KR20200143430A - 마이크로 노즐 조립체 - Google Patents

Abstract

분사 장치를 위한 캐리어 조립체(70)로서, 이 캐리어 조립체(70)는, 분사 장치의 카트리지 어댑터(40)에 장착되도록 구성된 캐리어 부재(60)― 캐리어 부재(60)는 근위로 향한 제 1 표면(62), 및 제 1 표면(62)을 제 2 표면(64)과 유체 연통시키는 관통 구멍(66)을 구비함 ―; 및 출구 표면(52), 입구 표면(54), 및 입구 표면(54)의 입구 오리피스(59)를 출구 표면(52)의 출구 오리피스(57)와 연통시키는 채널을 갖는 마이크로 노즐(50)을 포함하고, 마이크로 노즐(50)은 출구 오리피스가 관통 구멍과 정렬되도록 캐리어 부재(60)에 수용되어 부착되고, 캐리어 부재는 제 2 표면과 제 1 표면 사이에서 공기가 흐르도록 형성된 통기 구멍(68)을 포함하는, 캐리어 조립체.

Description

마이크로 노즐 조립체

본 발명은 마이크로 노즐 조립체에 관한 것으로서, 특히 캐리어 부재와 조립된 마이크로 노즐에 관한 것이다.

오늘날 시장에는 다양한 종류의 분사 장치(spray device)가 있다. 마이크로 노즐을 포함한 마이크로 노즐 장치는 시장에서 점점 더 중요하고 성장하는 부문을 형성하고 있다. 마이크로 노즐은 예컨대 잉크젯 인쇄 기기, 3D 프린터, 향수 용기 및 약물 전달 장치에서 찾을 수 있다. 이러한 노즐은 분사액을 배출하기 위한 오리피스(orifice)를 포함하는데, 이 오리피스는 0.5㎛ 내지 10㎛의 직경을 갖는다. 더 작은 직경 범위의 노즐을 제조하기 위해서는, 작은 치수로 인해, 반도체 웨이퍼에 채널을 에칭하고 이후에 웨이퍼를 개별 노즐로 다이싱하는 것과 같은 마이크로 기술 프로세스로 오리피스를 제조할 필요가 있다. 각 웨이퍼의 수율을 높이기 위해, 노즐 다이(nozzle die)는 가능한 한 작게 만들어지는 것이 바람직하며, 각각은 일반적으로 1㎟ 또는 그보다 더 작은 표면적을 갖는다. 분명히 이러한 작은 구성요소들을 분사 장치와 조립할 때 문제가 발생한다. 특히, 분사 장치의 다른 부품과의 조립과 같은 취급 중에 오리피스가 손상되거나 막히지 않아야 한다.

US2017281880은 열가소성 홀더에 마이크로 노즐 다이를 장착하는 방법을 개시한다. 다이가 소정의 위치로 밀려들어감에 따라 다이가 가열되어 홀더의 플라스틱을 열변형시킨다. 다이와 플라스틱이 냉각된 후 다이는 홀더에 단단히 장착된다. 그러나 높은 정밀도로 다이를 홀더에 위치시키는 것은 어렵다. 또한, 다이와 홀더의 조립은 노즐의 출구 표면에 오목부를 초래하며, 여기에서 열가소성 홀더는 오목부의 측벽을 형성한다. 노즐이 사용 중일 때, 잔류 분사액이 오목부에 축적되어 오리피스의 폐색을 야기할 수 있으며, 노즐을 통해 노즐 반대쪽의 액체 저장소 내로 박테리아의 번식 위험성이 높아질 수도 있는데, 이는 액체 저장소가 약물 전달 장치, 예컨대 흡입 장치(inhalation device)의 주 약물 용기인 경우, 특히 바람직하지 않다.

