(57)【要約】  マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドを形成する方法であって、めっき固定具上にマイクロスケール乾燥付着構造を含む材料マスターパッチを固定するステップと、材料のパッチ上に金属モールドを電鋳するステップと、めっき固定具及び材料のパッチから金属モールドを取り除くステップと、を含む方法。
2017537827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドを形成する方法であって、
マイクロスケール乾燥付着構造を含む材料マスターパッチをめっき固定具上に固定するステップと；
前記材料マスターパッチ上に前記金属モールドを電鋳するステップと；
前記材料マスターパッチ及び前記めっき固定具から前記金属モールドを取り除くステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記材料マスターパッチ上に前記金属モールドを電鋳する前に、
前記マイクロスケール乾燥付着構造上に付着層を堆積させるステップと、
前記付着層上に離型層を堆積させるステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料マスターパッチは、バッキング基材に取り付けられ、
前記方法は、前記めっき固定具のキャビティ中に前記バッキング基材を固定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記バッキング基材と前記めっき固定具との間のインターフェース領域にフィレットを堆積させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロスケール乾燥付着構造は、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、高さが約８０μｍ〜約１２０μｍであり、底部が約２０μｍ〜約４０μｍである、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、長さが約１２０μｍ〜約１６０μｍである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属モールドの一部に離型剤層を堆積させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法であって、
金属ブロック上にスタブアレイを形成するステップと；
前記スタブアレイからマイクロウェッジアレイのネガ型をカットするステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型を形成するために、前記スタブアレイ中のスタブの側面から約５μｍ〜約１０μｍの金属をカットするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
精密仕上げツールを用いて、スタブから前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型をカットするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、前記スタブから前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型をカットするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スタブアレイを形成するステップは、前記ダイアモンドマイクロ加工ツールとは異なるマイクロ加工ツールを用いて、前記金属ブロック中にリセスをカットする工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記スタブアレイを形成するステップは、前記金属ブロック上にスタブの３Ｄプリントを行う工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドであって、
上面と、前記上面に画定されたマイクロスケール乾燥付着構造アレイ用のネガパターンと、を含む金属ブロックであって、前記上面には、前記金属モールドと前記マイクロスケール乾燥付着構造用のキャスティング材料との間の付着性を低減するために離型剤が少なくとも部分的にコートされている、金属ブロックを備える、金属モールド。
【請求項１８】
前記マイクロスケール乾燥付着構造アレイは、マイクロウェッジアレイを含む、請求項１７に記載の金属モールド。
【請求項１９】
マイクロウェッジは、高さが約８０μｍ〜約１２０μｍであり、底部が約２０μｍ〜約４０μｍである、請求項１７に記載の金属モールド。
【請求項２０】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有する、請求項１９に記載の金属モールド。
【請求項２１】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有する、請求項２０に記載の金属モールド。
【請求項２２】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有する、請求項２１に記載の金属モールド。
【請求項２３】
金属モールド中にマイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングする方法であって、
金属モールドを提供するステップであって、前記金属モールドは、前記金属モールドの上面に前記マイクロスケール乾燥付着構造用のネガパターンを含む、ステップと；
前記ネガパターン上にキャスティング材料を堆積させるステップと；
前記キャスティング材料を硬化させるステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
