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KR101604012B1 - 액체로 채워지고 멤브레인에 의해 폐쇄된 밀폐장치의 개선된 제조방법 - Google Patents

액체로 채워지고 멤브레인에 의해 폐쇄된 밀폐장치의 개선된 제조방법 Download PDF

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KR101604012B1
KR101604012B1 KR1020107029882A KR20107029882A KR101604012B1 KR 101604012 B1 KR101604012 B1 KR 101604012B1 KR 1020107029882 A KR1020107029882 A KR 1020107029882A KR 20107029882 A KR20107029882 A KR 20107029882A KR 101604012 B1 KR101604012 B1 KR 101604012B1
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KR
South Korea
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given
liquid
membrane
cavities
given material
Prior art date
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Inventor
장-뽈 카노
앤쏘니 쏘제이
로랑스 클레르크
Original Assignee
에씰로아 인터내셔날(콩파니에 제네랄 도프티크)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 에씰로아 인터내셔날(콩파니에 제네랄 도프티크) filed Critical 에씰로아 인터내셔날(콩파니에 제네랄 도프티크)
Publication of KR20110044951A publication Critical patent/KR20110044951A/ko
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Abstract

본 발명은
a) 액체 형태의 하나 이상의 주어진 재료를 지지체(100)에 증착시키는 단계;
b) 상기 주어진 재료(130)를 적어도 부분적으로 응고시키는 단계;
c) 멤브레인을 형성하기 위해 상기 응고된 재료 위로 탄성 재료를 저압에서 증착시키고, 상기 멤브레인과 상기 지지체는 상기 주어진 재료로 채워진 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치를 형성하는 단계;및
d) 상기 폐쇄된 밀폐장치에서 상기 주어진 재료를 다시 액화시키기 위해 상기 주어진 재료 (130)를 용융시키는 단계;를 포함하는 하나 이상의 액체로 채워지고 탄성 재료를 기초로 한 하나 이상의 연성 멤브레인으로 폐쇄된 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치가 구비된 장치의 제조방법에 관한 것이다.

Description

액체로 채워지고 멤브레인에 의해 폐쇄된 밀폐장치의 개선된 제조방법{Improved Method For Making Enclosures Filled With Liquid And Sealed By A Membrane}
본 발명은 하나 또는 다수의 공동들 또는 액체로 채워지고 멤브레인으로 적어도 부분적으로 폐쇄된 밀폐장치를 포함하는 장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 유형의 밀폐방법은 특히 광학렌즈나 광학유리 또는 유리나 렌즈들의 매트릭스를 만들기 위한 광 분야, 또 다른 분야로는 생체의약분야의 마이크로유동성장치에 관한 것뿐만 아니라, 작동기, 센서 또는 스위치를 만들기 위한 MEMS 또는 NEMS(마이크로 또는 나노 시스템, 전자기계시스템을 위한 MEMS/NEMS) 분야에 적용된다.
무엇보다도, 본 발명은 이러한 밀폐장치의 폐쇄방법에 관한 것이다.
특정 응용, 특히 광 응용(optical applications)을 위해, 수㎛에서 수백 ㎛ 사이 임계크기의 밀폐장치들 또는 공동들에 있는, 소위 <<기능 액(functional liquid)>>이라 부르는 액체를 봉합하여 캡슐화를 하는 것이 가능하다.
이 미소 공동들은 다양한 기술들에 의해 얻게 될 수 있다. 이러한 기술에는 특히, 기판의 마이크로 머시닝, 그리고 사진평판(photolithographic)과 에칭(etching)기술로 하나 또는 다수의 층들을 구조화와 증착(deposition)을 하는 것이 있다.
<<기능 액>>은 예를 들어 광학적 특성과 같은 특정 특성들을 위해 선택된, 1 내지 다수의 물질의 액체 형태를 의미한다.
문서 EP 1 672 394는 기판에 증착된 다량의 액체를 탄성 멤브레인으로 커버링(covering)함으로써, 액체로 채워진 폐쇄된 연성 밀폐장치의 제조방법을 제안하고 있다.
