KR20150110789A - 톱 절삭 채널을 갖춘 몰딩된 유체 유동 구조체 - Google Patents

톱 절삭 채널을 갖춘 몰딩된 유체 유동 구조체 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 있어서, 유체 유동 구조체는 몰딩에 매설된 마이크로 디바이스를 포함한다. 유체 이송 구멍은 마이크로 디바이스를 통해 형성되고, 톱에 의해 규정되는 유체 채널은 몰딩을 통해 절삭되어 유체 이송 구멍과 채널을 유체유동 가능하게 연결한다.

Description

톱 절삭 채널을 갖춘 몰딩된 유체 유동 구조체{MOLDED FLUID FLOW STRUCTURE WITH SAW CUT CHANNEL}
본 발명은 톱 절삭 채널을 갖춘 몰딩된 유체 유동 구조체에 관한 것이다.
잉크젯 펜(inkjet pen) 또는 프린트 바아(print bar) 내의 프린트헤드 다이(printhead die)는 실리콘 기판의 표면상에 복수의 유체 배출 요소를 포함한다. 유체는 대향하는 기판 표면들 사이에서 기판에 형성된 유체 전달 슬롯을 통해 배출 요소들로 유동한다. 유체 전달 슬롯들이 유체를 유체 배출 요소들에 충분히 전달하지만, 상기와 같은 슬롯들에는 몇가지 단점이 존재한다. 예컨대, 비용 면에서, 잉크 전달 슬롯들은 고가의 실리콘 부지를 점유해서 슬롯 처리 비용을 상당히 증가시킨다. 또한, 실리콘 기판 내의 보다 좁은 슬롯 피치 및/또는 슬롯 폭과 관련되는 다이 시링크(die shrink)에 의하면 부분적으로는 보다 염가의 프린트헤드 다이 비용이 달성된다. 그러나, 슬롯 피치를 축소하면, 잉크젯 펜 내로 소형 다이를 합체하는 것과 관련된 조립 비용이 과도하게 증가된다. 구조적으로는, 기판으로부터 재료를 제거해서 잉크 전달 슬롯을 형성하면 프린트헤드 다이가 약해진다. 그래서, 단일의 프린트헤드 다이가 다수의 슬롯을 구비하는 경우(예컨대, 단일의 컬러 프린트헤드 다이에서 프린트 품질 및 속도를 향상시키기 위해, 또는 멀티컬러 프린트헤드 다이에서 서로 다른 컬러들을 제공하기 위해)에는, 슬롯을 추가할 때마다 프린트헤드 다이가 점점 더 취약해진다.
본 발명의 목적은 톱 절삭 채널을 갖춘 몰딩된 유체 유동 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 유체 유동 구조체는, 몰딩에 매설된 마이크로 디바이스; 상기 마이크로 디바이스를 통해 형성된 유체 이송 구멍; 및 상기 유체 이송 구멍과 채널을 유체유동 가능하게 연결하는, 상기 몰딩을 통해 절삭되는, 톱에 의해 규정되는 유체 채널을 포함한다.
이제, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 예로서 기술할 것이다:
도 1은 프린트헤드 구조체로서 구현된 몰딩된 유체 유동 구조체의 일례를 나타내는 정단면도이고;
도 2는 도 1의 프린트헤드 구조체와 같은 몰딩된 유체 유동 구조체를 구현하는 예시적인 시스템을 나타내는 블록도이고;
도 3은 기판 광폭 프린트 바아에서 유체 유동 구조체의 일례를 구현하는 잉크젯 프린터를 나타내는 블록도이고;
도 4 내지 도 6은 프린터에서 사용하기에 적합한 프린트헤드 구조체로서의 몰딩된 유체 유동 구조체의 일례를 구현하는 잉크젯 프린트 바아를 나타내고;
도 7 내지 도 9는 회전식 절삭 톱을 사용해서 유체 유동 구조체의 몰딩체 내부에 유체 채널을 규정하는 예시적인 프로세스를 나타내고;
도 10은 톱에 의해 규정되는 유체 채널의 형성 이전의 몰딩된 유체 유동 구조체의 일례를 나타내고;
도 11 내지 도 15는 유체 유동 구조체의 몰딩체 내로 절삭될 수 있는, 서로 다른 형상으로 된, 톱에 의해 규정되는 유체 채널들의 예들을 나타내고;
도 16은 톱에 의해 규정되는 유체 채널을 갖는 프린트헤드 유체 유동 구조체를 제작하는 예시적인 프로세스를 나타내고;
도 17은 도 7 내지 도 9에 나타내진 바와 같이 회전식 절삭 톱을 사용해서 유체 유동 구조체의 몰딩체 내부에 유체 채널을 규정하는 예시적인 프로세스의 흐름도이고;
도 18은 도 16에 나타내진 바와 같이 톱에 의해 규정되는 유체 채널을 갖는 프린트헤드 유체 유동 구조체를 제작하는 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
도면들에 있어서는, 동일한 참조 번호들이 유사하지만 반드시 동일한 것은 아닌 요소들을 지칭한다.
