチを除去する段階と、を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記パッチの前記ベースを接着剤で前記板に接着する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記パッチの周囲に堰を形成する段階と、前記堰によって画定された領域内で前記パッチ上に前記型材料を堆積する段階と、をさらに含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記型材料を硬化する間、前記型材料に圧力を印加する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記型材料から前記板およびパッチを除去する段階の後、前記型の表面を平滑化する段階をさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記マイクロスケール構造体上に離型材料の層を堆積する段階をさらに含み、前記型が前記マイクロスケール構造体に接着する力よりも弱い力で前記離型材料が前記型に接着する。
【００１８】
別の態様によると、マイクロスケール構造体を注型するための型が提供される。前記型は、エポキシ本体を備える。前記エポキシ本体は、第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面と、前記第１のキャビティの表面に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、を備える。
【００１９】
別の実施形態によると、マイクロスケール構造体を注型するための型が提供される。前記型は、第１の深さを有する第１のキャビティを含む上面および少なくとも１つのテーパー状側壁を有するろう本体と、前記第１のキャビティの表面に画定されたマイクロスケール要素のアレイのための第１のネガ型パターンと、マイクロスケール構造体のアレイのための前記第１のネガ型パターンの外側の前記第１のキャビティにおいて画定された第２の深さを有する少なくとも１つの第２のキャビティであって、前記マイクロスケール構造体のスタンドオフのための第２のネガ型パターンを画定する、少なくとも１つの第２のキャビティと、ベース板と、前記ろう本体の少なくとも１つのテーパー状側壁に対応するテーパー状表面を有し、かつ前記ろう本体を前記ベース板に固定するように構成された固定装置と、を備える。
【００２０】
添付の図面は、縮尺通りに描かれることが意図されていない。図面において、様々な図面に図示された同一または類似の要素の各々は、類似の符号で表される。明確化のため、全ての図面において全ての要素に符号が付されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】マイクロ要素のパターンを含むマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態の一部の立面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのマイクロスケール乾燥接着構造体において使用され得るマイクロウェッジの拡大立面図である。
【図２Ａ】図１Ａのマイクロスケール乾燥接着構造体において使用され得るマイクロ要素の実施形態の拡大立面図である。
【図２Ｂ】図１Ａのマイクロスケール乾燥接着構造体において使用され得るマイクロ要素の別の実施形態の拡大立面図である。
【図３】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態のマイクロウェッジの端部に形成されたリップを図示する。
【図４Ａ】支持構造体に装着されたマイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態の等角図である。
【図４Ｂ】図４Ａの型の断面図である。
【図５Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態を形成する方法の一部において形成された構造を図示する。
【図５Ｂ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態を形成する方法の一部において形成された構造を図示する。
【図５Ｃ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態を形成する方法の一部において形成された構造を図示する。
【図６Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態を洗浄する動作を図示する。
【図６Ｂ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型の実施形態を洗浄する別の動作を図示する。
【図７Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体をローラで剛体板上に貼付する方法の実施形態を図示する。
【図７Ｂ】図７Ａの剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図８】マイクロスケール乾燥接着構造体の周囲に堰が形成された剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図９】堰によって画定された領域において、マイクロスケール乾燥接着構造体をおよび剛体板上に液体ポリマーまたはエポキシが堆積された図８の構造を図示する。
【図１０】図９に図示された液体ポリマーまたはエポキシの表面上に配置されたプラスチックラップに包まれた剛体板の実施形態を図示する。
【図１１】図１０の剛体板上に配置されたウエイトを図示する。
【図１２】硬化し、図１１に図示されたウエイト、堰および剛体板を取り除いた後のマイクロスケール乾燥接着構造体上に堆積されたポリマーまたはエポキシを図示する。
【図１３】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型を形成するために、図１２のマイクロスケール乾燥接着構造体および剛体板から取り除いた硬化後のポリマーまたはエポキシを図示する。
【図１４】裏板上に配置され、平板固定具上に装着されたマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を図示する。
【図１５】接着層および離型層で被覆された図１４のマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図１６】導電性シード層で被覆された図１５のマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図１７】図１６のマイクロスケール乾燥接着構造体上に電着された金属構造体を図示する。
【図１８】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型を形成するためにマイクロスケール乾燥接着構造体および平板固定具から取り除かれた図１７の金属構造体を図示する。
【図１９】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型を機械加工する方法の実施形態を図示する。
【図２０Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を形成するために材料を型上に堆積するステップを図示する。
【図２０Ｂ】型において図２０Ａのマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を形成するための材料上に、剥離層に包まれた圧縮板を配置するステップを図示する。
【図２０Ｃ】図２０Ｂの圧縮板上にウエイトを配置するステップを図示する。
【図２０Ｄ】図２０Ａの型において硬化された材料から圧縮板を除去するステップを図示する。
【図２０Ｅ】図２０Ａの型において硬化された材料から剥離層を除去するステップを図示する。
【図２０Ｆ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を得るために図１９Ａの型から硬化後の材料を除去するステップを図示する。
【図２１Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するためのろう型の実施形態を図示する。
【図２１Ｂ】損傷したろう型の実施形態を図示する。
【図２２Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体をローラで剛体板上に配置するための方法の実施形態を図示する。
【図２２Ｂ】図２２Ａの剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図２３】インキング板の実施形態を図示する。
