KR102366748B1 - 노즐 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체를 분무하기 위한 노즐 장치(1-1)에 고나한 것이며, 노즐 장치(1-1)는, 기판(3), 복수의 체-측 오리피스(5a)를 포함하고, 기판(3)의 체-측(3c) 상에 제공된 체-측 멤브레인(5), 및 복수의 스프레이-측 오리피스(7a)를 포함하고, 기판(3)의 스프레이-측(3d) 상에 제공된 스프레이-측 멤브레인(7)을 포함하며, 상기 기판(3)은 체-측 멤브레인(5)으로 연장되는 제 1 공동 부분(4a)과, 제 1 공동 부분(4a)으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)까지 연장되는 제 2 공동 부분(4b)을 구비하며, 이에 의해 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에서 유체 연통 축(9)을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분(4a)은 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)보다 큰 단면적(11)을 가지며, 단면들은 유체 연통 축(9)에 대한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 노즐 장치에 관한 것이다. 특히, 액체의 분무를 위한 노즐 장치 및 그러한 노즐 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
노즐 장치는 액체를 분무하도록, 즉 액체의 에어로졸을 만들도록 구성될 수 있다. 이러한 유형의 노즐 장치는 분무될 액체에 함유된 임의의 원하지 않는 더 큰 입자를 여과하기 위한 필터가 제공된 필터 측면을 갖는 기판을 포함할 수 있다. 기판은 또한 복수의 오리피스를 갖는 스프레이-멤브레인이 제공된 스프레이-측을 가질 수 있다. 스프레이-멤브레인 및 필터는 액체 연통하도록 구성된다. 분무 공정에서, 액체는 먼저 약간의 압력 강하가 얻어지는 필터를 통과한다. 이어서 여과된 액체는 멤브레인의 오리피스를 통과하며, 이에 의해 액체가 분무된다.
이러한 노즐 장치의 예는 미국 특허 공개 제 US 2005/0178862 A1 호에 개시되어 있다. 노즐 장치는 적어도 하나의 여과 오리피스 및 미세-가공된 강화 노즐 플레이트를 구비한 여과 플레이트를 가지며, 이는 작은 액체 액적을 공기, 또는 작은 액적 크기 분포를 갖는 액체로 생성하고 작은 기포를 액체로 만들 수 있다.
노즐 장치 상의 압력 강하는 특정 분야, 예를 들어 고점도를 갖는 약물을 분무하기 위한 비교적 큰, 전형적으로 30-50 바(bar)와 같은 복수의 바일 필요가 있다. 미국 특허 공개 제 US 2005/0178862 호에 개시된 노즐 장치는 이러한 용도에 충분히 견고하지 않을 수 있고, 따라서 노즐 플레이트는 파손될 수 있다.
상기 관점에서, 본 개시의 일반적인 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하거나 적어도 완화시키는 노즐 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액체를 분무하기 위한 노즐 장치가 제공되며, 상기 노즐 장치는 기판, 복수의 체-측 오리피스를 포함하고, 기판의 체-측 상에 제공된 체-측 멤브레인, 및 복수의 스프레이-측 오리피스를 포함하고, 기판의 스프레이-측 상에 제공된 스프레이-측 멤브레인을 포함하며, 상기 기판은 체-측 멤브레인으로 연장되는 제 1 공동 부분과, 제 1 공동 부분으로부터 스프레이-측 멤브레인까지 연장되는 제 2 공동 부분을 구비하며, 이에 의해 체-측 오리피스와 스프레이-측 오리피스 사이에서 유체 연통 축을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분은 제 2 공동 부분의 단면적보다 큰 단면적을 가지며, 단면들은 유체 연통 축에 대한 것이다.
따라서, 제 2 공동 부분 및 제 1 공동 부분은 기판을 통해 연장되는 채널을 형성하며, 이 채널은 채널이 제 1 공동 부분으로부터 제 2 공동 부분으로 전이함에 따라 감소하는 단면적을 갖는다.
제 2 공동 부분이 제 1 공동 부분보다 단면적이 더 작기 때문에, 압력에 노출되는 스프레이-측 멤브레인의 영역은 체-측 멤브레인의 대응 영역보다 실질적으로 작게 만들어질 수 있다. 따라서, 보다 견고한 노즐 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 공동 부분의 임의의 단면적은 제 2 공동 부분의 임의의 단면적보다 크다. 따라서, 유체 연통 축에 대하여, 제 1 공동 부분의 길이를 따른 제 1 공동 부분의 임의의 단면적은, 유체 연통 축에 대하여, 제 2 공동 부분의 길이를 따른 제 2 공동 부분의 임의의 단면적보다 더 크다.