개요
종래의 잉크젯 프린트헤드 다이들의 비용 절감은, 과거에는 다이 사이즈의 축소 및 웨이퍼 비용의 절감을 통해 달성되었다. 다이 사이즈는 잉크를 다이의 일측에 있는 저장소에서 다이의 다른 측에 있는 유체 배출 요소들에 전달하는 유체 전달 슬롯들의 피치에 상당히 의존한다. 따라서, 다이 사이즈를 축소하는데 이용되는 기존의 방법들은 대부분, 예컨대 레이저 가공, 이방성 습식 에칭, 건식 에칭, 그들의 조합들 등을 포함할 수 있는 실리콘 슬롯 가공 프로세스를 통해 슬롯 피치 및 사이즈를 줄이는 작업을 수반하고 있다. 유감스럽게도, 실리콘 슬롯 가공 프로세스 자체는 프린트헤드 다이에 대하여 상당한 비용을 증가시킨다. 또한, 슬롯 피치를 감소시킬수록 그에 대한 대가가 발생하게 되는데, 이는 축소 다이(보다 좁은 슬롯 피치에 기인함)를 잉크젯 펜에 합체하는 것과 관련되는 비용이 과도해지기 때문이다.
유체 유동 구조체는 보다 소형의 프린트헤드 다이들 및 간략화된 유체 전달 채널 형성 방법을 이용해서 잉크를 프린트헤드 다이의 일측에 있는 저장소에서 그 다이의 다른 측에 있는 유체 배출 요소들에 전달할 수 있게 한다. 유체 유동 구조체는 플라스틱, 에폭시 몰드 화합물, 또는 다른 몰딩 가능한 재료로 이루어진 단일체로 몰딩된 하나 이상의 프린트헤드 다이를 포함한다. 예컨대, 신규한 구조체를 구현하는 프린트 바아는 세장형의 단일 몰딩체로 몰딩된 다수의 프린트헤드 다이를 포함한다. 몰딩은 다이로부터 구조체의 몰딩체까지의 유체 전달 채널들(즉, 잉크 전달 슬롯들)을 없앰으로써 보다 소형의 다이들을 이용할 수 있게 한다. 그래서, 몰딩체는 외부 유체 연결부들을 만들기 위해, 또한 다이들을 다른 구조체들에 부착하기 위해 각각의 다이의 사이즈를 효과적으로 키운다. 유체 전달 채널들은 몰딩체를 통해 플런지 절삭(plunge cut)하는 절삭 톱을 이용해서 유체 유동 구조체에 형성된다.
여기에 기술되는 유체 유동 구조체는 잉크젯 프린팅을 위한 프린트 바아들 또는 다른 유형의 프린트헤드 구조체들에 한정되는 것이 아니며, 다른 디바이스들에서 다른 유체 유동 응용들에 대하여 구현될 수 있다. 그래서, 일례로서, 신규한 구조체는 디바이스 내로 또는 디바이스 상으로 직접 유체가 유동하기 위한 채널 또는 다른 경로를 갖는 몰딩에 매설된 마이크로 디바이스를 포함한다. 예컨대, 마이크로 디바이스는 전자 디바이스, 기계 디바이스, 또는 미소 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스일 수 있다. 예컨대, 유체 유동은 마이크로 디바이스 내로의 또는 상으로의 냉각용 유체 유동이거나, 또는 프린트헤드 다이 또는 다른 유체 분배용 마이크로 디바이스 내로의 유체 유동일 수 있다. 도면들에 도시되고 아래에서 기술되는 이들 및 다른 예들은, 이 발명의 상세한 설명에 이어지는 청구범위에서 규정되는, 발명을 설명하려는 것이지 한정하려는 것이 아니다.