金属モールドと前記キャスティング材料との間の付着性を低減するために、離型剤で前記上面を少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有する前記マイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２７】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有する前記マイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項２８】
電気めっき工程により前記金属モールドを形成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属モールドの前記上面に前記ネガパターンの機械加工を行うステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法であって、
ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、金属ブロックからマイクロウェッジのネガパターンをカットするステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１４年１２月１０日に出願された「ＤＵＲＡＢＬＥ  ＭＩＣＲＯ／ＮＡＮＯ  ＭＯＬＤ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」と題する米国仮出願第６２／０９０，２６５に基づき米国特許法第１１９（ｅ）による優先権を主張するものである。当該仮出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［本発明の分野］
本明細書で開示される態様及び実施形態は、一般に、合成乾燥付着微細構造をキャスティングするための金属モールドを対象とするものである。
【背景技術】
【０００３】
ヤモリは、滑らかな垂直壁を登るとともに、滑らかな表面から逆さまに吊り下がることさえできるという能力で知られている。この能力は、シーティー（ｓｅｔａｅ）と呼ばれる弾性の毛の存在に起因する。シーティーは、ヤモリの足及びつま先上でスパチュリ（ｓｐａｔｕｌａｅ）と呼ばれる複数のナノスケール構造体に分かれている。これらのスパチュリを多数有するとともにこれらのスパチュリが表面に近接することにより、ヤモリが滑らかな垂直壁を登るために必要な付着強度が、ファンデルワールス力のみで十分提供されるようになる。研究者は、生来のヤモリの足の付着特性を真似た、「ヤモリ付着」と呼ばれることもある合成構造を作り出すように触発されてきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様によると、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドを形成する方法が提供される。本方法は、めっき固定具（ｐｌａｔｉｎｇ  ｆｉｘｔｕｒｅ）上にマイクロスケール乾燥付着構造を含む材料マスターパッチ（ｍａｓｔｅｒ  ｐａｔｃｈ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を固定するステップと、材料マスターパッチ上に金属モールドを電鋳するステップと、材料マスターパッチ及びめっき固定具から金属モールドを取り除くステップと、を含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、本方法は、材料マスターパッチ上に金属モールドを電鋳する前に、マイクロスケール乾燥付着構造上に付着層を堆積させるステップと、付着層上に離型層（ｒｅｌｅａｓｅ  ｌａｙｅｒ）を堆積させるステップと、をさらに含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、材料マスターパッチは、バッキング基材に取り付けられ、本方法は、めっき固定具のキャビティ中にバッキング基材を固定するステップを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、本方法は、バッキング基材とめっき固定具との間のインターフェース領域にフィレットを堆積させるステップをさらに含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造は、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイを含む。マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有し得る。マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有し得る。マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、高さが約８０μｍ〜約１２０μｍ、底部が約２０μｍ〜約４０μｍであってよい。マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、長さが約１２０μｍ〜約１６０μｍであってよい。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本方法は、金属モールドの一部に離型剤（ｒｅｌｅａｓｅ  ａｇｅｎｔ）層を堆積させるステップをさらに含む。
【００１０】
