微结构图案制造技术

在一个方面中，公开了提供了一种在飞机、船、汽车或其它交通工具的外表面上产生微结构图案的方法。通过喷嘴(45)将一层光聚合物(44)施加到顶涂层或基板(43)上。选择性地照射光聚合物以激活其光引发剂，并去除未照射的聚合物。照射可以通过不与聚合物接触的掩模(49)或经由分束布置(63、64)或衍射光栅(71)进行。可以通过原位保留曝光的光聚合物，或使用曝光的光聚合物来掩蔽基板，蚀刻基板，然后去除曝光的光聚合物来形成图案。在另一方面中，提供了一种方法1100，包括将可光固化材料的层施加到外表面的步骤1102，用包括预定照射强度分布的辐射照射可光固化材料的步骤1104，以及去除未固化的可光固化材料以形成微结构图案的步骤1106。照射引发照射的可光固化材料的固化，导致跨越可光固化材料的层的固化深度分布对应于选择的强度分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微结构图案
本公开涉及一种用于图案化表面上的微结构的方法和系统。更具体地，本公开涉及图案化外表面上的微结构。在一种布置中，本专利技术提供了一种交通工具外表面上的顶涂层上的微结构图案。
技术介绍
现代飞机的燃油消耗很大程度上取决于飞机经受的阻力。类似的考虑适用于船和汽车。一段时间以来就知道，通过在表面上形成微结构图案可以减小空气动力学表面的阻力。本说明书中对任何现有技术的引用不是也不应被视为承认或任何形式的暗示，即该现有技术构成任何司法权的公知常识的一部分，或者该现有技术可合理地被预期为理解为被本领域技术人员认为是与其它部分的现有技术相关和/或组合。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，公开了一种在交通工具的外表面上提供微结构图案的方法，所述方法包括以下步骤：将一层可光固化材料施加到所述外表面上，所述可光固化材料包括光引发剂；选择性地照射所述可光固化材料以仅在照射的可光固化材料的层的那些区域中激活所述光引发剂；去除未照射的可光固化材料或经照射的可光固化材料，其中施加和照射步骤两者都不包括与所述可光固化材料的层接触的掩模。优选地，可光固化材料是光聚合物。根据本专利技术的第二方面，公开了一种在外表面上提供微结构图案的方法，所述方法包括以下步骤：将一层可光固化材料施加到外表面上；用包括预定照射强度分布的辐射照射可光固化材料以引发照射的可光固化材料的固化，所述固化引起穿过可光固化材料的层的固化深度分布对应于选择的强度分布；和去除未固化的可光固化材料以形成微结构图案。根据本公开的其它方面，还公开了用于在外表面上提供微结构图案的对应系统。附图说明现在仅通过实例的方式并参考附图描述本公开的布置，其中：图1是照射之前和之后的光聚合物的示意图；图2是在制造微结构图案的连续过程中使用的现有技术滚动光刻装置的示意性透视图，其中掩模与光聚合物接触；图3是穿过图2的装置的圆筒的横截面图；图4是第二现有技术的示意性侧视图，其可被称为Fraunhofer技术并且其中网状微结构成型器或模具与光聚合物接触；图5是示出了图4的布置的一些细节的放大图；图6是根据本公开的布置的辊装置的示意性截面图，其中掩模极为接近于光聚合物但不与光聚合物接触；图7是图6的一部分的放大图，详细显示了其部件；图8是类似于图6的视图，但示出了其中通过由分束器产生的两个光束的干涉来提供预定强度分布的替代布置；图9是图8的装置的中央部分的放大图；且图10是示例性示出了使用这种光栅产生的干涉图案的衍射光栅的示意图；图11A是在外表面上提供微结构图案的方法的实例的流程图；图11B示例性示出了图11A中所示的所描述方法的步骤的输出的侧视图；图11C示例性示出了图11A中所示的所描述方法的步骤的输出的顶视图；图12示例性示出了用于进行图11A所示的方法的步骤的系统的布置；图13A至图13C示例性示出了通过图12中所示的系统照射一层可光固化材料的快照。图14A示例性示出了用于进行图11A中所示的方法的系统的另一布置；图14B示例性示出了通过图14A中所示的系统照射一层可光固化材料的快照；图14C示例性示出了用于进行图11A中所示的方法的系统的又一布置；图15A至图15E示例性示出了由本公开提供的微结构图案的实例；和图16A和图16B示例性示出了适用于本公开的方法的后处理步骤的实例。具体实施方式本专利技术涉及一种在外表面上提供微结构图案的技术，例如在诸如穿过流体如空气或水行进的飞机、船和汽车的交通工具的顶涂层上。诸如光聚合物的可光固化材料从开发用于计算机微芯片制造的光刻技术中是众所周知的，并且如图1示意性所示，光聚合物1由较小分子(单体2和低聚物3)和光引发剂4的混合物组成。在暴露于紫外光6或辐射之后，通常通过掩模，光引发剂催化单体2和低聚物3之间的聚合反应，使它们交联成较大的网状聚合物分子，从而形成固化的聚合物。这些网状聚合物改变了它们的化学和结构性质。所谓的“负性光聚合物”变得不溶且比未曝光的光聚合物更强。然而，所谓的“正性光聚合物”变得可溶并因此比未曝光的光聚合物更弱。因此，微结构可以通过将光聚合物薄层施加到基板上并且通过光掩模使其暴露于紫外光或辐射来制造。通过使用冲洗掉未曝光的光聚合物的显影剂液体除去未曝光的负性光聚合物，从而使曝光的光聚合物保持期望图案，或者去除曝光的正性光聚合物。然后，可以施加液体蚀刻剂来攻击基板而不是剩余的光聚合物。因此，当剩余的光聚合物被去除时，期望的微结构被形成并蚀刻到基板中。还能够使用诸如借助于等离子体的其它蚀刻方法。光刻技术如图2和图3中示意性示出的，这种普通的光刻技术已经用于连续工艺中的滚动掩模光刻。在此，通过喷嘴10将液体光聚合物施加到基板11。圆柱形滚动掩模12在光聚合物上滚动并且包含UV辐射的内部同轴源13。滚动掩模12的下游是用于显影剂的喷嘴15和用于冲洗的喷嘴16。如图3所示，来自源13的UV辐射穿过与基板11上的光聚合物接触的掩模12，由此形成上述光聚合反应。然后，施加聚合物的基板11在喷嘴15和16下方通过，以分别从未被曝光的光聚合物覆盖的基板的那些部分去除未曝光的光聚合物并冲洗基板11。可替换的过程如图4和图5所示。在这种Fraunhofer方法中，微结构由光聚合物形成并留在飞机表面上，而不是被蚀刻到飞机表面或基板中，如图2和图3的现有技术布置中的情况那样。