제 1 공동의 단면적은 유체 연통 축을 따라 일정할 수 있다. 제 2 공동의 단면적은 유체 연통 축을 따라 일정할 수 있다.
일 예에 따르면, 제 2 공동 부분은 단지 단일 스프레이-측 오리피스와 유체 연통할 수 있다.
다른 예에 따르면, 제 2 공동 부분은 각각의 스프레이-측 오리피스가 제 2 공동 부분의 2개의 대향 배열된 내부 벽에 인접하여 배열되도록 구성될 수 있다. 이는 제 2 공동 부분의 벽의 에지와 제 2 공동 부분의 벽의 반대 에지 사이에, 단일 스프레이-측 오리피스만이 제공됨을 의미한다. 그러나, 스프레이-측 멤브레인의 표면을 따라 제 2 공동 부분의 종방향 연장부와 평행하게 단일 열로 배열된 복수의 스프레이-측 오리피스가 있을 수 있다.
상기 예에 따른 스프레이-측 오리피스 구성은 에어로졸 액적 충돌의 위험을 감소시켜 더 큰 액적을 형성한다. 특정 분야, 예를 들어 의료 분야에서 에어로졸의 미세한 액적을 유지하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 각각의 스프레이-측 오리피스는 임의의 체-측 오리피스 단면적보다 크거나 동일한 단면적을 갖는다. 이는 액체에 존재하는 큰 분자가 스프레이-측 오리피스를 막히게 할 위험을 감소시킨다. 예를 들어 분자의 배향이 체-측 멤브레인에 도달할 때 단면적이 더 작은 특정 방향에 존재한다면, 이러한 분자는 특정 분야에서 이론적으로 체-측 오리피스를 통해 이동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 체-측 오리피스의 개수는 스프레이-측 오리피스의 개수보다 많다. 이러한 방식으로, 체-측 멤브레인 위의 낮은 압력 강하가 얻어질 수 있다. 스프레이-측 멤브레인 위의 더 높은 압력 강하는 체-측 멤브레인의 활성 영역보다 훨씬 작은 활성 영역을 갖기 때문에 얻어진 기계적 강도의 증가에 의해 보상된다. 여기서 활성 영역이란 스프레이-측 오리피스 및 체-측 오리피스가 제공된 각각의 멤브레인의 영역을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 유체 연통 축을 따라, 제 1 공동 부분의 축방향 길이는 제 2 공동 부분의 축방향 길이와 동일하다. 따라서, 스프레이-측 멤브레인을 향하여 제 2 공동 부분(들)에 의해 제공된 벽의 두께는 제 1 공동 부분과 동일한 길이 치수를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 체-측 오리피스는, 스프레이-측 오리피스가 스프레이-측 멤브레인에서 차지하는 것보다 체-측 멤브레인에서 더 큰 영역을 차지한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판은 제 1 공동 부분이 제공된 제 1 웨이퍼와, 제 2 공동 부분이 제공된 제 2 웨이퍼를 포함하며, 상기 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼는 서로 접합되어 기판을 형성한다.
일 실시예에 따르면, 기판은 반도체 재료로 제조된다. 반도체 재료는 예를 들어 실리콘일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 체-측 멤브레인 및 스프레이-측 멤브레인은 비산화물 세라믹, 산화물, 실리콘 또는 금속 중 하나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판은 상기 제 1 공동 부분으로부터 상기 스프레이-측 멤브레인까지 연장되는 복수의 제 2 공동 부분을 포함하며, 이에 의해 체-측 오리피스와 스프레이-측 오리피스 사이에서 각 유체 연통 축을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분은 임의의 제 2 공동 부분의 단면적보다 큰 단면적을 갖는다.
따라서, 각각의 제 2 공동 부분은 스프레이-측 멤브레인의 복수의 스프레이-측 오리피스의 각각의 세트와 유체 연결될 수 있다.
복수의 제 2 공동 부분을 갖는 기판을 제공함으로써, 스프레이-측 멤브레인에 더 많은 스프레이-측 오리피스가 제공될 수 있고, 따라서 제 2 공동 부분의 더 작은 단면적에 의해 제공된, 스프레이-측 멤브레인의 더 높은 기계적 강도를 유지하면서 더 높은 스루풋이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 임의의 제 1 공동 부분의 임의의 단면적은, 유체 연통 축에 대해, 제 2 공동 부분의 임의의 단면적보다 크다.