別の態様によると、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法が提供される。本方法は、金属ブロック上にスタブアレイを形成するステップと、スタブアレイからマイクロウェッジアレイのネガ型をカットするステップと、を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、本方法は、マイクロウェッジアレイのネガ型を形成するために、スタブアレイ中のスタブの側面から約５μｍ〜約１０μｍ又は約１０μｍ〜約２０μｍの金属をカットするステップを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、本方法は、精密仕上げツールを用いて、スタブからマイクロウェッジアレイのネガ型をカットするステップを含む。本方法は、ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、スタブからマイクロウェッジアレイのネガ型をカットするステップを含み得る。スタブアレイを形成するステップは、ダイアモンドマイクロ加工ツールとは異なるマイクロ加工ツールを用いて、金属ブロック中にリセスをカットするステップを含み得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、スタブアレイを形成するステップは、金属ブロック上にスタブの３Ｄプリントを行うステップを含む。
【００１４】
別の態様によると、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドが提供される。本金属モールドは、上面と、上面に画定されたマイクロスケール乾燥付着構造アレイ用のネガパターンと、を含む金属ブロックであって、上面には、金属モールドとマイクロスケール乾燥付着構造用のキャスティング材料との間の付着性を低減するために離型剤が少なくとも部分的にコートされている、金属ブロックを備える。
【００１５】
いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造アレイは、マイクロウェッジアレイを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、マイクロウェッジは、高さが約８０μｍ〜約１２０μｍであり、底部が約２０μｍ〜約４０μｍである。マイクロウェッジは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有し得る。マイクロウェッジは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有し得る。マイクロウェッジは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有し得る。
【００１７】
別の態様によると、金属モールド中にマイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングする方法が提供される。本方法は、金属モールドを提供するステップであって、金属モールドは、金属モールドの上面にマイクロスケール乾燥付着構造用のネガパターンを含む、ステップと、ネガパターン上にキャスティング材料を堆積させるステップと、キャスティング材料を硬化させるステップと、を含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本方法は、金属モールドとキャスティング材料との間の付着性を低減するために離型剤で上面を少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ネガパターンは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３０°〜約７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む。ネガパターンは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約２０°〜約６５°の角度をなすように配置された前端を有するマイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含み得る。ネガパターンは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して約３５°〜約８５°の角度をなすように配置された後端を有するマイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含み得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本方法は、電気めっき工程により金属モールドを形成するステップをさらに含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、本方法は、金属モールドの上面にネガパターンの機械加工を行うステップをさらに含む。
【００２２】
別の態様によると、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法が提供される。本方法は、ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、金属ブロックからマイクロウェッジのネガパターンをカットするステップを含む。
【００２３】
添付図面は、スケールに合わせる想定で描画されたものではない。図面では、各図に図示された同一又は略同一な構成要素はそれぞれ、類似の符号で表されている。明確化のために、必ずしも全図面の全構成要素が符号を付されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】微小要素のパターンを含むマイクロスケール乾燥付着構造の一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付着構造において使用され得るマイクロウェッジの一実施形態の詳細立面図である。
【図２Ａ】図１Ａのマイクロスケール乾燥付着構造において使用され得る微小要素の一実施形態の詳細立面図である。
