KR20100112443A - Ink jet device, the ink jetting method using the such, and the fabricating method of channels for ink jet device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 잉크젯 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 채널부내에서 미세한 액적을 생성하여 노즐부를 통하여 토출가능하도록 구조와 이에 따른 장치가 개선된 잉크젯 장치와, 이를 이용한 잉크젯팅 방법 및 잉크젯 장치용 채널부의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an inkjet device, and more particularly, an inkjet device having an improved structure and a device according to the present invention so that fine droplets can be discharged through a nozzle part in a microchannel part, and an inkjetting method and a channel for the inkjet device using the same. The manufacturing method of a part is related.
통상적으로, 잉크젯 장치는 기판, 종이, 폴리머, 유리, 실리콘과 같은 모재위에 잉크를 젯팅해서 회로 패턴층의 형성, 전자 부품 제작, 문서 제작, 생화학 물질(항원, 효소) 도포, 바이오 물질(인공 장기, 근육, 뼈) 생성등에 이용된다.In general, an inkjet device jets ink onto a substrate such as a substrate, paper, polymer, glass, and silicon to form a circuit pattern layer, to fabricate an electronic component, to document, to apply a biochemical (antigen, enzyme), to a biomaterial (artificial organ). , Muscles, bones).
종래의 잉크 젯팅은 노즐부와 저장부가 설치된 헤드부에 잉크를 충전하고, 압력을 가하여 노즐부를 통하여 액적(droplet)을 토출하는 방법을 이용한다. 토출된 잉크를 다시 충전하기 위해서는 모세관 압력에 의하여 잉크가 저장부로 유동하거나, 잉크에 직접적으로 공압등을 가한다. 또한, 잉크 토출을 위하여 박막 또는 외팔보등의 기계 구조물을 변형시켜 생성한 압력을 이용한다.Conventional ink jetting uses a method of filling ink in a head unit provided with a nozzle unit and a storage unit, and applying a pressure to eject droplets through the nozzle unit. In order to refill the ejected ink, ink flows to the storage part by capillary pressure, or a pneumatic pressure is applied directly to the ink. In addition, the pressure generated by deforming a mechanical structure such as a thin film or cantilever is used for ejecting ink.
종래의 잉크 토출 방식을 간략하게 설명하면 다음과 같다.The conventional ink ejection method will be briefly described as follows.
첫째, 미국 특허 공개 번호 제2008-0055370호에는 압전 박막의 변형을 이용한 잉크 토출 방식이 개시되어 있다. 상기한 방식은 압전 소자로 박막을 형성하고, 압전 소자에 전압을 인가해 박막을 변형시키는 방식이다.First, US Patent Publication No. 2008-0055370 discloses an ink ejecting method using a deformation of a piezoelectric thin film. The above-described method is a method of forming a thin film with a piezoelectric element and deforming the thin film by applying a voltage to the piezoelectric element.
둘째, 미국 특허 공개 번호 제2008-0158302호에는 자성 외팔보의 변형을 이용한 잉크 토출 방식이 개시되어 있다. 상기한 방식은 자성 물질의 외팔보에 자기장을 가해 외팔보를 변형시키는 방식이다. Second, US Patent Publication No. 2008-0158302 discloses an ink ejection method using a deformation of the magnetic cantilever beam. The above method is a method of deforming the cantilever beam by applying a magnetic field to the cantilever beam of the magnetic material.
셋째, 미국 특허 등록 번호 제7,325,904호에는 가열에 의한 박막 변형을 이용한 잉크 토출 방식이 개시되어 있다. 상기한 방식은 박막/외팔보에 미세한 히이터를 제작하고, 이를 가열하여 박막을 변형시키는 방식이다. Third, US Patent Registration No. 7,325,904 discloses an ink ejection method using deformation of a thin film by heating. The above-described method is a method of producing a fine heater in the thin film / cantilever, and deforms the thin film by heating it.
넷째, 미국 특허 공개 번호 제2006-0087533호에는 버블 생성을 이용한 잉크 토출 방식이 개시되어 있다. 상기한 방식은 미세한 히이터로 잉크를 끓는점 이상으로 가열해서 버블을 생성하고, 팽창시키는 방식이다.Fourth, US Patent Publication No. 2006-0087533 discloses an ink ejecting method using bubble generation. The above method is a method in which the ink is heated above the boiling point with a fine heater to generate bubbles and expand.
그런데, 종래의 잉크 토출 방식은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the conventional ink ejecting method has the following problems.