일 예에 따르면, 기판에는 복수의 제 2 공동 부분 및 복수의 제 1 공동 부분이 제공될 수 있다. 각각의 제 1 공동 부분은 단지 하나의 제 2 공동 부분과 유체 연통될 수 있다. 이러한 예에서, 따라서 각각의 제 1 공동 부분은 제 2 공동 부분들 각각과 연결된다. 체-측 멤브레인의 체-측 오리피스로부터 스프레이-측 멤브레인의 스프레이-측 오리피스까지, 기판을 통한 유체 연통 채널의 개수는 이 경우에 제 2 공동 부분의 개수와 동일할 수 있는, 제 1 공동 부분의 개수와 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유체 연통 축에 대한 상기 제 2 공동 부분의 전체 단면적은 체-측 오리피스가 제공된 체-측 멤브레인의 영역보다 작다.
체-측 멤브레인에 작용하는 힘이 스프레이-측 멤브레인에 작용하는 힘에 비해 작기 때문에, 체-측 멤브레인은 스프레이-측 멤브레인과 동일한 기계적 강도를 요구하지 않는다.
본 개시의 제 2 양태에 따르면, 제 1 양태에 기재된 노즐 장치를 포함하는 약제 전달 장치가 제공된다.
노즐 장치는 약물 전달 장치의 전달 부재이다. 약물 전달 장치는 약물이 투여 동안 노즐 장치를 통과하여 약물을 분무하여 에어로졸을 생성하도록 구성되어 있다.
일 실시예에 따르면, 약물 전달 장치는 흡입기 또는 아이 디스펜서(eye dispenser)이다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 액체를 분무하기 위한 노즐 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 a) 제 1 웨이퍼를 제공하는 단계, c) 제 1 웨이퍼의 제 1 측면 상에 체-측 멤브레인 층을 제공하는 단계, d) 체-측 멤브레인 층 내에 체-측 오리피스를 제공함으로써 체-측 멤브레인을 얻는 단계, e) 체-측 멤브레인으로 연장되는 제 1 공동 부분을 제 1 웨이퍼에 제공하는 단계, f) 제 2 웨이퍼를 제공하는 단계, h) 스프레이-측 멤브레인 층을 제 2 웨이퍼의 제 1 측면 상에 제공하는 단계, i) 스프레이-측 멤브레인 층 내에 스프레이-측 오리피스를 제공함으로써 스프레이-측 멤브레인을 얻는 단계, j) 스프레이-측 멤브레인으로 연장되는 제 2 공동 부분을 제 2 웨이퍼에 제공하는 단계, 및 k) 제 1 웨이퍼의 제 2 측면을 제 2 웨이퍼의 제 2 측면과 접합시켜 기판을 형성하는 단계 ― 상기 체-측 멤브레인은 노즐 장치의 체-측을 형성하고 그리고 상기 스프레이-측 멤브레인은 노즐 장치의 스프레이-측을 형성함 ―를 포함하며, 이에 의해 제 2 공동 부분은 제 1 공동 부분으로부터 스프레이-측 멤브레인까지 연장되며, 이에 의해 체-측 오리피스와 스프레이-측 오리피스 사이에서 유체 연통 축을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분은 제 2 공동 부분의 단면적보다 큰 단면적을 가지며, 단면은 유체 연통 축에 대한 것이다.
방법의 단계들은 반드시 상기 순서대로 수행될 필요는 없다. 단계 f) 내지 j)는 예를 들어 단계 a) 내지 e) 전에 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 d), e), i) 및 j)는 에칭하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 단계 j)는 제 2 웨이퍼 내에 복수의 제 2 공동 부분을 제공하는 단계를 포함하며, 각각은 스프레이-측 멤브레인으로 연장된다.
일반적으로, 특허청구범위에 사용된 모든 용어는 본 명세서에서 달리 구체적으로 정의되지 않는 한 기술 분야에서의 일반적인 의미에 따라 해석되어야 한다. 요소, 장치, 구성 요소, 수단 등에 대한 모든 언급은 달리 명시되지 않는 한, 요소, 장치, 구성 요소, 수단 등의 적어도 하나의 예를 언급하는 것으로 공개적으로 해석되어야 한다.
이제 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명한다.
도 1은 노즐 장치의 개략적인 예의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 노즐 장치를 통한 선 A-A를 따른 단면도이다.
도 2b 및 도 2c는 각각 선 B-B 및 C-C를 따른 단면도이다.
도 3은 노즐 장치의 다른 개략적인 예의 사시도이다.
도 4는 선 D-D를 따른 도 3의 노즐 장치를 통한 단면을 도시한다.
도 5는 노즐 장치의 또 다른 개략적인 예의 사시도이다.
도 6a는 선 E-E를 따른 도 5의 노즐 장치를 통한 단면을 도시한다.