【図２Ｂ】図１Ａのマイクロスケール乾燥付着構造において使用され得る微小要素の別の実施形態の詳細立面図である。
【図３】マイクロスケール乾燥付着構造の一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４】バックプレート上に配置されるとともにめっき固定具上に取り付けられたマイクロスケール乾燥付着構造の一実施形態を図示する。
【図５】付着層及び離型層でコートされた図４のマイクロスケール乾燥付着構造を図示する。
【図６】導電性シード層でコートされた図５のマイクロスケール乾燥付着構造を図示する。
【図７】図６のマイクロスケール乾燥付着構造上に電着した金属構造を図示する。
【図８】マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成するためにマイクロスケール乾燥付着構造及びめっき固定具から取り除かれた図７の金属構造を図示する。
【図９】マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドの機械加工を行う方法の一実施形態を図示する。
【図１０】マイクロスケール乾燥付着構造の一実施形態をモールド上に形成するために材料を堆積させるステップを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書で開示される態様及び実施形態は、その応用先が以下の詳細な説明に記載され又は図面に図示される詳細な構成及び構成要素の配置構成に限定されるものではない。本明細書で開示される態様及び実施形態は、様々な方法で実施又は実行することが可能である。また、本明細書で使用される表現及び専門用語は説明のためのものであり、本発明を限定するものとして捉えるべきものではない。本明細書中で「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、及びこれらの派生語が用いられる場合、これらの語の後に列挙された項目並びにその均等物及び追加項目を包含することを意味している。
【００２６】
〔マイクロスケール乾燥付着構造〕
本明細書で開示される態様及び実施形態は、一般に、新規な合成「乾燥付着」構造（「乾燥付着」との語は、付着性及び／又は摩擦増大構造を含む）の形態、並びにこれを製造する方法及び装置を対象とするものである。本明細書で開示される乾燥付着及び／又は摩擦増大構造は、マイクロスケール要素、例えば、固有の大きさが約１００μｍ未満の要素を含み得るものであり、このため本明細書では「マイクロスケール乾燥付着構造」と呼ぶ。微小要素のパターンを含むマイクロスケール乾燥付着構造の一実施形態の一例が図１Ａに図示される。マイクロスケール乾燥付着構造１は、バッキング１５上に配置された複数の微小要素（マイクロウェッジ）１０を含む。マイクロウェッジ１０は、高さｈが約８０μｍ〜約１２０μｍであってよく、底部ｂの幅は約２０μｍ〜約４０μｍ、底部ｂの長さは約１２０μｍ〜約１６０μｍであってよい。図１Ａに図示されるように、マイクロウェッジは、バッキング１５の上面１５ｓ又はマイクロウェッジの底部により画定される線又は平面ｐから約２０°〜約６５°の角度Γだけ傾斜した前端１０ｌを含み得る。マイクロウェッジは、線又は平面ｐから約３５°〜約８５°の角度αだけ傾斜した後端１０ｔを含み得る。マイクロウェッジは、マイクロウェッジを２等分するとともに線又は平面ｐから約３０°〜約７０°の角度βだけ傾斜した中心線Ｉを含み得る。マイクロウェッジ１０は、中心線Ｉに関して非対称なテーパを有し得る。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の前端１０ｌの上に延在してよく、隣接する各マイクロウェッジは、第１マイクロウェッジの後端１０ｔの下方及び第１マイクロウェッジ１０に隣接する第２マイクロウェッジ１０の前端１０ｌの上方に画定されるリエントラント（ｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔ）空間１０ｒを画定することができる。これらの大きさ及び角度範囲は例示であり、本明細書で開示される態様及び実施形態は、これら特定の大きさ又は角度を有するマイクロウェッジ構造に限定されるものではない。
【００２７】
本明細書で開示されるマイクロスケール乾燥付着構造の各実施形態は、ポリマー、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）その他のシリコーン、ポリウレタン、又は他の高分子材料から形成され得る。本明細書で開示される付着構造の各実施形態が形成され得るポリウレタンの具体的な例としては、ＢＪＢ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓから入手可能なＭ−３１６０Ａ／Ｂポリウレタン及びＬ−３５６０Ａ／Ｂポリウレタンなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、本明細書で開示されるマイクロスケール乾燥付着構造の各実施形態が形成され得る材料は、ショアＡ硬度が約４０〜約６０である。いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造１のマイクロウェッジ１０は、付着性及び／又は摩擦増大層、例えば、図２Ａ、図２Ｂ及び図３の顕微鏡写真に図示されるようなリップ２０を含み得る。いくつかの実施形態では、リップ２０は、マイクロウェッジ１０より滑らかな表面を有しており、マイクロウェッジのうちマイクロウェッジ１０の先端ｔに近接する部分の滑らかさを増加させるためにマイクロウェッジに付加され得る。リップ２０は、エラストマー材料で形成され得る。