在图4和图5的布置中，UV透明网22具有在其外表面上形成的期望微结构的负性。网22优选由硅酮膜形成并且对从UV灯21发射的UV辐射是透明的。网22通过一对柔性辊23和导辊25。给料单元24采取罐30和管31的形式，其允许将液体涂料26施加到网并由容纳在罐30中的液体形成。然后，通过网22在辊3、5上的滚动运动将液体涂料26施加到基板27的上表面。如图5所示，网22具有期望图案的负性，并因此将基板27上的光聚合物32形成为期望图案。来自UV灯21的UV辐射33穿过网22并将光聚合物32设置为由固化的光聚合物28形成的期望图案。因此，当装置沿箭头29所示的方向相对于基板27移动时，期望图案的固化光聚合物28形成在基板27上。在该方法中，滚动掩模基质材料需要非常低的表面能和在特定的窄范围内的肖氏硬度。此外，液体涂料26在曝光之后必须粘附至基板27，但仍不移动或在去除网22之后以其它方式改变形状。此外，生产网22是昂贵的并且通过滚动接触工艺降解。基于掩模的布置现在转到图6和图7，描述了本公开的布置。该装置采用罩或护罩41的形式，其覆盖装置并保护其免受环境UV光。在护罩内有一对辊42，其允许装置在基板43上移动。在大致类似于图2的布置中，喷嘴45的阵列将聚合物施加到基板43，另一阵列的喷嘴46施加液体显影剂，且另外阵列的喷嘴47施加液体冲洗。在喷嘴45和46之间是包含UV光源50的滚动圆柱形掩模49。在可替代的布置中，掩模可以是大致平面的并且在所述外表面之上并且沿着所述外表面平移(translate)。本领域技术人员将会理解，具有较小的修改的下文对圆柱形掩模的描述可以适用于大致平面的掩模。从图7中可以很好地看出，掩模49不与光聚合物44接触，而相反与其间隔约10-100厘米的小间隙51。如在图6中示意性地示出的，曝光于来自源50的UV辐射的光聚合物44的那些部分在通过显影剂喷嘴46和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在外表面上提供微结构图案的方法，所述方法包括以下步骤：将可光固化材料的层施加到所述外表面，所述可光固化材料包括光引发剂；选择性地照射所述可光固化材料以仅在照射的可光固化材料层的那些区域中激活所述光引发剂；去除未照射的可光固化材料或照射的可光固化材料，其中施加和照射步骤两者都不包括与所述可光固化材料层接触的掩模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.13 US 62/240,7081.一种在外表面上提供微结构图案的方法，所述方法包括以下步骤：将可光固化材料的层施加到所述外表面，所述可光固化材料包括光引发剂；选择性地照射所述可光固化材料以仅在照射的可光固化材料层的那些区域中激活所述光引发剂；去除未照射的可光固化材料或照射的可光固化材料，其中施加和照射步骤两者都不包括与所述可光固化材料层接触的掩模。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可光固化材料是光聚合物。3.根据权利要求2所述的方法，其中通过不接触所述层的掩模照射所述光聚合物层。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述掩模是基本上平坦的并且在所述外表面上并沿所述外表面平移。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述光引发剂通过强度图案激活。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述干涉图案由照射掩模或衍射光栅的辐射源产生。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述掩模或衍射光栅分裂所述辐射源以产生干涉图案。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述单个辐射源是相干的。9.根据权利要求5所述的方法，其中通过衍射光栅产生所述干涉图案。10.根据权利要求9所述的方法，其中通过用来自单个辐射源的辐射照射所述衍射光栅产生所述干涉图案。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述单个辐射源是相干的。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述外表面的顶涂层由可固化物质形成，并且所述施加步骤在所述顶涂层完全固化之前进行。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述顶涂层可固化物质是光聚合物。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可光固化材料包含丙烯酸光聚合物或聚氨酯光聚合物。15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中通过所述照射的可光固化材料形成所述微结构图案。16.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述照射的可光固化材料形成施加到所述外表面的掩模，并且穿过所述掩模蚀刻所述外表面以形成所述微结构图案。17.一种在外表面上提供微结构图案的方法，所述方法包括以下步骤：将可光固化材料的层施加到所述外表面；用包括预定照射强度分布的辐射照射所述可光固化材料以引发照射的可光固化材料的固化，所述固化引起跨越所述可光固化材料的层的固化深度分布对应于选择的强度分布；和去除未固化的可光固化材料以形成所述微结构图案。18.根据权利要求17所述的方法，其中照射所述可光固化材料包括穿过对应于所述预定照射...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·克劳迪乌斯·比林斯基，
申请(专利权)人：麦克罗托知识产权私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU