KR20110009717A - 다이와 집적 회로 소자를 갖는 액추에이팅가능한 장치 - Google Patents

다이와 집적 회로 소자를 갖는 액추에이팅가능한 장치 Download PDF

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Abstract

유체 이젝터는 유체 배출 모듈과 집적 회로 소자를 포함한다. 유체 배출 모듈은 복수의 유로, 복수의 액추에이터, 및 복수의 도전성 트레이스를 갖는 기판을 포함하고 각 액추에이터는 관련 유로의 유체가 노즐로부터 배출되게 구성된다. 집적 회로 소자는 유체 배출 모듈에 실장되고, 유체 배출 모듈의 도전성 트레이스와 전기적으로 접속되어 모듈의 전기적인 접속은 유체 배출 모듈에 송신된 신호를 집적 회로 소자에 송신시키고, 집적 회로 소자에서 처리하고, 유체 배출 모듈에 출력시켜서 액추에이터를 구동시킨다.

Description

다이와 집적 회로 소자를 갖는 액추에이팅가능한 장치{ACTUATABLE DEVICE WITH DIE AND INTEGRATED CIRCUIT ELEMENT}
본 명세서는 액추에이팅가능한 장치로 다이에 집적 회로를 전기적으로 접속하는 것에 관한 것이다.
마이크로 전자기계 시스템 또는 MEMS-기반 장치는 가속도계, 자이로스코프, 압력 센서나 트랜스듀서, 디스플레이, 광학 스위칭, 및 유체 배출 등의 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 통상적으로, 하나 이상의 개별 장치는 절연 재료나 반도체 재료로 형성되는 다이 등의 단일 다이에 형성되고, 포토 리소그래피, 증착, 또는 에칭 등의 반도체의 처리 기술을 사용해서 처리될 수 있다.
유체 배출 모듈의 한 통상적인 형태는 유체를 배출하기 위한 복수의 유체 이젝터와 신호를 다이에 통신하기 위한 플렉시블 프린트 회로("플렉스 회로")를 갖는 다이를 포함한다. 다이는 노즐, 잉크 배출 요소, 및 전기적인 접촉을 포함한다. 플렉스 회로는 구동 회로, 예를 들면 노즐로부터 잉크 배출을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 집적 회로를 갖는 다이의 전기적인 접촉을 접속하는 리드를 포함한다. 일부 통상적인 잉크젯 모듈에 집적 회로가 플렉스 회로에 장착될 수 있다.
유체 배출 모듈에서 노즐의 밀도는 제작 방법이 향상됨으로써 증가되었다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼에 빈번하게 제작되는 MEMS-기반 장치는 더 작은 풋프린트와 전에 형성된 것보다 높은 노즐 밀도로 다이에 형성되었다. 그러나, 그러한 장치의 작은 풋프린트는 다이에 전기적인 접촉에 대해 이용가능한 영역을 줄일 수 있다.
다이 내외에서 유체 배출 소자의 동작을 제어하는 신호를 제공하기 위해 다이와 집적 회로 소자를 포함하는 유체 배출 모듈이 기재된다.
일실시형태에서, 유체 이젝터는 유체 배출 모듈과 집적 회로 소자를 포함한다. 유체 이젝터 모듈은 복수의 유로, 복수의 액추에이터, 및 복수의 도전성 트레이스를 갖는 기판을 포함하고, 각 액추에이터가 유체를 관련 유로의 노즐로부터 배출시키도록 구성되었다. 집적 회로 소자는 유체 배출 모듈에 실장되고, 유체 배출 모듈의 도전성 트레이스를 갖고 전기적으로 접속되고, 모듈의 전기적인 접속은 유체 배출 모듈에 송신된 신호를 집적 회로 소자에 송신시키고, 집적 회로 소자에서 처리하고, 유체 배출 모듈에 출력시켜서 액추에이터를 구동한다.
실시형태는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체 배출 모듈은 실리콘으로 형성될 수 있다. 액추에이터는 압전 소자나 히터 소자를 포함할 수 있다. 유체 배출 모듈과 집적 회로 소자는 비도전성 페이스트나 이방성 페이스트에 의해 부착될 수 있다. 플렉시블 소자는 유체 배출 모듈과 전기적으로 접속되어 유체 배출 모듈에 송신된 신호가 플렉시블 소자로부터 전송될 수 있다. 플렉시블 소자는 플라스틱 기판 상에 형성될 수 있다. 유체 배출 모듈은 입력 트레이스와 제 1 입력 패드를 포함할 수 있어서 입력 트레이스는 플렉시블 소자에 전기적으로 접속되며, 제 1 입력 패드는 액추에이터에 전기적으로 접속되고, 집적 회로 소자는 통합 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 제 2 입력 패드는 유체 배출 모듈의 입력 트레이스에 접속되고, 출력 패드는 유체 배출 모듈의 제 1 입력 패드에 접속되고, 통합 스위칭 소자는 제 2 입력 패드와 출력 패드에 접속된다. 제 2 입력 패드와 출력 패드는 유체 배출 모듈에 인접하는 집적 회로 소자의 표면 상에 위치될 수 있다. 다수의 출력 패드와 다수의 액추에이터가 존재할 수 있고, 출력 패드의 수와 유체 배출 소자의 수는 동등할 수 있다. 다수의 출력 패드와 다수의 액추에이터가 존재할 수 있고, 출력 패드의 수는 액추에이터의 수보다 적을 수 있고, 단일 유체 배출 모듈을 위한 복수의 집적 회로 소자가 존재할 수 있다. 다수의 출력 패드와 다수의 입력 트레이스가 존재할 수 있고, 출력 패드의 수는 입력 트레이스의 수보다 많을 수 있다. 다수의 제 1 입력 패드와 다수의 액추에이터가 존재할 수 있고, 제 1 입력 패드의 수와 출력 패드의 수는 동등하다. 다수의 제 1 입력 패드와 다수의 출력 패드가 존재할 수 있고, 제 1 입력 패드와 출력 패드는 서로 인접할 수 있다. 다수의 입력 트레이스와 다수의 제 2 입력 패드가 존재할 수 있고, 입력 트레이스의 수는 제 2 입력 패드의 수와 동등할 수 있다. 입력 트레이스와 제 2 입력 패드는 서로 인접할 수 있다. 다수의 제 1 입력 트레이스와 다수의 출력 패드가 존재할 수 있고, 입력 트레이스의 수는 출력 패드의 수보다 적을 수 있다. 다수의 입력 트레이스와 다수의 유체 배출 소자가 존재할 수 있고, 입력 트레이스의 수는 유체 배출 소자의 수보다 적을 수 있다. 플렉시블 소자와 입력 트레이스는 비도전성 페이스트나 이방성 페이스트에 의해 함께 부착될 수 있다.
다른 실시형태에서, 유체 이젝터는 유체 배출 소자, 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 노즐, 유체 배출 모듈을 갖는 전기 통신하는 집적 회로 소자, 및 유체 배출 모듈로 라우팅되는 유체로부터 유체 배출 소자와 집적 회로 소자를 보호하도록 구성된 제 1 인터포저를 포함하는 유체 배출 모듈을 포함한다.
