本申請是分案申請，原案申請的申請?zhí)枮?01180009435.7，國際申請?zhí)枮閜ct/us2011/024566，申請日為2011年2月11日，發(fā)明名稱為“一種用于制造微型結構的系統(tǒng)和方法”。

相關申請的交叉引用

本專利申請根據35u.s.c.119(e)要求享有下列共同未決申請的優(yōu)先權：美國臨時專利申請no.61/303,605，2010年2月11日提交，名稱為“用于制造微型針的系統(tǒng)和方法”；美國臨時專利申請no.61/303,613，2010年2月11日提交，名稱為“用于制造噴嘴、隔膜、微型篩和微型懸臂梁的系統(tǒng)和方法”；美國臨時專利申請no.61/325,701，2010年4月19日提交，名稱為“用于冷卻裝置的小型系統(tǒng)和方法”以及美國臨時專利申請no.61/409,799，2010年11月3日提交，名稱為“自對準、多層微型納米結構的形成”，在此為了所有目的將其全文引用作為參考。

本發(fā)明大體上涉及微型結構的制造裝置、方法及其應用。更具體地，本發(fā)明涉及用于受控制的流輔助微型結構制造的方法及裝置。

背景技術：

典型的微型機械加工工藝能夠生產微型結構。所需的高資本投資以及低加工產量限制了該工藝的商業(yè)應用性。一篇參考文獻教導使用氣體來迫使模制材料流入中空的腔室中，并通過保持氣體的連續(xù)流動，在腔室中的模制材料內還形成通孔。該參考文獻中形成的微型針的壁的厚度主要受中空的腔室的尺寸和流動條件影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于制造孔、噴嘴和狹縫的方法、系統(tǒng)、裝置及組件。在一些實施例中，該方法通過控制穿過模制板的受控制的流動流的位置和方向來在模制基板上創(chuàng)建圖案。該模制板包括能夠用來在模制板上創(chuàng)建所需圖案的預定圖案。

在一些實施例中，受控制的流動流能夠從模制板的一端穿過通孔流到模制板的另一端。能夠通過使用一系列的流動流從模制板來創(chuàng)建模制基板上的通孔。所述流動流能夠通過機械壓力、電梯度、化學梯度、磁梯度或熱梯度來形成。所述方法能夠用來制造同心圓環(huán)形流動噴嘴、多列流動閥、納米過濾器、中空微型針、微型堆疊的中空盤、管道以及中空隔膜。在可模制的材料中創(chuàng)建的特征件(feature)能夠小到亞微米，大到數(shù)厘米。

根據第一個方面，微型噴嘴的制造方法包括模制微型噴嘴，所述微型噴嘴具有獨立于流動條件的、微型針的側壁的形狀和厚度。在一些實施例中，所述流用來創(chuàng)建模制材料內的臨時插入件，而不會引起模制材料的破裂。當所述流停止時，所述插入件自動消失，這在模制材料內形成孔。所述流還能夠用作對準元件，以允許添加在每個固化層的頂部上的各個層內的各個孔的對準。

根據第二個方面，制造材料的方法包括將一個或多個流動流穿過模制板的第一表面上的第一孔隙，將模制材料應用到所述模制板的第二表面，并使用所述一個或多個流動流來在所述模制材料上形成一個或多個孔隙。在一些實施例中，所述一個或多個流動流包括氣流、液體流、顆粒分散、電磁場或其組合。在其它實施例中，所述模制材料上的所述一個或多個孔隙包括一個或多個通孔。在一些其它實施例中，所述模制材料是流體形式、粉末形式、凝膠形式、乳劑形式或其組合。在一些實施例中，所述模制材料包括聚合物材料。在其它實施例中，所述聚合物材料包括環(huán)氧樹脂、硅樹脂、氨基甲酸乙酯、聚砜、尼龍、聚碳酸酯或其組合。在一些其它實施例中，所述模制材料包括壓電材料、導電材料、電活性材料、磁性材料、導熱材料、光敏材料、絕緣材料或其組合。在一些實施例中，所述方法還包括使用模制板上的圖案來在所述模制材料上形成圖案。在其它實施例中，所述模制材料上的圖案與所述模制板上的圖案在幾何形狀上互補。在一些其它實施例中，所述方法還包括固化所述模制材料。在一些實施例中，所述方法還包括使用所述一個或多個流動流來控制所述模制材料上的所述一個或多個孔隙的尺寸、位置、形狀或其組合。在其它實施例中，所述方法還包括通過應用外部刺激來調節(jié)所述模制材料上的所述一個或多個孔隙的尺寸、位置、形狀或其組合。在一些實施例中，使用所述模制板上的圖案來形成所述模制材料的圖案獨立于使用所述一個或多個流動流來在所述模制材料上形成所述一個或多個孔隙。在一些其它實施例中，所述材料包括微型隔膜、多層噴嘴陣列、冷卻裝置、微電路、過濾裝置或其組合。

根據第三個方面，制造材料的方法包括使用穿過第一孔隙的第一流動流來形成包括所述第一孔隙的所述材料的第一層，以及使用穿過第二孔隙的第二流動流來形成包括所述第二孔隙的所述材料的第二層，其中所述第一孔隙和所述第二孔隙耦接，以在所述第一層和所述第二層上形成通孔。在一些實施例中，所述第二流動流包括所述第一流動流。在其它實施例中，所述第二孔隙的直徑大于所述第一孔隙的直徑。在一些其它實施例中，所述方法還包括通過調節(jié)所述第一流動流的流速來控制所述第一孔隙的尺寸。在一些實施例中，所述方法還包括通過應用外部刺激來調節(jié)所述第一孔隙的尺寸、位置、形狀或其組合。在其它實施例中，所述方法還包括使用穿過第三孔隙的第三流動流來在所述材料的所述第一層上形成第三孔隙。在一些其它實施例中，所述第二流動流包括所述第一流動流和所述第三流動流。在一些實施例中，所述第一孔隙的直徑在10nm到1mm的范圍內。在其它實施例中，所述第一孔隙的直徑小于100微米。在一些其它實施例中，所述第一孔隙與所述第二孔隙對準。

根據第四個方面，用于制造材料的裝置包括模制板，所述模制板包括一個或多個流動流孔隙、與所述流動流孔隙耦接的一個或多個流動流通道以及流動流控制器，所述流動流控制器被設置來提供穿過所述流動流通道的連續(xù)的流動流，以在模制材料的固化反應之前在所述模制材料上形成孔隙。在一些實施例中，所述模制板包括能夠在所述模制材料上形成互補圖案的模制圖案。在其它實施例中，所述連續(xù)的流動流具有穩(wěn)定的壓力流。在一些其它實施例中，所述連續(xù)的流動流包括氣體流、液體流、顆粒分散、電磁場或其組合。在一些實施例中，通過所述連續(xù)的流動流可以控制所述孔隙的尺寸。在其它實施例中，所述孔隙的尺寸由所述連續(xù)的流動流的流速可控制。在一些其它實施例中，所述孔隙包括通孔。

附圖說明

圖1示出了根據一些實施例的用來創(chuàng)建微型結構的工藝步驟；

圖2-7示出了根據一些實施例的用來制造微型結構的不同的模制裝置；

圖8-13示出了根據一些實施例的用來控制不同類型的流入材料(flow-inmaterial)的系統(tǒng)；

圖14-18示出了根據一些實施例的用來制造模制結構的方法；

圖19-22示出了根據一些實施例的一些噴嘴類型；

圖23-27示出了根據一些實施例的用來制造模制結構的工藝；

圖28示出了根據一些實施例的用來制造模制結構的可引導的流動方法；

圖29示出了根據一些實施例的模制系統(tǒng)；

圖30-31示出了根據一些實施例的模制結構；

圖32-33示出了根據一些實施例的用來制造微型環(huán)和微型盤結構的方法；

圖34示出了根據一些實施例的用來形成微型懸臂梁的方法；

圖35-38示出了根據一些實施例的用來形成微型懸臂梁的方法的模制板的改進；

圖39示出了根據一些實施例的自對準模制系統(tǒng)；

圖40-41示出了根據一些實施例的用來創(chuàng)建一排懸臂梁的方法；

圖42-43示出了根據一些實施例的用來創(chuàng)建模制結構的方法；

圖44-45示出了根據一些實施例的創(chuàng)建卷曲的模制結構的方法；

圖46-47示出了根據一些實施例創(chuàng)建的多層噴嘴；

圖48-49示出了根據一些實施例的產生封裝化合物的方法；

圖50示出了根據一些實施例的通過添加層工藝(additivelayeringprocess)形成的多層噴嘴的3d視圖；

圖51-56示出了根據一些實施例的制造噴嘴結構中的噴嘴的方法；

圖57示出了根據一些實施例的制造具有嵌入結構的多層特征件的工藝的流程圖；

圖58-62示出了根據一些實施例的制造多層結構的方法；

圖63-66示出了根據一些實施例的具有交互層結構的大陣列的創(chuàng)建；

圖67-69示出了根據一些實施例的制造隔膜的方法；

圖70-72示出了根據一些實施例的納米過濾器的形成及其應用；

圖73示出了根據一些實施例的制造一排微型閥門的工藝步驟；

圖74示出了根據一些實施例的電噴嘴系統(tǒng)；

圖75-76示出了根據一些實施例的電控靜電球(electrostaticbead)；

圖77-78示出了根據一些實施例的可控制的噴嘴；

圖79示出了根據一些實施例的在隔膜內創(chuàng)建的孔和噴嘴的應用；

圖80示出了根據一些實施例的多孔的隱形眼鏡的創(chuàng)建；

圖81-83示出了根據一些實施例的彩色顯示裝置；

圖84-85示出了根據一些實施例的創(chuàng)建電磁材料的方法；

圖86示出了根據一些實施例的冷卻系統(tǒng)；

圖87示出了根據一些實施例的用于模制微型針的方法；

圖88示出了根據一些實施例的連續(xù)的微型結構產生系統(tǒng)。

具體實施方式

在一些實施例中，使用這里公開的方法產生的噴嘴、一致的微孔以及隔膜能夠具有精確控制的壁厚、孔尺寸、圖案和深度。在一些實施例中，基板的厚度能夠從小于1nm到大于1mm。在一些其它實施例中，基板的厚度可以小于1微米，例如0.5微米。在其它實施例中，基板的厚度可以大于1mm，例如1cm。

該結構能夠被構造成具有順序的多個復合層，以允許控制每層的厚度。同使用蝕刻、激光燃燒或鉆孔來形成通孔的常規(guī)方法不同，這里公開的方法能夠使用流動流來將各基板上的通孔對準。使用這里公開的方法創(chuàng)建的噴嘴、隔膜和微孔能夠被產生來具有大于1:500的縱橫比，以使得這些傳統(tǒng)上易碎的結構具有耐用的特性。

在一些實施例中，具有孔、微型納米特征件的模具被用來控制穿過模制材料的液體流或氣體流。該模制材料可以是粉末或液體。該材料能夠在應用流之前或之后被填充。當材料流過孔時，其在模制板的表面上創(chuàng)建實際的插入件。當模制材料圍繞這些實際的插入件流動并然后固化時，形成模制材料中的孔。

工藝流

在一些實施例中，系統(tǒng)的操作包括將裝置與布置在裝置內的所需模具組裝，加壓流體，填入模制材料，調節(jié)腔室內的流體和壓強，改變條件來固化模制材料并移除固化的材料。本領域內的一般人員將理解這里在整個說明書中描述的步驟能夠以不同的順序來操作。也能夠增加其它步驟和材料。所有的步驟和材料都是可選的。

材料

在一些實施例中，能夠用于該模制和澆注系統(tǒng)的材料包括壓電材料、導電材料、電活性材料、磁性材料、導熱材料、海綿、凝膠、乳膠、水晶、聚合物、陶瓷和金屬，以及例如環(huán)氧樹脂、硅樹脂、氨基甲酸乙酯、聚砜、尼龍、聚碳酸酯等聚合物，以及具有微型納米顆粒的聚合物，以及能夠用作模制材料的其它填充物。光敏材料，例如光阻材料以及其它光活化聚合物都可以用作該裝置中的模制材料。本領域的一般技術人員將理解其它材料也可以用作模制材料，只要該材料在一個物理條件下處于可控狀態(tài)，并能夠在另一物理條件下固化。

模制

設計

在一些實施例中，模制和澆注裝置包括具有入口和出口的密封外殼，該入口和出口控制材料流入和流出腔室。該模制板能夠在流體上方被密封，以形成氣密密封，該氣密密封迫使流體穿過模制板。該氣密密封可以使用由o形環(huán)和緊固機構的組合來形成，緊固機構包括使用螺釘、膠水、真空、壓強、靜電場、磁場和共價鍵合系統(tǒng)。在操作中，模制材料可以散布或分散到模制板上，并且穿過模制板而來的流動流與模制材料相互作用。模制材料與流體的相互作用以及模制板內的圖案使模制材料形成所需的圖案，該圖案是模制材料固化時的圖案。能夠由該技術形成的可模制的結構包括多孔的隔膜、中空的噴嘴、中空的針、微型盤、微型懸臂梁、納米孔、同心圓噴嘴、多層孔、具有腔室和通孔的多層隔膜以及具有通孔、腔室和懸臂梁的隔膜。

用于形成具有一致的孔尺寸的隔膜的模具的形狀

在一些實施例中，具有多個中空的通孔/孔的模制板被用來在模制材料中形成孔。當在流動流從模制板的孔中流出且模制材料被澆注到模制板的頂部上時，流動流抵制并阻止模制材料進入模制板上的通孔，以使得模制材料在流動流周圍流動。當模制材料固化時，流體的初始位置變成模制材料中的孔。

在一些其它實施例中，模制板能夠包括凸起的突出特征件和通孔特征件。當模制材料分散到模制板上時，材料的最初水平高度能夠覆蓋突出特征件，但是通過流過模制板的流動氣體或其它流體，該氣體將推開孔周圍的材料。在該過程中，該流使模制材料散開，以使得材料的水平高度低于突出特征件。當模制材料固化時，替代突出特征件的區(qū)域變成模制材料中的中空的特征件。

用于制造微型噴嘴以及其它突出結構的模具的形狀

在一些實施例中，模具裝置的模具被設計成具有凹進的腔室，這些腔室沒有與流體能夠穿過的入口連接。該設計阻止流體干擾突出結構的側壁的厚度。在一些用于模制中空的突起的其它實施例中，模制腔室具有多個凹口。每個凹口能夠具有凹槽，這些凹槽沒有與模制板的底部上的通孔相連。在操作中，模制材料沒有進入通孔，從通孔中流出的流體阻止任何模制材料流入孔內。

模制其它結構

在一些實施例中，通過如下方式形成多層的懸臂梁和微型噴嘴，首先堆疊地模制模制材料和犧牲材料的交替層，然后將犧牲層去除。能夠通過不同的犧牲層和模制層的堆疊和流通方法來形成微型盤、管道、針以及其它懸掛結構。

模制板的設計

在一些實施例中，模制板包括具有通孔和狹縫開口的平坦表面。在其它實施例中，模制板包括具有孔和狹縫開口的曲面。在一些其它實施例中，模制板包括凸起的突出特征件以及凹進特征件。在一些實施例中，模制板包括具有突出和凹進特征件的曲面。在其它實施例中，模制板包括錐形表面，以允許尖端物體的形成。在一些其它實施例中，模制板上的凹進特征件不需要直接連接到出口通孔。該特征件能夠具有捕獲模制材料的腔室。在一些其它實施例中，模制腔室被連接到通孔。

材料流動的改變

在一些實施例中，流體是液體溶液。該溶液能夠由電極充電。當溶液被充電并穿過孔注入時，該溶液能夠由于孔兩側的電壓梯度而形成尖圓錐。然后，該模制材料能夠圍繞穿過孔而形成的線路流動。當模制材料固化時，該線路保持在穩(wěn)定狀態(tài)。液體線路穿過的位置形成模制隔膜上的孔。

在其它實施例中，黏性流體被用作流入材料。流體橋從孔中抽出。模制材料能夠圍繞流體橋固化。一旦移除流體橋，則能夠形成具有一致的孔尺寸的隔膜。

模制條件的改變

在一些實施例中，通過將材料分散到模具之上或之內來允許孔的形成，粉末材料和納米顆粒能夠用來制造模制材料。該顆粒能夠被分散成粉末或粉末和接合劑的混合物。該模具能夠包括捕獲粉末材料的捕獲器。穿過孔的流體能夠清除阻塞孔的材料，由此創(chuàng)建模制材料中的通孔。當流體被用來產生穿過孔的流動時，能夠在另一流體下進行模制加工，以使得流動中的流體被分散到模制材料上的流體。在模制過程中，超聲波振動能夠和所述模制方法一起使用，以去除氣泡。

使用上模制板和下模制板形成孔的改進

通過控制流體經過模制材料時的方向能夠控制在不同材料上形成孔。這能夠通過將模制板對準另一流動控制結構來實現(xiàn)，該流動控制結構在模制結構形成時懸掛在模制結構上方。使用這種方法，能夠根據流動的方向和速度來傾斜、擴張或收縮模制材料中的孔。

多層成型工藝

各層的模制材料能夠隨后按順序地被添加到針結構上，而不會失去通孔的尺寸和位置；各個新層根據通孔的位置來自對準。各個模制層內的通孔能夠與各自位置上的每個其它層上的孔自對準。流動能夠控制模制孔在隔膜的厚度上的分布。多個單個孔能夠被形成較大的單個孔?？啄軌蛟诟裟さ暮穸壬弦苿游恢?。模制材料可以是犧牲材料。當犧牲材料堆積在模制基板之間時，犧牲材料的移除創(chuàng)建基板之間的間隙和通道。當通過這種方式模制不同層的噴嘴陣列時，在各個層內的噴嘴中間的孔與在各個層上的各自位置上的孔的中心對準。

改變各個模制層上的圖案成形

模制板能夠被設計用來在模制材料和犧牲材料的不同層上創(chuàng)建不同的圖案。通過控制填入的模制材料的流量和高度，能夠產生不同的模制圖案，而一些主要特征件在各層內保持對準。模制板能夠被設計成具有控制孔的流入和流出的閥門。能夠通過打開和關閉閥門來相應地控制在各個模制層上的孔的成形。當閥門打開時，模制材料能夠形成孔，當閥門關閉時，沒有孔形成在模制材料中。

成形孔的收縮

當用來模制隔膜或噴嘴的模制材料是可擴張的材料時，在固化材料中形成的孔能夠通過模制材料的擴張而收縮。

模制具有腔室的凹口的噴嘴

當可伸展的材料用作模制板時，模制板上的一些凹進特征件能夠被填入犧牲材料。穿過孔的流動能夠在犧牲材料中形成特征件。當模制板與模制材料和犧牲材料一起形成一個整體時，犧牲材料的移除創(chuàng)建了圍繞各個孔的空間凹口。當凹槽被填充流體或氣體時，孔周圍的壁能夠根據壓強變化而擴張或收縮。

通過對準移動形成納米孔

當具有均勻隔開的孔/格的兩個或更多的隔膜層與各個層最初對準時，隔膜能夠稍后被移動，來形成小于各個層內的孔的孔/格尺寸。各個隔膜能夠由犧牲層隔開，該犧牲層能夠被移除來形成間隙，該間隙有利于各個隔膜的移動。通過匹配大于目標尺寸的孔來創(chuàng)建納米尺寸的孔。例如，當最頂端層上的微米尺寸的孔與具有在兩個層之間的犧牲層的底層上的微米尺寸的孔對準時，移除犧牲層的結合(binding)提供了兩個隔膜的自由移動。上隔膜向下隔膜右方移動500nm將創(chuàng)建穿過上、下隔膜的500nm的孔。

微型閥門的模制

微型閥門的陣列能夠通過使用模具來形成，該模具已經形成了微型閥門的底部。該模具包括能夠被閥門層填充并且然后將被鎖定層填充的特征件。在模制過程中，模具的底部被材料覆蓋。該材料可以是流體或物理物體，其阻止模制材料離開孔。模具的深度能夠被例如水等流體或犧牲材料填充。在流體與模具基板相齊平時，形成閥門的模制材料被分散到齊平表面。當閥門材料固化時，閥門下方的犧牲材料或液體被排走，以清潔模具上孔的路徑。然后，流被應用來打開閥門，而閥門的頸部區(qū)域與模具鎖定。當處于打開狀態(tài)時，鎖定材料被分散到頸部區(qū)域，以將閥門鎖定在位置上。

納米過濾器的形成

通過堆疊通孔陣列的不同層能夠形成微型納米過濾器和顆粒集中器，這些通孔陣列包括壁和納米級的其它突出特征件。當突出特征件的壁被結合到另一層的平坦表面時，納米間隙形成在堆疊的表面之間。該通孔用作連接納米間隙的不同層的通道。各個層內的通孔能夠被堆疊來形成連續(xù)的通道。該通孔還能夠被堆疊來形成非連續(xù)的路徑。能夠這樣結合不同高度的納米間隙，以分開不同尺寸的微粒。

創(chuàng)建具有獨立行和列的陣列

當氣體流足夠大時，在噴嘴的頂部上形成的層能夠形成擴大的開口。如果噴嘴嵌入通道內，那么由氣體形成的開口能夠到達通道的整個寬度；因此，將層分成隔離的塊(patch)。另一材料能夠被澆注在隔離的塊的頂部。該材料能夠被制成填入整個結構或填入僅有限數(shù)目的層。填入的程度取決于氣體流的控制。

將各個噴嘴分成一對列和行

圍繞隔膜噴嘴的通道能夠被填充導電材料。在一些實施例中，列和行內的導電材料不會相交；在垂直方向上，列和行被由隔離塊方法形成的隔離的電活性元件分開。當矩陣的一個行和一個列被激活時，一個電活性元件被激活，并且因此激活矩陣中相關的噴嘴。

形成同心圓噴嘴

形成中間具有噴嘴的螺旋形狀的通道能夠用來形成同心圓噴嘴。犧牲材料能夠被填入隔膜通道。一層隔膜材料能夠被澆注在犧牲材料的頂部。另一犧牲材料被填入另一通道。另一層的隔膜材料能夠被澆注在犧牲材料的頂部。當氣體流過孔時，能夠進行所有的步驟。氣體流能夠被控制到足夠大，以允許隔膜材料在噴嘴附近部分地覆蓋犧牲材料。其它地方也一樣，當氣體流不影響隔膜材料的填入時，隔膜材料能夠完全覆蓋犧牲材料。移除犧牲材料創(chuàng)建了連接到同心圓噴嘴的嵌入通道。

完整的裝置

活性隔膜矩陣

通過使用上面描述的方法能夠創(chuàng)建具有夾在連續(xù)的電極層之間的隔離的電活性元件的矩陣陣列。電荷能夠被應用到列和行來激活特定位置上的電活性元件，以激活噴嘴。

與閥門和過濾器耦接的靜電球

通過創(chuàng)建具有導電層和絕緣層的噴嘴結構，能夠在各個導電層內控制電荷。當具有靜電電荷的球填入噴嘴內時，電荷能夠在噴嘴內上下移動球。球的尺寸能夠確定球在噴嘴內的封裝(packing)。各個層的厚度能夠被調節(jié)來控制靜電移動的距離。通過使用足夠大以覆蓋整個噴嘴的靜電球，靜電球能夠用來密封噴嘴，以控制從噴嘴的流入和流出。

氣泡致動器

當具有嵌入的電活性元件的噴嘴浸入液體介質時，噴嘴內捕獲的氣體形成氣泡，該氣泡的尺寸由噴嘴的尺寸來預先確定。通過激活電活性元件(例如壓電材料)，氣泡能夠振動。氣泡的振動引起圍繞氣泡表面的流動。通過噴嘴的合適布置和氣泡的布置，能夠同步該振動，以引起液體介質中的定向流動。該流動能夠用來控制液體中微粒的移動。

乳化裝置

當使用至少兩種不融合的介質時，噴嘴能夠用來產生液滴。分散的介質能夠流過噴嘴的孔口，同時連續(xù)的介質覆蓋噴嘴表面的剩余部分。通道和噴嘴的形狀能夠引起分散相的壓強分布的不同，由此導致乳膠(液滴)的形成。

弧形隔膜和噴嘴

具有通孔的弧形隔膜和噴嘴能夠由具有帶角度的表面的澆注板形成，該表面包括通孔，以及在一些情形下包括通孔和凹槽?；⌒胃裟つ軌蛐纬删哂型椎溺R片。

彩色圖像顯示裝置

隔膜結構包括數(shù)個專用噴嘴。在各個噴嘴內，能夠具有至少三個更小的噴嘴。三個更小的噴嘴中的每一個能夠被連接到填有導電材料的通道。通過創(chuàng)建隔離的行和列元素，已經描述了用來制造這種結構的方法。具有靜電電荷的彩色球被填入各個噴嘴。每個更小噴嘴包括已知顏色的彩色球。在每個大噴嘴中，其包括至少紅色球、綠色球和藍色球。這些球通過靜電電荷被定位到更小噴嘴的孔口。導電層鄰近大噴嘴的上表面布置，當該層被激活時，導電層吸引充電的球。

當鄰近大噴嘴的頂部的上表面層被充電時，選取的小噴嘴上的靜電電荷能夠被釋放。電荷的釋放使得選取的球朝著大噴嘴的表面移動。球在大噴嘴的表面上的聚集出現(xiàn)形成彩色圖像。

電磁體

單層電磁體

具有環(huán)繞噴嘴的螺旋形通道的隔膜能夠用來創(chuàng)建電磁體。該通道能夠被填入導電材料。電流能夠應用到導電層。另一電極連接能夠穿過噴嘴的中心而形成。

多層電磁體

具有通孔的澆注板能夠被設置成螺旋形。當氣體流應用到通孔時，隔膜材料能夠被澆注在板上。離開通孔的氣體流限定了隔膜材料的形狀。然后，導電層被澆注在隔膜材料上。當導電材料固化時，絕緣材料能夠被澆注在導電層上。多個導電層和絕緣層能夠通過氣體流來形成圖案，以形成多層線圈。將電流穿過線圈來形成磁場。

根據一些實施例，通過使用多孔的隔膜能夠創(chuàng)建使用微小流的冷卻系統(tǒng)。多孔的隔膜包括上通道、通孔和下腔室。上通道和通孔由模制板模制而成，而通過使用相互鄰近的兩個孔的流動的合并來創(chuàng)建下腔室。當流體或氣體的流動被引入到具有連接到裝置的底部的加熱源的冷卻系統(tǒng)時，微小流從上通道穿過孔流到下腔室，然后向上穿過孔，該微小流能夠吸收熱量，然后將熱量從加熱源移走。

能夠通過使用具有錐形腔室和通孔的模制板來實現(xiàn)微型針的模制。錐形腔室形成能夠穿透皮膚的錐形頂端。該通孔能夠創(chuàng)建微型針內的通孔，以允許微粒穿過微型針連續(xù)流到皮膚內。

根據一些實施例公開了連續(xù)模制系統(tǒng)。該連續(xù)模制系統(tǒng)包括連接到滾子的模制板和流體源。流體源能夠允許在模制材料中形成孔。高度調節(jié)器能夠與系統(tǒng)一起使用來控制模制結構的厚度。分離器能夠與系統(tǒng)一起使用來將固化的材料從模制板上分離。模制板能夠由柔性材料制成。

下面描述了用來制造微型結構的方法及裝置的更多細節(jié)。

圖1示出了根據一些實施例的用來創(chuàng)建微型結構的工藝步驟。在步驟1中，包括預定圖案的模制板或模制結構放置在模制裝置中。

在步驟2a中，調節(jié)模制條件來允許在模制腔內形成臨時的可模制的圖案。該模制條件能夠基于模制裝置的形狀來進行調節(jié)。

在步驟3a中，在產生臨時的可模制的圖案以后，模制材料被引入模制裝置。由于在模制裝置內產生的預定條件，該模制材料能夠填充預定的臨時的可模制的圖案。在一些實施例中，在創(chuàng)建預定圖案以前，模制材料首先注入模制裝置內。例如，在步驟2b中，添加模制材料。在步驟3b中，調節(jié)模制條件。

在步驟4中，在模制材料形成預定圖案以后，改變模制條件來允許材料固化。不同的模制條件能夠被引進來固化不同的材料。在一些實施例中，通過改變溫度能夠固化溫度敏感材料。在一些其它實施例中，通過將化學仿制品(chemicalimitator)引入系統(tǒng)能夠固定化學敏感材料。在一些其它實施例中，光敏感材料能夠響應于引入電磁波頻譜中的特定波長來固化。本領域的一般技術人員將理解不同的條件、反應物和材料能夠用來固化模制材料。

在步驟5和步驟6中，通過重復上面描述的步驟能夠添加附加層。在步驟5中，調節(jié)模制/澆注條件。在步驟6中，添加附加層。本領域的一般技術人員將理解通過重復步驟5和6能夠添加任何數(shù)目的層。當創(chuàng)建一個或多個輔助層時，固化的最初材料能夠用作新的模制結構。然后，新添加的材料能夠固化到模制層上，來形成材料的第二層。能夠重復該過程，以根據需要形成多個層，所述層具有根據由模制條件所創(chuàng)建的圖案形式的、在各層之間轉移并對準的特征圖案。在步驟7中，能夠移除固化的材料。

圖2-7示出了根據一些實施例的用來制造微型結構的不同的模制裝置。能夠使用系統(tǒng)1000-1500來進行該微型結構的制造。

圖2示出了根據本發(fā)明的一些實施例的用于系統(tǒng)1000的部件。系統(tǒng)1000能夠包括頂板1、底板3、內腔8和底部開口4。頂板和底板由一個或多個墊圈2密封。模制板6通過墊圈7被密封到底板。在一些實施例中，模制板6包括模制圖案。在操作中，能夠從開口4引入向內的流動，該流動穿過模制板并穿過模制材料5。當通過開口4引入氣體時，由該氣體產生的壓強將保持在腔8內。然后，該壓強迫使模制材料5抵靠模制板，并由此迫使任何氣泡從模制材料出來進入腔。該氣體能夠被保持為連續(xù)的流動或在穩(wěn)定壓強下的非流動氣體，該穩(wěn)定壓強在腔8內被穩(wěn)定。

圖3示出了根據本發(fā)明的一些實施例的系統(tǒng)1100。系統(tǒng)1100的部件與圖2中的系統(tǒng)1000的部件具有相同的數(shù)字體系。除了部件1-8以外，系統(tǒng)1000還具有開口9。在操作中，通過開口4和9能夠引入不同的氣體條件。通過開口9引入的壓強能夠用來穩(wěn)定腔8內的壓強，以使得系統(tǒng)更可調，從而穩(wěn)定模制條件?？商鎿Q地，連續(xù)流動能夠被引入穿過開口4、穿過模制板6，穿過模制材料5，然后穿過開口9。穿過開口4和9的流動方向是可互換的。在一些實施例中，真空能夠被用來改變腔8內的壓強。

圖4示出了根據本發(fā)明的一些實施例的系統(tǒng)1200。除了包括在圖3的系統(tǒng)1100中的部件1-9以外，系統(tǒng)1200包括上模制板11和上墊圈密封件10。在一些實施例中，上模制板11包括通孔，該通孔能夠用來引導流12穿過模制材料5的方向，并由此影響在模制材料5中形成的孔的形狀、長度和路徑。

圖5示出了根據本發(fā)明的一些實施例的另一系統(tǒng)1300。除了包括在圖4的系統(tǒng)1200中的部件1-12以外，系統(tǒng)1300包括一個或多個開口13。開口13能夠引導流動方向。在一些實施例中，流動能夠從開口9被引到開口13，從開口4被引到開口13，從開口13被引到開口9，或者涉及三個開口4、9和13的任何其它組合。開口13能夠被用來穩(wěn)定腔內的壓強。

圖6示出了根據本發(fā)明的一些實施例的另一系統(tǒng)1400。除了包括在圖5的系統(tǒng)1300中的部件1-13以外，系統(tǒng)1400包括模制線路(moldingthread)14，該模制線路14能夠用來創(chuàng)建模制材料中的孔。在系統(tǒng)1400中，底板3能夠是可移動的部件，其能夠被布置來調整線路14的長度和尺寸。在一些實施例中，線路14能夠從模制板6形成。

圖7示出了根據本發(fā)明的一些實施例的另一系統(tǒng)1500。系統(tǒng)1500能夠是系統(tǒng)1400的反向裝置。

從圖2到圖7中所示的模制板6和11可以是能夠承載電荷的電子裝置。該電荷能夠用來創(chuàng)建電場響應線。在一些實施例中，模制板6和11能夠包括調整穿過模制板6和11的材料的流動的閥門。形成系統(tǒng)的材料能夠是任何固體材料，包括金屬、陶瓷和聚合物材料。上面附圖是沿著重力方向來顯示的。本領域的一般技術人員應當理解，任何其它方向也是合適的。

圖8-13示出了根據本發(fā)明的一些實施例的用來控制不同類型的流入材料的系統(tǒng)。

圖8示出了根據一些實施例的用于流入材料的裝置。流入材料2100能夠被形成線路2110。流入材料2100可以是粘性流體、共聚混合物、水、液體、金屬漿、晶體材料、顆?；旌衔?、蠟、隔膜、有機材料、無機材料或其混合物。本領域的一般技術人員應當理解，諸如溶液、液體、超臨界流體和/或氣體等處于流體狀態(tài)的任何物質都是合適的。

在一些實施例中，通過穿過模制板6注入來將流入材料2100聚集或強迫到線路2110。模制板11可以布置在上方，以便于形成線路。模制材料5圍繞線路流動，然后圍繞線路固化。在一些實施例中，線路2110由模制板11的運動形成，以使得最初流入材料2100穿過模制板6延伸到模制板11，然后通過模制板11或6的運動(例如，遠離彼此的運動)，線路2110(例如，由流入材料2100形成)能夠延長到所需的長度和尺寸。

圖9示出了根據一些實施例的用于流入材料的另一種結構。材料2110穿過上模制板6露出。材料2110能夠穿過模制板6而被注入，或者可替換地，材料2110能夠通過模制板6或11的運動而被引出，以形成線路2111。

圖10示出了根據一些實施例的用于流入材料的設置。如圖10所示，流入材料包括氣體2130。氣體2130穿過模制板6流動，以形成模制材料5中的多個凸柱(post)。模制材料5可以是粉末、液體、聚合物、晶體、凝膠、金屬、陶瓷或任何混合材料。

圖11示出了根據一些實施例的用于流入材料的另一種設置。流入材料2141呈顆粒2140形式。這些顆粒能夠對準，以沿著一系列的筆直路徑離開模制板6上的孔2142。顆粒能夠通過不同的方法來引導，這些方法包括電磁、靜電力、熱梯度、磁梯度、振動、重力梯度、慣性力以及具有調和氣體或流體的粘附力。本領域的一般技術人員將理解任何物理、化學、生物學的力和/或相互作用都能夠用來引導顆粒。顆?？梢跃哂匈|量或不具有質量。例如，光子能夠移出孔，以使得由光子產生的電磁輻射阻止模制材料填入孔內。

圖12示出了根據一些實施例的用于流入材料的另一種設置。流入材料2150可以是液體。流入材料2150可以比模制材料5更稠密或更輕。當流入材料2150比模制材料5更輕時，從模制板6出來的流體能夠散布在模制材料5的頂部。當流入材料2150比模制材料5更稠密時，流入材料2150能夠散布在模制板6和模制材料5之間。

圖13示出了根據一些實施例的使用流入材料進行模制的另一種設置。流入材料2160能夠包括電荷。該充電的流入材料2160可以是液體的顆粒的混合物、氣體的顆粒的混合物、充電液體、電介質材料、復合材料或諸如納米顆粒電容器等能夠承載電荷的任何其它材料。當使用的模制材料5包括充電材料時，兩個相似的電荷(一個位于流入材料2160上，一個位于模制材料5上)將相互排斥。流入材料2160穿過模制板6的流動的強度被調整到足夠強，以維持其指定的路徑并迫使模制材料5分散在充電流2160的周圍。當模制材料5固化時，在充電流的路徑2161周圍形成孔2162。通過控制電荷的強度，能夠控制孔的尺寸。例如，當應用1mv時，能夠產生一排1微米大小的孔。

圖14-18示出了根據一些實施例的制造模制結構的方法。

圖14示出了根據一些實施例的模制板3100的設計和操作。在一些實施例中，流入材料3104經過開口3101。模制材料5能夠圍繞開口3101流動。由于模制材料被流入材料3104推開，模制材料不會填入開口3101。模制材料5能夠散布或粘附到模制板6的表面。模制材料5能夠覆蓋模制板6的表面3102，并填入模制板6的凹槽3103。當模制材料5固化時，模制材料5能夠與模制板6分離，從而形成具有模制板6的互補圖案的模制產品3105。

圖15示出了根據一些實施例的模制板3200。流入材料3206能夠從孔3201流出。在一些實施例中，模制材料5能夠流到模制板6的表面3202上，填入腔3204和3205，并覆蓋表面3203。模制特征件可以包括多個凹槽、壁和孔。本領域的一般技術人員應當理解任何圖案、孔隙、突起、圖樣、圖像及其組合都是合適的。當模制材料5固化時，模制材料5能夠與模制板6分離，從而形成模制產品3207。

圖16示出了根據一些實施例的另一模制板3300。模制板包括長凸柱3304、腔3303、孔口3301和在孔口3301周圍的表面3302。使用上面描述的步驟，能夠形成具有與模制板6的形狀互補的形狀的產品3305。

圖17示出了根據一些實施例的模制系統(tǒng)3400。圖17示出了通過添加工藝能夠形成多個層，其中第一模制層3401固化以形成用于第二層3402的模具，而第二層3402固化以形成用于第三層3403的模具。第一層3401、第二層3402和第三層3403能夠由相同的材料或不同的材料制成。該方法允許孔3404自對準，以在模制過程中形成在每層中對準的制模3405。

圖18示出了根據一些實施例的添加工藝。系統(tǒng)3500示出了通過改變穿過孔3509的流入材料3508的量，并通過控制孔之間的相對距離，能夠在各個添加的層內改變孔的尺寸和分布。然后，形成層3501內的孔3505的微小流能夠合并成較大的流3504，以在層3502和3503內分別構成擴大的孔3506、3507。由于材料中存在流體，孔3505、3506和3507以有序的方式連接。

圖19-22示出了根據一些實施例的一些噴嘴類型。

圖19示出了根據一些實施例的噴嘴4100。通過使用上面描述的流入成型方法能夠形成噴嘴類型4100。橫截面視圖沿3d視圖的線a-a’繪制。通過模制板上的圖案能夠控制噴嘴4101的形狀。噴嘴4101的壁4111的寬度不受穿過模制板的流體的量影響。噴嘴4101可以由模制板的腔直接模制，該腔沒有連接到模制板內的通孔。距離4103是噴嘴之間的距離?？?102形成在噴嘴內。

圖20示出了根據一些實施例的噴嘴4101的不同的形狀變形。圖20中的噴嘴4101可能是圖19中的相同噴嘴4101。噴嘴4101可包括三角形開口4105、方形開口4106或圓形開口4107。本領域的一般技術人員應當理解噴嘴可以具有任何形狀的開口，只要其能夠用作用于噴出或注入物質的噴嘴。此外，開口的壁4108的厚度是可變化的。

圖21示出了根據一些實施例的另一種噴嘴結構4200。噴嘴結構4200能夠通過上面描述的流入方法來模制。除了噴嘴側壁4220以外，該結構還具有在孔4222和噴嘴側壁之間的間隙4221。距離4223是噴嘴4220之間的距離。

圖22示出了圖21的噴嘴結構4200的3個不同配置4201、4202和4203的頂視圖。配置4201示出了帶有圓形側壁4204、具有側壁的開口4205、圓形結構內的通孔開口4206以及在圓形側壁4204和開口4206之間的間隙4207的結構。配置4202具有通孔開口4208、間隙4209、多個四分之一圓形側壁4210以及一個或多個開口4211。配置4203具有通孔4212、間隙4213和4214以及側壁4215。間隙4214的深度可以不同于間隙4213的深度。配置4201、4202和4203可以設成一排裝置。

圖23-25示出了根據一些實施例的制造模制結構的工藝。在圖23中，系統(tǒng)4300包括具有凸柱4301和通孔4302的模制板6。模制材料5能夠直接澆注到模制板6的上方。在一些實施例中，模制材料5能夠覆蓋凸柱4301。參見圖24，一個或多個流4307能夠穿過通孔4302流動，這能夠便于模制材料5的散布橫向散開，并由此減少模制材料5的厚度來形成結構4303。由于流4307的存在，模制材料5能夠退到凸柱4301的高度以下?，F(xiàn)在參見圖25，由模制材料5的固化形成的模制結構4308能夠從模制板6移除。模制結構4308包括孔4304，該孔4304通過穿過通孔4302的流4307(圖24)的作用來形成?？?305由模制板6上的凸柱4301形成。

圖26示出了根據一些實施例的制造模制結構的工藝。該工藝包括使用具有腔4306的模制板6。通過使用同上述方法相似的制造方法，模制結構4308上的突起結構4307能夠通過使用模制板6上的腔4306來形成。

圖27示出了根據一些實施例的模制系統(tǒng)4400。模制系統(tǒng)4400使用具有閥門4401的模制板6，該閥門4401能夠被設置用來切斷穿過孔4403的流動。在操作中，打開閥門4401(打開流4405以允許其流過孔4403)能夠形成模制結構4406中的孔4402和4403。當閥門4401關閉(流4405被阻止流動穿過孔4403)時，模制結構4408沒有在模制結構4408中的位置4404處形成孔。沒有被閥門覆蓋的孔4402能夠在諸如層4408和4409的各個模制層中形成通孔。

圖28示出了根據一些實施例的制造模制結構的可引導的流動方法。能夠通過抽吸流體使其穿過另一排噴嘴或孔口來引導用來產生孔的流動。例如，流4501能夠通過真空吸入頂板10的孔口中。在一些實施例中，在頂板10和模制材料5之間存在空間4503。下模制板6包括可模制的特征件和通孔4504。通過應用穿過頂板10上的孔4507的真空，流4505能夠穿過孔4504。流4505穿過模制材料5，以使得流4505的路徑形成模制結構4506。

圖29示出了根據一些實施例的模制系統(tǒng)。模制板上的孔口能夠相對流動方向成一角度布置。例如，模制板6能夠具有位于模制板6的壁上的孔4601，以使得流4603能夠從孔4601進入，以形成模制材料5的側壁上的孔4604。在一些實施例中，模制板6能夠具有在模制板6的底部上的孔口4602。本領域的一般技術人員應當理解一個或多個孔口能夠設在模制板6的任何位置上。

圖30和31示出了根據一些實施例的模制結構。

圖30示出了根據一些實施例的具有側路孔口的模制板能夠具有不同的模制幾何形狀。圖中示出了表示一排這些結構的結構。模制腔能夠形成角錐形，以在最終的模制結構上形成尖端。如圖所示，模制裝置4700能夠具有帶有兩個側路孔口4701和4703的模制板6。模制材料5被填入模制板6中。

圖31示出了圖30的模制材料4704的切片的橫截面視圖。如圖所示，模制材料4704從模制板6移除。模制材料4704被旋轉90度，以使得模制材料上的開口從左側和右側旋轉到上側和下側。模制材料4704能夠具有上側上的成形開口4701、由在模制過程中穿過材料的流形成的通道4702以及下開口4703。

圖32和33示出了根據一些實施例的制造微型環(huán)和微型盤結構的方法。

圖32示出了根據一些實施例的結構4800。結構4800能夠具有在模制板6上的交叉或網狀結構4802。一個或多個流4803能夠穿過孔4804，從而能夠創(chuàng)建模制材料5上的孔4801。在一些實施例中，磁性材料或其它活性材料能夠嵌入模制結構中來創(chuàng)建活性結構。當使用外部刺激時，活性結構能夠響應外部刺激。該響應可以是機械運動、電流或形狀變化。箭頭4803表示穿過模制板的示例性流動方向。

圖33示出了根據一些實施例的結構4900。結構4900包括微型環(huán)或微型盤4902，其能夠通過借助穿過模制板6的流動來分離模制材料中的連接部分4903來形成。模制板6能夠具有將中心環(huán)連接到外環(huán)的部分。當使用流4904時，流4904能夠打斷連接來將中心環(huán)完全封入流中，以形成模制結構5?？?901形成在微型環(huán)/盤中。箭頭表示穿過模制板6的流4904的方向。

圖34示出了根據一些實施例的形成微型懸臂梁5000的方法。能夠通過使用具有組成圖案的孔的模制板6來形成微型懸臂梁5000。在模制板6中，流能夠從孔5001流出，并在模制材料5上形成所需的圖案。模制板上的孔被填充得足夠近，以使得在模制材料5中形成的流能夠合并來形成間隙5002，間隙5002將懸臂梁5003的移動部分和模制材料的剩余部分隔開。

圖35-38示出了根據一些實施例的用來形成圖34中的微型懸臂梁的方法的模制板的改進。圖35示出了凹槽5004能夠用來在懸臂梁上形成突出特征件。圖36示出了壁5005能夠用來在模制板6上創(chuàng)建懸臂梁。圖37示出了模制板能夠具有凹口5006，以創(chuàng)建在模制懸臂梁上的增加的深度。圖38示出了懸臂梁區(qū)域能夠被模制成具有各種表面幾何形狀5007。

圖39示出了根據一些實施例的自對準模制系統(tǒng)5100。自對準模制系統(tǒng)5100能夠使用同一模制板6(圖34)以自對準的方式來模制多個不同的材料。層5101能夠固化來變成用于層5102的模制板，層5102能夠固化來變成用于層5103的模制板。犧牲材料能夠用作模制材料。犧牲材料能夠在以后被移除，以在模制裝置內創(chuàng)建間隙。

圖40和41示出了根據一些實施例的用于制造一排懸臂梁的方法。多孔的模制板6能夠用來由模制材料5創(chuàng)建一排懸臂梁。在一些實施例中，懸臂梁的頂端5201可以是平坦的。在一些其它實施例中，懸臂梁的頂端5201可以是尖的。

圖42和43示出了根據一些實施例的用來形成模制結構的方法。模制結構可以是一對微型鑷子5400。該微型鑷子包括至少兩個結合在一起的微型懸臂梁5402。這兩個懸臂梁由間隙5403隔開，這能夠通過從模制板上的孔流出的流來創(chuàng)建。至少兩個微型懸臂梁5402包括能夠被填充導電材料或其它材料的凹口5401，這些材料對受控制的激勵十分敏感。在圖43中，當凹口5401被填充導電材料時，這對具有相反電荷的導電帶5403的充電使得鑷子由于靜電力而移動到一起。

圖44和45示出了根據一些實施例的用于形成能夠變成線圈的模制結構的方法。

圖44示出了根據一些實施例的使用裝置5500來創(chuàng)建模制結構的方法。該模制結構可以是長懸臂梁結構，其包括不同的腔室和通道。腔室5501、5503和通道5502、5504能夠被填充不同的材料。該腔室可以小于懸臂梁的寬度，該通道可以短于懸臂梁的長度。該懸臂梁可具有1微米到數(shù)百微米的寬度。懸臂梁的長度可以是從小于1微米到大于數(shù)厘米(cm)。

圖45示出了根據一些實施例的用于形成卷曲的模制結構的方法。裝置5500的腔室5501、5503和通道5502、5504能夠被填充導電材料。在一些實施例中，使用負電壓對通道5502和腔室5501進行充電，使用正電壓對通道5504和腔室5503進行充電。相反電荷的吸引使得結構卷曲。

圖46和47示出了根據一些實施例創(chuàng)建的多層噴嘴。在圖46中，能夠通過使用流6018來在模制結構6000內創(chuàng)建孔6019，來創(chuàng)建多層噴嘴。在一些實施例中，底層6001首先由模制板模制，然后用作模制層6002和6004的模制板。層6001和6004能夠沿著兩個結構的邊緣結合在一起。層6002可以由犧牲材料制成，移除層6002將創(chuàng)建層6001和6004之間的間隙。特征件6003示出了多層結構中的噴嘴的頂端可以是突出特征件。通過穿過孔的流動來創(chuàng)建通孔6006和6005。間隙6007能夠由層6002的厚度來控制。層的厚度能夠通過放置、涂覆或注射到模制板的表面上的材料的量來控制。本領域的一般技術人員應當理解層6002的任意厚度都是合適的。在一些實施例中，該厚度能夠通過在固化之前將模制材料旋轉到所需的厚度來進行調節(jié)。每層的厚度可以是從小于1nm到數(shù)毫米，例如從0.1nm到10mm。

圖47示出了根據一些實施例而創(chuàng)建的三層噴嘴。附加層6010能夠被添加到新犧牲層6009的頂部。犧牲層6009的移除形成了間隙6011。本領域的一般技術人員將理解使用上面描述的創(chuàng)建方法能夠創(chuàng)建任何數(shù)目的層。

圖48和49示出了根據一些實施例的用于產生封裝化合物的方法。在圖48中，多層噴嘴6020能夠用來形成封裝化合物。諸如流體、顆粒和流體的混合物以及聚合物混合物等材料能夠用來形成封裝藥劑、化學制品、生物材料以及其它化合物。在一些實施例中，流體層6012與流體層6013不融合，流體層6013與流體層6014不融合。流體層6012通過噴嘴6016并通過后續(xù)在層6019上的孔注入。當流體層6012向上移動時，流體層6012在噴嘴6016的出口遇到流體層6013。流體層6012被流體層6013夾住。當流體層6012繼續(xù)上升時，流體層6014封住流體層6013和流體層6012，以形成膠囊6015。膠囊6015在中心可以具有流體層6012，其由流體層6013環(huán)繞，該流體層6013由流體層6014環(huán)繞。多層膠囊能夠包括聚合物材料的混合物，該聚合物材料能夠稍后固化為硬的外罩來進一步穩(wěn)固多層化合物6015。能夠通過將多層噴嘴浸入流體內來在另一流體中創(chuàng)建膠囊。本領域的一般技術人員應當理解任何數(shù)目的層都是合適的。能夠通過將固體材料混合到多個流體層中的一個中來封裝固體材料。

圖49示出了圖48中的多層噴嘴6018的變形。多層噴嘴6018具有內噴嘴6017。噴嘴6017能夠包括平坦的孔口。

圖50示出了通過上面描述的添加層工藝形成的多層噴嘴6018(圖48)的3d視圖。

圖51-56示出了根據一些實施例的用來制造噴嘴結構中的噴嘴的方法。

圖51和圖52示出了根據一些實施例的用來制造同心圓噴嘴的加工步驟。在一些實施例中，同心圓噴嘴具有噴嘴幾何形狀中的噴嘴。在圖51中，結構6100可以是從模制板創(chuàng)建的模制材料。結構6100包括一個或多個通道6101、腔室6108(圖52)、一個或多個通道6103和腔室6109(圖52)。陰影材料包括能夠稍后移除的犧牲材料。在圖51的第一個圖中，犧牲材料首先被填入通道6102中，然后模制材料被填入通道中來覆蓋犧牲材料。犧牲材料和模制材料都注入入口6102，以流入環(huán)形通道6101。當流6110流過噴嘴中間的中心孔時，在通道中首先填入犧牲材料，然后填入模制材料。在圖51的第二個圖中，犧牲材料從入口通道6104填入腔室6103。圖52示出了圖51的第二圖的橫截面。由于當模制材料被填到犧牲材料上時流6110繼續(xù)流過中心孔，所以流6110填入腔室6108和6109，這阻止模制材料在孔6111(圖52)的周圍完全覆蓋犧牲材料。在圖51的第三個圖中，模制材料從入口6104填入通道6103。穿過孔6111(圖52)的流6110阻止模制材料完全封住犧牲材料。

圖53示出了根據一些實施例的為制造液滴和多層液滴而生產的噴嘴裝置。圖53示出了結構6100的橫截面視圖，其中犧牲層被移除，以及通道被填充不同的流體。同裝置6018(圖48)相似，不同的流體6105、6106和6107能夠填入不同的通道來生產液滴和多層液滴。

圖54示出了根據一些實施例的同心圓噴嘴的另一種變形。同圖51中所示實施例相似，環(huán)繞中心孔6203的通道6202和6201首先被填入犧牲材料，然后被模制材料密封。該同心圓噴嘴6200的變形示出了模制的同心圓結構6200中的通道6202和6201可以是具有相同深度的通道。通道6202和6201首先被填入犧牲層，以允許通過另一模制材料層來密封通道。犧牲材料的隨后移除能夠形成通道，該通道能夠被填入溶液。

圖55示出了根據一些實施例的同心圓噴嘴設計的另一種變形。在一些實施例中，結構6300包括附加腔室6303，其位于模制層6300上。同心圓噴嘴設計包括結構6100、6200和6300，穿過孔的流動的量能夠用來控制模制材料覆蓋犧牲層的面積。

圖56示出了根據一些實施例的同心圓噴嘴裝置6300的應用。在一些實施例中，不同的流體6306、6304和6305被填入到各個通道。流體能夠從噴嘴排出。這里的噴嘴設計能夠作為裝置中的一排噴嘴而存在。噴嘴的尺寸能夠是數(shù)百nm到數(shù)毫米。

圖57示出了根據一些實施例的用于制造具有嵌入結構的多層特征件的工藝的流程圖。在步驟10中，從模制板模制第一層。在步驟20中，第一層用作結構的基礎。在步驟30中，第二層被填入到第一層的特定特征件。在步驟40中，使用流來調整在成形的層中的特征件。在步驟50中，第三層被填入到由第一層和第二層所創(chuàng)建的特定復合特征件中。在步驟60中，調節(jié)第三層上的特征件。在步驟70中，附加層被填入。

圖58-62示出了根據一些實施例的制造多層結構的方法。

圖58示出了根據一些實施例的構造多層結構的方法。左側視圖是底部結構6400的3d視圖，右側視圖是系統(tǒng)6400沿線a-a’的橫截面視圖。底部結構6400能夠由模制板模制。在一些實施例中，底部結構6400具有嵌入通孔6402、嵌入噴嘴6401、嵌入通道6403和嵌入開口6404。然后，模制材料6416的第二層被填入通道6403來創(chuàng)建結構6406。當流動流6405流過通孔6402時，進行材料的填入。在模制材料6416固化后，新的模制材料6417能夠灌入嵌入開口6404來創(chuàng)建結構6407。

圖59示出了根據一些實施例的構造多層結構的方法。右側的橫截面視圖由左側的3d視圖沿線a-a’繪制。圖59中描述的方法能夠與圖58中所述方法相似。通過調整流動流6405的量(magnitude)、速度和材料特性，流動流6405能夠被控制(例如，更高的流速和/或特定的流動方向)來使模制材料的第三層形成結構6408，并形成通道6409。

圖60示出了根據一些實施例的構造多層結構的另一種方法。右側的橫截面視圖由左側的3d視圖沿線a-a’繪制?？?410和結構6411能夠通過將流動流穿過孔6405來形成。在一些實施例中，模制材料6412能夠被填入到成形的結構6416。

圖61示出了根據一些實施例的結構6400的擴大視圖。通道6413能夠平行于包括三個噴嘴的通道延伸。與包括噴嘴的通道相比，通道6413能夠具有不同的高度和不同的深度。

圖62示出了根據一些實施例的孔的創(chuàng)建方法。模制材料6414能夠被填入使用圖61中描述的方法而創(chuàng)建的通道6413(圖61)。能夠通過激活穿過6400上的孔的流動來形成孔6415。

圖63-66示出了根據一些實施例的具有交叉層結構的大陣列的創(chuàng)建。圖63示出了結構6500的頂視圖和橫截面視圖。右側的橫截面視圖沿左側的頂視圖的線a-a’繪制。結構6500能夠由具有孔的模制板模制。同制造結構6400(圖58-62)的方法相似，結構6500還能夠通過將模制材料添加到不同的嵌入特征件來構成?？?504是中間通孔?？?501是通孔，其位于與孔6504相同的高度。孔6509位于與流6505不同的高度。流6505穿過孔6504，流6506穿過孔6501。流6505和6506能夠來自相同源、不同源和/或獨立源。開口6502是平面內的開口或腔室。通道6503是通道或腔室。模制材料能夠添加到6503來形成結構6507。另一模制材料能夠被添加到6502來形成特征件6508。

圖64示出了結構6600，其是結構6500的變形。結構6600具有有角度的層6601。在結構6600中，水平行和垂直列能夠具有不同類型的橫截面。

圖65示出了模制材料被填充到有角度的層6601(圖64)的頂部。當結構6600旋轉90度時，露出了另一個橫截面。

圖66示出了通過阻止模制材料6702流到圍繞孔6701的區(qū)域上，穿過孔6701的流動能夠用來形成模制材料6702的新層。在一些實施例中，當模制材料固化時，模制材料6702能夠從結構6700移除。

圖67-69示出了根據一些實施例的用來制造隔膜的方法。在一些實施例中，氣體流6810被保持在穩(wěn)定的壓強(例如，0.1psi到10000psi)下，穿過孔6811。然后，模制材料5從模制板6的頂部注入來形成隔膜6812。隔膜材料6812可能是在被外部刺激激活時能夠收縮或擴張的材料。該激勵可能是電信號、熱變化、化學制品的引入以及被其它材料的壓縮。隔膜的收縮或擴張能夠使隔膜6812上的孔6801改變形狀，如圖68和圖69中所示。

圖70-72示出了根據一些實施例的納米過濾器的成形和應用。圖70示出了兩種類型的系統(tǒng)，包括凸起特征件系統(tǒng)6800和凹進特征件系統(tǒng)6900。凸起特征件系統(tǒng)6800和凹進特征件系統(tǒng)6900都使用流過模制板6801的流6910來形成隔膜6802和6902。隔膜6802由模制板6801模制。當隔膜6802結合到底部隔膜6804上時，凸起特征件系統(tǒng)6800能夠在隔膜6802上產生凸起特征件，以形成納米間隙6803。凹進特征件系統(tǒng)6900能夠產生凹進特征件。當隔膜6902結合到底部隔膜6904上時，隔膜6902的凹進特征件形成納米間隙。支柱6803和孔6903的高度能夠在數(shù)埃到數(shù)百納米的范圍內，例如從0.2nm到200nm。

圖71示出了根據一些實施例的納米流體過濾器。該納米流體過濾器能夠通過組裝多層模制材料來制造。該模制材料能夠通過使用上面描述的方法來制造。上流體層6805包括通孔6815。第二層6806包括通孔6816。在一些實施例中，上流體層6805上的通孔6815與第二層6806上的孔6816錯開或偏斜。當進行過濾時，溶液能夠被傾注在上流體層6805，尺寸小于孔6805的顆粒(濾出物)能夠垂直穿過孔6815，然后通過納米間隙6803水平地過濾，如橫截面視圖所示。本領域的一般技術人員應當理解納米間隙6803的尺寸能夠被調整到任何所需的尺寸。在層之間的納米間隙能夠具有不同的尺寸。例如，在上流體層和第二流體層之間的納米間隙6803能夠大于在第二流體層和第三流體層之間的納米間隙6817。此外，能夠應用任何數(shù)量的模制材料的層。此外，能夠應用任何施加的外力來促進過濾。例如，可以施加例如0.5v的電壓，使得帶有電荷的顆粒能夠更快移動。該納米流體過濾器能夠應用到不同的領域。例如，上面描述的納米流體過濾器能夠形成用于hplc(高效液相色譜法)的色譜柱的過濾器。

圖72示出了根據一些實施例的納米流體裝置。該流體裝置可以包括結合到一個或多個輔助層6908的頂層6907。頂層上的開口6910與輔助層上的一組開口6911對準。開口6910和6911的對準一起形成一個長直孔6906。輔助層包括另一組開口6905，這些開口6905沒有和頂層上的開口對準，但是與每個輔助層6908內的各個開口對準。該過濾設計將過濾區(qū)域最大化，以允許穿過間隙6903的過濾。裝置6900的橫截面視圖示出了流體6912如何能夠通過這種設計過濾。流6912首先穿過6909，水平穿過納米間隙6903，垂直穿過開口6905，最后從流體結構的底部流出。

圖73示出了根據一些實施例的用于制造一排微型閥門的工藝步驟。模制結構7000的底部被另一表面7006密封。該表面可以是另一流體、凝膠、標簽或其它物體，其被臨時地結合到模制結構7000。結構7000包括腔室7001、側壁7002、通孔7003、噴嘴7004和通道7005。一旦模制結構7000的底部被密封，犧牲材料7007就能夠被填入腔室7001和通孔7003。當犧牲材料7007固化時，另一模制材料7008填入犧牲材料的頂部。當新模制材料固化時，犧牲材料7007能夠被移除?，F(xiàn)在，材料7008形成噴嘴的閥門。通過將流吹過孔，新形成的閥門能夠上翻。在上翻狀態(tài)中，另一模制材料7009能夠被添到閥門的頸部區(qū)域7010。一旦材料7009已經固化，閥門7008的運動能夠固定。

圖74示出了根據一些實施例的電噴嘴系統(tǒng)6600。電噴嘴系統(tǒng)6600包括被連接到不同電極的結構6500(圖63)。層6610可能由導電材料制成，層6611可能由電活性材料或電絕緣材料制成，以及層6612可能由導電材料制成。當層6610和6612被充電時，電活性層6611將被激活，將能夠對孔內的物體產生影響。例如，該影響可能是機械運動、靜電電荷的改變以及其它物理或化學影響。本領域的一般技術人員應當理解通過將層6610替換成不同的電活性材料而能夠引起的任何影響都是可應用的。

圖75和76示出了根據一些實施例的電性可控的靜電球6620。能夠用來控制靜電球6620的系統(tǒng)6600能夠使用上面描述的模制方法來制造。當導電層6621和6623中的電荷顛倒時，靜電球6620能夠響應極性的變化。層6622可以由非導電材料制成。根據與靜電球6620、導電層6621和導電層6623相關的極性，靜電球6620能夠向上移動到噴嘴6的頂部6627或向下移動到噴嘴的底部6628。

圖76示出了根據一些實施例的電性可控的靜電球6620的另一種方法。能夠用來控制靜電球6624的系統(tǒng)6601能夠使用上面描述的模制方法來制造。在一些實施例中，靜電球的尺寸大于孔的尺寸，靜電球6624能夠被電極(例如，通過電吸引)激活來移動以密封噴嘴。當處于密封狀態(tài)時，系統(tǒng)6601能夠阻止材料6627移出噴嘴。

圖77和78示出了根據一些實施例的可控噴嘴。在圖77中，噴嘴系統(tǒng)6602能夠使用上面描述的模制方法來制造。在一些實施例中，層6602是電活性材料，其夾在兩個導電層之間。電極的充電能夠激活6626，從而引起噴嘴的尺寸的變化。噴嘴的尺寸的變化(例如，水平擴大)能夠形成迫使流體6625流出噴嘴的壓力波。

圖78示出了根據一些實施例的結構7100的應用。在一些實施例中，結構7100包括具有中空的腔室7103的噴嘴7101。中空的腔室7103能夠通過使用犧牲層模制來創(chuàng)建。腔室7103能夠連接到壓力源，例如氣泵或氣罐。當腔室7103擴大時，噴嘴的側壁7104能夠縮小，從而迫使流體7102流出孔口。

圖79示出了根據一些實施例的在隔膜7200內創(chuàng)建孔和噴嘴的應用。在一些實施例中，通孔7201在壓強下連接到氣體。該氣體在各個側壁結構7202內創(chuàng)建氣泡。通孔7203被連接到流體源。隔膜7200能夠被浸入液體介質。在操作中，能量源能夠用來振動各個氣泡。在一些實施例中，能量源是壓電盤、聲波、隔膜或其組合。當氣泡縮小或擴大時，在周圍的流體內創(chuàng)建的壓力波能夠引起流體的運動。當顆粒7204出現(xiàn)在流體介質內時，顆粒能夠根據由氣泡創(chuàng)建的壓力波來流動。在一些實施例中，穿過隔膜7206上的通孔7203注入的流體7205與流體介質不融合，由此能夠從通孔7203創(chuàng)建液滴。

圖80示出了根據一些實施例的多孔的隱形眼鏡7300的創(chuàng)建。在一些實施例中，弧形模制板7301與根據模制鏡片的曲率設計的曲率一起使用。模制板7301上的通孔7305允許流7302穿過，從而在模制材料7303內形成孔7304。通過使用該制造方法，產生的模制鏡片能夠具有所需曲率，并包括具有通孔7304的平坦外表面7306和平坦內表面7307。與無孔鏡片相比，隱形眼鏡7300上的通孔7304能夠改進淚水交換率和氣體擴散率。

圖81-83示出了根據一些實施例的彩色顯示裝置7400。

圖81示出了根據一些實施例的彩色顯示裝置7400。彩色顯示裝置7400包括導電噴嘴7402，導電噴嘴7402具有位于噴嘴7402的中間的內通孔7401。三個噴嘴7402嵌入另一較大噴嘴7403內。所示三個噴嘴中的每一個噴嘴與其它噴嘴電隔離。三個不同顏色的球7404、7405和7406位于噴嘴孔的頂部。

圖82示出了圖81的彩色顯示裝置7400的橫截面前視圖。電路7409為電極層7407充電，并且電路7410為電極層7408充電。通過控制電極層7407和7408的極性和活化，靜電球能夠在7401內上移或下移。

圖83顯示了圖81和82的彩色顯示裝置7400能夠被組裝成具有位于隔膜7411上方的隔膜部件7412的陣列。裝置7490能夠用作彩色顯示器。兩個隔膜被隔開產生彩色視覺效應所需的距離。隔膜部件7412可以由導電材料制成。隔膜部件7412能夠被連接到電路7415。通過控制兩個隔膜7412和7411內的電荷，球能夠在兩個隔膜7412和7411之間轉移。由于各個噴嘴7402(圖81)的電荷和各個孔7413的電荷是可控制的，所以各個噴嘴和孔單元能夠吸引不同的靜電球，并且對于各個孔7403的球的位置的聚集結果形成能夠被激活或取消激活的像素。當彩色靜電球被拉入到隔膜7412中時，在各個噴嘴7413中顯示的顏色變成單個彩色像素。通過在隔膜7412和7411之間轉移彩色球，能夠顯示不同的視覺圖案。

圖84和85示出了根據一些實施例的創(chuàng)建電磁材料的方法。

圖84示出了根據一些實施例的創(chuàng)建電磁材料7500的方法。電磁材料7500能夠通過在隔膜7505的通道7501中填入導電材料來創(chuàng)建。隔膜7505可以由非導電材料制成。突出壁7502是隔膜7505的一部分。通孔7503位于電磁體的中間。通道7501形成模擬電線圈的彎曲圖案。通道7501開始于圓周的邊緣，并以連接到孔7503的開放端來結束。在操作中，電池的一端插入孔7503來連接通道7501的末端，而電池的另一端被連接到通道7501的入口。當電流流過線圈時，能夠形成電磁場。

圖85示出了根據一些實施例的制造電磁材料7600的另一種方法。電磁材料7600能夠通過堆疊地模制不同的導電和絕緣材料層來創(chuàng)建。模制板7601包括通孔7602。這些孔一起形成螺旋形圖案。在模制中，流7605穿過通孔7602，以在導電模制材料7603上創(chuàng)建螺旋形圖案。同樣地，也能夠在非導電材料7604上形成螺旋形圖案。模制結構能夠被分層，以具有交替的導電材料層7603和非導電層7604。磁場強度隨著導電層7603和非導電層7604的交替層的數(shù)目的增加而增加。在操作中，電池的一端連接到通孔7606內的導電路徑，而電池的另一端被連接到各個導電層的邊緣。

圖86示出了根據一些實施例的用于冷卻微型結構的裝置8000。系統(tǒng)8000能夠通過這里公開的方法來制造。該裝置能夠使用微小流來從加熱源移走熱量。使用的流可以是液體、氣體或顆粒流。流8001能夠首先向下穿過通道8002、垂直穿過孔8003到裝置的底部，在腔室8005內水平行進，向上垂直穿過通道8004，最后穿過通道8006流出裝置。在應用中，產生不需要的熱量的源被連接到裝置的底部，并且隨著流垂直向下流動，然后向上穿過通道和孔，熱量被流所吸收。在本實施例中，通過使用前述方法，合并兩個通孔8002和8003能夠創(chuàng)建腔室8005。

圖87示出了根據一些實施例的用來創(chuàng)建中空的微型針的模制結構。模制結構8100可以包括主體材料8101。在主體材料中，模制結構包括腔室8103、內壁8102和通孔8104。腔室8103可能是連續(xù)的腔室，其環(huán)繞整個內壁8102。在模制中，模制材料能夠填入結構8100中，同時流8106穿過孔8104。在模制完成后，微型針能夠從模制結構移除。微型針的頂端能夠具有錐形的尖端，如圖中所示。各個微型針的尺寸可具有小于150微米的直徑，大于200微米的高度以及小于50微米的中心孔。這些針能夠被制造成一個陣列。

圖88示出了根據一些實施例的能夠連續(xù)產生微型結構的系統(tǒng)9000。系統(tǒng)9000可以包括滾子9001、模制板9002、模制板上的孔9003、分散噴嘴9004、模制材料9005、高度調節(jié)部件9006、流9007、固化元件(solidifyingfactor)9008和分離器9011。滾子9001能夠連續(xù)地滾動模制板9002。分散噴嘴9004能夠將模制材料9005分散到模制板9002的表面上。高度調節(jié)部件9006能夠減小模制材料的厚度。通過模制板9002上的孔9003，流9007能夠在模制材料9009上創(chuàng)建孔9010。固化元件9008能夠固化模制材料9005。該固化元件取決于該模制材料。該固化元件可以是加熱源、化學分液器、uv源、水蒸氣源或其它能夠用來固化模制材料的介質源。分離器9011能夠將固化結構和模制板分離。系統(tǒng)9000的部件可以由鋼、鋁、黃銅、金屬、陶瓷、塑料或任何其它可加工的混合物制成。該模制板可以由柔性材料制成。該高度調節(jié)部件(分離器)能夠被調節(jié)，以便其限制模制材料的厚度。例如，通過將分隔距離調整到小于1微米，隔膜的厚度可被限制到小于1微米。該分隔距離是高度調節(jié)部件到模制板的距離。

本發(fā)明描述的方法和裝置提供優(yōu)于已知的方法和裝置的特征和優(yōu)點。例如，孔通過自對準形成在模制基板上；當流動穿過各個層時，不同層上的孔能夠對準；通過將兩個不同的模制層連接在一起能夠組裝納米流體結構；各個層內的多層微型盤和微型懸臂梁能夠根據產生的流動來自對準；以及通過本發(fā)明公開的方法能夠形成多層高縱橫比的特征件。

本發(fā)明描述的方法和裝置的應用包括微膠囊化、藥劑生產、食物包裝、微納米顆粒的乳化生產、液體過濾(微納米過濾)、氣體過濾、用于藥物輸送的針、噴霧劑噴射、隔膜傳感器(流體傳感器、化學傳感器)、生物學工具(細胞分選、細胞定位、培養(yǎng)和分析工具)、噴墨印刷、多孔的隱形眼鏡，微型閥門(流體調節(jié))以及其組合。

為了使用制造微型結構的方法及其裝置，使用者將模制板布置在模制裝置內，調節(jié)模制條件，添加模制材料，調節(jié)條件來固化模制材料，并移除固化的材料。

在操作中，能夠在模制材料上形成一個或多個孔。本實施例中描述的噴嘴、針以及其它結構特征件能夠被制造成單個單元或一排單元。能夠通過調節(jié)流過的流動流的流動條件來控制孔的尺寸。本領域的一般技術人員應當理解任何流動條件都是合適的，例如流動速度、方向以及圖案。當制造噴嘴或其它結構時，結構的壁的厚度能夠獨立于流動條件，并能夠使用模制板的幾何形狀來將結構的壁的厚度模制到任何理想的尺寸/厚度。本領域的一般技術人員應當理解詞語“流動流”包括流體流(例如，氣體或液體)和任何其它可流動的流(例如，分散顆粒和電磁場)。

本發(fā)明被描述來允許本領域的一般技術人員制造并使用本發(fā)明。所述實施例的不同修改對于本領域的一般技術人員來說是明顯的，這里的一般原理可應用到其它實施例。因此，本發(fā)明并不限于所述實施例，而是包括與這里描述的原理和特征相一致的最寬范圍。顯然地，在不偏離所附權利要求所限定的精神和范圍的前提下，本領域的一般技術人員可對實施例進行其它修改。