본 개시에서, "원위(distal)"란 용어가 사용되는 경우, 이는 투여량(dose) 전달 부위로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. "원위 부분/단부"란 용어가 사용되는 경우, 이는 약물 전달 장치의 사용 중에 투여량 전달 부위로부터 가장 멀리 배치되는 전달 장치의 부분/단부 또는 전달 장치의 부재의 부분/단부를 지칭한다. 이에 상응하여, "근위(proximal)"란 용어가 사용되는 경우, 이는 투여량 전달 부위를 향하는 방향을 지칭한다. "근위 부분/단부"란 용어가 사용되는 경우, 이는 약물 전달 장치의 사용 중에 투여량 전달 부위에 가장 가까이 배치되는 전달 장치의 부분/단부 또는 전달 장치의 부재의 부분/단부를 지칭한다.

또한, "축"의 유무에 관계 없이 "종방향(longitudinal)"이란 용어는 장치 또는 장치의 구성요소의 가장 긴 연장부의 방향으로 그 장치 또는 구성요소를 통과하는 방향 또는 축을 지칭한다.

"축"의 유무에 관계 없이 "측방향(lateral)"이란 용어는 장치 또는 장치의 구성요소의 가장 넓은 연장부의 방향으로 그 장치 또는 구성요소를 통과하는 방향 또는 축을 지칭한다. "측방향"은 또한 "종방향으로" 기다란 몸체의 측면에 대한 위치를 지칭할 수도 있다.

마찬가지로, "축"의 유무에 관계 없이 "반경방향(radial)" 또는 "횡방향(transversal)"이란 용어는 종방향에 대체로 수직인 방향으로 장치 또는 장치의 구성요소를 통과하는 방향 또는 축을 지칭하며, 예컨대 "반경방향 외향(radially outward)"은 종축으로부터 멀어지는 방향을 지칭할 수도 있다.

배경의 논의의 관점에서, 본 개시의 개략적인 목적은 캐리어 조립체가 분사 장치와의 조립을 위해 편리하게 취급될 수 있도록 마이크로 노즐이 캐리어 부재와 조립되어 있는 캐리어 조립체를 제공하는 것이다. 본 개시의 다른 개략적인 목적은 노즐의 출구 표면에 있는 잔류 분사액이 빠져나가거나 쉽게 제거될 수 있는 캐리어 조립체를 제공하는 것이다.

본 개시의 주된 태양에 따르면, 본 개시는 분사 장치를 위한 캐리어 조립체를 특징으로 하는데, 캐리어 조립체는, 분사 장치의 디스펜서 유닛(dispenser unit)에 장착되도록 구성된 캐리어 부재― 캐리어 부재는 근위로 향한 제 1 표면, 원위로 향한 제 2 표면, 및 제 1 표면을 제 2 표면과 연통시키는 관통 구멍을 구비함 ―; 및 출구 표면, 입구 표면, 및 출구 표면의 출구 오리피스를 입구 표면의 입구 오리피스와 연통시키는 마이크로 채널을 갖는 마이크로 노즐을 포함하고, 마이크로 노즐은 출구 오리피스가 관통 구멍과 정렬되도록 캐리어 부재에 수용되어 부착되고, 캐리어 부재는 제 2 표면과 제 1 표면 사이에서 공기가 흐르도록 형성된 통기 구멍을 포함한다.

이와 같이, 마이크로 노즐의 캐리어 부재에의 부착은 마이크로 노즐을 캐리어 부재 없이 자체적으로 취급하는 경우에 비하여 마이크로 노즐의 취급을 더 용이하게 한다. 나아가, 통기 구멍은 마이크로 노즐의 출구 오리피스 주위에 기류를 형성하는 등, 공기가 흐르도록 한다. 이것은 분사된 에어로졸 방울이 카트리지 어댑터의 표면에 침착되는 것을 방지하기 위해 기류가 사용될 수 있는 흡입 응용예에서 특히 유익하다. 기류는 카트리지 어댑터 사용자의 흡입에 의해 생성될 수도 있다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 캐리어 부재는 강(steel)으로 된 금속 스트립과 같은, 강과 같은 얇은 판금으로 형성된다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 통기 구멍은 관통 구멍(66) 주위에 예컨대 원형 또는 반원형 패턴으로 배열된다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 통기 구멍의 직경은 0.05㎜ 내지 0.3㎜, 또는 보다 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.17㎜이다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 캐리어 부재의 관통 구멍은, 마이크로 노즐이 관통 구멍에 수용될 때 마이크로 노즐의 출구 표면이 캐리어 부재의 제 1 표면과 동일 평면에 있거나 제 1 표면에 대해 상승하도록 마이크로 노즐을 수용하도록 구성된다.

마이크로 노즐의 출구 표면이 캐리어 부재의 제 1 표면으로부터 돌출하거나 그와 동일 평면에 있도록 하면, 예컨대 표면들이 소수성(hydrophobic)으로 되어 있는 경우, 표면에서 액체를 제거하기 위한, 또는 액체가 자발적으로 표면으로부터 흘러나가기 위한 편리한 구조가 제공된다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐은 출구 표면과 대체로 평행한 입구 표면, 및 출구 표면을 입구 표면과 연결하는 측면 프로파일을 추가로 포함하고, 측면 프로파일은, 마이크로 노즐이 관통 구멍에 수용될 때 출구 표면이 제 1 표면과 동일 평면에 있거나 제 1 표면에 대해 상승하도록 관통 구멍과 협력하도록 구성된다.

관통 구멍의 형상은, 두 구성요소의 조립으로 인해 즉시 출구 표면이 제 1 표면 위로 돌출하거나 제 1 표면과 동일 평면에 있게 되도록 마이크로 노즐의 측면의 형상과 협력한다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 측면 프로파일은, 마이크로 노즐이 관통 구멍에 수용될 때 출구 표면이 제 1 표면과 동일 평면에 있거나 제 1 표면에 대해 상승하도록, 관통 구멍의 내면 프로파일과의 맞닿음에 의해 관통 구멍과 협력한다.

캐리어 부재와 관련하여 마이크로 노즐의 위치를 결정하기 위한 정지부(stop)를 제공하는 것은 두 개의 측면 프로파일의 맞닿음이다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐의 측면 프로파일은 출구 표면에 대해 경사지고, 캐리어 부재의 관통 구멍의 내면 프로파일은 그에 상응하게 제 1 표면에 대해 경사져서, 마이크로 노즐의 관통 구멍 내로의 견고한 수용을 제공한다.

측면 프로파일과 내면 프로파일의 대응하는 각도는 마이크로 노즐을 관통 구멍에 수용할 수 있는 안정적인 시트(seat)를 제공한다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 관통 구멍의 내면 프로파일은 제 2 표면으로부터 제 1 표면으로 펀칭함으로써 형성되는 각진 표면이다.

캐리어 부재의 내면의 각진 표면은 캐리어 부재에 관통 구멍을 펀칭함으로써 간단하게 생성될 수도 있는데, 캐리어 부재에서 관통 구멍의 측벽은 제 1 표면으로부터 소정 각도로 돌출하며, 관통 구멍의 내부에서의 각도는 마이크로 노즐의 측면 프로파일의 각도에 대응하도록 구성된다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐의 측면 프로파일은 입구 표면과 출구 표면 사이에 근위 지향 중간 표면(intermediate, proximally-facing surface)을 제공하도록 계단식으로 형성된다.

각진 측면에 대한 대안은 마이크로 노즐의 계단식 측면 프로파일을 제공하는 것이다. 따라서, 중간 표면은 입구 표면과 출구 표면 둘 모두와 대체로 평행하다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐의 측면 프로파일은, 마이크로 노즐이 관통 구멍에 수용될 때 마이크로 노즐의 중간 표면이 관통 구멍의 내면 프로파일의 원위 지향 표면(distally-facing surface)과 맞닿도록 계단식으로 형성된다.

따라서, 관통 구멍의 원위 지향 표면과 중간 표면의 맞닿음은 캐리어 부재에 대한 마이크로 노즐의 위치를 결정한다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐은 세라믹, 또는 반도체와 같은 단결정 물질을 포함한다.

미세 기계 가공 및/또는 반도체 프로세싱을 통해 작은 치수를 제공하려면, 마이크로 노즐의 재료를 신중하게 선택해야 한다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐의 측면 프로파일은 스텔스 다이싱(stealth dicing)과 같은 레이저 다이싱에 의해 형성된다.