이 문헌에서 사용되는, "마이크로 디바이스(micro device)"는 하나 이상의 외부 치수가 30㎜ 이하인 디바이스를 의미하고; "박형(thin)"은 650㎛ 이하의 두께를 의미하고; "슬리버(sliver)"는 폭에 대한 길이의 비(L/W)가 적어도 3인 박형의 마이크로 디바이스를 의미하고; "프린트헤드 구조체(printhead structure)" 및 "프린트헤드 다이(printhead die)"는 하나 이상의 개구를 통해 유체를 분배하는 잉크젯 프린터 또는 다른 잉크젯 타입 디스펜서의 일부분을 의미한다. 프린트헤드 구조체는 하나 이상의 프린트헤드 다이를 포함한다. "프린트헤드 구조체" 및 "프린트헤드 다이"는 잉크 및 다른 프린트용 유체에 의한 프린팅에 한정되는 것이 아니라, 프린팅과는 다른 용도의 또는 프린팅 이외의 용도의 다른 유체의 잉크젯 타입 분배를 또한 포함한다.
예시적인 실시예들
도 1은 잉크젯 프린터의 프린트 바아에서 사용하기에 적합한 프린트헤드 구조체(100)로서 구현되는 몰딩된 유체 유동 구조체(100)의 일례를 나타내는 정단면도이다. 프린트헤드 구조체(100)는 플라스틱 또는 다른 몰딩 가능한 재료로 이루어진 단일체(104) 내에 몰딩된 마이크로 디바이스(102)를 포함한다. 본원에서는, 몰딩체(104)가 몰딩(104)으로서 인용될 수도 있다. 일반적으로, 마이크로 디바이스(102)는, 예컨대 전자 디바이스, 기계 디바이스, 또는 미소 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스일 수 있다. 도 1의 프린트헤드 구조체(100)의 경우에는, 마이크로 디바이스(102)가 프린트헤드 다이(102)로서 구현된다. 프린트헤드 다이(102)는 두께가 100 미크론 정도인 실리콘 슬리버로 구성되는 실리콘 다이 기판(106)을 포함한다. 실리콘 기판(106)은 제 1 외부 표면(110)으로부터 제 2 외부 표면(112)까지 기판(106)을 통한 유체 유동이 가능하도록 드라이 에칭되거나 또는 달리 내부에 형성되는 유체 이송 구멍(108)들을 포함한다. 실리콘 기판(106)은 제 1 외부 표면(110)을 인접하여 덮는 박형의 실리콘 캡(114)(즉, 실리콘 기판(106) 위의 캡)을 더 포함한다. 실리콘 캡(114)은 두께가 30 미크론 정도이고 실리콘 또는 몇몇 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다.
기판(106)의 제 2 외부 표면(112)상에는, 프린트헤드 구조체(100)로부터 액적의 배출을 가능하게 하는 유체공학적 구조를 규정하는 하나 이상의 층(116)이 형성된다. 층(116)들에 의해 규정되는 유체공학적 구조는 일반적으로 상응하는 오리피스(120)들, 매니폴드(도시되지 않음), 및 다른 유체공학적 채널들 및 구조체들을 갖는 배출 챔버(118)들을 포함한다. 층(들)(116)은, 예컨대, 기판(106)상에 형성된 챔버 층을 포함하고 챔버 층 위에는 오리피스 층이 별도로 형성될 수 있거나, 또는 층들은 챔버 층 및 오리피스 층을 결합한 단일층을 포함할 수 있다. 층(들)(116)은 통상적으로 SU8 에폭시 또는 몇몇 다른 폴리이미드 재료로 형성될 수 있다.
실리콘 기판(106)상의 층(들)(116)에 의해 규정되는 유체공학적 구조 외에, 프린트헤드 다이(102)는 도 1에 도시되지 않은 박형의 필름 층들 및 요소들을 이용해서 기판(106)상에 형성되는 집적 회로를 포함한다. 예컨대, 각각의 배출 챔버(118)에 대응하는 것은 기판(106)상에 형성되는 열식 배출기 요소 또는 압전식 배출기 요소이다. 배출 요소들은 챔버(118)들로부터 오리피스(120)들을 통해 잉크 또는 다른 프린트용 유체의 액적 또는 스트림을 배출하도록 작동된다.
프린트헤드 구조체(100)는 기판(106)상에 형성되는 전기 단자(124)들에서 프린트헤드 다이(102)에 접속되는 시그널 트레이스들 또는 다른 도체(122)들을 또한 포함한다. 도체(122)들은 다양한 방식으로 구조체(100)상에 형성될 수 있다. 예컨대, 도체(122)들은 도 1에 도시된 바와 같이, 적층 또는 퇴적 프로세스에 의해 절연층(126) 내에 형성될 수 있다. 절연층(126)은 통상적으로 도체(122)들에 물리적인 지지 및 절연을 제공하는 폴리머 재료이다. 다른 예들에 있어서는, 도체(122)들이 몰딩체(104) 내에 몰딩될 수 있다.
톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)은 몰딩체(104)와 박형의 실리콘 캡(114)을 통해 형성되고, 외부 표면(110)에서 프린트헤드 다이 기판(106)과 접속한다. 유체 채널(128)은 유체 이송 구멍(108)들을 통해 실리콘 기판(106) 내로 및 외부 표면(110)에서 실리콘 기판(106)상으로 유체를 직접 유동시킬 수 있는 통로를 몰딩체 및 박형의 실리콘 캡(114)을 통해 개방한다. 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 유체 채널(128)은 회전식 절삭 톱과 같은 절삭 톱을 이용해서 몰딩체(104)를 통해 형성된다.
도 2는 도 1에 도시된 프린트헤드 구조체(100)와 같은 몰딩된 유체 유동 구조체(100)를 구현하는 시스템(200)을 나타내는 블록도이다. 시스템(200)은, 프린트헤드 구조체(100) 내의 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)과 같은, 유체 유동 구조체(100) 내의 채널(128)에 유체를 이동시키도록 구성된 유체 무버(mover)(204)에 작동 가능하게 접속되는 유체 공급원(202)을 포함한다. 유체 공급원(202)은, 예컨대 전자 마이크로 디바이스(102) 또는 프린트헤드 다이(102)의 인쇄용 유체 공급부를 냉각하기 위한 공기의 공급원으로서 대기를 포함할 수도 있다. 유체 무버(204)는 공급원(202)으로부터 유동 구조체(100)까지 유체를 이동시키는 펌프, 팬, 중력 또는 임의의 다른 적절한 메카니즘을 나타낸다.
도 3은 기판 광폭 프린트 바아(302)에서 유체 유동 구조체(100)의 일례를 구현하는 잉크젯 프린터(300)를 나타내는 블록도이다. 프린터(300)는 프린트 기판(304)의 폭에 걸치는 프린트 바아(302), 프린트 바아(302)에 연계되는 유량 조절기(306)들, 기판 수송 메카니즘(308), 잉크 또는 다른 프린트용 유체 공급부(310)들, 및 프린터 컨트롤러(312)를 포함한다. 컨트롤러(312)는 프린터(300)의 작동 요소들을 제어하는데 필요한 프로그래밍, 프로세서(들) 및 연계 메모리들, 그리고 전자 회로 및 부품들을 나타낸다. 프린트 바아(302)는 종이로 이루어진 시트 또는 연속 웹(web) 상으로 또는 다른 프린트 기판(304) 상으로 프린트용 유체를 분배하기 위한 프린트헤드 다이(102)들로 이루어진 배치구조를 포함한다. 각각의 프린트헤드 다이(102)는 공급부(310)들로부터 유동 조절기(306)들 및 프린트 바아(302) 내의 유체 채널(128)들을 통과하는 유로를 통해 프린트용 유체를 수용한다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 프린터(300)에서 사용하기에 적합한 프린트헤드 구조체(100)로서의 몰딩된 유체 유동 구조체(100)의 일례를 구현하는 잉크젯 프린트 바아(302)를 나타낸다. 도 4의 평면도를 참조하면, 프린트헤드 다이(102)들은 세장형의 단일 몰딩(104)에 매설되고, 각각의 열에 있는 프린트헤드 다이(102)들이 동일한 열에 있는 다른 프린트헤드 다이에 중첩하는 스태거 구성으로 열(400)들에 한 줄로 배치되는 것이 일반적이다. 이 구성에서, 프린트헤드 다이(102)들로 이루어진 각각의 열(400)은 톱에 의해 규정되는 상이한 유체 채널(128)(도 4에서는 점선으로 나타내짐)로부터 프린트용 유체를 수용한다. 스태거형 프린트헤드 다이(102)들로 이루어진 4개의 열(400)에 이송하는 4개의 유체 채널(128)이 도시되어 있지만(예컨대, 4개의 상이한 컬러를 프린트하기 위해), 다른 적절한 구성들이 가능하다. 도 5는 도 4에서 선 5-5를 따라 취해진 잉크젯 프린트 바아(302)의 사시 단면도를 나타내고, 도 6은 도 4에서 선 5-5를 따라 취해진 잉크젯 프린트 바아(302)의 단면도를 나타낸다. 도 6의 단면도는 도 1에 관하여 상술한 바와 같은 프린트헤드 구조체(100)의 다양한 상세를 도시한다.
톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)의 특정 형상 또는 구성이 일반적으로 도 1 내지 도 6을 참조로 예시 및 설명되었지만, 절삭 톱을 이용해서 다양하게 서로 다르게 구성되는 유체 채널(128)들을 달성 가능하다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 도 11 내지 도 15는 도 7 내지 도 9에 도시된 것들과 같은 서로 다른 형상의 주변 톱날 에지들을 갖는 절삭 톱들을 사용해서 유체 유동 구조체(100)의 몰딩체(104) 내로 쉽게 절삭될 수 있는 서로 다른 형상의, 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)들의 예들을 나타낸다.
도 7 내지 도 9는 회전식 절삭 톱(700)을 사용해서 유체 유동 구조체(100)의 몰딩체(104) 내부에 유체 채널을 규정하는 예시적인 프로세스를 나타낸다. 도 17은 도 7 내지 도 9에 나타내진 프로세스의 흐름도(1700)이다. 도 7은 몰딩된 유체 유동 구조체(100) 내에 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 형성하는 예시적인 방법을 나타내는 측면도를 도시한다. 도 7의 측면도는 도 8 및 도 9에서 선 7-7을 따라 취해진다. 도 8은 일반적으로 사각형의 주변 톱날 에지(800)를 갖는 회전식 절삭 톱(700)을 사용해서, 몰딩된 유체 유동 구조체(100) 내에 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 형성하는 예시적인 방법을 나타내는 정단면도를 도시한다. 일반적으로 사각형의 주변 톱날 에지(800)는 회전식 톱(700)의 측면들이 톱의 주변 에지에 대하여 완전히 서로 평행하게 유지되는 것이 특징이다. 도 9는 일반적으로 경사진 주변 톱날 에지(900)를 갖는 회전식 절삭 톱(700)을 이용해서, 몰딩된 유체 유동 구조체(100) 내에 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 형성하는 예시적인 방법을 나타내는 정단면도를 도시한다. 일반적으로 경사진 주변 톱날 에지(900)는 회전식 톱(700)의 측면들이 톱의 주변 에지 부근에서 서로를 향해 안쪽으로 분기하는 것이 특징이다. 도 8 및 도 9의 단면도는 도 7의 선 8-8 및 선 9-9를 따라 취해진다.
이제 주로 도 7 및 도 17을 참조하면, 몰딩된 유체 유동 구조체(100)는 고정된 위치에 유지되는 반면, 회전식 절삭 톱(700)은 예컨대 시계 방향(702)으로 회전해서 구조체(100) 내에 유체 채널(128)의 절삭을 개시하도록 작동된다(도 17에서의 스텝 1702). 회전식 절삭 톱(700)의 주변 절삭 에지(예컨대, 800, 900)는 톱의 회전에 따라 절삭 작업을 수행하기 위해 뾰족뾰족해질 수 있거나, 및/또는 연마 재료가 그 위에 형성될 수 있다. 예컨대, 톱(700)은 다이아몬드로 덮인 절삭 에지를 가질 수 있다. 회전식 절삭 톱(700)은 수직 방향으로 하강되고 몰딩체(104)에 맞닿아서 플런지 절삭된다(톱(700)의 점선 표시(704) 참조)(도 17에서의 스텝 1704). 특히, 회전식 절삭 톱(700)은 몰딩체(104) 및 실리콘 캡(114) 내에 유체 채널(128)을 부분적으로 형성하기 위해 실리콘 기판(106)의 외부 표면(110)에 수직한 제 1 방향(706)으로 이동된다. 즉, 톱(700)은 부분적으로 유체 채널(128)을 형성하는 몰딩체(104) 및 실리콘 캡(114)을 통해 하강된다(톱(700)의 점선 표시(708) 참조). 이어서, 회전식 절삭 톱(700)은 수평방향으로 이동되어 몰딩체(104) 및 실리콘 캡(114)을 드래그 절삭(drag cut)한다(톱(700)의 점선 표시(710) 참조)(도 17에서의 스텝 1706). 특히, 회전식 절삭 톱(700)은 실리콘 기판(106)의 외부 표면(110)에 평행한 제 2 방향(712)으로 이동되어서 유체 채널(128)의 형성을 완료한다. 이어서, 회전식 절삭 톱(700)은 수평 방향(714) 및 수직 방향(716)을 따라 이동되어서 그 초기 위치로 복귀할 수 있다(도 17에서의 스텝 1708).