첫째, 프린터 헤드 노즐부가 잉크에 의하여 막혔을때에는 잉크의 젯팅이 불가능해진다.First, ink jetting becomes impossible when the print head nozzle portion is blocked by ink.
둘째, 박막, 저장부, 노즐부등이 포함된 헤드부의 제조 공정이 복잡하다.Second, the manufacturing process of the head portion including the thin film, the storage portion, the nozzle portion, etc. is complicated.
셋째, 잉크의 물성치(점성, 표면 에너지)가 잉크의 젯팅 조건에 적합해야 하므로, 잉크의 제조 방법이 제한적이다.Third, since the physical properties (viscosity, surface energy) of the ink must be suitable for the jetting conditions of the ink, the method for producing the ink is limited.
넷째, 가열 방식에 의한 액적 생성일 경우, 적용가능한 잉크의 종류가 제한 적이다. 예컨대, 세포, 항원, 생화학 물질등 열에 약한 물질을 사용할 수 없다. Fourth, in the case of droplet generation by a heating method, the kind of applicable ink is limited. For example, heat-sensitive substances such as cells, antigens, and biochemicals cannot be used.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적어도 하나 이상의 잉크가 유동할 수 있는 채널부를 형성하여서, 미세 액적을 생성하여 노즐부를 통하여 토출할 수 있는 잉크젯 장치와, 이를 이용한 잉크젯팅 방법 및 잉크젯 장치용 채널부의 제조 방법을 제공하는 것을 주된 과제로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, by forming a channel portion through which at least one ink can flow, and generating ink droplets and ejecting them through a nozzle unit, an inkjetting method and an inkjet using the same It is a main subject to provide a manufacturing method of the channel part for apparatuses.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 장치는,In order to achieve the above object, the inkjet device according to an aspect of the present invention,
잉크가 유동하는 제 1 채널부와, 상기 제 1 채널부내로 잉크를 공급하는 잉크 저장부와, 상기 제 1 채널부내로 잉크를 펌핑하는 제 1 펌프를 가지는 잉크 채널부; An ink channel portion having a first channel portion through which ink flows, an ink storage portion for supplying ink into the first channel portion, and a first pump for pumping ink into the first channel portion;
상기 제 1 채널부와 연통되며, 가스가 유동하는 제 2 채널부와, 상기 제 2 채널부내로 가스를 공급하는 가스 탱크부와, 상기 제 2 채널부내로 가스를 펌핑하는 제 2 펌프를 가지는 가스 채널부;A gas in communication with said first channel portion, said second channel portion through which gas flows, a gas tank portion for supplying gas into said second channel portion, and a second pump for pumping gas into said second channel portion; Channel section;
상기 잉크 채널부 및 가스 채널부와 연통되며, 가스에 둘러싸인 잉크를 토출하는 노즐부; 및A nozzle portion communicating with the ink channel portion and the gas channel portion, and configured to discharge ink surrounded by gas; And
상기 잉크 채널부와, 가스 채널부를 제어하는 제어부;를 포함한다.And a controller configured to control the ink channel unit and the gas channel unit.
또한, 상기 제 1 채널부와, 제 2 채널부가 서로 결합되는 부분의 하류측에는 이들이 서로 일체로 연결되어서, 가스에 둘러싸인 잉크를 형성하는 채널 교차부가 형성되어 있다.Further, on the downstream side of the portion where the first channel portion and the second channel portion are coupled to each other, channel intersections are formed which are integrally connected to each other to form ink surrounded by gas.
게다가, 상기 노즐부에는 토출되는 액적의 소수성 내지 친수성 여부에 따라 이와 반대되는 물성의 친수성 소재나, 소수성 소재가 내부를 따라 코팅된다.In addition, the nozzle portion is coated with a hydrophilic material or a hydrophobic material having opposite properties depending on whether the droplets are hydrophobic or hydrophilic.
아울러, 상기 제 1 채널부는 제 1 잉크가 유동하는 제 1 잉크 채널부와, 상기 제 1 잉크 채널부와 연통되며, 상기 제 2 잉크가 유동하는 제 2 잉크 채널부를 포함하며, In addition, the first channel portion includes a first ink channel portion through which first ink flows, and a second ink channel portion in communication with the first ink channel portion and through which the second ink flows,
상기 제 1 잉크 채널부와, 제 2 잉크 채널부가 결합되는 부분의 하류측에는 이들이 서로 일체로 연결되어서 제1 잉크 및 제 2 잉크가 층류상 유동하는 영역을 제공하는 층류 채널부가 형성된다.Downstream of the portion where the first ink channel portion and the second ink channel portion are joined, they are integrally connected to each other to form a laminar flow channel portion that provides a region in which the first ink and the second ink flow in laminar flow.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 잉크젯 장치용 채널부의 제조 방법은, According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing an inkjet device channel portion is provided.