레이저 다이싱은 웨이퍼로부터 마이크로 노즐을 형성하고 분리하는 방법을 허용하는데, 이 방법은 그렇지 않았으면 마이크로 노즐의 오리피스를 막을 수도 있는 입자가 실질적으로 없다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 마이크로 노즐의 측면 프로파일은 다이싱 및/또는 그라인딩(grinding)과 같은 절삭 및/또는 밀링(milling)에 의해 형성된다.

기계적인 절삭 방법은 가능하지만, 톱 먼지 및 입자로 오리피스가 막힐 위험성이 높기 때문에 바람직하지 않다.

본 개시의 다른 주요 태양에 따르면, 본 개시는 전술한 태양 중 임의의 것에 따른 캐리어 조립체를 포함하는 분사 장치를 특징으로 한다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 분사 장치는 흡입 장치 또는 안구 분사 장치(eye spray device)와 같은 약물 전달 장치이다.

본 개시의 다른 태양에 따르면, 분사 장치는 향수 디스펜서이다.

본 발명의 이들 및 다른 태양 및 장점은 본 발명의 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 하기의 상세한 설명에서는 첨부 도면을 참조할 것인데, 도면에서:
도 1은 종래 기술의 조립 방법의 사시도이고,
도 2a는 분사 장치의 디스펜서 유닛의 사시도이고,
도 2b는 디스펜서 유닛 및 분사액용 용기와 조립된 마이크로 노즐의 단면도이고,
도 2c는 마이크로 노즐의 근위 지향 출구 측의 개념도이고,
도 2d는 마이크로 노즐의 원위 지향 입구 측의 개념도이고,
도 3a는 본 개시에 따른 캐리어 조립체를 포함하는 카트리지 어댑터의 사시도이고,
도 3b는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체를 포함하는 카트리지 어댑터의 사시 단면도이고,
도 3c는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체의 사시 단면도이고,
도 4a는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체를 포함하는 카트리지 어댑터의 사시 단면도이고,
도 4b는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체의 사시 단면도이고,
도 4c는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체의 사시 단면도이고,
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체를 포함하는 카트리지 어댑터의 사시 단면도이고,
도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 캐리어 조립체의 사시 단면도이고,
도 6a는 대안적인 카트리지 어댑터에 인서트 몰딩된 캐리어 조립체의 사시 단면도이고,
도 6b는 도 6a의 캐리어 조립체의 사시 단면도이다.

종래 기술의 마이크로 노즐 조립체(1)의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 마이크로 노즐(2)이 가열되어 열가소성 홀더(3)의 테이퍼형 시트(tapered seat) 내로 밀려들어간다. 도 1은 써모드(thermode)(5)가 노즐 뒤의 시트로 압착되어 열가소성 재료의 리벳형 플랜지(6)를 생성하고 이것이 마이크로 노즐을 시트 내에 더욱 고정하는 후속 단계를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 오목부(4) 또는 공동이 노즐(2) 앞에서 홀더(3)에 형성된다. 이러한 오목부는 분사액을 축적하고, 이 분사액이 건조 또는 응고되어 마이크로 노즐(2)의 오리피스를 막을 수도 있다. 이 방법에 따른 홀더에서의 마이크로 노즐(2)의 위치 설정의 정확도는 더욱 불만족스럽다. 이러한 문제를 개선하는 것이 본 개시의 목적이다.

도 2a는 분사 장치의 디스펜서 유닛(20)의 예시적인 실시예의 사시도를 도시한다. 마이크로 노즐(50)(도 2b)은 디스펜서 유닛 내에 장착된다. 디스펜서 유닛(20)은 에어로졸이 분사되는 근위 측(22)과 분사 장치에 장착되는 원위 측(24)을 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, 디스펜서 유닛(20)은 흡입 분사 장치의 마우스피스(mouthpiece)이지만, 매우 미세한 에어로졸을 필요로 하는 임의의 응용예에 대하여 수많은 다른 유형의 디스펜서 유닛이 생각될 수 있다. 다른 예로는, 조금만 예를 들자면, 안구 분사 장치 및 향수 디스펜서가 있다.

마이크로 노즐은 여기에서 0.5㎛ 내지 10㎛의 오리피스 직경을 갖는 노즐로 정의되는데, 이는 노즐의 입구 측(54)에서 액체를 가압함으로써 매우 미세한 액적의 에어로졸을 생성할 수 있으며, 이 액체는 노즐의 출구 측(52)에서 액적으로 배출된다. 액적 직경은 오리피스 직경의 낮은 범위에서 대략 1㎛일 수 있다. 점도, 압력 및 오리피스 직경에 따라, 배출된 액체는 레일리 액적 열(Rayleigh droplet train)을 형성할 수도 있다. 마이크로 노즐은 입구 측에 적어도 하나의 오리피스와 출구 측에 적어도 하나의 오리피스를 가지며, 이들 입구 및 출구 오리피스는 공동 및/또는 채널에 의해 마이크로 노즐 내부에 연결된다. 채널과 오리피스는 본 개시를 위해 그 자체로 필수적인 것은 아니다. 그러나, 도 2c에 도시된 바와 같이, 오리피스는 통상적으로 마이크로 노즐에서 공동 또는 채널을 덮는 막에 형성되기 때문에 출구 측(52)보다 입구 측(54)에 더 많은 수의 오리피스를 제공하는 것이 일반적이다. 그러므로, 출구 측(52)보다 입구 측(54)에서 더 작은 압력 강하를 갖는 것이 바람직하다. 도 2c에서, 오리피스들은 짙은 점 영역으로 나타낸다. 출구 오리피스(57)는 근위 출구 측(52)에 도시되고, 입구 오리피스(59)는 원위 입구 측(54)에 도시된다. 마이크로 노즐(50)은 마이크로 구조 프로세싱에 적합한 세라믹, 또는 반도체 재료와 같은 단결정 재료를 포함한다.

도 2b는 용기(35)를 포함한 용기 홀더(30)가 디스펜서 유닛(20)에 연결되어 있는, 도 2a의 디스펜서 유닛(20)의 단면도를 도시한다. 용기(35)는 에어로졸을 형성하기 위해 가압되어 마이크로 노즐(50)을 통해 압출될 액체를 보유한다. 열가소성 카트리지 어댑터(38)는 용기(35) 및 디스펜서 유닛(20)에 대해 마이크로 노즐(50)을 적소에 유지하도록 배열된다. 도 2b에서, 마이크로 노즐(50)은 도 1의 종래 기술의 예시적인 방법에 따라 카트리지 어댑터(38)에 장착된다.

도 3a 내지 도 3c는 본 개시의 제 1 실시예를 나타낸다. 본 개시의 예시적인 실시예의 카트리지 어댑터(40; 40')(도 6a 및 도 6b 참조)는 마이크로 노즐(50)을 수용하는 캐리어 부재(60), 즉 캐리어 조립체(70)(도 3c)를 수용하도록 구성된다. 카트리지 어댑터(40)는 용기(35)의 가압된 액체가 마이크로 노즐(50)을 통해 배출될 수 있도록 용기(35)의 근위 단부를 위한 시트(42)를 더 포함한다. 카트리지 어댑터(40; 40')는 일반적으로 캐리어 조립체(70)를 포함하는 구성요소로서 정의되며, 이 구성요소는 예컨대 주사기, 카트리지, 또는 가압될 수 있는 임의의 다른 액체 용기인 1차 패키지에 직접 연결될 수도 있다. 그러한 구성요소는 대안적으로 계량된 투여량 챔버(metered dose chamber)에 연결될 수 있는데, 이 챔버에서 분사될 액체가 또한 가압되어 마이크로 노즐(50)을 통해 압출됨으로써 에어로졸을 형성할 수도 있다. 카트리지 어댑터란 용어는 에어로졸 유닛 또는 혼합 챔버를 포함할 수 있는데, 에어로졸 유닛 또는 혼합 챔버가 액체 용기 또는 챔버에 직접 연결될 수 있는 한, 분사된 액체는 에어로졸 유닛 또는 혼합 챔버에서 공기와 혼합되어 에어로졸을 형성한다.