リップ２０は、マイクロウェッジ１０の残部と同じ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の残部とは異なる材料で形成されてもよい。リップ２０は、図２Ａ、図２Ｂ、及び図３に図示されるように、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、カラムその他のパターンでパターニングされてもよい。いくつかの実施形態では、リップ２０は、マイクロウェッジ１０の前端１０ｌの一部のみに存在してもよく、別の実施形態では、マイクロウェッジ１０の後端１０ｔ及び前端１０ｌの両方に存在してもよい（図２Ｂ）。リップ２０を形成する方法は、参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ  ＤＲＹ  ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ」と題された米国特許出願第１３／４５１，７１３に記載されている。
【００２８】
いくつかの実施形態では、各マイクロウェッジ１０の底部ｂは、図１Ａに図示されるように、例えば約０μｍ〜約３０μｍだけ互いに離間してよく、別の実施形態では、例えば、図２Ｂに図示されるように、第１マイクロウェッジの後端１０ｔは、マイクロウェッジ１０の底部ｂにおいて、第１マイクロウェッジ１０に隣接する第２マイクロウェッジ１０の前端１０ｌと交差してもよい。
【００２９】
いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造は、増大した機械的剛性をマイクロスケール乾燥付着構造に付与するために及び／又はマイクロウェッジ１０を略同一平面内に維持するために、硬質ベース基材（例えば、炭素ファイバー及び合板の層、及び／又は硬質ポリマー（いくつかの実施形態では、ガラス強化ポリマー）の層を含む基材）上に取り付けられ得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、図１〜図３に図示されるようなマイクロスケール乾燥付着構造は、マイクロ加工プロセスにより（例えば、支持材その他の基材の表面から材料をカットしてマイクロウェッジを形成することにより）形成され得る。マイクロスケール乾燥付着構造のいくつかの実施形態に含まれ得る多数のマイクロウェッジ（数千〜数十万）のため、一連のマイクロ加工プロセスは、多数のマイクロスケール乾燥付着構造の生産を実施するには時間が掛かりすぎることがある。別の実施形態では、図１〜図３に図示されるようなマイクロスケール乾燥付着構造は、半導体業界で知られるようなマイクロリソグラフィー及びエッチング技術を使用して形成され得る。しかしながら、このようなマイクロリソグラフィー及びエッチング技術は、複雑かつコストが掛かる場合が多く、いくつかの実装形態では、所望のリエントラントプロファイルを有するマイクロウェッジアレイを作製することが難しい場合がある。従って、成形によるマイクロスケール乾燥付着構造の形成に関するプロセスの開発が進められている。
【００３１】
〔マイクロスケール乾燥付着構造用の金属モールド〕
本明細書で開示される態様によると、ポリマー又はエポキシのモールドより耐久性の高い、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドが、金属又は金属合金から形成され得る。いくつかの実施形態では、金属モールドは、電鋳、マイクロ加工、又はこれら二つの組合せにより形成され得る。
【００３２】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドを電鋳するためのプロセスが図４以降に図示されている。図４に図示されるように、既知の良好なマイクロスケール乾燥付着構造１（例えば、米国特許出願第１３／４５１，７１３号明細書に記載されるようなワックスモールド中に形成され、任意選択的にバッキング基材２２５上に取り付けられるマイクロスケール乾燥付着構造１）は、且つ／又はめっき固定具２３０に対して固定され、めっき固定具２３０中に固定される。いくつかの実施形態では、キャビティ２３５は、バッキング基材２２５を受容するようにめっき固定具中に形成される。
【００３３】
マイクロスケール乾燥付着構造１がバッキング基材２２５上に取り付けられていない別の実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造１は、当該技術分野で既知の様々な接着剤（例えば、両面テープ（例えば、ＲＥＶＡＬＰＨＡ（登録商標）熱剥離テープ、Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）又は糊（例えば、Ｓｉｌ−Ｐｏｘｙ（登録商標）シリコーンゴム接着剤、Ｓｍｏｏｔｈ−Ｏｎ  Ｉｎｃ．））のうち任意のものを使用して、めっき固定具２３０の平坦な上面２４０に直接付着され得る。マイクロスケール乾燥付着構造１をめっき固定具２３０に適用するために、柔軟層（例えばネオプレン）でカバーされた硬質チューブを含むローラーを使用することができ、マイクロスケール乾燥付着構造１とめっき固定具２３０との間の気泡の形成を最小化するように、めっき固定具２３０に適用する際にマイクロスケール乾燥付着構造１を押圧する。
【００３４】
めっき固定具２３０は、鋼その他の任意の硬質の（また、任意選択的に導電性の）材料を備え得る。いくつかの実施形態では、マイクロスケール乾燥付着構造１のバッキング１５は、例えば約０．０２７インチ（約０．０６ｃｍ）だけ、めっき固定具２３０の上面２４０の上方に延在することができ、これにより、完成した金属モールドから追加のマイクロスケール乾燥付着構造１のバッキング１５を形成するために、０．０２７インチの均一なリセスが完成した金属モールドにセットされる。
【００３５】