【図２４】図２３のインキング板上に配置された図２２Ａの剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図２５】硬化板の実施形態の上に配置された図２１Ａの剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図２６】メサ硬化板の実施形態の上に配置された図２２Ａの剛体板上に配置されたマイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図２７Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態に組み込まれ得る布メッシュの実施形態を図示する。
【図２７Ｂ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態に組み込まれ得る布メッシュの別の実施形態を図示する。
【図２７Ｃ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態に組み込まれ得る布メッシュの別の実施形態を図示する。
【図２８Ａ】布メッシュを組み込むマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を図示する。
【図２８Ｂ】布メッシュを組み込むマイクロスケール乾燥接着構造体の別の実施形態を図示する。
【図２９】布メッシュを保持する枠を備えたマイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型を図示する。
【図３０】マイクロスケール乾燥接着構造体へと注がれる材料を含む型の上に配置された、離型層および布メッシュで包まれた剛体板を図示する。
【図３１】手袋に取り付けられるマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を含むパッチを図示する。
【図３２】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を含むパッチが取り付けられ得る着用アイテムの代替の位置を図示する。
【図３３Ａ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を含むパッチが取り付けられたハンドグリップを備えたピストルを図示する。
【図３３Ｂ】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を含むパッチが取り付けられたハンドグリップを備えたライフルを図示する。
【図３４】手袋および物体に取り付けられた相補的マイクロスケール乾燥接着構造体を図示する。
【図３５】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態におけるマイクロ要素として利用され得る微細柱のアレイの実施形態を図示する。
【図３６】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態におけるマイクロ要素として利用され得る微細タワーのアレイの実施形態を図示する。
【図３７】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態におけるマイクロ要素として利用され得る微細カラムのアレイの実施形態を図示する。
【図３８】マイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態におけるマイクロ要素として利用され得る微細カラムのアレイの別の実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書に記載された態様及び実施形態は、以下の説明に記載された、または図面に図示された構成および部材の配置の詳細に本願を限定するものではない。本明細書に記載された態様および実施形態は、様々な方法で実現または実施することができる。また、本明細書において使用する表現および用語は、説明を目的とするものであり、限定として認識されるべきではない。本明細書における「含む」、「有する」およびその変形の使用は、それ以降に記載したもの、その等価物、および追加のものを包含することを意味する。
【００２３】
［マイクロスケール乾燥接着構造体］
本明細書に記載の態様および実施形態は、一般的に、新規の合成「乾燥接着」構造体（乾燥接着との用語は、接着および／または摩擦強化構造体の両方を含む）の形成ならびにそれを製造する方法および装置に関する。本明細書に開示された接着および／または摩擦強化構造体は、マイクロスケールの要素、例えば略１００μｍ未満の特性寸法を有する要素を含み得るため、本明細書中でマイクロスケール乾燥接着構造体と称される。マイクロ要素のパターンを含むマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態の例が図１Ａに図示される。マイクロスケール乾燥接着構造体１は、裏材１５上に配置された複数のマイクロ要素であるマイクロウェッジ１０を含む。マイクロウェッジ１０は、略８０μｍから略１２０μｍの間の高さｈならびに略２０μｍから略４０μｍの間の幅のベースｂおよび略１２０μｍから略１６０μｍの間の長さを有し得る。図１Ａに図示するように、マイクロウェッジは、裏材１５ｂの上面１５ｓまたはマイクロウェッジのベースによって画定される線または面ｐから略２０°から略６５°の間の角度Γをなす前縁部１０ｌを含み得る。マイクロウェッジは、線または面ｐから略３５°から略８５°の間の角度をなす後縁部１０ｔを含み得る。マイクロウェッジは、マイクロウェッジを二等分し、かつ線または面ｐから略３０°から略７０°の間の角度βをなす中心線ｌを含み得る。
【００２４】
マイクロウェッジ１０は、中心線ｌの周りに非対称のテーパーを有し得る。マイクロウェッジ１０の先端ｔは、隣接するマイクロウェッジ１０の前縁部１０ｌ上に延び、隣接するマイクロウェッジは、第１のマイクロウェッジの後縁部１０ｔの下部であり、第１のマイクロウェッジ１０に隣接する第２のマイクロウェッジ１０の前縁部１０ｌの上部に画定された凹入スペース１０ｒを画定し得る。これらの寸法および角度範囲は例であり、本明細書に開示された態様および実施形態は、これらの特定の寸法または角度を有するマイクロウェッジ構造体に限定されない。
【００２５】
本明細書に開示されたマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態は、ポリマー、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、別のシリコーン、ポリウレタン、または別のポリマー材料から形成され得る。本明細書に開示された接着構造体の実施形態を形成することができるポリウレタンの特定の例は、ＢＪＢ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ社から入手可能なＭ−３１６０Ａ／ＢポリウレタンおよびＬ−３５６０Ａ／Ｂポリウレタンを含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態を形成することができる材料は、略４０から略６０の間のショアＡ硬度を示す。
【００２６】
いくつかの実施形態では、図２Ａ、図２Ｂおよび図３の写真に示されるように、マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロウェッジ１０は、マイクロウェッジの先端上に硬化材料の層を含み、接着および／または摩擦強化層２０（以降、「強化層２０」と称する）を形成すし得る。いくつかの実施形態では、強化層２０は、マイクロウェッジ１０よりも滑らかな表面を有し、マイクロウェッジ１０の先端ｔに近接するマイクロウェッジの部分の平滑性を高めるためにマイクロウェッジに追加され得る。強化層２０は、エラストマ材料で形成され得る。強化層２０は、マイクロウェッジ１０の残りの部分と同一の材料から形成され得るが、いくつかの実施形態では、マイクロウェッジ１０の残りの部分とは異なる材料で形成され得る。図２Ａ、図２Ｂおよび図３に示されるように、強化層２０は滑らかな表面を有し得るが、別の実施形態では、例えば、リッジ、柱状部、またはその他のパターンでパターン形成され得る。いくつかの実施形態では、強化層２０は、マイクロウェッジ１０の前縁部１０ｌの一部のみに存在してよく、その他の実施形態ではマイクロウェッジ１０の後縁部１０ｔおよび前縁部１０ｌの両方に存在し得る（図２Ｂ）。強化層２０は、マイクロウェッジ１０へと移行するように、強化層２０およびマイクロウェッジ１０の交点でのリップで、例えば、強化層２０の底部で図３に図示された段差で、境をなし得る。
【００２７】
