[发明专利]一种用于制造微型结构的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请根据35U.S.C.119(e)要求享有下列共同未决申请的优先权：美国临时专利申请No.61/303,605，2010年2月11日提交，名称为“用于制造微型针的系统和方法”；美国临时专利申请No.61/303,613，2010年2月11日提交，名称为“用于制造喷嘴、隔膜、微型筛和微型悬臂梁的系统和方法”；美国临时专利申请No.61/325,701，2010年4月19日提交，名称为“用于冷却装置的小型系统和方法”以及美国临时专利申请No.61/409,799，2010年11月3日提交，名称为“自对准、多层微型纳米结构的形成”，在此为了所有目的将其全文引用作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及微型结构的制造装置、方法及其应用。更具体地，本发明涉及用于受控制的流辅助微型结构制造的方法及装置。

背景技术

典型的微型机械加工工艺能够生产微型结构。所需的高资本投资以及低加工产量限制了该工艺的商业应用性。一篇参考文献教导使用气体来迫使模制材料流入中空的腔室中，并通过保持气体的连续流动，在腔室中的模制材料内还形成通孔。该参考文献中形成的微型针的壁的厚度主要受中空的腔室的尺寸和流动条件影响。

发明内容

本发明涉及用于制造孔、喷嘴和狭缝的方法、系统、装置及组件。在一些实施例中，该方法通过控制穿过模制板的受控制的流动流的位置和方向来在模制基板上创建图案。该模制板包括能够用来在模制板上创建所需图案的预定图案。

在一些实施例中，受控制的流动流能够从模制板的一端穿过通孔流到模制板的另一端。能够通过使用一系列的流动流从模制板来创建模制基板上的通孔。所述流动流能够通过机械压力、电梯度、化学梯度、磁梯度或热梯度来形成。所述方法能够用来制造同心圆环形流动喷嘴、多列流动阀、纳米过滤器、中空微型针、微型堆叠的中空盘、管道以及中空隔膜。在可模制的材料中创建的特征件(feature)能够小到亚微米，大到数厘米。

根据第一个方面，微型喷嘴的制造方法包括模制微型喷嘴，所述微型喷嘴具有独立于流动条件的、微型针的侧壁的形状和厚度。在一些实施例中，所述流用来创建模制材料内的临时插入件，而不会引起模制材料的破裂。当所述流停止时，所述插入件自动消失，这在模制材料内形成孔。所述流还能够用作对准元件，以允许添加在每个固化层的顶部上的各个层内的各个孔的对准。

根据第二个方面，制造材料的方法包括将一个或多个流动流穿过模制板的第一表面上的第一孔隙，将模制材料应用到所述模制板的第二表面，并使用所述一个或多个流动流来在所述模制材料上形成一个或多个孔隙。在一些实施例中，所述一个或多个流动流包括气流、液体流、颗粒分散、电磁场或其组合。在其它实施例中，所述模制材料上的所述一个或多个孔隙包括一个或多个通孔。在一些其它实施例中，所述模制材料是流体形式、粉末形式、凝胶形式、乳剂形式或其组合。在一些实施例中，所述模制材料包括聚合物材料。在其它实施例中，所述聚合物材料包括环氧树脂、硅树脂、氨基甲酸乙酯、聚砜、尼龙、聚碳酸酯或其组合。在一些其它实施例中，所述模制材料包括压电材料、导电材料、电活性材料、磁性材料、导热材料、光敏材料、绝缘材料或其组合。在一些实施例中，所述方法还包括使用模制板上的图案来在所述模制材料上形成图案。在其它实施例中，所述模制材料上的图案与所述模制板上的图案在几何形状上互补。在一些其它实施例中，所述方法还包括固化所述模制材料。在一些实施例中，所述方法还包括使用所述一个或多个流动流来控制所述模制材料上的所述一个或多个孔隙的尺寸、位置、形状或其组合。在其它实施例中，所述方法还包括通过应用外部刺激来调节所述模制材料上的所述一个或多个孔隙的尺寸、位置、形状或其组合。在一些实施例中，使用所述模制板上的图案来形成所述模制材料的图案独立于使用所述一个或多个流动流来在所述模制材料上形成所述一个或多个孔隙。在一些其它实施例中，所述材料包括微型隔膜、多层喷嘴阵列、冷却装置、微电路、过滤装置或其组合。