도 11 내지 도 15에 도시된 다양한 형상의, 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)들은 도 7에 관하여 바로 위에서 논의된 것과 동일한 일반적인 방식으로 형성된다. 그러나, 서로 다른 형상의 채널(128)들을 형성함에 있어서, 서로 다른 형상의 주변 절삭 에지들(예컨대, 도 8의 800; 도 9의 900)을 갖는 회전식 톱날들은 별도로 또는 조합하여, 또한 다양한 응용으로, 몰딩된 유체 유동 구조체(100)에 사용될 수 있다. 또한, 유체 채널(128)은 세장형의 단일 몰딩체(도 4 내지 도 6 참조)의 길이방향에 일반적으로 평행하게 뻗도록 형성되지만, 프린트헤드 다이(102)들의 길이에 대응하여, 채널들은, 예시된 것들에 대하여 수직한 방위들과 같이, 상이한 방위들로 톱에 의해 절삭될 수도 있다. 상기와 같이 절삭된 채널들은 다양한 목적으로 상이한 방향들로 유체를 유체 유동 구조체(100)를 통해 보낼 수 있다. 예컨대, 도 4 내지 도 6에 도시된 것들에 대하여 수직하게 절삭된 채널들은 2개의 평행한 채널을 수직한 채널 링크에 연결하도록 기능할 수 있다.
이제, 도 10을 참조하면, 몰딩된 유체 유동 구조체(100)는 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)의 형성 이전의 상태가 도시된다. 유체 유동 구조체(100)는, 도체(22)들이 별도의 절연층(126) 내부가 아니라 몰딩체(104) 내부에 매설되는 것으로 도시된 것을 제외하고는, 도 1에 관하여 상술한 것과 동일한 일반적인 방식으로 구성된다. 이 구성은 예시의 간략화를 위해 도 10 내지 도 15에서도 사용된다.
이제, 도 11을 참조하면, 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)에는, 실질적으로 서로 평행한 제 1 및 제 2 측벽(S1 및 S2)이 형성되어 있다. 평행한 측벽들(S1 및 S2)은, 예컨대 도 8에 도시된 바와 같은 회전식 절삭 톱(700)을 이용해서 형성될 수 있다. 도 8의 회전식 절삭 톱(700)은, 유체 유동 구조체(100)의 몰딩체(104) 내로 플런지 가공될 때 몰딩 재료를 제거하는 한편, 박형의 실리콘 캡(114)으로부터 실리콘을 제거하여 실질적으로 평행한 톱 절삭 측벽들(S1 및 S2)을 남기는, 평행한 톱날 측부들로 특정되는 일반적으로 사각형의 주변 톱날 에지(800)를 구비한다.
도 12는 서로에 대하여 경사져 있는 제 1 및 제 2 측벽(S1 및 S2)이 형성된, 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 나타낸다. 경사진 측벽들은, 기판(106) 내의 유체 이송 구멍(108)들에 가까워질수록 서로를 향하고, 또한 기판(106)에서 멀어질수록 서로 멀어지게 경사진다. 경사진 측벽들(S1 및 S2)은, 예컨대 도 9에 도시된 바와 같은 회전식 절삭 톱(700)을 이용해서 형성될 수 있다. 도 9의 회전식 절삭 톱(700)은 톱의 주변 에지 부근에서 서로를 향해 안쪽으로 분기하는 회전식 톱(700)의 측벽들로 특정되는 일반적으로 경사진 주변 톱날 에지(900)를 구비한다. 유체 유동 구조체(100)의 몰딩체(104) 내로 플런지 가공될 때, 톱날 에지(900)를 구비한 톱은 몰딩 재료를 제거하는 한편, 박형의 실리콘 캡(114)으로부터 실리콘을 제거하여, 경사진 톱 절삭 측벽들(S1 및 S2)을 남긴다.
도 13, 도 14 및 도 15는 각각, 서로에 대하여 실질적으로 평행하고 또한 경사지는 제 1 및 제 2 측벽(S1 및 S2)이 형성된, 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 나타낸다. 측벽들(S1 및 S2)의 평행한 섹션들은 도 8에 도시된 바와 같은 회전식 절삭 톱(700)을 이용해서 형성될 수 있으며, 측벽들(S1 및 S2)의 경사진 섹션들은 도 9에 도시된 바와 같은 회전식 절삭 톱(700)을 이용해서 형성될 수 있다. 경사 각도들이 서로 다른 측벽 섹션들은, 측면들이 톱의 주변 에지 부근으로 갈수록 서로를 향해 안쪽으로 분기하는 다양한 각도들을 갖고 있는, 도 9에 도시된 바와 같은 절삭 톱(700)들을 이용해서 형성된다.
도 13에 있어서, 측벽들(S1 및 S2)의 평행한 섹션들은 슬리버 기판(106)에 인접하고, 경사진 섹션들은 평행한 섹션들과 만나도록 서로를 향해 안쪽으로 경사진다. 도 14에 있어서, 측벽들(S1 및 S2)의 경사진 섹션들은 슬리버 기판(106)에 인접한다. 경사진 섹션들은 서로를 향해 경사져서 슬리버 기판(106)과 만나고, 서로로부터 멀리 경사져서 평행한 측벽 섹션들과 만난다. 도 15에 있어서, 측벽들(S1 및 S2)의 평행한 섹션들은 슬리버 기판(106)에 인접하고, 제 1 세트의 경사진 섹션들은 서로를 향해 안쪽으로 경사져서 평행한 섹션들과 만난다. 제 2 세트의 경사진 섹션들은 안쪽으로 경사져서 제 1 세트의 경사진 섹션들과 만난다.
일반적으로, 도 11 내지 도 15에 도시된 톱 절삭 유체 채널(128)들은 다양하게 평행 및/또는 경사진 구성들로 형성되는 채널 측벽들(S1 및 S2)을 구비한다. 프린트헤드 슬리버 기판(106)으로부터 멀어질수록 서로에게서 멀리 분기하거나 또는 경사지는 채널 측벽들은 오리피스(120)들, 배출 챔버(118)들, 및 유체 이송 구멍(108)들로부터 기포들이 멀어지는 것을 돕는 이점을 제공하고, 그렇지 않으면 이들 기포가 유체의 유동을 방해하거나 또는 막을 수 있다. 따라서, 도 11 내지 도 15에 도시된 유체 채널(128)들은 슬리버 기판(106)으로부터 멀어질수록 평행 및/또는 분기하는 측벽들을 포함한다. 그러나, 예시된 채널 측벽 구성들은 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)들 내부의 측벽들의 다른 형상들 및 구성들을 제한하려는 것은 아니다. 오히려, 본 개시물은 명확하게 예시 또는 논의되지 않은 다양한 다른 구성들의 형상으로 된 측벽들을 갖는, 톱에 의해 규정되는 다른 유체 채널들이 가능하다는 점을 고려하고 있다.
도 16은 톱에 의해 규정되는 유체 채널(128)을 갖는 프린트헤드 유체 유동 구조체(100)를 제작하는 예시적인 프로세스를 나타낸다. 도 18은 도 16에 나타낸 프로세스의 흐름도(1800)이다. 도 16에서 "A" 부분에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 다이(102)는 가열식 박리 테이프(162)를 이용해서 캐리어(160)에 부착된다(도 18에서의 스텝 1802). 프린트헤드 다이(102)는 오리피스측을 아래로 한 채로 캐리어(160)상으로 놓인다. 프린트헤드 다이(102)는, 유체공학적 구조들(예컨대, 배출 챔버(118)들, 오리피스(120)들)을 규정하는 층(들)(116)과, 슬리버 기판(106)상에 형성되는 전기 단자(124)들 및 배출 요소들(도시되지 않음)을 이미 포함하고 있도록, 사전-처리된 상태에 있다. 유체 이송 구멍(108)들도 슬리버 기판(106)에 이미 드라이 에칭되어 있거나 또는 다른 방식으로 형성되어 있다.