いくつかの実施形態では、個々のマイクロウェッジ１０のベースｂは、図１に図示するように、例えば略０μｍから略３０μｍの間隔で互いに離間してよく、別の実施形態では、図２Ｂに図示するように、第１のマイクロウェッジの前縁部１０ｌが、マイクロウェッジ１０の底部ｂで第１のマイクロウェッジ１０に隣接する第２のマイクロウェッジ１０の後縁部１０ｔと交差してよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体は、マイクロスケール乾燥接着構造体に高い機械的剛性を与え、かつ／またはマイクロウェッジ１０を実質的に同一の面内に維持するために、剛体ベース基板、例えばカーボンファイバおよび合板の層を含む基板上に装着され得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、図１〜３に図示されるように、マイクロスケール乾燥接着構造体は、微細加工プロセスによって、例えばマイクロウェッジを形成するために支持体またはその他の基板から材料を切断することによって、形成され得る。マイクロスケール乾燥接着構造体のいくつかの実施形態では、含まれ得る多数のマイクロウェッジのため（数千から数百万）、連続微細加工プロセスでは多数のマイクロスケール乾燥接着構造体の製造の実用には遅すぎる場合がある。別の実施形態では、図１〜３に図示されるようなマイクロスケール乾燥接着構造体は、半導体業界において知られるマイクロリソグラフィおよびエッチング技法を使用して形成され得るが、しばしば複雑かつ費用が高く、いくつかの実装において望ましい凹入形状を有するマイクロウェッジアレイを製造するには困難な場合がある。したがって、モールディングによってマイクロスケール乾燥接着構造体を形成する段階を含むプロセスが開発された。
【００３０】
［マイクロスケール乾燥接着構造体用ろう型］
いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体の製造にろう型が利用され得る。そのような実施形態では、例えばアルミニウムなどの金型に例えば流し込むことによってろう型ベースが所望のサイズおよび形状に形成され、例えばミクロトーム刃またはその他の微細加工器具を使用してろう型の上面にネガ型マイクロ要素パターンが形成さる。マイクロスケール乾燥接着構造体を形成するのに望ましい材料、例えばＰＤＭＳ、シリコーン、またはウレタン材料が型に入れられ、硬化される。硬化後、硬化された材料は型から取り出され、型と接していた材料の表面上にポジ型マイクロ要素パターンが形成される。
【００３１】
マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するためのろう型および支持構造体の例を図４Ａおよび４Ｂに示す。ろう型は、切頭体、例えば台形の断面を有する錐台として形成されたろう部分２５を含む。ろう型２５のろう部分は、マシニストろう又は特定の実装に適した別の材料から形成され得る。機械加工ろうまたはマシナブルろうとしても知られるマシニストろうは、高分解能を有する優れた機械加工特性をもたらすために調製された高い融点を有する硬いろうである。いくつかの実施形態では、シーラーまたは離型剤を使用せずにマシナブルろうから形成された型の表面上に直接エポキシまたはポリウレタンを注ぎ、硬化することによりろう型からエポキシまたはポリウレタンを外すことができる。いくつかのマシナブルろうの配合は、ショアＤ略４５からショアＤ略５８の範囲の硬度を有し得る。いくつかの実施形態では、マシナブルろうは、パラフィン、ポリエチレン、および任意選択的に、所望の特性、例えばマシナブルろうの硬度によって調節される相対量の様々な成分を含む１つまたは複数の追加の成分から調合される。他の実施形態では、ろう部分２５は、円錐台または１つまたは複数のテーパー状側壁を有する任意の形状に形成され得る。
【００３２】
ろう型はさらに、ろう部分２５が窓枠形固定装置３５でそこに固定されるベース板３０を備える。固定装置３５は、ろう型のろう部分２５の側壁のテーパーに対応するテーパーを有するテーパー状表面４０を備える。固定装置３５は、１つまたは複数の留め具４５、例えばボルト、ねじ、または当技術分野で知られているその他の留め具でベース板に固定される。固定装置３５は、マイクロスケール乾燥接着構造体の機械加工および注型のためのベース板３０にろう型のろう部分２５を固定するために、ろう型のろう部分２５の側壁と境界をなす。
【００３３】
いくつかの実施形態では、ろう部分２５は、液体形態でベース板３０上に直接堆積され、固定装置３５と同様の形状を有するがろう部分２５の上面５５の高さまで延びる高さを有する型によって包囲され、冷却および硬化される。次いで、型が外され、ろう部分２５をベース板上に保持するために固定装置３５がベース板３０に取り付けられる。
【００３４】
他の実施形態では、ろう部分２５は、ベース板３０と接触せずに型内で形成され得、ろう型のろう部分２５の上面５５にパターンが形成されるとき、および／またはろう型のろう部分２５上にマイクロスケール乾燥接着構造体を注型する間に、ろう型のろう部分２５の下面５０は、ろう型のろう部分２５を変形させ得るベース板３０と下面５０との間の隙間を最小化または排除するために、ベース板３０上に装着される前に平滑化または平面化され得る。付加的にまたは代替的に、ろう型のろう部分２５の下面５０上の空間または表面粗さを充填するために、ろう型のろう部分２５がベース板３０に装着されるときに、ろう型のろう部分２５の下面５０上および／またはベース板３０上に液体ろうの層が提供され得る。
【００３５】
ろう型のろう部分２５がベース板３０に固定されると、ミクロトームまたはその他の微細加工器具を使用してネガ型マイクロ要素アレイパターン、例えばマイクロウェッジのアレイのパターンが上面５５上に形成され得る。マイクロ要素アレイパターンの形成の間に、ろう型のろう部分２５へとミクロトームまたはその他の微細加工器具が容易に挿入できるように、かつまたはろう型のろう部分２５からミクロトームまたはその他の微細加工器具を容易に取り外すために、摩擦低減剤または潤滑剤、例えば洗浄剤および水の混合物（例えば、Ｃｏｌｇａｔｅ−Ｐａｌｍｏｌｉｖｅ社から入手可能なＡｊａｘ（登録商標）液体洗剤および水の混合物）が、ろう型のろう部分２５の上面５５に塗布され得る。摩擦低減剤または潤滑剤は、ろう部分２５を機械加工するために使用される微細加工器具との間の摩擦を低減し、摩擦低減剤または潤滑剤を使用せずに機械加工したフィーチャと比較して、機械加工されたフィーチャの表面粗さを低減する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ろう型上に形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体にスタンドオフを形成するフィーチャに沿って、ろう型のろう部分２５にマイクロ要素アレイパターンが機械加工される。この例は、図５Ａ〜５Ｃに図示されている。図５Ａ〜５Ｃ、６Ａおよび６Ｂには、実質的に垂直の側面を有するろう部分２５を含む型が図示されているが、当然ながら、図４Ａおよび４Ｂに図示したような、テーパー状の側壁を有するろう部分２５を含む型を代替的に使用することができる。図５Ａでは、ベース板または枠上に配置された機械加工されていないろう型のろう部分２５が図示されている。第１の機械加工において、ろう型から形成されるマイクロスケール乾燥接着構造体の裏材１５を収容するための第１の溝６０と、ろう型から形成されるマイクロウェッジ接着構造体上にスタンドオフを形成するための１つまたは複数のより深い溝６５と、を備えるように、ろう型のろう部分２５の上面５５の中央領域５５ｃが機械加工される。次いで、ろう型の上面５５の第２の中央領域５５ｄ（第１の中央領域５５ｃ内）に、マイクロ要素（例えばマイクロウェッジ）のパターン７０が形成される。パターン７０は、溝６５より深くろう型のろう部分２５内に延びる。パターン７０は、図１Ｂを参照して先に説明したポジ型マイクロウェッジ１０と同一または同様の寸法および角度を有するネガ型マイクロウェッジパターンとすることができる。
【００３７】
ろう型のろう部分２５の上面５５上にマイクロ要素アレイパターン７０を形成した後、残留界面活性剤を除去するためにろう型は洗浄され得る。型洗浄の１つの実施形態では、図６Ａに示すように、機械加工されたろう型のろう部分２５を備えたベース板３０が、シンク８０内の洗浄槽７５内に傾けて配置される。ろう型を洗い流すために、室温であり得るかまたはろうの融点未満まで加熱され得る脱イオン（ＤＩ）水８５が洗浄槽７５へと注がれる。ろう型を洗い流す間、脱イオン水８５は洗浄槽７５からシンク８０へと溢れ出す。ろう型は、脱イオン水で略２０分間、または流れだす水に界面活性剤の泡が含まれず透明になったことが確認されるまで洗い流される。すすぎが完了すると、ろう型は、水槽から取り出され、洗浄槽７５およびシンク８０から水が排水される。次いで、ろう型は、洗浄槽７５へと戻される。ろう型は、槽７５内部に平らにねかせられるのと逆に、ほぼ立てるように一方の端部上にのせるように配置すべきである。図５Ｂに示すように、イソプロパノール９０、例えば略５００ｍＬのイソプロパノールがろう型全体に流される。ろう型は、ろう表面にわたって角度をなして（マイクロ要素またはマイクロウェッジ方向に沿って）Ｎ２を向けて、低圧のＮ２で送風乾燥される。
【００３８】
ろう型を機械加工および／または洗浄した後、ろう型の機械加工された上面５５は、ろう型からマイクロスケール乾燥接着構造体を容易にはずすための離型剤５７（図５Ｃに図示）で被覆され得る。離型剤は、例えばＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ（登録商標）（複数の販売者から入手可能なオクタメチルシクロオクタシランに２％のジメチルジクロロシランが溶解した溶液）離型剤、または当分野において知られている別の離型剤であり得る。