제 1 펌프를 펌핑하는 것에 의하여 잉크 채널부내로 잉크를 유동시키는 단계;Flowing ink into the ink channel portion by pumping a first pump;
제 2 펌프를 펌핑하는 것에 의하여 상기 잉크 채널부의 하류측에 연결된 가스 채널부내로 가스를 공급하는 단계; 및Supplying gas into a gas channel portion connected to a downstream side of the ink channel portion by pumping a second pump; And
상기 잉크 채널부와, 가스 채널부가 결합되는 부분의 하류측에 형성된 채널 교차부에서 가스에 둘러싸인 잉크를 형성하여서, 노즐부를 통하여 액적을 토출하는 단계;를 포함하되, And forming ink surrounded by the gas at a channel intersection formed on the downstream side of the portion where the gas channel portion is coupled to the ink channel portion, and discharging a droplet through the nozzle portion.
잉크 채널부와, 가스 채널부를 제어하는 제어부를 이용하여 잉크와 가스의 유량비를 제어하는 것을 특징으로 한다.The flow rate ratio of ink and gas is controlled using the ink channel part and the control part which controls a gas channel part.
또한, 토출된 액적의 부피는 잉크가 유동하는 잉크 채널부의 압력이 가스가 공급되는 가스 채널부의 압력보다 크게 유지되는 시간에 비례하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the volume of the discharged droplets may be controlled such that the pressure of the ink channel portion in which ink flows is proportional to the time at which the pressure is maintained larger than the pressure of the gas channel portion to which the gas is supplied.
본 발명의 다른 측면에 따른 잉크젯 장치를 이용한 잉크젯팅 방법은,Inkjetting method using an inkjet device according to another aspect of the present invention,
기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate;
상기 기판을 에칭하는 것에 의하여 잉크가 유동하는 잉크 채널부와, 상기 잉크 채널부와 연통하며, 가스가 공급되는 가스 채널부와, 잉크 채널부 및 가스 채널부가 서로 결합되는 부분의 하류측에 가스에 둘러싸인 잉크가 유동하는 채널 교차부와, 채널 교차부의 하류측에 형성된 노즐부를 가지는 잉크 젯 장치의 채널부를 패턴화하는 단계;By etching the substrate, an ink channel portion in which ink flows, a gas channel portion communicating with the ink channel portion, and a gas supply portion supplied with a gas, and a portion downstream of the portion where the ink channel portion and the gas channel portion are coupled to each other Patterning a channel portion of the ink jet apparatus having a channel intersection portion in which the enclosed ink flows and a nozzle portion formed downstream of the channel intersection portion;
상기 기판의 표면에 커버를 접합하여서, 잉크 채널부, 가스 채널부, 채널 교차부, 노즐부를 제외한 기판과 커버의 다른 영역을 밀폐시키는 단계; 및Bonding a cover to the surface of the substrate to seal the substrate and other regions of the cover except for the ink channel portion, the gas channel portion, the channel intersection portion, and the nozzle portion; And
결합된 기판와 커버를 절단하는 것에 의하여 잉크젯 장치의 채널부의 외형을 완성하는 단계;를 포함한다.And cutting the bonded substrate and the cover to complete the outline of the channel portion of the inkjet apparatus.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 잉크젯 장치와, 이를 이용한 잉크젯팅 방법 및 잉크젯 장치용 채널의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the inkjet device of the present invention, an inkjetting method using the same, and a method of manufacturing a channel for an inkjet device can obtain the following effects.
첫째, 주입되는 가스와 잉크의 유량비를 제어함으로써, 액적의 부피를 실시간으로 제어할 수 있다.First, by controlling the flow rate ratio of the injected gas and ink, it is possible to control the volume of the droplets in real time.
둘째, 서로 다른 잉크를 하나의 채널부에 유동시키면서 그 경로상에 가스를 주입하여 와류를 생성시켜 서로 다른 잉크의 혼합을 가속화시킬 수 있다.Second, while flowing different inks in one channel portion, gas can be injected in the path to create a vortex to accelerate mixing of the different inks.
셋째, 혼합되는 잉크의 유량을 실시간으로 제어함으로써, 잉크 젯팅 단계에서의 잉크 물성을 실시간으로 변경하는 것이 가능하다.Third, by controlling the flow rate of the ink to be mixed in real time, it is possible to change the ink properties in the ink jetting step in real time.