フィレット２４５（例えばエポキシフィレット）は、マイクロスケール乾燥付着構造１のバッキング１５の側壁とめっき固定具２３０との間のインターフェース２５０に形成され得る。エポキシフィレット２４５は、マイクロスケール乾燥付着構造１とめっき固定具２３０のキャビティ２３５との間に存在し得る任意のギャップを充填することにより、金属がこのようなギャップ中に電鋳されて電鋳モールド上に望ましくない特徴部を形成するのを妨げるために使用され、又は、電鋳が完了したモールドをめっき固定具２３０から解放するのが困難になり得る任意のギャップを充填するために使用される。
【００３６】
図５に図示されるように、マイクロスケール乾燥付着構造１の微小要素１０は、マイクロスケール乾燥付着構造１上に電鋳された金属モールドをマイクロスケール乾燥付着構造１から解放するのを助ける離型層２５０でコートされ得る。いくつかの実施形態では、離型層２５０のマイクロスケール乾燥付着構造１への付着を容易にするために、まず付着層２５５がマイクロスケール乾燥付着構造１上に堆積させられる。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）又はＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ（登録商標）を含むものであっても、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ（登録商標）から成るものであってもよく、付着層２５５は、クロム及び／又はチタンを含むものであっても、クロム及び／又はチタンから成るものであってもよい。付着層２５５は、例えばスパッタリングにより、マイクロスケール乾燥付着構造１上に堆積させられ得る。離型層２５０は、例えばＰＴＦＥには開始剤化学気相蒸着（ｉＣＶＤ）を、ＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ（登録商標）には気相蒸着を用いて、付着層２５５及び／又はマイクロスケール乾燥付着構造１上に堆積させられ得る。
【００３７】
シード金属層２６０（例えばモリブデン層又は銅層）が、離型層２５０又はマイクロスケール乾燥付着構造１（図６、離型層２５０及び付着層２５５ははっきりとは示していない）上に堆積させられ、金属モールドの本体部２６５が、例えば電気メッキ（図７、シード層は省略）により、シード層２６０上に形成される。金属モールドの本体部２６５は、シード層２６０と同じ金属であってもよく、異なる金属、例えば、銅、アルミニウム、鋼、又は金属合金であってもよい。
【００３８】
次いで、金属モールドがマイクロスケール乾燥付着構造１及びめっき固定具から取り除かれ、金属モールド２７０が完成する（図８）。金属モールド２７０は検査されてもよく、いくつかの実施形態では、マイクロ加工（例えばダイアモンドツールその他のマイクロ加工ツールを用いて）を行うことにより、欠陥を取り除き、金属モールド２７０の表面を平滑化し、又はその他の仕上げを金属モールド２７０に施す。いくつかの実施形態では、離型剤（例えば、ＰＴＦＥ、ＲＥＰＥＬ−ＳＩＬＡＮＥ（登録商標）、又はトリクロロシラン）が金属モールド２７０の表面にコートされ得る。機械加工された金属モールド２７０は、図１Ｂを参照して上述したポジ型マイクロウェッジ１０と同じ又は類似の大きさ及び角度を有するネガ型マイクロウェッジパターン７０を含み得る。
【００３９】
別の実施形態では、金属モールド２７０は、注入モールドインサートとして使用され得る。金属モールド２７０は、バッキング基材２２５に対して対向位置で射出成形装置に配置され得る。ポリマー材料を金属モールド２７とバッキング基材２２５との間の空間に注入することにより、単一の射出成形操作で、バッキング基材２２５上に取り付けられたマイクロスケール乾燥付着構造を形成することができる。
【００４０】
別の実施形態では、直接金属ブロック２７５の機械加工を行うことにより、事前に作製されたマイクロスケール乾燥付着構造を使用することなく、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールド２７０が形成され得る。例えば、金属ブロック２７５は、任意選択的に、所望の向き、ウェッジ角度及びピッチのウェッジスタブ２８０のアレイが形成されるように、標準的なマイクロ加工ツール（例えば、工具鋼又は多結晶ダイアモンドストック（直径が０．００１インチ〜０．０１０インチのオーダー）から作られたマイクロミリングベット）により粗く機械加工され得る。いくつかの実施形態では、隣接するウェッジの間のカットアウトの大きさ（例えば幅）は、完成したモールドのモールドマイクロウェッジに使用されカットアウトより小さく、約１０μｍ〜約２０μｍであってよい。ダイアモンドツールその他の精密仕上げツール（例えばシリコンカーバイドや工具鋼から形成されたもの）を使用して金属ブロック２７５をさらに加工することができ、これにより、完成したマイクログルーブ２８５を形成して金属モールド２７０を完成させることができる（図９）。これに加えて又はその代わりに、３Ｄプリンタを利用して、金属ブロック２７５上にウェッジスタブ２８０のアレイを形成してもよい。電気メッキをウェッジスタブ２８０の３Ｄプリントアレイに対して実行することにより、３Ｄプリント操作により残された隙間を充填し、且つ／又はウェッジスタブ２８０のアレイを平滑化することができる。ダイアモンドツールその他の精密仕上げツールを使用して金属ブロック２７５さらに加工することができ、これにより、ウェッジスタブ２８０の３Ｄプリントアレイから完成したマイクログルーブ２８５を形成して金属モールド２７０を完成させることができる。あるいは、ダイアモンドその他の精密仕上げツールを使用して、初めにスタブを形成することなく（初めにスタブを形成する場合、ツールの摩耗が起こる可能性が高まる）、金属層にウェッジカットアウトを直接形成することができる。
【００４１】
金属モールド２７０は、マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするために使用され得る。図１０に図示されるように、キャスティング材料２９０（例えばＰＤＭＳその他のシリコーンやポリウレタン）は、モールドに形成されたパターンで堆積させられ得る。キャスティング材料は、硬化するまでモールドに残留し得る。その後、キャスティング材料を取り除くことにより、例えば図１Ａに図示されるようなマイクロスケール乾燥付着構造が形成され得る。本図には示されていないが、モールドは、キャスト構造のためにバッキングの均一な厚さを確保するためにリセスを組み込むことができる。
【００４２】
本発明の少なくとも一実施形態のいくつかの態様について説明したが、当業者であれば様々な代替例、修正例、及び改良例に容易に想到することが理解されよう。このような代替例、修正例、及び改良例は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の趣旨及び範囲に含まれることが意図されている。従って、前述の詳細な説明及び図面は単なる例示に過ぎない。
【符号の説明】
【００４３】
１  マイクロスケール乾燥付着構造
１０  マイクロウェッジ
１０ｌ  前端
１０ｒ  リエントラント空間
１０ｔ  後端
１５  バッキング
１５ｓ  上面
２０  リップ
２７  金属モールド
７０  ネガ型マイクロウェッジパターン
２２５  バッキング基材
２３０  固定具
２３５  キャビティ
２４０  上面
２４５  フィレット
２５０  離型層
２５５  付着層
２６０  シード層
２６５  本体部
２７０  金属モールド
２７５  金属ブロック
２８０  ウェッジスタブ
２８５  マイクログルーブ
２９０  キャスティング材料
【図１Ａ】
2017537827.tif 000003
【図１Ｂ】
2017537827.tif 000004
【図２Ａ】
2017537827.tif 000005
【図２Ｂ】
2017537827.tif 000006
【図３】
2017537827.tif 000007
【図４】
2017537827.tif 000008
【図５】
2017537827.tif 000009
【図６】
2017537827.tif 000010
【図７】
2017537827.tif 000011
【図８】
2017537827.tif 000012
【図９】
2017537827.tif 000013
【図１０】
2017537827.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月12日(2017.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドを形成する方法であって、
マイクロスケール乾燥付着構造を含む材料マスターパッチをめっき固定具上に固定するステップと；
前記材料マスターパッチ上に前記金属モールドを電鋳するステップと；
前記材料マスターパッチ及び前記めっき固定具から前記金属モールドを取り除くステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記材料マスターパッチ上に前記金属モールドを電鋳する前に、
前記マイクロスケール乾燥付着構造上に付着層を堆積させるステップと、
前記付着層上に離型層を堆積させるステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料マスターパッチは、バッキング基材に取り付けられ、
前記方法は、前記めっき固定具のキャビティ中に前記バッキング基材を固定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記バッキング基材と前記めっき固定具との間のインターフェース領域にフィレットを堆積させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロスケール乾燥付着構造は、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して３０°〜７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロウェッジアレイ中のマイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して２０°〜６５°の角度をなすように配置された前端を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して３５°〜８５°の角度をなすように配置された後端を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、高さが８０μｍ〜１２０μｍであり、底部が２０μｍ〜４０μｍである、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記マイクロウェッジアレイ中の前記マイクロウェッジは、長さが１２０μｍ〜１６０μｍである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属モールドの一部に離型剤層を堆積させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法であって、
金属ブロック上にスタブアレイを形成するステップと；
前記スタブアレイからマイクロウェッジアレイのネガ型をカットするステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型を形成するために、前記スタブアレイ中のスタブの側面から５μｍ〜１０μｍの金属をカットするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