이 방법에서, 탄성 멤브레인은 여전히 일반적으로 파릴렌(parylene)®으로 부르는 폴리-파라-크실릴렌(poly-para-xylylene) 탄성 물질의 저압 증착에 의해, 액체 위에 바로 형성된다. 이 재료는 상기 증착된 표면을 따라 균일한 층을 형성하기 위하여 실온에서 중합된다.
폐쇄방법이 수행될 때의 압력때문에, 이 방법은 멤브레인이 형성되는 동안 액체가 증발하는 경향을 보이는 심각한 문제점을 안고 있다.
또 다른 중요한 어려움은 증착된 재료와 액체(들)의 화학반응 또는 혼합이 일어날 수 있다는 사실에 있다.
본 발명의 목적은 액체로 채워진 공동의 폐쇄를 위한 효율적이고 산업적이며 상기 문제점들을 갖고있지 않은 방법을 제안하고자 하는 것이다.
본 발명은
a)액체 형태의 하나 이상의 주어진 재료를 지지체에 증착시키는 단계;
b)상기 주어진 재료를 적어도 부분적으로 응고시키거나 겔 형태로 주어진 재료를 배치하는 단계;
c)상기 응고된 주어진 재료 위에 멤브레인을 만들고, 상기 멤브레인과 상기 지지체는 상기 주어진 재료로 채워진 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치를 형성하는 단계;및
d)상기 폐쇄된 밀폐장치에서 상기 주어진 재료를 다시 액화시키기 위해 상기 주어진 재료를 용융시키는 단계;를 포함하는 하나 이상의 액체로 채워지고 하나 이상의 멤브레인으로 폐쇄된 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치가 구비된 장치의 제조방법에 관한 것이다.
멤브레인은 탄성 물질의 증착에 의해 형성될 수 있다.
가능한 실시예에 따르면, 탄성 재료는 폴리-파라-크실릴렌 및/또는 그 유도체를 기초로 할 수 있으며, 이 재료군은 파릴렌®으로 알려져 있다.
멤브레인 형성에 사용된 재료는 증착될 수 있거나 낮은 압력에서 증착되어야 한다. <<낮은 압력>>에서 증착된다는 것은, 증착이 1 내지 500 mTorrs 또는 10 내지 50 mTorrs의 범위를 포함하는 압력에서 수행될 수 있다는 것을 의미한다.
겔 또는 응고된 액체재료 위에 멤브레인을 증착함으로써, 특히 액체가 증발되는 상기 문제들을 피하게 된다.
멤브레인의 증착은 -196℃ 내지 80℃ 또는 -30℃ 내지 40℃를 포함하는 온도에서 수행될 수 있다.
이 온도는 공동에 있는 재료가 겔 화 또는 부분적이거나 전체적으로 응고될 수 있는 온도보다 아래, 한편으로는 장치의 위험을 악화시킬 수 있는 온도보다 높은 온도에 따라 조절될 수 있다.
주어진 재료가 고체상태에서 유지되는 온도에서 파릴렌을 증착시킴으로써, 액체 재료에서 배경기술에서 실행된 증착보다 높은 증착률을 얻는 것이 가능하다.
주어진 재료는 다음의 재료들로부터 선택될 수 있다: 예를 들어 펜틸 사이노비페닐(pentyl cyanobiphenyl(5CB))과 같은 액정, 예를 들어 이미다졸륨(imidazolium)과 같은 이온성 액체, 피롤리디늄(pyrrolidinium), 피리디늄 염(pyridinium salt), 예를 들어 엑손 케미칼(Exxon Chemicals)에서 생산된 Isopar®오일 또는 (잉크젯 유형 또는 <<오프셋(offset)>>이라 불리는 유형의)프린트 잉크에 사용되는 오일과 같은 미네랄 오일, 실리콘 오일, 유기젤군과 같은 겔화제와 액체를 기초로 한 열가역성 겔.
주어진 재료를 다시 액체상태로 용융 또는 변환하는 단계는 실온 또는 -20℃ 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있다.
이 단계는 공동들에 있는 재료의 녹는점보다 높은, 수℃ 내지 10℃의 온도에서 발생할 수 있다.
주어진 재료를 다시 액체상태로 용융 또는 변형을 위한 온도는, 만들어진 장치의 전부가 분해되지 않도록 하는 온도에서 선택된다.
가능한 실시예에 따르면, 지지체는 몇몇의 분리된 공동을 포함할 수 있다.
이 경우, 단계 a)는 상기 주어진 재료로 하나 이상의 상기 공동을 채우는 것을 포함할 수 있고, 단계 c)에서 형성되는 멤브레인과 상기 공동들은 상기 주어진 재료로 채워진 몇몇 분리되고 폐쇄된 밀폐장치를 형성하는 것을 포함한다.
또 다른 가능성에 따르면, 단계 a)는 상기 주어진 재료로 하나 이상의 공동을 채우는 것과 또 다른 주어진 액체 재료로 하나 이상의 공동을 채우는 것을 포함할 수 있고, 나아가 단계 b)는 상기 다른 주어진 재료의 적어도 부분적인 응고를 포함할 수 있으며, 단계 c)에서 형성되는 멤브레인과 상기 공동들은 다른 액체들로 채워진 몇몇 폐쇄된 밀폐장치들을 형성할 수 있다.
제한적이지 않은 하나의 예시로서 주어진 도면의 설명과 첨부된 도면의 참고자료를 통하여, 본 발명의 다른 이점 및 특징들이 보다 명백하게 파악하게 될 것이다.
도 1a 내지 1h는 본 발명에 따른 예시적인 방법들을 도시한 것이다.
도 2a와 2b는 대체적인 실시예를 도시한 것이다.
동일한 비슷하거나 동등한 다른 특징의 부분들은 한 도면에서 다른 도면들로 넘어가는 것을 가능하게 하기 위하여 같은 숫자의 참고자료에 나타나있다. 또한 도면에 묘사된 다른 부분들은 보다 분명히하기 위하여 필수적이지는 않지만, 균일한 크기로 도시하였다.
하나 이상의 액체로 채워지고 하나 이상의 멤브레인으로 폐쇄된 하나 또는 그 이상의 밀폐장치들을 포함하는 장치를 만들기 위해, 이제 본 발명에 따른 예시적인 방법이 도 1a 내지 1h와 연관되어 주어질 것이다.
먼저, 한 평면 지지체 (100), 하나 또는 그 이상의 공동 (120) 또는 용기 (120) 또는 밀폐장치 (120) 위에, 각 공동 (120)은 하나 또는 그 이상의 박막들로 형성된 벽 (110)에 의해 측면 범위가 정해질 뿐만 아니라 지지체 한 층에 의해 바닥면도 정해진다. 공동 (120)의 벽 (110)은 평면기판의 바닥면 모양을 나타내기 위해 나누어질 수도 있다. 몇몇 예에 따르면 이 평면 기판에는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 다각형 또는 별 모양이 있을 수 있다. 공동 (120)을 나누는 벽 (110)은 서로를 밀봉시켜준다.
지지체 (100)은 투명할 수 있다. 예를 들어, 유리 슬래브(slab) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethene terephthalate, PET)와 같은 플라스틱 재료 층 형태일 수 있다.
한가지 가능성에 따르면(도 1a), 지지체 (100)은 예를 들어 유리로 된 것과 같은 기판 (102)으로, 예를 들어 연성 재료의 하나 이상의 층 (104)와 같은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 기초로 한 하나 또는 그 이상의 박층 위에 형성될 수 있다.
예를 들어 아크릴레이트(acrylate)를 기초으로 한 것과 같은 중간의 접착제 층은, 층 (104)이 기판 (102)에 접착되기 위해 선택적으로 구비된다.
공동 (120)은 막 (106)을 지지체 (100)에 증착한 다음, 벽 (110) 위치의 범위를 정하기 위해 이 막 (106)을 에칭함으로써 만들어질 수 있다. 공동 (120)의 막 (106)은 예를 들면 감광성 수지(photosensitive resin)막으로 정의될 수 있다. 공동 (120)의 제조에는 하나 이상의 사진평판단계를 포함할 수 있다.
또 다른 가능성에 따르면, 공동 (120)은 막 (106)이 지지체에 형성되는 방법으로 형성될 수 있다. 그리고 공동 (120)의 위치는 막 (106)에 프레싱(pressing)되는데 쓰이는 요철 패턴이 나오는 몰드의 스탬핑(stamping)에 의해 만들어진다.
그렇지 않으면, 중합체 물질의 막 (106)은 기판 (102) 위에 증착될 수 있고, 그 다음에 이 막 (106)은 국부적으로 마스크(mask)에 걸쳐 에칭될 수도 있다. 마스크에는 예를 들면, O2와 SF6 및/또는 CHF3 종류의 불소가스의 혼합물로 된 고밀도 플라즈마 에칭 또는 RIE에 의한 것이 있다.
또 다른 가능성에 따르면, 막 (106)은 예를 들어 에칭에 의해 미리 만들어진 공동 (120)이 있는 중합성 재료 층의 기판 (102) 위에 적층됨으로써 형성될 수 있다.
벽 (110)의 크기와 위치는 이 장치에 의도된 응용에 따른다. 광 응용을 볼 때, 특히 렌즈를 만들기 위해 벽 (110)은, 지지체 (100)를 지나는 광선의 경로에서 어떤 교란 또는 무시할 정도 또는 비-가시적 교란을 가져오지 않도록 의도된 기하학적 구조에 따라 형성될 수 있다. 벽 (110)은 투명한 수지를 기반으로 형성될 수 있고, 그 패턴은 사진평판에 의해 만들어질 수 있다. 그 예로, ORMOCER®을 기초로 한 수지, 다음 문서에 기재된 것과 같은 것: <<광 상호연결 기술을 위한 ORMOCER®(ORMOCER® for Optical Interconnection Technology)>>, R. Buestrich, F. Kahlenberg, M. Popallet al., Journal of Sol-Gel Science and Technology 20, 181-186, 2001을 들 수 있다.
공동 (120)을 나누는 벽 (110)은 기판 또는 지지체의 주된 평판 (도 1a에서 정의된 수직기준 계 [
Figure 112014056312398-pct00001
]의 평면[
Figure 112014056312398-pct00002
]로 평행한 평면에서 정의된 것)과 평행한 방향으로 정의되는 두께 e를 가질 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 5㎛ 또는 1 내지 3㎛의 두께를 포함한다.
또한 벽 (110)은 높이 H(도 1a에서 수직기준 계 [
Figure 112014056312398-pct00003
]의 벡터
Figure 112014056312398-pct00004
로 평행한 방향에 정의된 H)를 가질 수 있으며, 예를 들어 5 내지 50㎛ 또는 10 내지 30㎛의 높이를 포함한다.
또한 공동 (120)은 지름 또는 측면 또는 길이 D(수직기준 계[
Figure 112014056312398-pct00005
]의 평면 [
Figure 112014056312398-pct00006
]로 평행한 방향으로 정의된 것)를 가질 수 있으며, 예를 들어 5 내지 500㎛ 또는 50 내지 300㎛의 길이를 포함한다.
다음으로, (도 1b), 공동 (120)은 주어진 액체 재료 또는 몇몇 주어진 액체로 채워진다. 광 장치의 응용의 경우, 주어진 재료는 소위 <<기능 액>>라 부르는 액체로써, 즉, 특정 특성을 위해 선택된 것으로 그 특성에는 예를 들어 굴절률, 광 흡수력, 편광, 전기 또는 빛의 자극에 대한 반응과 같은 것이 있다.
주어진 액체재료, 예를 들어 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트 (1-butyl-3-methylimidazolium acetate)와 같은 것은 약 -20℃의 온도에서 응고 될 수 있다.
또 다른 예에 따르면, 상기 주어진 재료는 프로우(Plough)로부터 온 Nujol®형의 파라핀 오일일 수 있고, 약 -40℃의 온도에서 응고될 수 있다.
여전히 또 다른 예에 따르면, 상기 주어진 재료는 1-옥탄올(1-octanol)에 있는 2,3-비스-엔-디사이크로크샨트라센 (2,3-bis-n-decyloxyanthracene(DDOA))의 20 내지 40℃의 온도에서 겔 형태로 겔화 또는 변형될 수 있는 혼합물일 수 있다.
겔화의 의미는 콜로이드 물질 또는 연속적인 액상을 둘러싼 연속된 또다른 고체 격자의 응고로부터의 본체 스테밍 (stemming)을 말한다.
공동은 공동 (120)의 안쪽을 겨냥하고, 약 몇 피코리터 (picoliter)와 같은 다량의 132를 떨어뜨리거나(drop) 액체 재료 (130)을 분사하여 투입하는 장비 E의 부품에 의해 채워질 수 있다. 액체는 작은 부피, 즉 수 피코리터에서 수백 피코리터의 국소화에 맞춘 기술에 의해 운반될 수 있다. 사용된 장비 E의 조각은 공동을 채우기위해 잉크젯 주입과 비슷한 액체주입 기술에 적용할 수 있다. 액체 재료 (130)은 부분적이거나 완전히 공동을 채울 수 있다. 벽 (110)의 상부 (112)에 이르기 위하여 또는 벽 (110)의 상부 (112) 위로 약간 더 나오게 하기 위하여 공동을 전부 채울 수 있다.
가능한 실시예에 따르면, 하나 또는 몇몇 공동 (120)은 적용된 설정에 따라서 맞춘 비율의 몇몇 액체들의 혼합물로 채워질 수 있다. 예를 들어, 광 응용을 위해 다른 염료들이 포함된 둘 또는 몇몇 액체가 제공됨으로써, 각 채워진 액체의 부피들에 맞춘 공동의 광 밀도 또는 흡수성을 조정하는 것이 가능할 수 있다.
하나의 장치의 예시적인 응용에 따르면, 후자는 적어도 하나의 유효 성분을 운반하기 위해 제공될 수 있다. 이 경우, 공동은 유효 분자와 용매가 포함된 액체로 채워질 수 있다. 농도 또는 유효분자의 투여는 공동 (120)에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 장치의 공동들 사이의 유효 성분 농도의 단계적인 변화가 보여질 것이다. 유효성분은 약의 조성에 들어가고, 약물동력학적 또는 후자의 치료특성을 책임지는 물질일 수 있다.
또 다른 가능한 실시예에 따르면 (도 2a), 몇몇 공동 (120)은 한 공동과 다른 공동 사이에 차이가 있는 액체 (130, 134, 136)로 또한 채워질 수 있다. 이것은 특히 공동들에 서로 다른 광 특성을 주려고 할 때 장치의 광 응용에 적용될 수 있다.
또 다른 가능한 실시예에 따르면 (도 2b), 한 공동과 다른 공동은 액체의 부피에 차이를 가질 수 있다.
액체 재료 (130)은 유기 용매를 포함할 수 있다. 한 예에 따르면, 사용된 용매는 글리콜 에테르 도완올 TPM(트리-프로필렌 글리콜 메틸 에테르)(glycol ether Dowanol TPM (tri-propylene glycol methyl ether))일 수 있다.
그 다음, 공동 (120)에 나타난 액체 재료(들)의 응고(도 1c)가 실행될 것이다.
응고는 적어도 액체 재료 (130) 또는 공동에 나타난 액체의 상부를 고체 상태로 변형하기 위해 부분적으로 이루어지거나, 완전히 이루어질 수 있다.
액체 재료 (130) 또는 공동 (120)에 나타난 액체를 응고시키기 위해, 액체(들)를 냉각한다. 이를 위해, 액체는 달성된 공동 (120)에 나타난 액체 재료 (130)의 포화압력에서의 얻은 온도와 같거나 그보다 적어도 낮은 온도 또는 몇몇 액체들이 존재할 때 달성된 공동 (120)에 나타난 액체의 최소 포화 압력에서의 얻은 온도로 될 수 있다.
이 경우 예를 들어, 공동들을 채우는 액체 재료 (130)가 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트(1-butyl-3-methylimidazolium acetate)일 때, 그 액체는 응고되기 위하여 -20℃보다 낮은 온도로 될 수 있다.
또 다른 경우 예를 들어, 응고된 재료 (130)가 윤활제 종류의 미네랄 오일일 때, 액체는 응고가 되기 위해 -40℃ 아래의 온도로 될 수 있다.
또 다른 대안에 따르면, 응고 단계는 주어진 채워지는 재료를 겔로 변형시키는 단계로 대체될 수 있다. 이 경우, 공동을 채우기 위해 주어진 재료는 겔로 변형될 수 있는 물질이거나 겔화 조성물을 포함하는 혼합물로 형성될 수 있다.
예시적인 혼합물은 1-옥탄올의 2,3-비스-엔-디사이클로크샨트라센(DDOA)과 함께 형성될 수 있다. 예를 들어, 생물 유기체 유효 성분의 염석(salting out) 응용을 위해, 겔의 외형이 전술한 20 내지 40℃사이의 온도에서 사용된 혼합체에 따라 나타날 수 있다. 따라서 공동의 폐쇄를 위한 멤브레인의 후속되는 증착은 실온에서 얻게 될 수도 있다. 이 경우, 공동 (120)을 채우기 위해 겔이 액체상태로 되돌아가는 것은 40℃ 보다 높은 온도에서 이루어질 수 있다.
한 가능성에 따라서, 냉각 단계는 연성이나 탄성이 있을 수 있는 멤브레인 형태로 후속적으로 만들어지도록 된 폐쇄 층의 증착용기(chamber)에서 실행될 수 있다.
이 경우, 장치의 냉각시스템이 증착용기에 제공된다. 예를 들어 백금과 펠티어 (Peltier)를 포함하는 그러한 시스템은 액체 질소 순환시스템과 함께 샘플 홀더 또는 모듈에 영향을 준다.
지지체 (100)의 후방을 헬륨 또는 열교환 기체로 냉각시키는 기술 또한 적용될 수 있다.
냉각은 또한 열 교환 유체가 순환되는 밀폐장치와 중성 액체로 압축되는 증착 용기에 의해 액체 (130)에 제공된다.
진공 펌프 시스템은 또한 축합 현상들을 피하기 위하여, 증착 용기에 제공된다.
지지체 (100)는 대기압에 가까운 압력에서 가장 먼저 주입된 액체로 압축된 건조한 중성 기체의 증착 용기에서 실온에 존재한다. 그리고나서 부분적 또는 표면에서 또는 완전히 일어날 수 있는, 원하는 응고를 얻기 위해 냉각을 시킨다.
이것을 위해, 증착 용기는 -20℃ 또는 -30℃의 온도가 될 수 있다. 그러한 범위의 온도는 예를 들어, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 메틸설페이트 (1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate) 또는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 티오시아네이트 (1-butyl-3-methylimidazolium thiocyanate)와 같은 표준 이온성 액체의 응고를 허용한다. 부분적이거나 완전히 응고시키기 위해 공동에 나타난 액체에 맞춰진 기판 홀더 또는 용기의 온도의 지시에 의해 온도 값이 주어진다.
응고 단계의 마지막에서, 공동들에 있는 주어진 재료는 고체 (140)의 형태이거나 표면에 있는 고체이다.
다음으로, (도 1d와 1e) 폐쇄 층 (150)의 증착은 벽 (110)의 상부 (112)와 주어진 재료 (140)의 표면 위에서 실행되고, 응고 또는 겔로 변형된다. 폐쇄 층 (150)은 탄성 재료를 기초로 하고, 액체로 채워진 밀폐장치 또는 공동들이 폐쇄되도록 하는 연성 멤브레인으로써 제공될 수 있다. 이 폐쇄 층 또는 멤브레인으로 인해 공동들은 확실히 밀봉될 수 있다. 특히 멤브레인은 습도, 산, 그리고 용매로부터의 차단부를 만드는 것을 가능하게하고, 선택적으로 층을 절연되도록 한다.
폐쇄 층 (150)의 재료 (152)는 파릴렌®으로도 알려진 폴리-파라-크실릴렌일 수 있다. 이러한 재료는 실온에서 중합되고, 증착된 표면의 모양을 따르기 위해 적합하게 형성될 수 있다.
증착된 재료의 두께는 균일할 수 있고, 응용함에 따라서 몇몇 나노미터 내지 몇몇 마이크로미터의 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 100 나노미터 내지 수십 마이크론, 0.2 ㎛ 내지 5 ㎛의 두께가 될 수 있다.
폐쇄의 관점에서 파릴렌의 증착은 좋은 특성의 보호, 파릴렌 불침투성 그리고 공격적인 환경, 용매와 기체로부터의 저항성뿐 만 아니라, 연속성, 유연성 그리고 무색이면서 투명한 얇은 두께의 필름을 얻을 수 있는 가능성을 주는 이점을 가지고 있다.
증착은 예를 들어 CVD (화학 기상 증착)와 함께 기체 상태에서 실행될 수 있다.
폐쇄 층 (150)의 재료 (152)는 1 내지 500 mbar의 범위를 포함하는 압력 아래 또는 주 (primary) 진공 속에서 증착될 수 있다. 그러한 압력에서, 채워진 액체는 보통 증발되려는 경향이 있다. 그러나 현재의 경우에 있어서, 공동 (120)을 채우는 액체(들) (130)이 적어도 부분적으로 응고 또는 겔로 변형됐기 때문에 증발현상은 발생하지 않는다.
파릴렌 층의 형성은 표준 조건 하에서 얻어질 수 있고, 디-파라-크실릴렌의 열분해 (pyrolysis)는 680℃에서 미리 실행된다. 그 다음에, 주어진 재료가 고체 상태로 유지될 수 있는 온도에서 파라-크실릴렌 단위체의 중합반응이 샘플의 표면에서 일어난다. 예를 들어, 주어진 응고된 재료가 부틸-3-메틸이미다졸륨 아세테이트, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 메틸설페이트 또는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 티오시아네이트일 때, 그 증착은 주어진 응고된 재료가 고체상태에서 유지될 수 있을 때 -30 ℃ 내지 -20 ℃를 포함하는 온도에서 실행될 수 있다.
파릴렌의 증착을 받는 부분의 온도가 되었을 때, 증착용기는 진공이 될 수 있다.
다음으로, 파릴렌의 증착이 이루어지고, 그로 인해 상기 멤브레인이 형성되었을 때, 상기 증착 용기의 온도는 응고된 재료 (140)가 액체 상태 (130)으로 되돌아오도록 다시 증가한다. 예를 들면, 상기 장치주변의 온도는 실온으로 되돌아올 수 있다. 재료 (130)가 용융되면, 액체가 채워진 폐쇄된 공동 (120)이 형성된다. 그 결과, 탄성 재료 멤브레인에 의해 각각 부분적으로 폐쇄된 몇몇 액체 밀폐장치들을 포함하는 장치와 지지체 (100)의 벽 (110)이 만들어진다.
하나 또는 그 이상 추가된 층들 (160)은 상기 폐쇄 층 (150) 위에 형성될 수 있다 (도 1h). 하나 또는 그 이상 추가된 층들이 만들어질 수 있다. 그러한 추가적인 층(들)을 만들기 위해, 예를 들어 적층(lamination)에 의해 증착 또는 변형이 될 수 있다. 추가적인 층은 예를 들어 PET를 기초로 한 층 (104)과 동일한 것 일 수 있는 탄성 재료의 막일 수 있다.
그 다음으로 층 (160)은 하나 또는 그 이상의, 예를 들면 반사방지 특성 또는, 두꺼운 바니시(varnish), 방오 또는 내마모성, 또는 충격방지 특성과 같은 기능성이 있는 층 (170처럼 기준 블럭에 의해 구조화된 것)들로 커버될 수 있다.
이것을 위해 상기 기판 (102)은 유지되거나, 택일적으로 상기 유연성 물질 층 (104)으로부터 분리될 수 있다.
한가지 가능성에 따르면, 예를 들어 개개의 광학 렌즈를 만들기 위한 것과 같은 특정 응용을 위해서, 폐쇄된 공동들 (120)이 서로 분리될 수 있다. 그러므로 액체가 채워진 폐쇄된 밀폐장치는 분리되거나 개별화된다.
예를 들면 이러한 분리는 레이저, 초음파, 또는 하나 이상의 절결 기구로 인해 이루어진다.