넷째, MEMS 공정 기법을 이용하여 정밀 인쇄에 유리하다.Fourth, it is advantageous for precision printing by using MEMS process technique.
다섯째, MEMS 공정 기법으로 노즐을 용이하게 배열할 수 있으므로, 인쇄 속도 향상에 유리하다.Fifth, since the nozzles can be easily arranged by the MEMS process technique, it is advantageous to improve the printing speed.
여섯째, 가스를 분사함으로써, 노즐부 내부에 잉크 잔류물 양이 적다.Sixth, by spraying gas, the amount of ink residues in the nozzle portion is small.
일곱째, 액적이 노즐부 내부에 대하여 높은 접촉각을 가지게 되어서 가스의 압력이 높지 않아도 젯팅성이 우수하다.Seventh, since the droplets have a high contact angle with respect to the inside of the nozzle portion, the jetting property is excellent even if the pressure of the gas is not high.
여덟째, 잉크를 히이터로 가열하지 않더라도, 열에 취약한 성질을 가지는 잉크라도 잉크젯 프린팅하는게 가능하다. Eighth, even if the ink is not heated with a heater, it is possible to inkjet print even ink having a property that is susceptible to heat.
이하, 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지(100)를 도시한 것이다.1 illustrates a
도면을 참조하면, 상기 반도체 패키지(100)에는 회로 기판(101)이 마련되어 있다. 상기 회로 기판(101)에는 베이스 필름(102)과, 상기 베이스 필름(102) 상에 패턴화된 회로 패턴층(103)을 포함한다. 상기 회로 패턴층(103) 상에는 일부 영역을 제외하고 포토 솔더 레지스트(photo solder resistor, 104)가 형성되어 있다.Referring to the drawings, the
상기 베이스 필름(102)은 고분자 수지에 글래스 파이버(glass fiber)와 같은 섬유질 소재가 혼합된 복합체인 FR-4(flame retardent-4)나, BT(bismaleimid triazine)와 같은 강성 기판(rigid substrate)이나, 폴리이미드(polyimide)와 같은 유연성을 가지는 연성 기판(flexible substrate)을 사용할 수 있다.The
상기 회로 패턴층(103)은 적어도 하나 이상의 메탈 잉크(metal ink)를 이용하여 패턴화시킬 수 있다. The
상기 포토 솔더 레지스트(104)는 상기 회로 패턴층(103)이 솔더 볼(solder ball, 110)과 접속되는 영역인 솔더 볼 랜드(solder ball land)나, 와이어 본딩되는 영역을 제외하고 형성되어 있다. The
상기 베이스 필름(102)의 타면에는 접착제(106)에 의하여 반도체 칩(105)이 부착되어 있다. 상기 베이스 필름(102)의 중앙 영역에는 장방향의 슬롯(107)이 형성되어 있으며, 상기 슬롯(107)을 통하여 회로 패턴층(103)과 반도체 칩(105)은 전도성을 가지는 와이어(108)에 의하여 전기적으로 연결되어 있다. 상기 슬롯(107)에는 몰딩재(111)가 채워져서, 와이어본딩된 부분을 보호하고 있다.The
상기 포토 솔더 레지스트(104)가 형성되지 않아서 회로 패턴층(103)이 외부로 노출되는 영역(109)에는 솔더 볼(110)이 접합되어 회로 패턴층(103)과 솔더 볼(110)이 전기적으로 연결되어 있다. Since the photo solder resist 104 is not formed, the
여기서, 상기 회로 패턴층(103)은 적어도 하나 이상의 혼합되지 않은 잉크를 잉크젯 장치의 마이크로 채널부를 통과시켜서 미세한 액적을 생성하여 이를 이용하여 형성시킨다.Here, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 장치(200)를 도시한 것이다.2 illustrates an
도면을 참조하면, 상기 잉크젯 장치(200)는 잉크 채널부(201)와, 상기 잉크 채널부(201)와 연통되는 가스 채널부(202)를 포함한다.Referring to the drawings, the