실시형태는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체 배출 모듈의 제 1 측면과 제 1 인터포저의 제 1 측면은 접착제에 의해 본딩될 수 있다. 제 1 인터포저는 본딩된 영역을 가질 수 있고, 본딩된 표면 영역은 유체 입구를 둘러싸고 제 1 인터포저의 제 1 측면 영역보다 작다. 제 2 인터포저는 제 1 인터포저에 인접할 수 있다. 제 1 인터포저는 유체 배출 모듈과 제 2 인터포저 사이에 위치할 수 있고, 제 2 인터포저의 제 1 에지는 제 1 인터포저의 제 1 에지보다 길다. 제 1 인터포저는 제 2 인터포저의 유체 입구 및 유체 출구에 유체 접속되는 유체 입구와 유체 출구를 가질 수 있다. 제 2 인터포저의 유체 입구와 유체 출구는 제 1 인터포저의 유체 입구와 유체 출구가 제 1 인터포저의 중심에 가까운 것보다 제 2 인터포저의 중심에 더 가까울 수 있다. 제 1 인터포저와 제 2 인터포저는 접착제에 의해 본딩될 수 있다.
다른 실시형태에서, 유체 이젝터는 개별적으로 제어가능한 복수의 압전 액추에이터와 복수의 압전 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 복수의 노즐을 포함하는 프린트헤드 모듈을 포함하며, 복수의 압전 액추에이터와 복수의 노즐은 유체 액적이 단일 패스(single pass)의 매체 상에 디스펜싱되어 600dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 매트릭스(matrix)로 배치된다.
이러한 2개의 실시형태 중 하나의 실시형태는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 복수의 압전 액추에이터와 복수의 노즐은 유체 액적이 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 1200dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 매트릭스에 배치된다. 매트릭스는 32행 64열을 포함할 수 있다. 1제곱 인치보다 작은 영역에서 2,000개보다 많은 노즐이 존재하고, 영역의 일측면은 1인치보다 클 수 있다. 복수의 노즐은 1제곱 인치보다 작은 영역에 걸쳐 550 ~ 60,000 노즐을 포함할 수 있다. 복수의 노즐은 0.1pL ~ 100pL 액적 사이즈를 갖는 유체를 배출하도록 구성될 수 있다. 복수의 노즐의 제 1 측면은 프린트헤드 모듈의 제 1 측면에 부착될 수 있고, 프린트헤드 모듈의 제 1 측면 영역은 복수의 노즐의 제 1 측면 영역보다 클 수 있다. 집적 회로 소자는 프린트헤드 모듈과 직접 접촉할 수 있고, 프린트헤드 모듈과 전기적으로 접속하여 모듈의 전기적인 접속은 프린트헤드 모듈에 송신된 신호를 집적 회로 소자에 송신시키고, 집적 회로 소자에서 처리하고, 프린트헤드 모듈에 출력시켜서 복수의 액추에이터를 구동시킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 유체 배출 시스템은 복수의 개별적으로 제어가능한 압전 액추에이터와 복수의 압전 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 복수의 노즐을 포함하는 프린트헤드 모듈을 포함하고, 복수의 압전 액추에이터와 복수의 노즐이 매트릭스로 배치되고, 프린트 바가 구성되어 매체가 프린트 바를 지나 이동할 때 유체 액적이 복수의 노즐로부터 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 600dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있다.
일부 실시형태는 이하의 장점 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 집적 회로 소자나 배출 소자에 출력 패드보다 다이에 더 적은 입력 트레이스가 존재할 때, 고밀도 노즐 매트릭스가 고밀도의 전기적인 접촉으로부터 생길 수 있는 전기적인 접속 문제없이 형성될 수 있다. 전기적인 접속은 열팽창의 작은 차이를 갖는 집적 회로 소자와 다이를 위한 물질을 사용함으로써 더 향상될 수 있다. 또한, 인터포저는 유체 등의 유체 배출 소자를 외부 환경으로부터 분리하여 유체 배출 소자의 손상을 피할 수 있다. 상부 인터포저의 중앙에 상부 인터포저의 유체 입구와 유체 출구의 시프팅은 다른 요소를 유체 입구로의 플로잉으로부터 과도한 접착성을 방지하는 반면에 인터포저에 부착하게 할 수 있다.
여기에 기재된 다수의 기술은 유체 이젝터 외의 MEMS-기반 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징과 장점이 청구 범위와 다음 명세서로부터 명확하게 될 것이다.
도 1A는 하우징된 유체 이젝터의 개략적인 단면 사시도이다.
도 1B는 하우징된 유체 이젝터에서 플렉스 회로의 배치를 예시하는 개략적인 사시도이다.
도 2는 다이와 인터포저의 개략적인 횡단면도이다.
도 3은 집적 회로 소자가 장착되는 다이의 개략적인 사시도이다.
도 4는 상부 인터포저와 하부 인터포저를 갖는 유체 배출 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
도 5는 회로를 갖는 다이의 평면도이다.
도 6은 집적 회로 소자를 갖는 다이의 통합된 간단한 사시도이다.
도 7은 플렉스 회로, 다이, 및 집적 회로 소자 사이의 전기적인 접속의 개략도이다.
도 8은 플렉스 회로, 다이, 및 집적 회로 소자의 회로도이다.
도 9는 매트릭스에 배치되는 액추에이터를 갖는 다이의 횡단면 평면도이다.
도 10은 하부와 상부 인터포저를 갖는 개략적인 반투명 사시도이다.
도 11은 하부 인터포저를 다이에 본딩을 위한 영역을 갖는 잉크 출구의 개략적인 평면도이다.
유체 이젝터가 여기에 기재된다. 예시적인 유체 이젝터가 도 1A에 도시되어 있다. 유체 이젝터(100)는 유체 배출 모듈, 예를 들면 4각형 플레이트 형상의 프린트헤드 모듈을 포함하고, 반도체 처리 기술을 사용해서 제작된 다이(103)일 수 있다. 유체 배출 모듈도 미국 특허 제 7,052,117호에 기재되어 있고 여기에 통합되어 있다. 유체 이젝터(100)로부터 배출된 유체는 잉크일 수 있지만, 유체 이젝터(100)는, 예를 들면 생체액, 전자 요소를 형성하기 위한 다른 액체에 대해 적합할 수 있다.
각 유체 이젝터는 하우징(110)을 프린트 바에 접속하는 장착 프레임(142), 데이터를 외부 프로세서로부터 수신하고 구동 신호를 다이에 제공하는 플렉스 회로(201)(도 1B 참조) 등의 다른 요소와 함께 유체를 다이(103)에 지지하고 제공하는 하우징(110)을 포함할 수도 있다. 하우징(110)은 분리벽(130)에 의해 분할되어 입구 챔버(132)와 출구 챔버(136)를 제공할 수 있다. 각 챔버(132 및 136)는 필터(133 및 137)를 포함할 수 있다. 유체를 보내는 튜빙(162 및 166)은 각각 어퍼처(152 및 156)를 통해서 챔버(132 및 136)에 접속될 수 있다. 분리벽(130)은 다이(103)의 인터포저 어셈블리(146)에 시팅되는 지지체(144)에 의해 고정될 수 있다.
유체 배출 모듈(103)과 선택적 인터포저 어셈블리(146)를 포함하는 유체 배출 어셈블리는 유체가 입구 챔버(132)로부터, 유체 배출 모듈(103)을 통해서, 그리고 출구 챔버(136)로 순환하게 하기 위한 유체 입구(101)와 유체 출구(102)를 포함한다. 유체 배출 모듈(103)을 통과하는 유체의 일부가 노즐로부터 배출된다.