바로 전에 주어진 방법은 파릴렌 외의 물질들의 증착에 적용될 수도 있다. 이 파릴렌외의 물질의 예에는, Biomacromolecules, 2007, 8, 2564-2570에 기재된 것으로서 iCVD(개시된 CVD)에 의해 증착될 수 있는 폴리(1,3,5-트리비닐트리메틸사이크로트리실록산(poly(1,3,5-trivinyltrimethylcyclotrisiloxane(poly(V3D3)로 지정된 것)))과 같은 투명한 재료가 있다. 350 내지 450 mTorrs를 포함하는 범위에서의 증착압력을 위해, 증착온도는 약 35℃정도일 수 있다. 이러한 압력과 온도는 공동들 (120)을 채우기 위해 주어진 재료를 위한, 아마도 가능한 액체들의 넓은 범위의 사용을 허용할 수 있다.
폴리(1,3,5)트리비닐트리메틸사이크로트리실록산(poly(V3D3)로 지정된 것)은 초기에 고체의 형태로 유지될 수 있는 액체로서 주어진 상기 재료 (130)의 압력과 온도에서 증착될 수 있고, 대기 압력과 온도에서 액체 상태로 되돌아갈 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 광학 렌즈 또는 렌즈의 매트릭스의 제조를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 폐쇄 층은 미리 응고되거나 겔로 변형된 재료 위에 증착됨으로써 앞서 묘사한 파릴렌 층의 형태가 될 수 있고, 그러면 상기 밀폐장치의 상기 액체 형태를 위한 증착 후에 액체 상태로 되돌아 올 수 있다.

Claims (8)

  1. a) 액체 형태의 하나 이상의 주어진 재료를 지지체(100)에 증착시키는 단계;
    b) 상기 주어진 재료(130)를 적어도 부분적으로 응고시키는 단계;
    c) 상기 응고된 재료 위로 저압 증착에 의해 멤브레인을 만들고, 상기 멤브레인과 상기 지지체는 상기 주어진 재료로 채워진 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치를 형성하는 단계;및
    d) 상기 폐쇄된 밀폐장치에서 상기 주어진 재료(130)를 다시 액화시키기 위해 상기 주어진 재료를 용융시키는 단계;를 포함하는 하나 이상의 액체로 채워지고 하나 이상의 멤브레인으로 폐쇄된 하나 이상의 폐쇄된 밀폐장치가 구비된 장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 멤브레인을 형성하는 상기 재료는 탄성 재료인 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 멤브레인을 형성하는 상기 재료는 폴리-파라-크실릴렌(poly-para-xylylene), 하나 이상의 폴리-파라-크실릴렌 유도체, 또는 상기 폴리-파라-크실릴렌 및 상기 하나 이상의 유도체의 혼합물을 기초로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저압 증착이 1 내지 500 mTorrs의 압력 또는 진공에서 실행되는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저압 증착이 -196℃ 내지 80℃의 온도에서 실행되는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 지지체는 몇몇 분리된 공동들을 포함하고, 단계 a)는 상기 주어진 재료 (130)로 하나 이상의 공동을 채우는 것을 포함하며, 단계 c)에서 형성되는 멤브레인 및 상기 공동들은 상기 주어진 재료들로 채워진 몇몇 분리되고 폐쇄된 밀폐장치들을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 지지체는 몇몇 분리된 공동들을 포함하고, 단계 a)는 상기 주어진 재료로 하나 이상의 공동을 채우는 것과 또 다른 주어진 액체 재료로 하나 이상의 공동을 채우는 것을 포함하고, 단계 b)는 또한 나아가 상기 주어진 재료 (130)의 적어도 부분적인 응고를 포함하고, 단계 c)에서 형성되는 멤브레인 및 상기 공동들은 다른 액체들로 채워진 몇몇 분리되고 폐쇄된 밀폐장치들을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 주어진 재료는 다음의 재료들: 액정, 이온성 액체, 미네랄 오일, 프린트 잉크에 사용되는 오일, 실리콘 오일, 액체와 겔화제를 기초로 한 열가역성 겔 중 하나로부터 선택되는 방법.
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