【００３９】
［マイクロスケール乾燥接着構造体用ポリマー／エポキシ型］
いくつかの実装では、上述のようにろうから形成した型よりも耐久性のあるマイクロウェッジ接着構造体用の型を提供するのが望ましい。マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための耐久性を有する型を使用すると、型が劣化の兆候を示し、再調整または交換を必要とし始める前に、ろう型と比較して耐久性のある型から注型され得るマイクロスケール乾燥接着構造体の数がより多いため、ろう型を使用する場合よりも多くのの製造を可能にし得る。したがって、本明細書に開示されたいくつかの態様は、マシニストろうよりも強い材料から形成されるマイクロスケール乾燥接着構造体注型のための耐久性を有する型、およびそれを形成する方法を含む。
【００４０】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるように、マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型は、硬質ポリマー、例えばエポキシを含むかまたはそれから構成され得る。１つの特定の実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型は、例えばＣｙｔｅｃ社から入手可能なＣＯＮＡＴＨＡＮＥ（登録商標）エポキシおよび／またはＣＯＮＡＰＯＸＹ（登録商標）エポキシ、低収縮エポキシを含み得るかまたはそれらから構成され得る。
【００４１】
マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するためのエポキシ型を形成するために、公知の良質のマイクロスケール乾燥接着構造体１、例えば先に説明したようなろう型内で形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体１が、剛体板１２０、例えばガラス板またはその他の形態の剛体平板に接着される。図７Ａおよび７Ｂに図示するように、マイクロスケール乾燥接着構造体１と剛体板１２０との間の気泡の形成を最小化するように剛体板１２０に付けるために、マイクロスケール乾燥接着構造体１を押し付けて、コンプライアント層１３５、例えばネオプレンで覆われた剛体管１３０を含むローラ１２５を使用してマイクロスケール乾燥接着構造体１を剛体板１２０に貼付することができる。マイクロスケール乾燥接着構造体１は、静電引力、ファンデルワールス力を使用して、または仮止接着剤、例えばＲＥＶ  ＡＬＰＨＡ（登録商標）熱剥離テープを使用することによって、剛体板１２０に接着され得る。
【００４２】
公知の良質のマイクロスケール乾燥接着構造体１が剛体板１２０に接着された後、剛体板１２０上のマイクロスケール乾燥接着構造体１の周囲に、材料、例えばシリコーンまたはＰＤＭＳの堰２００が形成される。任意選択的に、エポキシ型を形成した後に剛体板１２０から堰２００および／またはエポキシ型を容易に取り除くために、剛体板１２０に堰２００を形成または接着する前に、ＲＥＶＡＬＰＨＡ熱剥離テープまたは別の離型剤が剛体板１２０の上面上に配置される。いくつかの実施形態では、公知の良質のマイクロスケール乾燥接着構造体１の背面（マイクロ要素パターンを含まない面）は、剛体板１２０に接着される前に、例えばＯ２プラズマで洗浄される。任意選択的に、剥離層、例えばＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥまたは蒸着されたトリクロロシランが、堰２００の境界内で、剛体板１２０の表面およびマイクロスケール乾燥接着構造体１上に堆積され得る。次いで、型材料、例えばポリマーまたはエポキシ２０５（例えばＣＯＮＡＴＨＡＮＥエポキシおよび／またはＣＯＮＡＰＯＸＹエポキシ）が、堰２００の境界内で、剛体板１２０の表面およびマイクロスケール乾燥接着構造体１上（および、使用する場合には、任意の剥離層上）に流し込まれる（図９）。いくつかの実施形態では、ポリマーまたはエポキシ２０５は、ポリマーまたはエポキシ２０５内の気泡を低減または排除するために、堰２００の境界内で剛体板１２０の表面およびマイクロスケール乾燥接着上に注がれる前および／または後に、真空下で脱気される。
【００４３】
付加的または代替的に、硬化後のポリマーまたはエポキシ２０５内の気泡を低減または排除するために、ポリマーまたはエポキシ２０５の硬化の間、例えば、図９に図示する構造体を高圧環境に置くことによって、ポリマーまたはエポキシ２０５に圧力が印加され得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、図１０に図示するように、任意選択的に剥離層２１５で被覆された剛体板２１０、例えばガラス板またはその他の平らな表面が、注がれたポリマーまたはエポキシ２０５の上に配置される。剥離層２１５は、硬化されたときに、剛体板２１０が硬化ポリマーまたはエポキシ２０５に接着するよりも弱い力でポリマーまたはエポキシ２０５に接着するように選択される。他の実施形態では、剥離層２１５は、剛体板２０５が硬化ポリマーまたはエポキシ２０５から除去され得るよりも容易に硬化ポリマーまたはエポキシ２０５からはがれ得るように、剛体板２１０に接着されず、剛体板２１０に接着されないときに柔軟性を有するように選択される。剥離層２１５は、例えばポリマーシート（例えば塩化ポリビニル（ＰＶＣ）または低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のシート）、サランラップ（登録商標）、またはアルミニウム箔を含むかまたはそれらから構成され得る。いくつかの実施形態では、剥離層２１５で覆われる前に、剛体板２１０は、例えば、イソプロパノール、プラズマ洗浄（例えばＣＦ４／Ｏ２プラズマ）、または湿式洗浄（例えばＨ２Ｏ２／Ｈ２ＳＯ４溶液）で洗浄される。剛体板２１０が透明または半透明である実施形態では、堰２００が剛体板２１０を通して見えるようになるまで剛体板２１０が押し付けられる。いくつかの実施形態では、注がれたポリマーまたはエポキシ２０５上に剛体板２１０を配置する前に、ローラまたはその他の装置を使用して、剥離層２１５と剛体板２１０との間の気泡が排除される。ウエイト、例えば一対の５ポンドウエイトが剛体板２１０上に配置される（図１１）。ウエイト２２０は、硬化の間、注がれたポリマーまたはエポキシ２０５内の気泡の形成を低減または排除するために、注がれたポリマーまたはエポキシ２０５に圧力を印加し得る。ポリマーまたはエポキシ２０５は、その状態で硬化される。いくつかの実施形態では、硬化を促進するために、例えば図１１に示す構造体を略８０℃の炉内に略１６時間、またはポリマーまたはエポキシ２０５層の材料および寸法に適した時間および温度で配置することによって、ポリマーまたはエポキシ２０５に熱が加えられ得る。他の実施形態では、ポリマーまたはエポキシ２０５は、室温で硬化される。いくつかの実施形態では、ポリマーまたはエポキシ２０５が硬化する間、注がれたポリマーまたはエポキシ２０５内の気泡の形成を低減または排除するために、図１１に示す構造体は、例えば略３０ｐｓｉから５０ｐｓｉの間の圧力で圧力チャンバ内に配置される。
【００４５】
ポリマーまたはエポキシ２０５が硬化した後、ウエイト２２０は取り除かれ、剥離層２１５は剛体板２１０から外され、剛体板２１０、剥離層２１５、および堰２００は、剛体板１２０から除去される（図１２）。例えば、剛体板１２０とマイクロスケール乾燥接着構造体１との間に付けられた熱剥離テープがはがれる十分な熱を加えることによって、剛体板１２０が除去され、マイクロスケール乾燥接着構造体１は、形成されたポリマーまたはエポキシ型２２０を残すように、硬化ポリマーまたはエポキシ２０５から外される（図１３）。形成されたポリマーまたはエポキシ型２２０は、図１Ｂを参照して先に説明したポジ型マイクロウェッジ１０と同一または同様の寸法および角度を有するネガ型マイクロウェッジパターン７０を備え得る。
【００４６】
［マイクロスケール乾燥接着構造体用の金型］
さらなる態様によると、ポリマーまたはエポキシ型よりも耐久性の高いマイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための型が、金属または金属合金から形成され得る。いくつかの実施形態では、金型は、電鋳、微細機械加工、または二つの組み合わせによって形成され得る。
【００４７】
マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための金型を電鋳するためのプロセスが図１４から図示されている。図１４に図示するように、任意選択的に支持基板２２５上に装着された公知の良質のマイクロスケール乾燥接着構造体１、例えば米国特許出願第１３／４５１，７１３号に記載されるように、ろう型で形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体１は、平板固定具２３０に、かつ／またはその内部に固定される。いくつかの実施形態では、支持基板２２５を支えるための平板固定具内にキャビティ２３５が形成される。