도 16의 "B" 부분에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 다이(102)가 몰딩체(104) 내로 몰딩된다(도 18에서의 스텝 1804). 일례에 있어서, 다이(102)는 몰드 상체(164)를 이용해서 압축 몰딩된다. 도 16의 "C" 부분에 도시된 바와 같이, 캐리어(160)가 가열식 테이프(162)로부터 박리되고, 테이프가 제거된다(도 18에서의 스텝 1806). 도 16의 "D" 부분에서, 폴리머 절연층(126)이 프린트헤드 다이(102)의 오리피스측 상으로 적층되고, 이어서 패터닝 및 경화된다(도 18에서의 스텝 1808). SU8 배출 챔버 보호층(166)은 도 16에서 "E" 부분에 도시된 바와 같이, 유체공학적 구조층(들)(116) 위에 퇴적된다(도 18에서의 스텝 1810). 도 16에서 "F" 부분에 도시된 바와 같이, 금속층(Cu/Au)이 폴리머 절연층(126)상으로 퇴적되고, 도체 트레이스(122)로 패터닝된다(도 18에서의 스텝 1812). 이후, 상부 폴리머 절연층(126)이 도체 트레이스(122)들 위에 스핀 코팅되고 나서, 도 16의 "G" 부분에 도시된 바와 같이, 패터닝 및 경화된다(도 18에서의 스텝 1814). 도 16의 "H" 부분에서, 배출 챔버 보호층(166)이 박리되고, 폴리머 절연층(126)의 최종 경화가 수행된다(도 18에서의 스텝 1816). 이후, 도 16의 "I" 부분에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 유체 유동 구조체(100)의 이면측으로 톱 절삭 유체 채널(128)이 형성된다. 유체 채널(128)은 도 7 및 도 17에 도시된 유체 채널 형성 프로세스에 관하여 상술한 바와 같이 형성된다. 유체 채널(128)은 도 11 내지 도 15를 참조로 상술한 것들과 같은 다양한 형상들로 구성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 유체 유동 구조체에 있어서,
    몰딩에 매설된 마이크로 디바이스;
    상기 마이크로 디바이스를 통해 형성된 유체 이송 구멍; 및
    상기 유체 이송 구멍과 채널을 유체유동 가능하게 연결하는, 상기 몰딩을 통해 절삭되는, 톱에 의해 규정되는 유체 채널을 포함하는
    유체 유동 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널은 실질적으로 평행한 제 1 및 제 2 측벽을 포함하는
    유체 유동 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널은 경사진 제 1 및 제 2 측벽을 포함하는
    유체 유동 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경사진 측벽들은 상기 유체 이송 구멍들에 가까워질수록 서로를 향해 경사지는
    유체 유동 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널은 경사진 측벽 섹션들 및 실질적으로 평행한 측벽 섹션들을 모두 포함하는 제 1 및 제 2 측벽을 포함하는
    유체 유동 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경사진 측벽 섹션들은, 서로를 향해 경사져서 상기 마이크로 디바이스와 만나고 서로로부터 멀리 경사져서 상기 평행한 측벽 섹션들과 만나도록, 상기 마이크로 디바이스에 인접해 있는
    유체 유동 구조체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 평행한 측벽 섹션들은 상기 마이크로 디바이스에 인접해 있으며, 상기 경사진 측벽 섹션들은 서로를 향해 경사져서 상기 평행한 측벽 섹션들과 만나는
    유체 유동 구조체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 디바이스 위에 실리콘 캡을 더 포함하고,
    상기 톱에 의해 규정되는 유체 채널은 상기 유체 이송 구멍과 상기 채널을 유체유동 가능하게 연결하기 위해 상기 몰딩과 상기 실리콘 캡 모두를 통해 절삭된, 톱에 의해 규정되는 유체 채널을 포함하는
    유체 유동 구조체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측벽들은 몰딩된 측벽들인
    유체 유동 구조체.
  10. 프린트헤드 유체 유동 구조체 내에 유체 채널을 제작하는 방법에 있어서,
    회전식 절삭 톱을 작동시키는 단계; 및
    상기 프린트헤드 유체 유동 구조체의 몰딩체 내로 상기 톱으로 플런지 절삭하여 유체 채널을 형성하는 단계를 포함하는
    유체 채널 제작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 톱으로 플런지 절삭하는 것은, 상기 몰딩체를 통해, 또한 슬리버 실리콘 기판 내의 유체 이송 구멍들을 덮는 실리콘 캡을 통해 상기 톱으로 플런지 절삭하는 것을 포함하는
    유체 채널 제작 방법.
  12. 프린트헤드 구조체를 제작하는 방법에 있어서,
    몰딩체 내부에 프린트헤드 다이를 몰딩하는 단계; 및
    절삭용 톱으로 상기 몰딩체 내로 유체 채널을 톱질하는 단계를 포함하는
    프린트헤드 구조체 제작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체 채널을 톱질하는 단계는, 상기 몰딩체를 통해, 또한 상기 프린트헤드 다이의 슬리버 실리콘 기판 내의 유체 이송 구멍들을 덮는 실리콘 캡을 통해 유체 채널을 톱질하는 단계를 포함하는
    프린트헤드 구조체 제작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 실리콘 캡을 통한 톱질은 상기 유체 채널을 상기 이송 구멍들에 유체유동 가능하게 연결해서 상기 유체 채널로부터 상기 슬리버 실리콘 기판을 통해 유체를 유동시킬 수 있는
    프린트헤드 구조체 제작 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 유체 채널을 톱질하는 단계는 상기 슬리버 실리콘 기판에 가까워질수록 서로를 향해 경사지는 측벽들을 갖는 유체 채널을 톱질하는 단계를 포함하는
    프린트헤드 구조체 제작 방법.
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