精密仕上げツールを用いて、スタブから前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型をカットするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、前記スタブから前記マイクロウェッジアレイの前記ネガ型をカットするステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スタブアレイを形成するステップは、前記ダイアモンドマイクロ加工ツールとは異なるマイクロ加工ツールを用いて、前記金属ブロック中にリセスをカットする工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記スタブアレイを形成するステップは、前記金属ブロック上にスタブの３Ｄプリントを行う工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするための金属モールドであって、
上面と、前記上面に画定されたマイクロスケール乾燥付着構造アレイ用のネガパターンと、を含む金属ブロックであって、前記上面には、前記金属モールドと前記マイクロスケール乾燥付着構造用のキャスティング材料との間の付着性を低減するために離型剤が少なくとも部分的にコートされている、金属ブロックを備える、金属モールド。
【請求項１８】
前記マイクロスケール乾燥付着構造アレイは、マイクロウェッジアレイを含む、請求項１７に記載の金属モールド。
【請求項１９】
マイクロウェッジは、高さが８０μｍ〜１２０μｍであり、底部が２０μｍ〜４０μｍである、請求項１７に記載の金属モールド。
【請求項２０】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して３０°〜７０°の角度をなすように配置された中心線を有する、請求項１９に記載の金属モールド。
【請求項２１】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して２０°〜６５°の角度をなすように配置された前端を有する、請求項２０に記載の金属モールド。
【請求項２２】
前記マイクロウェッジは、前記マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して３５°〜８５°の角度をなすように配置された後端を有する、請求項２１に記載の金属モールド。
【請求項２３】
金属モールド中にマイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングする方法であって、
金属モールドを提供するステップであって、前記金属モールドは、前記金属モールドの上面に前記マイクロスケール乾燥付着構造用のネガパターンを含む、ステップと；
前記ネガパターン上にキャスティング材料を堆積させるステップと；
前記キャスティング材料を硬化させるステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
金属モールドと前記キャスティング材料との間の付着性を低減するために、離型剤で前記上面を少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの底部により画定された平面に対して３０°〜７０°の角度をなすように配置された中心線を有するマイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して２０°〜６５°の角度をなすように配置された前端を有する前記マイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ネガパターンは、マイクロウェッジの前記底部により画定された前記平面に対して３５°〜８５°の角度をなすように配置された後端を有する前記マイクロウェッジアレイ用のネガパターンを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
電気めっき工程により前記金属モールドを形成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属モールドの前記上面に前記ネガパターンの機械加工を行うステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
マイクロスケール乾燥付着構造をキャスティングするためのモールドを形成する方法であって、
ダイアモンドマイクロ加工ツールを用いて、金属ブロックからマイクロウェッジのネガパターンをカットするステップを含む、方法。
【手続補正２】
【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】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１４年１２月１０日に出願された「ＤＵＲＡＢＬＥ  ＭＩＣＲＯ／ＮＡＮＯ  ＭＯＬＤ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」と題する米国仮出願第６２／０９０，２６５に基づき米国特許法第１１９（ｅ）による優先権を主張するものである。当該仮出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、国防総省国防高等研究事業部により授与されたＮ６６００１−１１−Ｃ−４１０１の下での政府支援によりなされたものである。政府は、本発明に一定の権利を有するものである。
【国際調査報告】
2017537827.tif 000015
2017537827.tif 000016
2017537827.tif 000017
2017537827.tif 000018
2017537827.tif 000019