【００４８】
他の実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体１が支持基板２２５に装着されず、マイクロスケール乾燥接着構造体１は、当分野で公知の様々な接着剤、例えば両面テープ（例えば日東電工社、ＲＥＶＡＬＰＨＡ熱剥離テープ）または接着剤（例えばＳｍｏｏｔｈ−Ｏｎ社、Ｓｉｌ−Ｐｏｘｙ（登録商標）シリコーンゴム接着剤）を使用して、平板固定具２３０の平坦な上面に直接接着され得る。マイクロスケール乾燥接着構造体１と平板固定具２３０との間の気泡の形成を最小化するために、コンプライアント層、例えばネオプレンで被覆された剛体管を含むローラを使用して、平板固定具２３０に貼付するときにマイクロスケール乾燥接着構造体１を押し付けることによって、マイクロスケール乾燥接着構造体１を平板固定具２３０に付けることが可能である。
【００４９】
平板固定具２３０は、鋼または任意のその他の剛体、かつ任意選択的に導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体１の裏材１５は、例えば、追加のマイクロスケール乾燥接着構造体１の裏材１５を形成するための完成した金型に均一な０．０２７インチの溝を設定するために、平板固定具２３０の上面２４０の上に、完成した金型から略０．０２７インチ（略０．０６ｃｍ）延び得る。
【００５０】
マイクロスケール乾燥接着構造体１の裏材１５の側壁と平板固定具２３０との間の界面２５０に、隅肉２４５、例えばエポキシ隅肉が形成され得る。金属がその空隙に電鋳され、電鋳された型に不要なフィーチャが形成されるかまたは平板固定具２３０から完成した電鋳型を外すのを困難にすることを防止するために、エポキシ隅肉２４５を使用して、マイクロスケール乾燥接着構造体１と平板固定具２３０のキャビティ２３５との間に存在し得る空隙が充填される。
【００５１】
図１５に示すように、マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロ要素１０は、マイクロスケール乾燥接着構造体１上に電鋳された金型をマイクロスケール乾燥接着構造体１から外すのに役立ち得る離型層２５０で被覆され得る。いくつかの実施形態では、初めに、マイクロスケール乾燥接着構造体１への離型層２５０の接着を容易にするために、マイクロスケール乾燥接着構造体１上に接着層２５５が堆積される。いくつかの実施形態では、離型層２５０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥを含むかまたはそれらから構成され得、接着層２５５は、クロムおよび／またはチタンを含むかまたはそれらから構成され得る。接着層２５５は、例えばスパッタリングによってマイクロスケール乾燥接着構造体１上に堆積され得る。離型層２５０は、例えばＰＴＦＥの開始化学成長（ｉＣＶＤ）またはＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥの蒸着によって、接着層２５５および／またはマイクロスケール乾燥接着構造体１上に堆積され得る。
【００５２】
シード金属層２６０、例えばモリブデンまたは銅の層が、離型層２５０またはマイクロスケール乾燥接着構造体１の上に堆積され（図１６、明確化のため離型層２５０および接着層２５５は図示せず）、例えば電気めっきによってシード層２６０上に金型の本体２６５が形成される（図１７、シード層は図示せず）。金型の本体２６５は、シード層２６０と同一の金属であり得るかまたは異なる金属、例えば銅、アルミニウム、鋼、もしくは金属合金であり得る。
【００５３】
次いで、マイクロスケール乾燥接着構造体１および平板固定具から金型が外され、完成した金型２７０が得られる（図１８）。金型２７０は、検査され、いくつかの実施形態では、欠陥を除去し、金型２７０の表面を平滑化し、または金型２７０を仕上げるために、例えばダイアモンド工具またはその他の微細機械加工器具で微細機械加工され得る。いくつかの実施形態では、離型剤、例えばＰＴＦＥ、ＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ、またはトリクロロシランで金型２７０の表面が被覆され得る。機械加工された金型２７０は、図１Ｂを参照して先に説明したポジ型マイクロウェッジ１０と同一または同様の寸法および角度を有するネガ型マイクロウェッジパターン７０を備え得る。
【００５４】
他の実施形態では、金型２７０は、射出金型インサートとして使用され得る。金型２７０は、支持基板２２５に対して逆の向きで射出成型装置に配置され得る。単一の射出成型工程において支持基板２２５上に搭載されたマイクロスケール乾燥接着構造体を形成するために、ポリマー材料が、金型２７０と支持基板２２５との間の空間に射出され得る。
【００５５】
他の実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための金型２７０は、事前に製造されたマイクロスケール乾燥接着構造体を使用せずに、金属ブロック２７５を直接機械加工することによって形成され得る。例えば、金属ブロック２７５は、所望の方向、ウェッジ角およびピッチを有するウェッジスタブ２８０のアレイを形成するために、標準的な微細機械加工器具、例えば工具鋼または多結晶ダイアモンドストック（直径略．００１”〜．０１０”）でできたマイクロフライスビットによって、任意選択的に、粗く機械加工され得る。いくつかの実施形態では、隣接するウェッジ間の切り抜きは、完成した型においてマイクロウェッジを成形するために使用され得る切り抜きよりも小さい略１０μｍから略２０μｍの寸法、例えば幅を有し得る。完成微細溝２８５を形成し、金型２７０を完成させるために、ダイアモンド工具またはその他の微細仕上げ器具（例えばシリコンカーバイドまたは工具鋼から成形された）を使用してさらに金属ブロック２７５を処理することができる（図１９）。追加的または代替的に、３Ｄプリンタを使用して金属ブロック２７５にウェッジスタブ２８０のアレイを形成することができる。３Ｄプリントしたウェッジスタブ２８０のアレイに電気めっきを実施して３Ｄプリント作業によって残された空隙を充填し、かつ／またはウェッジスタブ２８０のアレイを平滑化することができる。３Ｄプリントしたウェッジスタブ２８０のアレイから完成した微細溝２８５を形成し、金型２７０を完成させるために、ダイアモンド工具またはその他の微細仕上げ器具を使用して、金属ブロック２７５をさらに処理することができる。代替的に、ダイアモンドまたはその他の微細仕上げ器具を使用して、（潜在的に器具をより摩耗させる）スタブを形成せずに金属層にウェッジ気り抜きを直接形成することができる。
【００５６】
［マイクロスケール乾燥接着構造体の注型］
先に説明したような例えばろう型、ポリマー型、エポキシ型、または金属型などの型からマイクロスケール乾燥接着構造体を注型するための方法の実施形態を図２０Ａ〜２０Ｆに図示する。これらの図は、マイクロスケール乾燥接着構造体をろう型のろう部分２５上に注型する段階を図示するが、例えばポリマー、エポキシまたは金属などの別の材料で形成された型からマイクロスケール乾燥接着構造体を注型する場合にも実質的に同様の動作が実施されることを理解すべきである。図２０Ａは、ろう型のろう部分２５の上面５５上に堆積されたマイクロスケール乾燥接着構造体を形成するための注型材料９５、例えば液状ポリマーを図示する。いくつかの実施形態では、ポリマーは、ＰＤＭＳを含むかまたはそれから構成される。他の実施形態では、ポリマーは、シリコーン、ウレタンまたは目的の実装のために選択された別のポリマーを含み得るかまたはそれらから構成され得る。ろう型を利用するいくつかの実施形態では、ろう型は、図２０Ａ〜２０Ｆに示されるものよりもむしろ図４Ａおよび４Ｂを参照して説明されたように構成され得ることを理解すべきである。
【００５７】
図２０Ｂに示すように、例えばガラス板である剛体板１００または剥離層１０５で包まれたその他の平坦な表面が、注がれた注型材料９５の上に配置される。剥離層１０５は、硬化されたときに、剛体板１００が硬化ポリマー材料９５に接着するよりも弱い強度でポリマー材料９５に接着するように選択される。他の実施形態では、剛体板１００を硬化注型材料９５から除去するよりも容易に剥離層を硬化注型材料９５からはがせるように、剥離層１０５は、剛体板１００に接着せず、剛体板１００に接着していないときに柔軟性を有するものが選択される。剥離層１０５は、例えばポリマーシート（例えば、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）または低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のシート）、サランラップまたはアルミホイルを含み得るかまたはそれらから構成され得る。いくつかの実施形態では、剛体板１００は、剥離層１０５で包まれる前に、例えばイソプロパノール、プラズマ洗浄（例えばＣＦ４／Ｏ２プラズマ）または湿式洗浄（例えばＨ２Ｏ２／Ｈ２ＳＯ４溶液）で洗浄される。剛体板１００は、ろう型に押し付けられる。剛体板１００が透明または半透明である実装では、剛体板１００は、ろう型のろう部分２５が剛体板１００を通して見えるようになるまで押し付けられる。いくつかの実施形態では、注がれた注型材料９５上に剛体板１００を配置する前に、ローラまたはその他の装置を使用して、剥離層１０５と剛体板１００との間の気泡が排除される。ウエイト１１０、例えば５ポンドウエイトが剛体板１００の上に配置される（図２０Ｃ）。注型材料９５は、一晩または使用される注型材料の種類に基づく適当な期間型内に放置して硬化される。いくつかの実施形態では、硬化を促進するために注型材料９５に熱を加えることができるが、型が変形または溶融し始める温度まで加熱しないように注意すべきである。いくつかの実施形態では、注型材料９５はＵＶ硬化性であってよく、硬化を促進するために、剛体板１００を通して注型材料にＵＶ光が照射され得る（ＵＶ光透過性である場合）。