상기 잉크 채널부(201)는 잉크가 유동하는 제 1 채널부(203)를 포함한다. 상기 제 1 채널부(203)는 마이크로미터 크기의 채널부로서, 실리콘이나 글래스를 이용하여 제조가능하다. 상기 제 1 채널부(203)를 통하여 유동하는 잉크는 금, 은, 구리와 같은 전도성을 가지는 메탈 잉크가 바람직하나, 반도체 패키지 이외의 다른 장치, 예컨대, 디스플레이 패널이나, 바이오 센서와 칩이나, 전자 회로나, 의류 패션등의 분야에 사용시에도 형광 물질, 바이오 물질등 다양한 소재를 나노잉크화시켜서 사용가능하다. The
상기 제 1 채널부(203)에는 이를 통하여 잉크를 공급할 수 있도록 잉크를 저장하는 잉크 저장부(204)가 연결되어 있다. 상기 잉크 저장부(204)의 전방에는 상기 잉크 저장부(204)로부터 상기 제 1 채널부(203)로 잉크를 공급할 수 있도록 이를 펌핑하는 제 1 펌프(205)가 설치되어 있다. The
상기 가스 채널부(202)는 상기 제 1 채널부(203)와 연통되는 제 2 채널부(206)를 포함한다. 상기 제 2 채널부(206) 내에는 가스가 유동가능하다. 상기 제 2 채널부(206)를 통하여 공급되는 가스는 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스나, 공기가 바람직하나, 산화 및 환원 반응을 유도하기 위해서는 특정한 가스를 이용할 수 있다. 상기 제 2 채널부(206)는 상기 제 1 채널부(203)의 하류측에 설치되어 있다.The
상기 제 1 채널부(203)의 일부 영역에는 연통공(207)을 형성시키고, 상기 제 2 채널부(206)의 단부는 상기 연통공(207)을 통하여 결합되어 있다. 상기 제 1 채 널부(203)에 대한 제 2 채널부(206)의 결합은 서로 분리된 채널부들간의 조립에 의하여 형성될 수 있지만, 본 실시예에서처럼 제 1 채널부(203)와 제 2 채널부(206)를 가공하여 서로 일체로 형성하는 것이 바람직하다.A
상기 제 2 채널부(206)는 이를 통하여 가스를 공급할 수 있도록 가스를 저장하는 가스 탱크부(208)가 연결되어 있다. 상기 가스 탱크부(208)의 전방에는 상기 가스 탱크부(208)로부터 상기 제 2 채널부(206)로 가스를 공급할 수 있도록 이를 펌핑하는 제 2 펌프(209)가 설치되어 있다. The
상기 제 1 채널부(203)와, 제 2 채널부(206)가 서로 결합되는 부분의 하류측에는 상기 제 1 채널부(203)로부터 유동하는 잉크에 대하여 상기 제 2 채널부(206)로부터 공급되는 가스가 둘러쌀 수 있도록 서로 혼합되어 유동 할 수 있도록 채널 교차부(210)가 형성되어 있다. 상기 채널 교차부(210)의 하류측에는 이를 통하여 유동하는 가스에 둘러싸인 잉크를 토출시켜서 기판(211) 상에 액적(212)을 토출시키는 노즐부(213)가 형성되어 있다.The downstream side of the portion where the
상기 노즐부(213)에는 토출되는 액적(212)의 소수성 내지 친수성 여부에 따라 이와 반대되는 물성의 친수성 소재나, 소수성 소재가 노즐부(213)의 내부를 따라 코팅되는 것이 바람직하다. The
즉, 액적(212)이 노즐부(213) 내부에 대하여 높은 접촉각을 가지면 가스의 압력이 높지 않아도 젯팅성(jettability)이 우수하다. 액적이 소수성(hydrophobic property)인 경우에는 노즐부(213) 내면에 대하여 액적(212)이 높은 접촉각을 가지기 위하여 노즐부(213) 내면을 이산화규소와 같은 친수성 물질로 코팅하거나, 이와 유사한 소재를 이용해서 제조한다. 액적(212)이 친수성(hydrophilic property)인 경우에는 반대로 노즐부(213) 내부가 소수성이 되도록 제조한다.That is, when the
이처럼, 일체로 결합되는 잉크 채널부(201)와, 가스 채널부(202)와, 채널 교차부(210)와, 노즐부(213)는 "T"자형의 형상을 이루고 있다. In this way, the
상기 잉크 채널부(201)와, 가스 채널부(202)는 제어부(214)에 의하여 연결되어서, 각각 서로 다른 펄스를 인가하는 것에 의하여 제 1 채널부(203)로부터 잉크를 공급하고, 제 2 채널부(206)로부터 가스를 공급시 유량비를 조절함으로써, 액적(212)의 부피를 실시간으로 제어가능하다.The
한편, 상기 잉크 채널부(201), 가스 채널부(202), 채널 교차부(210), 노즐부(213)는 마이크로 전자기계 시스템(이하, MEMS, micro electro mechanical systems) 공정 기법을 이용하여 1 내지 1000 마이크로미터의 폭을 가진다. 또한, MEMS 공정 기법으로 노즐부(213)를 용이하게 배열할 수 있으므로, 멀티 노즐을 이용하여 동시에 액적(212)을 토출가능하다.Meanwhile, the
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 장치(200)를 이용하여 액적(212)을 토출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.In the above, the method of ejecting the
먼저, 제 1 펌프(205)를 펌핑하는 것에 의하여 잉크 저장부(204)로부터 잉크를 제 1 채널부(203)로 유동시킨다. 또한, 제 2 펌프(209)를 펌핑하는 것에 의하여 가스 탱크부(209)로부터 가스를 제 2 채널부(206)로 공급하게 된다. 상기 잉크와, 가스의 유량비는 제어부(214)를 이용하여 제 1 펌프(205)와, 제 2 펌프(209)의 작동을 제어하는 것에 의하여 조절하게 된다.First, the ink flows from the
이때, 가스는 지속적으로 공급하면서 일정 시간동안 가스의 압력보다 잉크의 압력을 높이는 방법으로 상기 제 1 채널부(203)와 제 2 채널부가 결합되는 부분의 하류측에 형성된 채널 교차부(210)에서 가스로 둘러싸인 잉크를 형성하게 된다.At this time, the gas is continuously supplied at a
가스의 압력을 유지하면서, 상기한 과정을 반복해서 가스로 둘러싸인 잉크를 유동시켜서 노즐부(213)를 통하여 기판(211)상에 액적(212)을 토출시키게 된다. 토출된 액적(212)의 부피는 잉크가 유동하는 제 1 채널부(203)의 압력이 가스가 공급되는 제 2 채널부(206)의 압력보다 크게 유지되는 시간(△t)에 비례한다. 또한, 잉크 액적(212)의 생성 주기는 가스의 압력 정도에 따라 수백 Hz에서 수 KHz가 된다.While maintaining the pressure of the gas, the above-described process is repeated to flow the ink surrounded by the gas to discharge the
상기와 같은 과정을 통하여 잉크 채널부(201)와, 가스 채널부(202)로부터 상기 기판(211) 상에는 패턴화되는 미세한 액적(212)의 생성이 가능하다.Through the above process, it is possible to generate the
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 장치의 채널부를 제조하는 상태를 순차적으로 도시한 단면도이고, 도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 장치의 채널부를 제조하는 상태를 순차적으로 도시한 사시도이다.3A to 3D are cross-sectional views sequentially illustrating a state of manufacturing a channel unit of an inkjet apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4D illustrate a state of manufacturing a channel unit of an inkjet apparatus according to an embodiment of the present invention. Is a perspective view sequentially.
먼저, 도 3a 및 도 4a를 참조하면, 기판(301)이 준비된다. 상기 기판(301)은 실리콘이나, 글래스와 같은 소재를 이용하는 것이 바람직하다. First, referring to FIGS. 3A and 4A, a
기판(301)이 준비된 다음에는 도 3b 및 도 4b를 도시된 바와 같이 에칭에 의하여 잉크젯 장치의 채널부(302)를 패턴화시킨다. 상기 채널부(302)는 잉크가 유동하는 잉크 채널부(303)와, 상기 잉크 채널부(303)와 연통되며, 가스가 공급되는 가스 채널부(304)를 포함한다. 상기 가스 채널부(304)는 상기 잉크 채널부(303)의 하류측에 위치하고 있으며, 상기 잉크 채널부(303)와, 가스 채널부(304)는 서로 연통 되도록 에칭된다. After the
상기 잉크 채널부(303)와, 가스 채널부(304)가 서로 결합되는 부분의 하류측에는 잉크 채널부(303)로부터 유동하는 잉크에 대하여 가스 채널부(304)로부터 공급되는 가스가 둘러쌀 수 있도록 서로 혼합되어 유동할 수 있도록 채널 교차부(305)가 형성되어 있다. 상기 채널 교차부(305)의 하류측에는 가스에 둘러싸인 잉크를 토출시키는 노즐부(306)가 형성되어 있다. Downstream of the portion where the
이처럼, 상기 잉크젯 장치의 전체 외형은 "T"자형을 이루도록 에칭되어 있다. As such, the entire outline of the inkjet apparatus is etched to form a "T" shape.
이어서, 도 3c 및 4c에 도시된 바와 같이, 잉크 채널부(303)와, 이와 연통되는 가스 채널부(304)와, 채널 교차부(305)와, 노즐부(306)를 구비한 잉크젯 장치의 채널부(302)의 전면에는 커버(307)가 결합된다. 상기 커버(307)는 상기 잉크젯 장치의 채널부(302)가 형성된 기판(301)의 표면에 접합되어서, 잉크 채널부(303), 가스 채널부(304), 채널 교차부(305), 노즐부(306)를 제외하고는 상기 기판(301)과 커버(307)의 다른 영역은 밀폐시킨다.Subsequently, as shown in FIGS. 3C and 4C, an ink jet apparatus including an
다음으로, 도 3d 및 4d에 도시된 바와 같이, 결합된 기판(301)과 커버(307)를 절단하는 것에 의하여 잉크젯 장치의 채널부(302)의 외형을 완성하게 된다. 이에 따라, 잉크 채널부(303)와, 이와 연통되는 가스 채널부(304)와, 결합된 잉크 채널부(303)와 가스 채널부(304)의 하류측에 형성된 채널 교차부(305)와, 노즐부(306)를 가지는 잉크젯 장치의 채널부(302)의 제조가 가능하다. 이때, 잉크젯 장치의 채널부(302)의 폭은 1 내지 1000 마이크로미터이다.Next, as shown in FIGS. 3D and 4D, cutting the bonded
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 장치(500)를 도시한 것이다.5 illustrates an
도면을 참조하면, 상기 잉크젯 장치(500)는 제 1 잉크 채널부(501)와, 제 2 잉크 채널부(502)와, 제 1 잉크 채널부(501) 및 제 2 잉크 채널부(502)에 대하여 동시에 연통되는 가스 채널부(503)를 포함한다. 상기 제 1 잉크 채널부(501)에는 제 1 잉크가 유동하며, 제 2 잉크 채널부(502)에는 제 2 잉크가 유동한다.Referring to the drawings, the
제 1 잉크와 제 2 잉크는 서로 다른 물성을 가지는 잉크이며, 서로 금, 은, 구리와 같은 전도성을 가지는 메탈 잉크가 바람직하나, 적용되는 분야에 따라 형광 물질, 바이오 물질등 다양한 소재를 나노잉크화시켜서 사용가능하다.The first ink and the second ink are inks having different physical properties, and metal inks having conductivity such as gold, silver, and copper are preferable, but nano-inks various materials such as fluorescent materials and biomaterials according to the applied fields. It can be used.
상기 제 1 잉크 채널부(501)와, 제 2 잉크 채널부(502)가 결합되는 부분의 하류측에는 제 1 잉크 및 제 2 잉크가 층류상 유동하는 영역을 제공하는 층류 채널부(504)가 형성되어 있다. 상기 층류 채널부(504)에는 제 1 잉크 채널부(501)로부터 유동하는 제 1 잉크와, 제 2 잉크 채널부(502)로부터 유동하는 제 2 잉크가 서로 혼합되지 않고, 층상으로 유동하는 영역이다. 상기 제 1 잉크 채널부(501)와, 제 2 잉크 채널부(502)와, 층류 채널부(504)는 "Y"자형으로 결합되어 있다. On the downstream side of the portion where the first
상기 층류 채널부(504)의 하류측에는 이와 연통되는 가스 채널부(503)가 결합되어 있다. 상기 가스 채널부(503)에는 가스가 유동가능하다. 상기 가스 채널부(503)를 통하여 공급되는 가스는 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스나, 공기를 적용가능하다. 상기 가스 채널부(503)는 제 1 잉크 채널부(501), 제 2 잉크 채널부(502), 층류 채널부(504)에 대하여 일체로 형성하는 것이 바람직하다.A downstream side of the laminar
상기 층류 채널부(504)에 대하여 가스 채널부(503)가 결합되는 부분의 하류 측에는 층류상으로 분리되어서 유동하는 제 1 잉크와, 제 2 잉크와, 가스가 서로 혼합되어 유동할 수 있도록 채널 교차부(505)가 형성되어 있다. 상기 채널 교차부(505)에서는 층류상으로 유동하는 제 1 잉크와, 제 2 잉크를 하나의 채널에 유동하면서 그 경로상에 가스가 주입되어서 제 1 잉크와, 제 2 잉크를 작은 부피의 액적으로 나눔과 동시에 액적 내부에 와류(vortex)를 생성시켜 서로 다른 제 1 잉크와, 제 2 잉크의 혼합을 가속시킬 수 있다. On the downstream side of the portion where the
상기 채널 교차부(505)의 하류측에는 이를 통하여 유동하는 가스에 둘러싸인 혼합된 잉크를 토출시켜서 기판(511) 상에 액적(512)를 분사시키는 노즐부(506)가 형성되어 있다. On the downstream side of the
상기와 같은 구성을 가지는 잉크젯 장치(500)는 제 1 잉크 채널부(501)로부터 유동하는 제 1 잉크와, 제 2 잉크 채널부(502)로부터 유동하는 제 2 잉크의 유량을 제어함으로써, 토출 단계의 제 1 잉크와, 제 2 잉크의 물성, 예컨대, 점성, 표면 장력, 전도성, 농도를 실시간으로 변경하는 것이 가능하다.The
이를테면, 제 2 잉크가 제 1 잉크의 희석제이고, 유량이 제 1 잉크와 제 2 잉크가 1:1일 때 생성된 액적의 점성이 제 1 잉크와 제 2 잉크가 1:2일 때 생성된 액적의 점성보다 높다. 종래의 잉크젯 프린팅 방식은 잉크 자체의 물성을 고정하고, 프린팅하는 과정을 인가하는 전기 신호나 온도를 조절하는 방식으로 액적을 생성한 반면에, 상기 잉크젯 장치(500)는 동일한 장치나 조건에서 유량 조절만으로 액적의 물성을 조절하는 차별성이 있다.For example, the liquid generated when the second ink is a diluent of the first ink and the flow rate of the droplets generated when the flow rate is 1: 1 and the first ink and the second ink is 1: 1 is 1: 2. Higher than the enemy's viscosity. In the conventional inkjet printing method, droplets are generated by fixing the physical properties of the ink itself and adjusting an electrical signal or temperature for applying a printing process, whereas the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 장치를 도시한 구성도,2 is a block diagram showing an inkjet device according to an embodiment of the present invention;