도 6b는 노즐 장치의 체-측으로부터의 사시도로서, 선 E-E를 따른 도 5의 노즐 장치를 통한 단면을 도시한다.
도 7은 노즐 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도 8은 노즐 장치를 포함하는 약물 전달 장치의 종단면의 개략적인 예이다.
도 1은 노즐 장치의 개략적인 예의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 노즐 장치를 통한 선 A-A를 따른 단면도이다.
도 2b 및 도 2c는 각각 선 B-B 및 C-C를 따른 단면도이다.
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도 5는 노즐 장치의 또 다른 개략적인 예의 사시도이다.
도 6a는 선 E-E를 따른 도 5의 노즐 장치를 통한 단면을 도시한다.
도 6b는 노즐 장치의 체-측으로부터의 사시도로서, 선 E-E를 따른 도 5의 노즐 장치를 통한 단면을 도시한다.
도 7은 노즐 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도 8은 노즐 장치를 포함하는 약물 전달 장치의 종단면의 개략적인 예이다.
이하, 예시적인 실시예가 도시되어 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 개념에 대하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 개념은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예로 한정되지 않으며; 오히려, 이들 실시예는 예시로서 제공되며, 본 개시는 철저하고 완전하며, 본 발명의 개념의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 액체를 분무하도록 구성된 노즐 장치의 제 1 예를 도시한다. 노즐 장치(1-1)는 기판(3)을 포함한다. 기판(3)은 서로 접합된 제 1 웨이퍼(3a) 및 제 2 웨이퍼(3b)를 포함하여 기판(3)을 형성한다. 기판(3)은 체-측(3c) 또는 필터 측면과, 체-측(3c)과 대향하여 배치된 스프레이-측(3d)을 갖는다.
이제 도 2a를 참조하면, 예시된 노즐 장치(1-1)가 보다 상세하게 설명될 것이다. 노즐 장치(1-1)는 기판(3)의 체-측(3c) 상에 제공된 체-측 멤브레인(5)을 추가로 포함한다. 노즐 장치(1-1)는 또한 기판(3)의 스프레이-측(3d) 상에 제공된 스프레이-측 멤브레인(7)을 포함한다.
체-측 멤브레인(5)에는 복수의 체-측 오리피스(5a)가 제공된다. 스프레이-측 멤브레인(7)에는 복수의 스프레이-측 오리피스(7a)가 제공된다. 각각의 체-측 오리피스(5a)는 스프레이-측 오리피스(7a)의 축방향 연장부에 대하여 임의의 스프레이-측 오리피스(7a)의 단면과 동일하거나 그보다 작은, 그 축방향 연장부에 대한 단면을 갖는다.
기판(3)은 체-측 멤브레인(5)으로 연장되는 제 1 공동 부분(4a)을 갖는다. 제 1 공동 부분(4a)은 체-측 오리피스(5a)로 연장된다. 기판(3)은 제 1 공동 부분(4a)으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장되는 제 2 공동 부분(4b)을 갖는다. 제 2 공동 부분(4b)은 제 1 공동 부분(4a) 내로 개방되는 마우스(4c)를 갖는다. 제 2 공동 부분(4b)은 제 1 공동 부분(4a)으로부터 스프레이-측 오리피스(7a)까지 연장된다. 따라서, 체-측 멤브레인(5), 특히 체-측 오리피스(5a)는 스프레이-측 멤브레인(7), 특히 제 1 공동 부분(4a) 및 제 2 공동 부분(4b)을 통해 스프레이-측 오리피스(7a)와 유체 연통된다. 이 유체 연통은 체-측 멤브레인(5)으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장되는 유체 연통 축(9)을 따라 제공된다.
도 2a에 도시된 예에 따르면, 유체 연통 축(9)을 따른 제 1 공동 부분(4a)의 축방향 길이(l1)는 제 2 공동 부분(4b)의 축방향 길이(l2)와 동일하다. 따라서, 제 1 웨이퍼(3a) 및 제 2 웨이퍼(3b)는 동일하게 두껍다. 일 변형에 따르면, 제 1 웨이퍼(3a)와 제 2 웨이퍼(3b)의 두께는 상이할 수 있다.
사용시에, 분무될 액체는 먼저 체-측 멤브레인(5)의 체-측 오리피스(5a)를 관통하여 제 1 공동 부분(4a)으로 진입한다. 여기에서, 작은 압력 강하가 얻어진다. 액체는 제 1 공동 부분(4a)을 통해 제 2 공동 부분(4b) 내로 이동하여 최종적으로 스프레이-측 멤브레인(7)의 스프레이-측 오리피스(7a)를 관통한다. 따라서 제트 흐름이 생성되는데, 이는 레일리(Rayleigh) 불안정성으로 인해 에어로졸을 형성하는 작은 액적으로 분해된다.