【００５８】
注型材料９５が硬化された後、ウエイト１１０は除去され、剛体板１００から剥離層１０５がはがされ、剛体板１００が型の上から除去される（図２０Ｄ）。次いで、硬化した注型材料９５および型の上面５５の上から剥離層１０５が除去される（図２０Ｅ）。解放されたマイクロスケール乾燥接着構造体１を得るために、硬化した注型材料９５のパッチを一端から型からゆっくりとはがすことによって、型から硬化した注型材料９５が取り出され得る（図２０Ｆ）。マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロ要素がマイクロウェッジを含むいくつかの実施形態では、硬化した注型材料９５を型から取り除く動作の間、マイクロウェッジパターン７０の傾きの方向にはがすことで、注型材料９５および／または型を損傷する可能性を低減することができる（図２０Ｆ参照）。マイクロスケール乾燥接着構造体１を注型するためにろう型を使用する実装では、接着テープ、例えばＳｃｏｔｃｈ（登録商標）接着テープを使用して、マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロ要素からろうの残留物を除去することができる。
【００５９】
上述のプロセスは、型が劣化の兆候を示し始めるまで同一の型で繰り返すことができる。例えば、ろう型を使用してマイクロスケール乾燥接着構造体１を注型する実装では、型の劣化は、硬化した注型材料９５を型から外すときに型から顕著な量のろうが取れることによって明らかとなり得る。ろう型の損傷は、図２１Ｂに示すように、ろうが取れたろう型のろう部分２５の上面５５における線１１５として現れる場合がある（損傷していないろう型を示す図２１Ａと比較して）。ろう型が損傷したとき、再調整された型を再利用することができるように、上面５５は、平滑化されるかまたは削られ、新たな成形型パターンがろう型のろう部分２５の上面５５に機械加工され得る。いくつかの実施形態では、再調整する前に、ろう型を使用して略３から略８のマイクロスケール乾燥接着構造体を形成することができる。
【００６０】
エポキシ、ポリマーまたは金属型では、注型マイクロスケール乾燥接着構造体１を型から外した後、型は、マイクロスケール乾燥接着構造体の残留材料の有無が検査され得る。マイクロスケール乾燥接着構造体の残留材料が型内に残っている場合、例えばナイフまたはブラシで残留材料を除去し、かつ／または型を水、ＩＰＡまたは別の適当な溶媒で洗浄することによって、型を洗浄することができる。
【００６１】
マイクロ要素としてマイクロウェッジを含むマイクロスケール乾燥接着構造体に特に適したプロセスでは、インキングのプロセスを実施して、型から外したマイクロスケール乾燥接着構造体のマイクロウェッジに強化層２０が追加され得る。インキングプロセスの第１の動作では、剛体板１２０、例えばガラス板またはその他の形態の剛体平板にマイクロスケール乾燥接着構造体１が接着される。いくつかの実施形態では、剛体板１２０に接着される前に、マイクロスケール乾燥接着構造体１の裏面（マイクロウェッジパターンを含まない表面）が例えばＯ２プラズマで洗浄される。図２２Ａおよび２２Ｂに示すように、マイクロスケール乾燥接着構造体１と剛体板１２０との間の気泡の形成を最小化するために、剛体板１２０に貼付するときに、コンプライアント層１３５、例えばネオプレンで被覆された剛体管１２０を含むローラ１２５を使用して、マイクロスケール乾燥接着構造体１を押し付けることにより、マイクロスケール乾燥接着構造体１を剛体板１２０に貼付することができる。マイクロスケール乾燥接着構造体１は、静電引力、ファンデルワールス力によって、または例えばＲＥＶＡＬＰＨＡ熱剥離テープなどの仮止め接着剤を使用することによって、剛体板１２０に接着され得る。
【００６２】
インキング板１４０は、ＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ離型剤１４５の任意の層または別の離型コーティングを板１５０、例えばシリコンウエハに塗布し、次いで液体ポリマーの層、例えばＰＤＭＳ、シリコーン、ウレタンまたは別のポリマーを離型剤の層１４５の上に塗布することによって形成される（図２３）。いくつかの実施形態では、液体ポリマーは、離型剤の層１４５上に塗布する前に、液体ポリマーから粒子を除去するためにろ過される。離型剤の層１４５は、いくつかの単一層の厚さ（ＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥの場合）であってよく、他の離型コーティングの場合には略１０ｎｍから略１００ｎｍの間の厚さであってよい。液体ポリマーの層１５５は、略５０ｎｍから略５００ｎｍの間の厚さであり得る。
【００６３】
マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロウェッジ１０上に強化層２０を形成するために、マイクロスケール乾燥接着構造体１のマイクロウェッジ１０が液体ポリマーの層１５５と接するように、剛体板１２０上に装着されたマイクロウェッジ接着構造体１がインキング板１４０上に配置される。マイクロウェッジに液体ポリマー１５５を付けるために、マイクロウェッジ１０を液体ポリマー１５５へと押すように、ウエイト１６０、例えば２つの５ポンドウエイトが剛体板１２０上に配置され得る。マイクロスケール乾燥接着構造体１上のスタンドオフ１６５は、剛体板１２０およびインキング板１４０を互いに所定の距離で維持し、マイクロウェッジ１０が液体ポリマー１５５と接する長さを制御する（図２４）。
【００６４】
マイクロスケール乾燥接着構造体１は、液体ポリマー１５５が硬化してマイクロウェッジ１０の先端に強化層２０が形成されるまで、剛体板１２０とインキング板１４０との間に空間を維持得る。代替として、マイクロウェッジ１０に付けるために、接着構造体１は、ウエイト１６０によって、剛体板１２０とインキング板１４０との間で押しつぶされ、次いで、剛体板１２０上に装着されたマイクロウェッジ接着構造体１がインキング板１４０から除去され、マイクロウェッジ上に付けられた液体ポリマー１５５が硬化する間、任意で離型剤１７５、例えばＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ離型剤で被覆された硬化板１７０、例えばシリコンウエハまたはその他の平坦な表面上に配置される。ウエイト１８０、例えば２つの５ポンドウエイトを使用して、硬化板１７０にマイクロウェッジを押し付けることができる（図２５）。いくつかの実施形態では、液体ポリマー１２２の硬化を促進するために、図２５に図示されたアセンブリは、略１００℃に加熱された炉内に例えば１時間配置され得る。いくつかの実施形態では、液体ポリマー１２２はＵＶ硬化性であってよく、硬化を促進するために、ＵＶ光は、剛体板１２０および／または硬化板１７０を通して（ＵＶ光を透過する場合）液体ポリマー１２２に照射され得る。液体ポリマー１５５が硬化した後、剛体板１２０上に搭載されたマイクロスケール乾燥接着構造体１は、硬化板１７０から分離されマイクロスケール乾燥接着構造体１を剛体板１２０に接着するために使用された任意の接着層の例えば剥離または化学もしくは光溶解によって、マイクロスケール乾燥接着構造体１が剛体板１２０から除去される。いくつかの実施形態では、硬化板１７０は、滑らかな表面を有する強化層２０を生成するために滑らかな表面を有し、別の実施形態では、硬化板１７０は、強化層２０に所望のパターンを形成するためにマイクロまたはナノパターン形成され得る。
【００６５】