도 3a 내지 3d는 본 발명의 잉크젯 장치의 채널부를 제조하는 상태를 순차적으로 도시한 단면도로서,3A to 3D are cross-sectional views sequentially showing a state of manufacturing a channel portion of the inkjet apparatus of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 준비한 이후의 상태를 도시한 단면도,3A is a cross-sectional view showing a state after preparing a substrate according to an embodiment of the present invention;
도 3b는 도 3a의 기판에 채널부를 패턴화한 이후의 상태를 도시한 단면도,3B is a cross-sectional view illustrating a state after patterning a channel unit on the substrate of FIG. 3A;
도 3c는 도 3b의 기판상에 커버를 결합한 이후의 상태를 도시한 단면도,3C is a cross-sectional view illustrating a state after bonding a cover to the substrate of FIG. 3B;
도 3d는 도 3c의 결합된 기판과 커버를 절단한 이후의 상태를 도시한 단면도,3D is a cross-sectional view illustrating a state after cutting the bonded substrate and the cover of FIG. 3C;
도 4a 내지 4d는 본 발명의 잉크젯 장치의 채널부를 제조하는 상태를 순차적으로 도시한 사시도로서,4A to 4D are perspective views sequentially illustrating a state of manufacturing a channel portion of the inkjet apparatus of the present invention.
도 4a는 본 발명의 기판을 준비한 이후의 상태를 도시한 사시도,4A is a perspective view showing a state after preparing a substrate of the present invention;
도 4b는 도 4a의 기판에 채널부를 패턴화한 이후의 상태를 도시한 사시도,4B is a perspective view illustrating a state after patterning a channel part on the substrate of FIG. 4A;
도 4c는 도 4b의 기판상에 커버를 결합한 이후의 상태를 도시한 사시도,Figure 4c is a perspective view showing a state after the cover is bonded on the substrate of Figure 4b,
도 4d는 도 4c의 결합된 기판과 커버를 절단한 이후의 상태를 도시한 사시도,Figure 4d is a perspective view showing a state after cutting the bonded substrate and the cover of Figure 4c,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 장치를 도시한 구성도.5 is a block diagram showing an inkjet device according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
200...잉크젯 장치 201...잉크 채널부200
202...가스 채널부 203...제 1 채널부202.
204...잉크 저장부 205...제 1 펌프204
206...제 2 채널부 207...연통공206 ...
208...가스 탱크부 209...제 2 펌프208.Gas tank part 209.2nd pump
210...채널 교차부 211...기판210 ...
212...액적 213...노즐부212 ...
Claims (12)
Priority Applications (1)
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KR1020090030955A KR20100112443A (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Ink jet device, the ink jetting method using the such, and the fabricating method of channels for ink jet device |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112590397A (en) * | 2020-12-11 | 2021-04-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | Ink jet module and ink jet printing equipment |
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-
2009
- 2009-04-09 KR KR1020090030955A patent/KR20100112443A/en not_active Application Discontinuation
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