도 2b는 선 B-B를 따른 노즐 장치(1-1)의 단면을 도시한다. 이 단면은 유체 연통 축(9)에 대한 단면이고, 따라서 체-측 멤브레인(5a) 및 스프레이-측 멤브레인(7a)의 주 표면 연장부와 평행한 절단부에 해당한다. 따라서, 제 1 공동 부분(4a)은 단면에서 볼 수 있다. 예시된 제 1 공동 부분(4a)의 단면적(11)은 치수(d1 및 d2)의 곱에 의해 결정된다.
도 2c는 선 C-C를 따른 노즐 장치(1-1)의 단면을 도시한다. 이 단면은 선 B-B를 따른 단면과 평행하다. 여기서, 제 2 공동 부분(4b)은 단면에서 볼 수 있다. 예시된 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)은 본질적으로 치수(d3 및 d4)의 곱에 의해 결정된다.
제 1 공동 부분(4a)의 단면적(11)은 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)보다 크다. 제 1 공동 부분(4a)의 단면적(11)은 유체 연통 축(9)을 따라 일정하다. 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)은 유체 연통 축(9)을 따라 일정하다.
도 3은 액체를 분무하도록 구성된 노즐 장치의 제 2 예를 도시한다. 노즐 장치(1-2)는 제 1 예와 유사하다. 그러나, 제 2 예는 복수의 제 2 공동 부분 및 복수의 제 1 공동 부분을 포함한다. 이러한 각각의 제 2 공동 부분은 각각의 제 1 공동 부분으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장된다. 상호 연결된 제 2 공동 부분 및 제 1 공동 부분의 각 쌍은 스프레이-측 멤브레인(7)의 스프레이-측 오리피스(7a)와 체-측 멤브레인(5)의 체-측 오리피스(5a) 사이에 유체 연통을 제공한다.
도 4는 스프레이-측 멤브레인(7)과 체-측 멤브레인(5) 사이의 유체 연통 구성을 도시한다. 기판(3)은 복수의 제 1 공동 부분(4a) 및 복수의 제 2 공동 부분(4b)을 포함한다. 제 1 공동 부분(4a)의 개수는 제 2 공동 부분(4b)의 개수와 동일하다. 제 1 공동 부분(4a) 및 제 2 공동 부분(4b)의 각 쌍은 체-측 멤브레인(5)의 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 멤브레인(7)의 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에 유체 연통을 제공하는 각각의 채널을 형성한다. 이러한 각각의 채널은 체-측(3c)으로부터 기판(3)의 스프레이-측(3d)으로 연장되는 각각의 유체 연통 축(9)을 갖는다.
유체 연통 축(9)에 대한, 각각의 제 1 공동 부분(4a)의 단면적은 대응하는 제 2 공동 부분(4b)의 단면적보다 크다.
도 5는 노즐 장치의 제 3 예를 도시한다. 노즐 장치(1-3)는 제 2 예와 유사하다. 노즐 장치(1-3)는 복수의 제 2 공동 부분 및 복수의 제 1 공동 부분을 포함한다. 복수의 제 2 공동 부분은 단일의 제 1 공동 부분으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장된다. 제 1 공동 부분과 상호 연결된 복수의 제 2 공동 부분은 스프레이-측 멤브레인(7)의 스프레이-측 오리피스(7a)와 체-측 멤브레인(5)의 체-측 오리피스(5a) 사이에 유체 연통을 제공한다.
도 6a는 선 E-E를 따른 단면도를 도시한다. 복수의 제 2 공동 부분(4b)은 스프레이-측 멤브레인(7)으로부터 하나의 제 1 공동 부분(4a-1)까지 연장되고, 복수의 제 2 공동 부분(4b)은 스프레이-측 멤브레인(7)으로부터 다른 제 1 공동 부분(4a-2)까지 연장되는 것을 알 수 있다. 2개의 제 1 공동 부분은 서로 액체 분리되어 있다. 따라서 이들은 유체 연통이 아니다. 각각의 제 1 공동 부분(4a)은 체-측 멤브레인(5)으로 연장된다. 이러한 방식으로, 체-측(3c)으로부터 스프레이-측(3d)으로 유체 연통이 제공될 수 있다. 특히, 체-측 멤브레인(5)의 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 멤브레인(7)의 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에 유체 연통이 제공된다.