図２６に図示された硬化プロセスの変形例では、メサ板１８５、例えば薄型化端部１９０およびメサ１９５を含むシリコンウエハが硬化板１７０の代わりに使用され得る。メサ板１８５を使用すると、インキングプロセスの間にマイクロウェッジ１０が受けるよりも高い圧縮力で液体ポリマー１５５の硬化が起こり得る。マイクロウェッジの縁部上に形成される強化層を合わせるように、メサ板１８５上のメサ１９５の高さが適合され得る。いくつかの実施形態では、メサ板１８５を使用することで、例えば液体ポリマー１５５の毛細管流を制限することによって、硬化板１７０を使用した場合と比較して、マイクロウェッジ上により薄い強化層２０および／またはリップが形成され得る。特定の理論に限定すべきではないが、液体ポリマーにつけたマイクロウェッジ先端を硬化板１７０に移動させるときに、液体ポリマー１５５の液滴がそれらの上にあると考えられている。インキング板１４０上でのインキングに使用されたのと同一の高さで硬化のためにマイクロウェッジ１０が硬化板１７０上に移動される場合、毛管力によって過剰な液体ポリマー１５５はメニスカスへと引き寄せられ得る。メサ板１８５を使用してマイクロウェッジ１０がより強く押しつけられる場合、硬化板１７０と比較して、メサ板１８５によってマイクロウェッジ１０にかかるより大きな力によって、過剰な液体ポリマー１５５がマイクロウェッジ１０の先端にわたって分配されるため、より少ない未硬化の液体ポリマー１５５が露出され、より少ないリップ／メニスカスが形成される。いくつかの実施形態では、滑らかな表面を有する強化層２０を形成するためにメサ１９５は滑らから表面を有し、別の実施形態では、強化層２０に所望のパターンを形成するためにメサ１９５がパターン化され得る。
【００６６】
［手袋およびその他の物品へのマイクロスケール乾燥接着構造体の組み込み］
いくつかの実施形態によると、本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体は、より大きな規模の物体、例えば衣服の表面、物体のグリップ面、または接着特性および／もしくは高い摩擦係数を有することが望ましいその他の表面に組み込まれ得る。本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体をより大きな規模の物体内またはその上に組み込むために、布またはメッシュ材料がマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態の裏材１５へと組み込まれ得る。
【００６７】
図２７Ａ、２７Ｂおよび２７Ｃは、本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体の裏材１５へと組み込まれ得る布メッシュ材料の例を図示する。図２７Ａは、８６μｍの糸直径および１５０μｍの開口を有するＬ−３５６０ポリウレタン（ＢＪＢ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ）のメッシュの顕微鏡写真である。図２７Ｂは、７６μｍの糸直径および１００μｍの開口を有するＬ−３５６０ポリウレタン（ＢＪＢ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ）のメッシュの顕微鏡写真である。図２７Ｃは、典型的なポリエステルシャツの布メッシュの顕微鏡写真である。他の実施形態では、本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体を裏材１５に組み込むために、略５０から略４００の範囲のメッシュサイズを有するポリエステルまたはナイロンメッシュが使用され得る。様々な実施形態において、綿、シルク、その他の天然繊維または合成繊維メッシュもまた、または代替的に使用され得る。
【００６８】
図２８Ａおよび２８Ｂは、マイクロスケール乾燥接着構造体１の裏材１６に埋め込まれたポリウレタンメッシュの断面顕微鏡写真である。図２８Ａでは、マイクロウェッジ１０は、略１００μｍの高さｈを有し、裏材１５は、略２５０μｍから略３００μｍの間の厚さｔを有する。図２８Ｂでは、マイクロウェッジ１０は略１００μｍの高さｈを有し、裏材１５は略４２５μｍの厚さを有する。これらの寸法は例にすぎず、埋め込まれた繊維または繊維メッシュを含むマイクロスケール乾燥接着構造体は、これらと異なる寸法を有してもよいことを理解すべきである。
【００６９】
いくつかの実施形態では、布材料またはメッシュ２９０は、マイクロスケール乾燥接着構造体を注型するために使用される液体材料９５とともに型２５に含んでよく、布材料またはメッシュ２９０は、液体材料９５が硬化されるとマイクロスケール乾燥接着構造体の裏材１５に固定され得る。いくつかの実施形態では、布材料またはメッシュ２９０は、布材料またはメッシュ２９０を平坦に維持するために、型内の枠３００上に支持される（図２９）。他の実施形態では、布材料またはメッシュ２９０は、剥離材料１０５とともに剛体板１００の周りに巻かれ、剛体板１００および／またはウエイト１１０によって未硬化の裏材１５の材料９５へと押される（図３０）。他の実施形態では、布材料またはメッシュ２９０は、例えば布材料またはメッシュ２９０を含む液体接着剤を予め形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体の裏材１５上に堆積し、接着剤を硬化させることによって、予め形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体に接着され得る。いくつかの実施形態では、接着剤は、予め形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体の材料と同一の材料から形成される。いくつかの実施形態では、予め形成されたマイクロスケール乾燥接着構造体の裏材１５は、接着性を向上させるために、布材料またはメッシュ２９０を含む液体接着剤を裏材１５上に堆積する前に、例えばＯ２プラズマで賦活化される。
【００７０】
いくつかの実施形態では、繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体は、衣類内に形成されるかまたは取り付けられ、衣類は、例えば手袋であってよい。繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に取り付ける段階は、衣類が縫製または形成される前または後に、繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体を機械固定具、例えばフックおよびループ固定具で、および／またはマイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に縫い付けることによって、および／または接着／摩擦強化構造体を衣類の布上に直接成形することによって、衣類に連結する段階を含み得る。
【００７１】
マイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に取り付ける段階は、化学薬品を使用して、マイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に連結する段階を含み得る。化学薬品は、接着剤、例えばエポキシ、ＬＯＣＴＩＴＥ（登録商標）ブランド接着剤の１つ、シアノアクリレートスーパーグルー、または当分野で公知のその他の接着剤を含み得る。マイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に取り付ける段階は、マイクロスケール乾燥接着構造体を衣類に溶接する段階を含み得る。いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体の裏材３１５のベースが部分的に溶融され、かつ／またはマイクロスケール乾燥接着構造体の材料と同様もしくは同一の液体ポリマーが裏材３１５のベースに塗布され、部分的に溶融したまたは液体ポリマーが手袋の布内に浸透し、硬化後に手袋に接着するように、裏材３１５が手袋の一部分に押し付けられる。いくつかの実施形態では、繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体を含む布材料が製造され、手袋に適した寸法に切断され、一般的に縫製法を使用して縫製され得る。ニット手袋の場合には、ニット手袋の所望の位置に、繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体が縫い付けられ、かつ／または接着剤で接着され得る。例えば、図３１に図示するように、繊維または繊維メッシュが埋め込まれたマイクロスケール乾燥接着構造体を含む材料の１つまたは複数のパッチ３０５は、手袋３２０の指部分３１０および／またはヒール部分３１５に接着または縫製され得る。
【００７２】
マイクロスケール乾燥接着構造体パッチ３０５上の微細構造体の方向は、パッチ３０５の位置、および特定の位置に印加され得る予測される力に基づいて選択され得る。例えば、マイクロウェッジ構造体１０を含むマイクロスケール乾燥接着構造体パッチ３０５の実施形態では、マイクロウェッジ構造体１０は、マイクロウェッジ１０が予測される力の方向に対して角度をなす場合、より強い接着および／または摩擦強化を提供し得る。この配向により、マイクロウェッジ１０が別の方向に配向した場合と比較して、マイクロウェッジ１０が下方向に湾曲し、力が加わる表面により大きな表面積で接触する。例えば、図３１に図示するように、手袋３２０の指部分３１０は、しばしば材料の表面を引っ張るように使用される。したがって、手袋３２０の指部分３１０上のパッチ３０５におけるマイクロウェッジ１０は、好ましくは３２５で示すように、指部分の端部に向かって角度をなして配向され得る。逆に、手袋３２０のヒール部分３１５はしばしば、物体の表面に押圧力をかけるように使用される。したがって、手袋３２０のヒール部分３１５上のパッチ３０５におけるマイクロウェッジ１０は、好ましくは３３０で示すように、手首に向かって角度をなして配向され得る。いくつかの実施形態では、手袋３２０の指部分３１０およびヒール部分３１５に連結されたパッチ３０５においてマイクロウェッジ１０に別々の配向を与えることに加えて、または代替として、手袋３２０のヒール部分３１５に連結されたパッチにおけるものとは異なるサイズまたは異なる形状のマイクロ要素構造体を有するパッチ３０５を指部分３１０に提供することができる。