도 1B를 참조하면, 유체 이젝터의 하우징(110)의 일부는 유체 이젝터(100)가 플렉시블 프린트 회로나 플렉스 회로(201)를 포함하는 것을 나타내도록 제거된다. 플렉스 회로(201)는 유체 이젝터(100)를 프린터 시스템(도시 생략)에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 플렉스 회로(201)는 유체 배출 모듈의 유체 배출 소자를 구동하기 위해 프린터 시스템의 외부 프로세서로부터 다이(103)에 화상 데이터와 타이밍 신호 등의 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 플렉스 회로(201)는 유체 온도 제어를 위한 서미스터를 접속하기 위해 사용될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 유체 배출 모듈(103)은 노즐(126)(1개의 유로만 도 2에 나타내어졌음)에서 끝나는 유체 유로(124)가 형성되는 기판(122)을 포함할 수 있다. 단일 유로(124)는 잉크 피드(170)(도 2에서 170으로 라벨링된 2개의 영역이 페이지 외부의 통로에 의해 접속될 수 있음), 상승기(172), 펌핑 챔버(174), 및 노즐(126)의 끝에 하강기(176)를 더 포함할 수 있다. 유로는 재순환 패스(178)를 더 포함해서 잉크는 유체가 배출되지 않을 때에도 잉크 유로(124)를 통해서 플로잉할 수 있다.
기판(122)은 유로가 반도체 처리 기술, 예를 들면 에칭, 펌핑 챔버(174)의 1면을 밀봉하는 실리콘층 등의 멤브레인(180), 노즐(128)이 형성되는 노즐층(184) 등으로 형성되는 유로 바디(182)를 더 포함할 수 있다. 멤브레인(180), 유로 바디(182), 및 노즐층(184)은 각각 반도체 물질(예를 들면, 단일 크리스탈 실리콘)로 구성될 수 있다. 멤브레인은 25㎛이하 등, 예를 들면 대략 12㎛로 비교적 얇을 수 있다.
유체 배출 모듈(103)은 대응하는 유로(124)(1개의 액추에이터만 도 2에 나타내었음)의 노즐(126)로부터 선택적으로 배출되는 유체로 인하여 기판(122)에 지지되는 개별적으로 제어가능한 액추에이터(401)도 포함한다. 관련된 액추에이터(401)와 각 유로(124)는 개별적으로 제어가능한 MEMS 유체 이젝터 유닛을 제공한다.
일부 실시형태에서, 액추에이터(401)의 활성화는 멤브레인(180)이 유체를 노즐(126)의 외부로 포싱(forcing)하는 펌핑 챔버(174)로 편향되게 한다. 예를 들면, 액추에이터(401)는 압전 액추에이터일 수 있고, 하부 절연층(190), 압전층(192), 및 패턴된 상부 절연층(194)을 포함할 수 있다. 압전층(192)은, 예를 들면 대략 1과 25미크론 두께, 예를 들면 대략 8 ~ 18미크론 두께 사이일 수 있다. 대안으로, 유체 배출 소자는 발열체일 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 유체 이젝터(100)는 다이(103)의 하면에 위치되는 노즐을 통해서 다이(103)로부터 유체 배출의 제어를 위한 전기 신호를 제공하도록 구성된 하나 이상의 집적 회로 소자(104)를 더 포함한다. 집적 회로 소자(104)는 집적 회로가, 예를 들면 반도체 제작과 패키징 기술에 의해 형성되는 다이(103) 외의 마이크로칩일 수 있다. 따라서, 집적 회로 소자(104)의 집적 회로는 다이(103)의 기판으로부터 분리된 반도체 기판 상에 형성된다. 그러나, 집적 회로 소자(104)는 다이(103)에 직접 실장될 수 있다.
도 2 및 4를 참조하면, 일부 실시형태에서 유체 이젝터(100)의 유체 배출 어셈블리는 하부 인터포저(105)를 포함하여 유체를 다이(103) 상의 전기적인 소자 및/또는 집적 회로 소자(104)로부터 분리한다. 유체 이젝터(100)는 상부 인터포저(106)를 포함하여 유체를 전기 요소나 집적 회로 소자(104)로부터 더 분리할 수 있다. 상부 인터포저(106) 및 하부 인터포저(105)의 조합을 통한 통로(212 및 216)는 유체 이젝터(100)의 하우징에서 챔버(132 및 136)의 약간 집중된 위치로부터/로 다이(103)의 에지에 가까운 유체 입구(412)와 유체 출구(414)로/로부터 유체의 라우팅을 감안할 수 있다. 또한, 상부 인터포저(106)와 하부 인터포저(105)의 조합을 포함하는 유체 이젝터는 상부 인터포저(106)의 길이보다 짧아 집적 회로 소자(104)를 2개의 인터포저 사이에 레스팅(resting)할 수 있기 때문에 더 용이하게 제조될 수 있다.
도 1 및 4를 참조하면, 유체 이젝터(100)는 유체 이젝터(100)에 캐비티를 실링하고 다이(103)와의 결합에 사용되는 유체 이젝터의 요소에 대해 본딩 영역을 제공하도록 구성되는 다이 캡(107)을 포함할 수도 있다. 다이 캡(107)은 다이(103) 위의 잉크 재순환을 위한 바이패스를 제공할 수도 있다.
회로를 갖는 예시적인 다이의 각각의 부분 평면도와 사시도가 도 5 및 6에 도시되어 있다. 다이(103)의 다수의 액추에이터(401)는 칼럼(도 5는 간단함을 위해 다수의 액추에이터를 생략함)에 배치될 수 있다. 도 5 및 6에 나타낸 액추에이터(401)는, 예를 들면 각 액추에이터는 2개의 전극 사이의 압전층을 포함하는 압전 소자이다. 각 액추에이터(401)에 대해 전극은, 예를 들면 상부 전극(194)은 다이(103)(도 5는 간단함을 위해 단일 트레이스(407)만 예시함)에 위치되는 도전성 트레이스(407)를 거쳐 대응하는 입력 패드(402)에 접속된다. 트레이스(407)는 액추에이터(401)의 칼럼 사이에 연장될 수 있다.
일부 실시형태에서, 유체 입구(412)는 액추에이터(401)의 칼럼의 끝에 형성된다. 칼럼의 반대 끝에 유체 출구(414)(도 5 및 6에 도시 생략되었지만 도 3 및 4에 도시되어 있음)는 다이(103)의 상부에 형성될 수 있다. 단일 유체 입구와 유체 출구 한 쌍은 유체 배출 소자(401)의 1개, 2개, 또는 이상의 칼럼을 제공할 수 있다. 상부 인터포저(106)와 하부 인터포저(105)를 통한 통로(212 및 216)는 입구(101)를 다이(103)의 입구(412)에 그리고 다이의 유체 출구(414)를 출구(102)에 유체 접속한다. 다이(103)는 다이(103)의 하나 이상의 에지를 따라 배치되는 전도성 입력 트레이스(403)를 더 포함한다. 트레이스(403)는 대략 40미크론 이하의 피치, 예를 들면 36미크론 피치 또는 10미크론 피치를 가질 수 있다. 플렉스 회로(201)(도 2 참조)는 다이(103)의 입력 트레이스(403)에 본딩될 수 있다. 예를 들면, 플렉스 회로(201)는 다이(103)(도 5 참조)의 에지에 트레이스(403)의 말단부(420)에 접속될 수 있다. 본딩은, 예를 들면 비도전성 페이스트(NCP)나 이방성 전도성 페이스트(ACP)인 페이스트에 의해 실시될 수 있다.
도 2, 3, 및 6에 나타낸 바와 같이, 집적 회로 소자(104)는 입력 트레이스(403)와 입구(412)나 출구(414) 사이의 연장된 영역에 연장되는 로우의 다이(103)에 장착될 수 있다. 예를 들면, 집적 회로 소자(104)의 제 1 로우는 다이의 하나의 에지에 입력 트레이스(403)와 입구(412) 사이의 연장된 영역으로 연장되는 제 1 로우에서의 다이(103)에 장착될 수 있고, 집적 회로 소자(104)의 두 번째 제 1 로우는 다이의 반대 에지에 입력 트레이스(403)와 출구(414) 사이의 연장된 영역에서 확대되는 로우에서 다이(103)에 장착될 수 있다.
장착되는 집적 회로 소자(104)와 예시적인 다이(103)의 사시도가 도 3에 도시되어 있다. 상술된 바와 같이, 집적 회로 소자(104)는 다이(103)에 장착되는 분리 제작된 다이일 수 있다. 일부 실시에서, 집적 회로 소자(104)는 주문형 반도체(ASIC) 소자이다. 집적 회로(ASIC) 소자는, 예를 들면 다이, 패키징, 및 리드를 포함할 수 있는 칩일 수 있다. 다이(103)의 전기적인 트레이스에 집적 회로 소자(104)의 본딩 패드를 접속하는 리드는 솔더 범프(도 2 참조)나 와이어 본드일 수 있다. 예를 들면, 리드는 집적 회로 소자(104)의 알루미늄 본딩 패드에 직접 전기 도금된 골드 범프일 수 있다. 그들은 집적 회로 소자(104)의 전기적인 패드에 직접 전기 도금된 솔더 캡을 갖는 구리 필러(pillar)일 수 있다.
집적 회로 소자(104)는 신호를 제공하도록 구성되어 도 7에 나타낸 바와 같이, 액추에이터(401)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 통합 스위칭 소자(302), 예를 들면 집적 회로 소자(104)에서 트랜지스터는 전기적인 접촉과 리드에 의해 다이의 액추에이터(401)에 접속될 수 있다. 따라서, 신호가 플렉스 회로(201)로부터 다이(103)의 입력 트레이스(403)에 송신되었을 때 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)에 전송되고, 트랜지스터(302) 등의 집적 회로 소자(104)에서 처리되고, 출력 패드(303)에서 입력 트레이스(407)에 의해 접속되어 액추에이터(401)를 구동하는 다이(103)의 입력 패드(402)에 출력한다.
도 6에 나타낸 집적 회로 소자(104)는 다이의 입력 트레이스(403)에 접속되는 입력 패드(301)(도 7 참조)를 포함한다. 예를 들면, 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)는 입력 트레이스(403)의 말단부(420)보다 다이(103)의 중심에 가까운 입력 트레이스(403)의 근접 단부(422)에 접속될 수 있다. 입력 패드(301)와 입력 트레이스(403)는 비도전성 페이스트(NCP), 이방성 전도성 페이스트(ACP), 또는 집적 회로 소자(104)의 솔더 범프를 사용하여 접속될 수 있다. 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)(도 3B)는 집적 회로 소자(104)의 저면에 다이(103)의 입력 트레이스(403)로 더 우수한 전기적인 접속을 제공할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 집적 회로 소자(104)는 하나 이상의 통합 스위칭 소자(302), 예를 들면 주문형 반도체(ASIC)를 통해 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)에 접속되는 출력 패드(303)도 포함한다. 추가적으로, 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)는 다이(103)의 입력 패드(402)에 전기적으로 접속된다. 출력 패드(303)는 NCP, ACP, 또는 집적 회로 소자(104)에 솔더 범프를 사용하는 입력 패드(402)에 접속될 수 있다. 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)는 집적 회로 소자(104)의 저면에 다이(103)의 입력 패드(402)와 더 우수한 전기적인 접속을 제공할 수 있다.
기재된 바와 같이, 집적 회로 소자(104)는 통합 스위칭 소자(302)를 포함한다. 각 스위칭 소자는 온/오프 스위치로서 작동하여 MEMS 유체 이젝터 유닛의 구동 전극을 공통 구동 신호 소스에 선택적으로 접속한다. 공통 구동 신호 전압은 하나 이상의 집적 회로 입력 패드(301), 트레이스(403), 플렉스 회로(201)의 대응하는 트레이스에 보낸다. 통합 스위칭 소자(302)는 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)와 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)에 접속된다. 따라서, 집적 회로 소자(104)는 입력 패드(301), 통합 스위칭 소자(302), 및 출력 패드(303) 사이 등의 내부로 이루어지는 접속을 포함한다.
플렉스 회로(201), 집적 회로(104), 및 다이(103)의 회로도는 도 8에 도시되어 있다. 집적 회로(104)의 입력 패드(301)는 클록 라인, 데이터 라인, 래치 라인, 모든 온라인, 및 4개 파워 라인을 포함할 수 있다. 플렉스 회로(201)로부터의 신호는 입력 패드(301)를 통해 데이터 플립플롭, 래치 플립플롭, OR-게이트, 및 스위치를 포함할 수 있는 통합 스위칭 소자(302)에 송신된다. 신호는 데이터 라인을 통해서 데이터 플립플롭에 데이터를 송신함으로써 처리된다. 클록 라인은 엔터링되는 대로 데이터를 클록한다. 데이터는 연속적으로 엔터링되어 제 1 플립플롭에서 엔터링되는 데이터의 제 1 비트는 데이터의 다음 비트가 엔터링됨으로써 시트프 다운된다. 모든 데이터 플립플롭(예를 들면, 64 요소)이 데이터를 포함한 후에 펄스가 래치 라인을 통해 보내져 데이터를 데이터 플립플롭으로부터 래치 플립플롭과 유체 배출 소자(401)에 시프트 다운한다. 래치 플립플롭으로부터 신호가 높으면 스위치가 온되고 출력 패드(303)를 통한 신호를 입력 패드(402)에 송신해서 유체 배출 소자(401)를 구동한다. 신호가 낮으면 스위치가 오프 상태로 남아있고 유체 배출 소자(401)가 활성화되지 않는다.
1개의 집적 회로 소자(104)는 256 통합 스위칭 소자 등의 다수의 통합 스위칭 소자(302)를 포함할 수 있다. 통합 스위칭 소자(302)의 수는 다이(103)의 액추에이터의 수나 프랙션(fraction)과 같을 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서 통합 스위칭 소자(302)의 수는 집적 회로(104)의 입력 패드(301)의 수와 대등하다. 일부 실시형태에서, 각 통합 스위칭 소자(302)는 1개의 출력 패드(303) 이상의 전기 통신에 있다.
모든 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)의 전체 수는 다이(103)의 다수의 입력 패드(402)와 관련된 유체 배출 소자(401)에 대응한다. 예를 들면, 히터, 온도 센서, 및 그라운드로서 사용되는 추가적인 패드일 수도 있다. 단일 다이(103)에 1개 이상의 집적 회로 소자(104)가 있으면 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)의 수는 유체 배출 소자(401)의 수의 프랙션이다. 예를 들면, 다이(103)의 4개의 집적 회로 소자(104)가 있고, 다이(103)에 1024 유체 배출 소자(401)가 있으면 각 집적 회로 소자(104)는 256 출력 패드(303)를 가질 수 있다.
다이(103)의 각 입력 패드(402)는 전기적으로 접속되어 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)에 대응한다. 그러나, 그라운드 등의 다른 요소에 접속되지 않거나 접속되는 추가적인 출력 패드(303)가 존재할 수 있다. 입력 패드(402)와 출력 패드(303)의 각 대응되는 한 쌍은 서로 인접해 있어서 서로 일치되거나 전기적으로 접속될 수 있다. 마찬가지로 각 다이(103)의 입력 트레이스(403)는 전기적으로 접속되어 집적 회로 소자(104)의 입력 패드(301)에 대응한다. 입력 트레이스(403)와 입력 패드(301)의 각 대응하는 한 쌍은 서로 인접해 있어서 서로 일치되거나 전기적으로 접속될 수 있다.
일부 실시예에서, 다이(103)의 입력 트레이스(403)의 수는 다이(103)의 입력 패드(402)와 관련된 액추에이터(401)의 수보다 적다. 또한, 하나 이상의 시리얼 데이터 라인, 1개의 클록 라인, 및 1개의 래치 라인을 사용함으로써 플렉스 회로(201)로부터 신호를 수신하는 적은 입력 트레이스(403)가 존재할 수 있어서 64 소자 등의 복수의 통합된 스위치 소자(302)를 제어한다.
유리하게, 집적 회로 소자(104)의 출력 패드(303)나 배출 요소(401)보다 다이(103)의 적은 입력 트레이스(403)가 존재할 때 유체 배출 모듈의 고밀도 노즐 매트릭스가 형성될 수 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 고밀도 매트릭스는 로우와 칼럼에 배치된 노즐 및/또는 압전 액추에이터를 가질 수 있다. 예를 들면, 노즐은 32행×64열의 매트릭스에 배치될 수 있다. 매체가 프린트 바 아래로 통과될 때 노즐은 600dpi 보다 큰, 1200dpi 이상 등의 밀도나 프린트 해상도로 매체 상에 픽셀 라인을 형성하기 위해 유체를 단일 패스의 매체 상에 배출할 수 있다.
600dpi보다 큰, 1200dpi 이상 등의 프린터 해상도를 이루기 위해 1제곱 인치보다 작은 곳에 550 ~ 60,000 노즐 및/또는 압전 액추에이터(401), 예를 들면 2,000 노즐 및/또는 액추에이터가 존재할 수 있다. 노즐 및/또는 액추에이터를 포함하는 영역, 예를 들면 유체 입구와 출구 사이 영역은 1인치보다 긴 길이, 예를 들면 대략 44㎜ 길이, 그리고 1인치보다 적은 폭, 예를 들면 대략 9㎜ 폭을 가질 수 있다.
2pL 등의 0.01pL과 100pL 사이즈 사이의 유체 액적은 노즐로부터 배출될 수 있다. 예를 들면, 2pL의 유체가 대략 12.5미크론 x 12.5미크론 영역을 갖는 노즐로부터 배출될 때 1제곱 인치보다 작은 영역에 2,048 노즐 및/또는 액추에이터가 존재할 수 있다. 0.01pL의 유체 액적 사이즈를 갖는 1제곱 인치보다 적은 대략 60,000 노즐 및/또는 액추에이터가 존재할 수 있다. 마찬가지로, 100pL의 유체 액적 사이즈를 갖는 1제곱 인치보다 적은 대략 550 노즐 및/또는 액추에이터가 존재할 수 있다. 부분적으로, 그러한 노즐의 고밀도와 단일 패스 해상도는 독립적으로 액추에이팅가능한 액추에이터보다 적은 입력 트레이스가 존재할 수 있기 때문에 이루어질 수 있다.
노즐을 포함하는 다이(103)의 표면의 면적은, 예를 들면 대략 43.71㎜×15.32㎜일 수 있고, 집적 회로 소자(104), 트레이스(403), 및 잉크 입구와 출구(101 및 102)에 대한 룸을 포함하기 위해 다이(103)에 인접한 노즐 매트릭스의 영역보다 클 수 있다. 고밀도 매트릭스는 작은 유로가 에칭되고 압전 액추에이터를 통해서 실리콘 기판의 사용을 통해 증가될 수 있다. 압전 액추에이터의 에칭은 참조 문헌으로 여기에서 통합되는 2008년 5월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제 61/055,431호에도 기재되어 있다.
이 고밀도 노즐 매트릭스는, 예를 들면 플렉스 회로와 다이 양쪽에 고밀도의 전기적인 접촉으로부터 생길 수 있는 전기적인 접속 문제없이 플렉스 회로에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이의 전기적인 접촉의 피치는 플렉스 회로와 다이 사이의 전기 접촉이 각 개개의 배출 소자가 요구되면 요구될 수 있는만큼 좋지 않다.
보다 밀집하여 패킹된 접촉보다 서로 정렬되기 쉬운 2개 요소의 더 큰 피치로 적은 접속 또는 접촉될 뿐만 아니라, 요소의 물질의 다른 열계수 때문에 피치의 어떤 변화의 효과도 감소될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이(103)는 실리콘으로 형성되고 플렉스 회로(201)는 폴리이미드 등의 플라스틱 기판 상에 형성된다. 플렉스 회로(201)가 가열될 때 플라스틱은 수축하는 경향이 있다. 반면에, 실리콘은 플라스틱보다 다른 정도의 사이즈로 온도나 변화의 변화 때문에 사이즈가 변화되는 경향이 작다. 플렉스 회로(201)와 다이(103)가 가열되면, 2개 물질 사이의 열팽창의 차이 때문에 트레이스의 피치가 다른 것보다 1개에서 더 변화할 수 있다. 적은 트레이스가 함께 본딩되는 2개의 요소에 요구될 때, 그리고 트레이스가 더 넓게 이루어질 때 다이가 형성되는 물질 사이의 열팽창의 어떤 차이와 플렉스 회로의 물질, 예를 들면 한 요소의 팽창이나 수축은 2개 요소의 트레이스의 어긋남을 덜하게 할 것이다.
일부 실시형태에서, 다이(103) 등의 요소의 하나의 트레이스는 다른 요소 위에 보다 넓게 형성되지만, 트레이스 사이의 여전히 충분한 비도전성 공간을 두고 트레이스 사이의 쇼팅이나 혼선을 방지한다. NCP나 ACP는 본딩을 확보하기 위해 열을 요구할 수 있다. 따라서, 다이나 플렉스 회로의 적은 트레이스는 NCP나 ACP가 본딩을 확보하기 위해 물질을 가열하기 때문에 팽창이나 수축에 대한 고려 없이 다이에 플렉스 회로를 본딩하기 위해 사용할 수 있는 것을 의미한다. 25미크론 이상에 대한 피치를 갖는 플렉스 회로는 NCP나 ACP 팽창이나 수축에 대한 고려 없이 사용될 수 있다.
집적 회로 소자(104)는 세라믹 기판을 갖는 실리콘이나 하이브리드 회로 등의 다이에 열팽창의 유사한 계수를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 집적 회로 소자와 다이가 가열될 때, 양쪽 요소나 서로에 관한 사이즈의 작은 변화는 사이즈의 변화 없이 서로 같은 양을 변화시킨다.
또한, 입력 트레이스(403)보다 다이(103)의 다수의 입력 패드(402)가 있기 때문에 입력 패드(402)는 일반적으로 입력 트레이스(403)보다 우수한 피치를 가질 것이다. 유사하게, 집적 회로 소자(104)는 출력 패드(303)의 유사하게 우수한 피칭된 세트를 가질 것이다. 따라서, 다이(103)와 집적 회로 소자(104)는, 예를 들면 NCP나 ACP 등의 페이스트와 함께 본딩될 수 있다. 유리하게, 다이(103)와 집적 회로 소자(104)는 열팽창의 작은 차이를 갖는 물질로 형성될 수 있어서 물질의 열팽창의 차이 때문에 발생될 수 있는 어떤 갭이나 어긋남이 최소로 된다. 일부 실시형태에서, 집적 회로 소자(104)와 다이(103)는 동일 물질로 형성된다. 따라서, 본딩 때문에 다이의 입력 패드와 집적 회로 소자의 출력 패드 사이의 야기된 갭이 감소되거나 제거될 수 있다.
도 6을 참조하면, 유체 이젝터는 외부 환경으로부터 유체 배출 소자(401)를 분리하는 인터포저(105)를 포함한다. 인터포저(105)는 2개의 요소 사이의 스트레스를 방지하기 위해 실리콘 등의 다이(103)로서 열팽창의 동일 또는 유사한 계수의 물질로 이루어질 수 있다. 요구되지 않지만 유체 이젝터는 상부 인터포저(106)를 더 포함할 수 있다.
도 2 및 6에 나타낸 바와 같이, 하부 인터포저(105)는 메인 바디(430)와 메인 바디(430)로부터 프로젝팅되는 플랜지(432)를 포함해서 다이(103)를, 예를 들면 입구(412)와 출구(414)에 걸쳐 집적 회로 소자(104)와 액추에이터(401) 사이의 영역에 접촉한다. 특히, 플랜지(432)를 통해 연장되는 통로(212 및 216)를 갖는 각 입구(412)와 출구(412)에 대해 플랜지(432)가 있을 수 있다. 플랜지(432)는 다이(103)를 통해 메인 바디(430)를 유지해서 캐비티(434)를 형성한다. 이것은 메인 바디(430)를 액추에이터(401)의 동작으로 접촉과 간섭으로부터 방지한다. 일부 실시에서(도 2에 도시됨), 플랜지(432)가 유로 바디(182)에 직접 접촉하도록 어퍼처가 존재하면 멤브레인층(180)뿐만 아니라 액추에이터(401)의 층을 통해 형성된다. 대안으로, 플랜지(432)는 기판(122)을 커버하는 멤브레인(180)이나 다른 층과 접촉할 수 있다. 또한, 일부 실시에서 일부 플랜지는 액추에이터(401)의 로우 사이의 트레이스(407)를 통해 다이와 접촉하도록 연장된다.
인터포저(105)는 전기적으로 그리고 열적으로 뿐만 아니라 유체 입구(101)나 유체 출구(102)로부터 오는 어떤 유체를 둘러싸는 것으로부터 유체 배출 소자(예를 들면, 접착제, BCB, 전도성 전극, 압전기 물질 등)를 절연할 수 있다.
하부 인터포저(105)는, 예를 들면 SU-8, BCB 등, 또는 Emerson & Cuming Eccobond® E 3032 등의 에폭시 접착제에 의해 다이(103)에 본딩될 수 있다. 상부 인터포저(106)는, 예를 들면 SU-8, BCB 등, 또는 Emerson & Cuming Eccobond® E 3032 등의 에폭시 접착제에 의해 하부 인터포저(105)에 본딩될 수 있다. 추가적으로, 접착 촉진제[예를 들면, 메타크릴산염, 메르캅토프로피트리메톡시실란(MPTMS), 아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 및 헥사메틸디실라잔(HDMS) 등의 실레인]는 접착제가 사용되어 다이(103)와 하부 인터포저(105) 사이와 하부 인터포저(105)와 상부 인터포저(106) 사이에 본딩을 향상시킬 수 있다. 또한, 인터포저(105 및 106)와 다이(103)의 표면은 아르곤으로 처리되어 인터포저(105 및 106)의 표면과 다이(103)의 접착 촉진제와 표면 사이의 본딩을 향상시킬 수 있다. 접착제와 접착 촉진제는 스핀 코팅, 증기 증착, 일부를 바스(bath)에 딥핑, 스프레이 코팅, 또는 어떤 다른 공지된 방법에 의해 하부 인터포저(105), 상부 인터포저(106), 또는 다이(103)에 가해질 수 있다. 요소가 함께 본딩될 때 접착제와 접착 촉진제는 하부 인터포저(105), 상부 인터포저(106), 및 다이(103) 중 하나 이상에 가해질 수 있다.
하부 인터포저(105)를 다이(103)에 본딩할 때 하부 인터포저(105)는 멤브레인이나 다이(103)의 베이스 기판 등의 낮은 전체 두께 변화(TTV)를 갖는 표면에 본딩될 수 있다. 멤브레인이나 베이스 기판은, 예를 들면 에칭이나 그라인딩에 의해 처리되어, 예를 들면 15미크론 이하, 10미크론 이하, 또는 5미크론 이하의 낮은 TTV를 갖는 소망하는 두께를 이룰 수 있다. 하부 인터포저(105)를 낮은 TTV를 갖는 표면에 본딩하는 것은 균일한 본딩층을 제공하고, 유체를 유체 배출 소자(401)나 집적 회로 소자(104)에 손상의 원인이 될 수 있는 잉크 입구(101)나 잉크 출구(102)를 통한 리킹(leaking)으로부터 방지한다.
하부 인터포저(105)와 다이(103)가 함께 본딩될 때 본딩은 본딩을 위한 표면 영역을 최적화함으로써 강화될 수 있다. 본딩 표면 영역이 커질수록 본딩이 약화될 수 있는 기포의 트래핑 가능성이 커진다. 반면에, 본딩 표면 영역이 너무 작으면 본딩이 약화될 수 있다. 일실시예에서, 하부 인터포저(105)는 대략 120㎟이하의 표면 영역을 갖는 모놀리식 표면을 사용하는 잉크 입구(101)와 잉크 출구(102) 주위에 본딩할 수 있다.
도 11에 나타낸 일부 실시에서, 하부 인터포저(105)는 각 개개의 입구(101)나 출구(102)(예를 들면, 64 입구 및 출구)를 둘러싸는 작은 본딩 표면 영역(801)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하부 인터포저(105)에 본딩 표면 영역이 입구(101)나 출구(102)의 형상을 사각형이나 링 형상 등으로 매칭하여 형성될 수 있다. 이들 작은 본딩 표면 영역(801)은 잉크 입구(101) 영역 이상, 80%이상, 150%이상, 또는 200%이상의 대략 25%일 수 있다. 예를 들면, 잉크 입구(101)의 영역이 대략 0.188㎟이면 잉크 입구 주위의 본딩 표면 영역(801)은 대략 1.5㎟이하, 0.325㎟이하, 또는 0.05㎟이하일 수 있다. 일실시예에서, 캐비티는 다이(103)의 멤브레인을 통해 이루어져 다이(103)의 베이스 기판의 표면을 노출한다. 캐비티의 사이즈는 정렬(802)을 위한 추가적인 영역을 포함하는 각 입구(101)와 출구(102) 주위를 본딩하는 하부 인터포저(105)의 표면 영역(801)을 차지한다. 예를 들면, 각 입구(101)나 출구(102)에 대한 하부 인터포저(105)의 표면 영역은 대략 0.050㎜의 정렬 공차로 대략 0.15㎟일 수 있다.