도 6b는 도 6a에 도시된 스프레이-측 오리피스(7a)의 구성에 대응하여 파이-형(pie-like) 방식으로 배열된 체-측 오리피스(5a)의 구성을 도시한다.
일반적으로, 체-측 오리피스의 레이아웃 또는 구성은 본질적으로 특정 응용에 적합할 수 있다. 스프레이-측 오리피스의 레이아웃 또는 구성은 본질적으로 특정 구성에 임의의 적합한 것일 수 있다. 그러나, 그/그들 전체 연장부를 따라 대응하는 유체 연통 축과 평행하게 연장되는 제 2 공동 부분(들)을 제공하는 것이 유리하다. 제 1 공동 부분(들)에도 일반적으로 동일하게 적용된다.
노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)의 제조 예를 도 7을 참조하여 설명한다. 노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)는 복수의 상이한 프로세스에 따라 제조될 수 있음에 유의해야 한다.
단계 a)에서, 제 1 웨이퍼(3a)가 제공된다. 제 1 웨이퍼(3a)는 반도체 재료로 제조될 수 있다. 적합한 반도체 재료의 예는 실리콘이다. 제 1 웨이퍼(3a)는 양면 연마될 수 있다.
단계 b)에서, 제 1 웨이퍼(3a)의 제 1 측면과 반대되는 제 1 측면 및 제 2 측면 각각에는 보호 층 및/또는 접착제 층이 제공된다.
보호 층은 예를 들어 실리콘 산화물일 수 있다. 보호 층은 예를 들어 열 산화물 증착에 의해 제 1 웨이퍼(3a) 상에 증착될 수 있다.
단계 c)에서, 체-측 멤브레인 층이 제 1 웨이퍼(3a)의 제 1 측면 상에 제공된 보호 층 상에 제공된다. 체-측 멤브레인 층은 예를 들어 플라즈마 강화 화학 기상 증착에 의해 보호 층 상에 증착될 수 있다. 체-측 멤브레인 층은 예를 들어 실리콘 질화물일 수 있다.
단계 d)에서, 체-측 오리피스(5a)가 체-측 멤브레인 층에 제공되어 체-측 멤브레인(5)을 얻는다. 체-측 오리피스(5a)는, 예를 들어 적절하게 패턴화된 포토레지스트를 제공하고, 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 체-측 멤브레인 층 내로 체-측 오리피스(5a)의 패턴을 에칭함으로써 포토리소그래피를 사용하여 얻을 수 있다. 단계 d)는 또한 체-측 멤브레인 층의 패터닝 후에 포토레지스트의 제거를 포함할 수 있다.
단계 e)에서, 제 1 공동 부분(4a)은 제 1 웨이퍼(3a)의 제 1 측면 상의 보호 층을 통해 체-측 멤브레인(5)으로 연장되는 제 1 웨이퍼(3a)에 제공된다. 몇몇 제 1 공동 부분(4a)의 경우, 이 단계에서 각각의 제 1 공동 부분(4a)이 제공된다.
단계 e)는 제 1 공동 부분을 제공하기 위해 패턴/관통 홀을 갖는 제 1 웨이퍼(3a)의 제 2 측면 상에 포토레지스트를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 에칭 기술을 사용하여 제 1 웨이퍼(3a)의 일부, 예를 들어 깊은 반응성 이온 에칭을 제거함으로써, 제 1 공동 부분(4a) 또는 공동(4a)이 생성될 수 있다. 그 후, 포토레지스트는 제 1 웨이퍼(3a)의 제 2 측면으로부터 제거된다. 포토레지스트의 패턴에 의해 노출된 보호 또는 접착제 층의 일부는 단계 e) 동안 제 2 측면으로부터 제거된다. 이러한 층의 제거는 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 수행될 수 있다.
마지막으로, 보호 층은 예를 들어 불화 수소 에칭을 사용하여 체-측 멤브레인(5) 아래로부터 제거될 수 있다. 단계 e) 후에 여전히 남아 있는 나머지 보호 또는 접착제 층은 또한 제 2 측면으로부터 제거된다. 이 층의 제거는 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 수행될 수 있다.
단계 f)에서, 제 2 웨이퍼(3b)가 제공된다. 제 2 웨이퍼(3b)는 반도체 재료로 제조될 수 있다. 적합한 반도체 물질의 예는 실리콘이다. 제 2 웨이퍼(3b)는 양면 연마될 수 있다.
단계 g)에서, 제 2 웨이퍼(3b)의 제 1 측면과 반대인 제 1 측면 및 제 2 측면 각각에는 보호 층 및/또는 접착제 층이 제공된다.