【００７３】
他の実施形態では、マイクロスケール乾燥接着構造体を含むパッチ３０５は、例えば縫製または接着結合によって、衣類または物体へと連結され得る。例えば、図３２に示すように、手袋への連結に加えて、またはその代替として、パッチ３０５は、ニーパッド、靴のつま先、靴底および／またはひじパッドへと連結され得る。ニーパッド、靴の先、靴底および／またはひじパッドへのパッチ３０５の配置は、平滑かつ滑りやすい障害物３４０を登る際に使用者を補助することができる。マイクロスケール乾燥接着構造体を含むパッチ３０５は、高摩擦性グリップを提供するために、図３３に図示するように例えばピストルまたはライフルのグリップに連結され得る。いくつかの実施形態では、その他の物品、例えばホッケーのスティック、野球のバット、ラクロスのスティックなどのスポーツ用品などもまた、物体の使用者により優れたグリップを提供するために、持ち手に連結されたマイクロスケール乾燥接着構造体を含むパッチ３０５を備え得る。さらなる実施形態では、使用者が物体３４５を手袋３２０でつかむときに、それぞれのパッチ３０５上のマイクロ要素が組み合わされて物体３４５を確実につかむことができるように、手袋３２０には、第１の配向でマイクロスケール乾燥接着構造体を含むパッチ３０５が設けられ、つかまれる物体３４５には第１の配向と逆の配向でマイクロスケール乾燥接着構造体を含むパッチ３０５が設けられ得る。
【００７４】
本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体は、マイクロウェッジ接着に言及して説明されたが、当然ながら、様々な実施形態において、例えばマイクロピラー３５０（図３５）、任意選択的にマイクロピラーが上面から延びる、マイクロタワー（図３６）、または基板に実質的に垂直に配向する（図３７）もしくは基板に対して角度をなす（図３８）マイクロカラム３６５、など、本明細書に記載されたマイクロスケール乾燥接着構造体の実施形態において、代替または追加のマイクロスケール要素の形態が使用され得る。
【００７５】
本発明の少なくとも１つの実施形態の様々な態様について説明したが、当然ながら、当業者であれば多様な代替、修正および改良を容易に思いつくことができる。そのような代替、修正および改良もまた本開示の一部であることが意図され、本発明の製品および範囲内に入ることが意図される。したがって、先の説明および図面を例示の目的にすぎない。
【符号の説明】
【００７６】
１  マイクロスケール乾燥接着構造体
１０  マイクロウェッジ
１５  裏材
１０ｌ  前縁部
１０ｔ  後縁部
１０ｒ  凹入スペース
２０  強化層
２５  ろう部分
３０  ベース板
３５  固定装置
４０  テーパー状表面
４５  留め具
５５ｃ  中央領域
６０  第１の溝
６５  溝
７０  パターン
９５  注型材料
１００  剛体板
１０５  剥離層
１１０  ウエイト
１２０  剛体板
１２５  ローラ
１３０  剛体管
１３５  コンプライアント層
１４０  インキング板
１４５  離型剤
１５０  板
１５５  液体ポリマー
１６０  ウエイト
１６５  スタンドオフ
１７０  硬化板
１７５  離型剤
１８０  ウエイト
１８５  メサ板
１９０  薄型化端部
１９５  メサ
２００  堰
２０５  型材料
２１０  剛体板
２１５  剥離層
２２０  ウエイト
２２５  支持基板
２３０  平板固定具
２３５  キャビティ
２４５  隅肉
２５０  離型剤
２５５  接着層
２６０  シード金属層
２７０  金型
２９０  メッシュ
３００  枠
【図１Ａ】
2018500209.tif 000003
【図１Ｂ】
2018500209.tif 000004
【図２Ａ】
2018500209.tif 000005
【図２Ｂ】
2018500209.tif 000006
【図３】
2018500209.tif 000007
【図４Ａ】
2018500209.tif 000008
【図４Ｂ】
2018500209.tif 000009
【図５Ａ】
2018500209.tif 000010
【図５Ｂ】
2018500209.tif 000011
【図５Ｃ】
2018500209.tif 000012
【図６Ａ】
2018500209.tif 000013
【図６Ｂ】
2018500209.tif 000014
【図７Ａ】
2018500209.tif 000015
【図７Ｂ】
2018500209.tif 000016
【図８】
2018500209.tif 000017
【図９】
2018500209.tif 000018
【図１０】
2018500209.tif 000019
【図１１】
2018500209.tif 000020
【図１２】
2018500209.tif 000021
【図１３】
2018500209.tif 000022
【図１４】
2018500209.tif 000023
【図１５】
2018500209.tif 000024
【図１６】
2018500209.tif 000025
【図１７】
2018500209.tif 000026
【図１８】
2018500209.tif 000027
【図１９】
2018500209.tif 000028
【図２０Ａ】
2018500209.tif 000029
【図２０Ｂ】
2018500209.tif 000030
【図２０Ｃ】
2018500209.tif 000031
【図２０Ｄ】
2018500209.tif 000032
【図２０Ｅ】
2018500209.tif 000033
【図２０Ｆ】
2018500209.tif 000034
【図２１Ａ】
2018500209.tif 000035
【図２１Ｂ】
2018500209.tif 000036
【図２２Ａ】
2018500209.tif 000037
【図２２Ｂ】
2018500209.tif 000038
【図２３】
2018500209.tif 000039
【図２４】
2018500209.tif 000040
【図２５】
2018500209.tif 000041
【図２６】
2018500209.tif 000042
【図２７Ａ】
2018500209.tif 000043
【図２７Ｂ】
2018500209.tif 000044
【図２７Ｃ】
2018500209.tif 000045
【図２８Ａ】
2018500209.tif 000046
【図２８Ｂ】
2018500209.tif 000047
【図２９】
2018500209.tif 000048
【図３０】
2018500209.tif 000049
【図３１】
2018500209.tif 000050
【図３２】
2018500209.tif 000051
【図３３Ａ】
2018500209.tif 000052
【図３３Ｂ】
2018500209.tif 000053
【図３４】
2018500209.tif 000054
【図３５】
2018500209.tif 000055
【図３６】
2018500209.tif 000056
【図３７】
2018500209.tif 000057
【図３８】
2018500209.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月7日(2016.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本出願は、２０１４年１２月１０日に出願された「ＰＯＬＹＭＥＲ  ＭＩＣＲＯＷＥＤＧＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ，  ＴＥＳＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／０９０，３３７号および２０１４年１２月１０日に出願された「ＤＵＲＡＢＬＥ  ＭＩＣＲＯ／ＮＡＮＯ  ＭＯＬＤ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／０９０，２６５号の関連出願であり、米国特許法第１１９条の下でこの仮出願に基づく優先権を主張するものであり、参照により全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、米国国防高等研究計画局によるＮ６６００１−１１−Ｃ−４１０１の下で政府の支援を受けて行われたものである。政府は本発明に一定の権利を有する。
【国際調査報告】
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