유체 배출 모듈(103)은 모듈을 통해서 잉크를 재순환시키기 위한 잉크 입구(101)와 잉크 출구(102)를 포함한다. 유체는 유체 입구(101)를 통해 모듈을 엔터링하고 유체 출구(102)를 통해 나감으로써 순환될 수 있다. 유체 입구(101)와 유체 출구(102)는 선형과 평행으로 정렬되어 도 3의 양쪽에 나타내었지만 구성에 한정되지 않는다. 다이(103)를 통해 순환하는 일부 잉크가 노즐(126)을 통해 배출된다. 일부 실시형태에서, 노즐(126)은 대응하는 유체 배출 소자(401) 아래 직접 위치된다.
도 4 및 10에 나타낸 바와 같이, 일부 실시형태에서 언급한 바와 같이, 유체 이젝터는 상부 인터포저(106)를 포함할 수 있다. 상부 인터포저(106)의 짧은 측면(701)이나 폭은 필요하지 않지만 하부 인터포저(105)의 것들보다 클 수 있다. 즉, 상부 인터포저(106)는 하부 인터포저(105)보다 넓을 수 있다. 상부 인터포저(106)와 하부 인터포저(105)는 같은 길이를 가질 수 있다. 상부 인터포저(106)는 하부 인터포저(105)의 상부나 집적 회로 소자(104)의 상부에 레스팅될 수 있다. 이 구성은, 예를 들면 에칭이나 비에칭되는 단일 하부 인터포저(105)를 요구하기 보다는 상부 인터포저(106)에 의해 더욱 보호되어 집적 회로 소자(104)를 차지하는 반면에, 집적 회로 소자(104)를 하부 인터포저(105)의 위나 측면에 위치되게 함으로써 제조 공정을 쉽게한다.
도 4 및 10에 나타낸 바와 같이, 유체 입구(101)와 유체 출구(102)는 유체 인터포저를 통해서와 다이(103)를 통해서 플로잉을 고려한다. 하부 인터포저(105)를 통해서 유체 입구(101)와 유체 출구(102) 부분은 다이(103)의 유체 입구(101)와 유체 출구(102)에 정렬된다. 상부 인터포저(106)에 있는 유체 입구(101)와 유체 출구(102) 부분은 하부 인터포저(105)와 다이(103)에 있는 유체 입구와 출구(602) 부분의 위치와 비교해서 상부 인터포저(106)의 중앙에 이동될 수 있다. 유리하게, 이 구성은 상부 인터포저(106)가 인터포저의 주변에서 입구와 출구가 없게 된다. 이것은 다이 캡(107) 등의 다른 요소가 어떤 유체 어퍼처를 블록킹함 없이 인터포저의 주변에 부착되게 한다. 또한, 이 구성은 상부 인터포저(106)의 중앙에 가깝게 유체 입구(101)와 유체 출구(102)를 이동시켜 유체 입구(101)와 유체 출구(102)에 플로잉으로부터 인터포저에 다이 캡을 본딩하는 것으로부터 나타날 수 있는 과도한 접착성을 방지한다.
도 4를 참조하면, 일부 실시형태에서 상부 인터포저(106)는 인터포저의 상면에 형성되고 인터포저를 통해 연장되는 유체 입구(102)를 갖는다. 유체 입구(101)로부터 연장되는 유로(610)는 상부 인터포저(106)의 상면에 수직으로 연장될 수 있다. 상부 인터포저(106)의 저면에 하부 인터포저(105)와 접촉하는 표면에 유로(610)의 수평부(612)가 있고, 상부 인터포저(106)의 외주를 향해 상부 인터포저(106)의 중앙으로부터 떨어져 연장된다. 일부 실시형태에서, 수평부(612)는 상부 인터포저(106)의 저면에 있다. 일부 실시형태에서, 수평부(612)는 상부 인터포저(106)에 임베디드된다. 수평부(612)의 말단 등의 수평부(612)의 일부가 유로(610)의 하부 인터포저부(614)에 유체 접속된다. 하부 인터포저(105)의 하면에 연장되는 유로(610) 부분은 다이(103)의 상면에서 입구와 유체 접속된다. 일부 실시형태에서, 다이(103)의 상면에 반대되는 다이(103)의 저면은 배출되는 유체에 대해 노즐(606)을 포함한다. 나타내지 않았지만 다수의 노즐이 다이의 유체 입구와 다이의 유체 출구 사이의 다이에 재순환 패스를 따라 형성될 수 있다.
대안의 실시형태에서, 유로(610)의 수평부는 상부 인터포저(106)에 형성되지 않지만 하부 인터포저(105)의 상면에 형성된다. 일부 실시형태에서, 각각의 상부 인터포저(106)와 하부 인터포저(105)는 수평부의 부분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 유로는 인터포저(105 및 106)의 상면과 저면에 비스듬히 형성된다.
일부 실시형태에서, 하부 인터포저(105)는 본딩층과 또는 본딩층 없이 직접 접촉하고, 상부 인터포저(106)는 하부 인터포저(105) 사이의 본딩층과 또는 본딩층 없이 직접 접촉한다. 따라서, 하부 인터포저(105)는 다이(103)와 상부 인터포저(106) 사이에 샌드위칭된다. 플렉스 회로(201)는 다이(103)의 상면에 다이(103)의 외주에 본딩된다. 다이 캡(107)은 다이(103)에 본딩되는 플렉스 회로(201)의 일부에 본딩될 수 있다. 플렉스 회로(201)는 다이 캡(107)의 하면 주위에 벤딩되고 다이 캡(107)의 외부를 따라 연장될 수 있다. 집적 회로 소자(104)는 플렉스 회로(201)보다 다이(103)의 길이를 이동하는 중심축 등의 다이(103)의 중심축에 가깝지만, 하부 인터포저(105)보다 다이(103)의 주변에 가깝게 다이(103)의 상면에 본딩된다. 일부 실시형태에서, 하부 인터포저(105)의 측면은 집적 회로 소자(104)에 인접하고 다이(103)의 상면에 수직으로 연장된다.
본 발명의 바람직한 실시형태가 기재되었지만 이들은 본 발명의 예시적인 것이고, 다양한 변경이 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 상술된 액추에이터는 노즐에 반대되는 다이의 상면의 압전 액추에이터이고, 액추에이터는 발열체 및/또는 다이(103)에 임베디드되거나 또는 노즐에 근접되게 될 수 있다.