보호 층은 예를 들어 실리콘 산화물일 수 있다. 보호 층은 예를 들어 열 산화물 증착에 의해 제 2 웨이퍼(3b) 상에 증착될 수 있다.
단계 h)에서, 스프레이-측 멤브레인 층이 제 2 웨이퍼(3b)의 제 1 측면 상에 제공된 보호 층 상에 제공된다. 스프레이-측 멤브레인 층은 예를 들어 플라즈마 강화 화학 기상 증착에 의해 보호 층 상에 증착될 수 있다. 스프레이-측 멤브레인 층은 예를 들어 실리콘 질화물일 수 있다.
단계 i)에서 스프레이-측 오리피스(7a)는 스프레이-측 멤브레인 층에 제공되어 스프레이-측 멤브레인(7)을 얻는다. 스프레이-측 오리피스(7a)는, 예를 들어 적절하게 패턴화된 포토레지스트를 제공하고, 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 스프레이-측 오리피스(7a)의 패턴을 스프레이-측 멤브레인 층으로 에칭함으로써 포토리소그래피를 사용하여 얻을 수 있다. 단계 i)는 또한 스프레이-측 멤브레인 층의 패터닝 후에 포토레지스트의 제거를 포함할 수 있다.
단계 j)에서, 제 2 공동 부분(4b)은 제 2 웨이퍼(3b)에 제공되고, 제 2 웨이퍼(3b)의 제 1 측면 상의 보호 층을 통해 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장된다. 몇몇 제 2 공동 부분(4b)의 경우, 이 단계에서 각각의 제 2 공동 부분(4b)이 제공된다.
단계 j)는 제 2 공동 부분(들)을 제공하기 위한 패턴으로 제 2 웨이퍼(3b)의 제 2 측면 상에 포토레지스트를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 에칭 기술을 사용하여 제 2 웨이퍼(3b)의 일부, 예를 들어 깊은 반응성 이온 에칭을 제거함으로써, 제 2 공동 부분(4b) 또는 제 2 공동 부분(4b)이 생성될 수 있다. 그 후, 포토레지스트는 제 2 웨이퍼(3b)의 제 2 측면으로부터 제거된다. 포토레지스트의 패턴에 의해 노출된 보호 또는 접착제 층의 일부는 단계 e) 동안 제 2 측면으로부터 제거된다. 이러한 층의 제거는 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 수행될 수 있다.
마지막으로, 보호 층은 예를 들어 불화 수소 에칭을 사용하여 스프레이-측 멤브레인(7) 아래에서 제거될 수 있다. 단계 j) 후에 여전히 남아 있는 나머지 보호 또는 접착제 층은 또한 제 2 측면으로부터 제거된다. 이러한 층의 제거는 예를 들어 반응성 이온 에칭을 사용하여 수행될 수 있다.
단계 k)에서, 제 1 웨이퍼(3a)의 제 2 측면은 제 2 웨이퍼(3b)의 제 2 측면과 접합되어 기판(3)을 형성한다. 체-측 멤브레인(5)은 체-측면을 형성하고, 스프레이-측 멤브레인(7)은 노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)의 스프레이-측면을 형성한다.
노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)는 예를 들어 의료 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)는 흡입기 또는 아이 디스펜서(eye dispenser)와 같은 약제 전달 장치에 제공될 수 있다. 도 8은 노즐 장치 홀더에 부착된 노즐 장치(1-1, 1-2, 1-3)를 포함하는 종방향 섹션에서의 약물 전달 장치(15)의 예를 도시한다.
본 발명의 개념은 주로 몇 가지 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 전술한 것 이외의 다른 실시예는 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 개념의 범위 내에서 동일하게 가능하다.