Claims (45)

  1. 복수의 유로, 복수의 액추에이터, 및 복수의 도전성 트레이스를 갖는 기판을 포함하고, 각 액추에이터가 유체를 관련 유로의 노즐로부터 배출시키도록 구성된 유체 배출 모듈; 및
    집적 회로 소자를 포함하는 유체 이젝터로서:
    상기 집적 회로 소자는 상기 기판 상에 실장되고 상기 유체 배출 모듈의 도전성 트레이스와 전기적으로 접속되어 상기 모듈의 전기적인 접속은 상기 유체 배출 모듈에 송신된 신호를 상기 집적 회로 소자에 송신시키고, 상기 집적 회로 소자에서 처리하고, 상기 유체 배출 모듈에 출력시켜서 액추에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈은 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 압전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터 히터 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈과 상기 집적 회로 소자는 비도전성 페이스트에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈과 상기 집적 회로 소자는 이방성 페이스트에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈에 송신된 신호가 플렉시블 소자로부터 송신되도록 상기 유체 배출 모듈과 전기적으로 접속되는 플렉시블 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플렉시블 소자는 플라스틱 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈은 입력 트레이스와 제 1 입력 패드를 포함하고, 상기 입력 트레이스는 상기 플렉시블 소자에 전기적으로 접속되며, 상기 제 1 입력 패드는 상기 액추에이터에 전기적으로 접속되고;
    상기 집적 회로 소자는 통합 스위칭 소자, 상기 유체 배출 모듈의 입력 트레이스에 접속되는 제 2 입력 패드, 및 상기 유체 배출 모듈의 제 1 입력 패드에 접속되는 출력 패드를 포함하고, 상기 통합 스위칭 소자는 상기 제 2 입력 패드와 상기 출력 패드에 접속되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 입력 패드와 상기 출력 패드는 상기 유체 배출 모듈에 인접하는 집적 회로 소자의 표면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    다수의 출력 패드와 다수의 액추에이터가 존재하고, 상기 출력 패드의 수와 유체 배출 소자의 수는 동등한 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    다수의 출력 패드와 다수의 액추에이터가 존재하고;
    상기 출력 패드의 수는 상기 액추에이터의 수보다 적고;
    단일 유체 배출 모듈을 위한 복수의 집적 회로 소자가 존재하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  13. 제 9 항에 있어서,
    다수의 출력 패드와 다수의 입력 트레이스가 존재하고, 상기 출력 패드의 수는 상기 입력 트레이스의 수보다 많은 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  14. 제 9 항에 있어서,
    다수의 제 1 입력 패드와 다수의 액추에이터가 존재하고, 상기 제 1 입력 패드의 수와 상기 출력 패드의 수는 동등한 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    다수의 제 1 입력 패드와 다수의 출력 패드가 존재하고, 상기 제 1 입력 패드와 상기 출력 패드는 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  16. 제 9 항에 있어서,
    다수의 입력 트레이스와 다수의 제 2 입력 패드가 존재하고, 상기 입력 트레이스의 수는 상기 제 2 입력 패드의 수와 동등한 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 입력 트레이스와 상기 제 2 입력 패드는 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  18. 제 9 항에 있어서,
    다수의 제 1 입력 트레이스와 다수의 출력 패드가 존재하고, 상기 입력 트레이스의 수는 상기 출력 패드의 수보다 적은 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  19. 제 9 항에 있어서,
    다수의 입력 트레이스와 다수의 유체 배출 소자가 존재하고, 상기 입력 트레이스의 수는 상기 유체 배출 소자의 수보다 적은 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  20. 제 9 항에 있어서,
    상기 플렉시블 소자와 상기 입력 트레이스는 비도전성 페이스트에 의해 함께 부착되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  21. 제 9 항에 있어서,
    상기 플렉시블 소자와 상기 입력 트레이스는 이방성 페이스트에 의해 함께 부착되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  22. 유체 배출 소자와, 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 노즐을 각각 갖는 복수의 제 1 유로를 포함하는 유체 배출 모듈;
    상기 유체 배출 모듈과 전기 통신하는 집적 회로 소자; 및
    상기 복수의 제 1 유로에 접속되는 복수의 제 2 유로를 갖고, 상기 유체 배출 모듈로 라우팅되는 유체로부터 상기 유체 배출 소자와 집적 회로 소자를 보호하도록 구성된 제 1 인터포저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유체 배출 모듈의 제 1 측면과 상기 제 1 인터포저의 제 1 측면은 접착제에 의해 본딩되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 인터포저는 본딩된 영역을 갖고, 본딩된 표면 영역은 유체 입구를 둘러싸고 상기 제 1 인터포저의 제 1 측면 영역보다 작은 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 인터포저에 인접한 제 2 인터포저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 인터포저는 상기 유체 배출 모듈과 상기 제 2 인터포저 사이에 위치하고, 상기 제 2 인터포저의 제 1 에지는 상기 제 1 인터포저의 제 1 에지보다 긴 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 인터포저는 상기 제 2 인터포저의 유체 입구 및 유체 출구에 유체 접속되는 유체 입구와 유체 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 인터포저의 유체 입구와 유체 출구는 상기 제 1 인터포저의 유체 입구와 유체 출구가 상기 제 1 인터포저의 중심에 가까운 것보다 상기 제 2 인터포저의 중심에 더 가까운 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 인터포저와 제 2 인터포저는 접착제에 의해 본딩되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  30. 개별적으로 제어가능한 복수의 압전 액추에이터와 상기 복수의 압전 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 복수의 노즐을 포함하는 프린트헤드 모듈을 포함하고; 상기 복수의 압전 액추에이터와 상기 복수의 노즐은 유체 액적이 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 600dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 매트릭스로 배치되는 특징으로 하는 유체 이젝터.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 복수의 압전 액추에이터와 상기 복수의 노즐은 유체 액적이 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 1200dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 매트릭스로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 32행 64열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  33. 제 31 항에 있어서,
    1제곱 인치보다 작은 영역에는 2,000개보다 많은 노즐이 존재하고, 상기 영역의 일측면은 1인치보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 1제곱 인치보다 작은 영역에 걸쳐 550 ~ 60,000 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 0.1pL ~ 100pL 액적 사이즈를 갖는 유체를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐의 제 1 측면은 상기 프린트헤드 모듈의 제 1 측면에 부착되고, 상기 프린트헤드 모듈의 제 1 측면 영역은 상기 복수의 노즐의 제 1 측면 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  37. 제 30 항에 있어서,
    집적 회로 소자를 더 포함하고; 상기 집적 회로 소자는 상기 프린트헤드 모듈과 직접 접촉하고 상기 프린트헤드 모듈과 전기적으로 접속하여 상기 모듈의 전기적인 접속은 상기 프린트헤드 모듈에 송신된 신호를 상기 집적 회로 소자에 송신시키고, 상기 집적 회로 소자에서 처리하고, 상기 프린트헤드 모듈에 출력시켜서 복수의 액추에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 유체 이젝터.
  38. 복수의 개별적으로 제어가능한 압전 액추에이터와 복수의 압전 액추에이터가 액추에이팅될 때 유체를 배출하기 위한 복수의 노즐을 포함하고, 복수의 압전 액추에이터와 복수의 노즐이 매트릭스로 배치되는 프린트헤드 모듈; 및
    매체가 프린트 바를 지나 이동할 때 유체 액적이 복수의 노즐로부터 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 600dpi보다 큰 밀도를 갖는 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 구성된 프린트 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 프린트 헤드는 매체가 프린트 바를 지나 이동할 때 유체 액적이 복수의 노즐로부터 단일 패스의 매체 상에 디스펜싱되어 1200dpi보다 큰 밀도로 매체 상에 픽셀 라인을 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 32행 64열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  41. 제 39 항에 있어서,
    1제곱 인치보다 작은 영역에는 2,000개보다 많은 노즐이 존재하고, 상기 영역의 일측면은 1인치보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 1제곱 인치보다 작은 영역에 걸쳐 550 ~ 60,000 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  43. 제 38 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐은 0.1pL ~ 100pL 액적 사이즈를 갖는 유체를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  44. 제 38 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐의 제 1 측면은 상기 프린트헤드 모듈의 제 1 측면에 부착되고, 상기 프린트헤드 모듈의 제 1 측면 영역은 상기 복수의 노즐의 제 1 측면 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
  45. 제 38 항에 있어서,
    집적 회로 소자를 더 포함하고; 상기 집적 회로 소자는 상기 프린트헤드 모듈과 직접 접촉하고 상기 프린트헤드 모듈과 전기적으로 접속되어 상기 모듈의 전기적인 접속은 상기 프린트헤드 모듈에 송신된 신호를 상기 집적 회로 소자에 송신시키고, 상기 집적 회로 소자에서 처리하고, 상기 프린트헤드 모듈에 출력시켜서 복수의 액추에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 유체 배출 시스템.
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