Claims (15)
- 액체를 분무하기 위한 노즐 장치(1-1; 1-2; 1-3)에 있어서,
기판(3),
복수의 체-측 오리피스(5a)를 포함하고, 기판(3)의 체-측(3c) 상에 제공된 체-측 멤브레인(5), 및
복수의 스프레이-측 오리피스(7a)를 포함하고, 기판(3)의 스프레이-측(3d) 상에 제공된 스프레이-측 멤브레인(7)을 포함하며,
상기 기판(3)은 체-측 멤브레인(5)으로 연장되는 제 1 공동 부분(4a)과, 제 1 공동 부분(4a)으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)까지 연장되는 제 2 공동 부분(4b)을 구비하며, 이에 의해 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에서 유체 연통 축(9)을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분(4a)은 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)보다 큰 단면적(11)을 가지며, 단면들은 유체 연통 축(9)에 대한 것이고,
상기 기판(3)은 제 1 공동 부분(4a)이 제공된 제 1 웨이퍼(3a)와, 제 2 공동 부분(4b)이 제공된 제 2 웨이퍼(3b)를 포함하며, 상기 제 1 웨이퍼(3a) 및 제 2 웨이퍼(3b)는 서로 접합되어 기판(3)을 형성하는
노즐 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 1 공동 부분(4a)의 임의의 단면적은 제 2 공동 부분(4b)의 임의의 단면적보다 큰
노즐 장치. - 제 1 항에 있어서,
각각의 스프레이-측 오리피스(7a)는 임의의 체-측 오리피스(5a)의 단면적보다 크거나 동일한 단면적을 갖는
노즐 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
체-측 오리피스(5a)의 개수는 스프레이-측 오리피스(7a)의 개수보다 많은
노즐 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
체-측 오리피스(5a)는, 스프레이-측 오리피스(7a)가 스프레이-측 멤브레인(7)에서 차지하는 것보다 체-측 멤브레인(5)에서 더 큰 영역을 차지하는
노즐 장치. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(3)은 반도체 재료로 제조되는
노즐 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
체-측 멤브레인(5) 및 스프레이-측 멤브레인(7)은 비산화물 세라믹, 산화물, 실리콘 또는 금속 중 하나를 포함하는
노즐 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(3)은 상기 제 1 공동 부분(4a)으로부터 상기 스프레이-측 멤브레인(7)까지 연장되는 복수의 제 2 공동 부분(4b)을 포함하며, 이에 의해 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에서 각 유체 연통 축(9)을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분(4a)은 임의의 제 2 공동 부분(4b)의 단면적보다 큰 단면적을 갖는
노즐 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 유체 연통 축(9)에 대한 상기 제 2 공동 부분(4b)의 전체 단면적은 체-측 오리피스(5a)가 제공된 체-측 멤브레인(5)의 영역보다 작은
노즐 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 노즐 장치(1-1; 1-2; 1-3)를 포함하는 약물 전달 장치(15).
- 제 11 항에 있어서,
상기 약물 전달 장치(15)는 흡입기 또는 아이 디스펜서(eye dispenser)인
약물 전달 장치(15). - 액체를 분무하기 위한 노즐 장치(1-1; 1-2; 1-3)를 제조하는 방법에 있어서,
a) 제 1 웨이퍼(3a)를 제공하는 단계,
c) 제 1 웨이퍼(3a)의 제 1 측면 상에 체-측 멤브레인 층을 제공하는 단계,
d) 체-측 멤브레인 층 내에 체-측 오리피스(5a)를 제공함으로써 체-측 멤브레인(5)을 얻는 단계,
e) 체-측 멤브레인(5)으로 연장되는 제 1 공동 부분(4a)을 제 1 웨이퍼(3a)에 제공하는 단계,
f) 제 2 웨이퍼(3b)를 제공하는 단계,
h) 스프레이-측 멤브레인 층을 제 2 웨이퍼(3b)의 제 1 측면 상에 제공하는 단계,
i) 스프레이-측 멤브레인 층 내에 스프레이-측 오리피스(7a)를 제공함으로써 스프레이-측 멤브레인(7)을 얻는 단계,
j) 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장되는 제 2 공동 부분(4b)을 제 2 웨이퍼(3b)에 제공하는 단계, 및
k) 제 1 웨이퍼(3a)의 제 2 측면을 제 2 웨이퍼(3b)의 제 2 측면과 접합시켜 기판(3)을 형성하는 단계 ― 상기 체-측 멤브레인(5)은 노즐 장치(1-1; 1-2; 1-3)의 체-측을 형성하고 그리고 상기 스프레이-측 멤브레인(7)은 노즐 장치(1-1; 1-2; 1-3)의 스프레이-측을 형성함 ―를 포함하며,
이에 의해 제 2 공동 부분(4b)은 제 1 공동 부분(4a)으로부터 스프레이-측 멤브레인(7)까지 연장되며, 이에 의해 체-측 오리피스(5a)와 스프레이-측 오리피스(7a) 사이에서 유체 연통 축(9)을 따라 유체 연통을 제공하며, 제 1 공동 부분(4a)은 제 2 공동 부분(4b)의 단면적(13)보다 큰 단면적(11)을 가지며, 단면은 유체 연통 축(9)에 대한 것인
노즐 장치 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
단계 d), e), i) 및 j)는 에칭하는 단계를 포함하는
노즐 장치 제조 방법. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
단계 j)는 제 2 웨이퍼(3b) 내에 복수의 제 2 공동 부분(4b)을 제공하는 단계를 포함하며, 각각은 스프레이-측 멤브레인(7)으로 연장되는
노즐 장치 제조 방법.
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