따라서, 캐리어 조립체(70)는 분사 장치(도시되지 않음)의 카트리지 어댑터(40)에 장착되도록 구성된 캐리어 부재(60)를 포함하고, 캐리어 부재(60)는 근위로 향한 제 1 표면(62), 원위로 향한 제 2 표면(64)(도 3c), 및 제 1 표면(62)을 제 2 표면(64)과 연통시키는 관통 구멍(66)(도 3c)을 포함한다. 캐리어 조립체(70)의 마이크로 노즐(50)은 출구 표면(52), 입구 표면(54), 및 입구 표면의 입구 오리피스를 출구 표면의 출구 오리피스와 연통시키는 채널(도시되지 않음)을 갖는다. 마이크로 노즐(50)은 출구 표면(52)이 관통 구멍(66)과 정렬되도록 캐리어 부재(60)에 수용되어 부착된다. 부착은 접착, 납땜 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 방법에 의해 달성될 수도 있다.

캐리어 부재(60)는 용이한 취급 및 다른 구성요소와의 조립을 허용하는 많은 상이한 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 캐리어 부재(60)는 다수의 캐리어 부재(60)를 포함하는, 예컨대 금속의 시트 또는 롤로 제조될 수도 있다. 그리고 개별 구성요소는 통상적인 방법에 의해 시트 또는 롤로부터 편리하게 떼어 내서 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 캐리어 부재(60)는 평탄한 제 1 및 제 2 표면을 갖는 플레이트로서 단순하게 도시되어 있다. 캐리어 부재(60)는 마이크로 노즐(50)을 수용한 후에 카트리지 어댑터(40)에 접착되도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, 캐리어 부재(60)는 카트리지 어댑터(40)의 대응하는 부착 부재와 연결될 수 있는 부착 부재를 포함할 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 마이크로 노즐(50)의 출구 표면(52)은 출구 오리피스를 포함하는 출구 표면(52)의 일부가 관통 구멍(66)과 정렬되도록 캐리어 부재(60)의 제 2 표면(64)에 부착된다. 따라서, 캐리어 부재(60)에 대한 노즐의 위치 설정이 정확할 수 있으며, 캐리어 조립체(70)는 마이크로 노즐(50)이 캐리어 부재(60)에 의해 견고하게 수용될 때 취급하기 쉽다. 그 결과, 노즐은 또한 캐리어 조립체가 분사 장치의 카트리지 어댑터(40)에 장착될 때 카트리지(35) 및 디스펜서 유닛(20)과 관련하여 정확하게 위치될 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바람직한 실시예에서, 캐리어 부재(60)의 관통 구멍(66)은, 마이크로 노즐(50)이 관통 구멍(66)에 수용될 때 마이크로 노즐(50)의 출구 표면(52)이 캐리어 부재(60)의 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록 마이크로 노즐(50)을 수용하도록 구성된다.

전술한 장점에 더하여, 캐리어 부재(60)와 비교한 마이크로 노즐(50)의 동일 높이의 또는 상승한 표면은, 흡입에 의해, 또는 예컨대 추가 공기 흐름의 송풍에 의해, 또는 스펀지 또는 흡수제를 이용한 건조에 의해, 사용 후 마이크로 노즐(50)의 출구 표면(52)에 남아 있는 임의의 액체를 쉽게 제거할 수 있게 한다. 마이크로 노즐(50)의 출구 표면(52) 및/또는 캐리어 부재(60)의 제 1 표면(62)에는 추가로 소수성 처리가 제공될 수도 있다. 처리는 예컨대 당업계에서 통상적으로 적용되는 것과 같은 소수성 코팅 또는 소수성 표면 구조일 수도 있다. 소수성 표면은 남아 있는 액적이 마이크로 노즐(50)로부터 자발적으로 떨어져 나가도록 한다.

마이크로 노즐의 입구 표면(54)은 또한 출구 표면(52)과 대체로 평행하다. 측면 프로파일(55)(도 4b)은 출구 표면과 입구 표면을 연결한다. 입구 측과 출구 측 사이의 마이크로 노즐(50)의 측면은 캐리어 부재(60)와 마이크로 노즐의 조립에 사용될 수 있는 단면 프로파일을 갖도록 성형될 수도 있다. 측면 프로파일은, 마이크로 노즐(50)이 관통 구멍(66)에 수용될 때 출구 표면이 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록 관통 구멍(66)과 협력하도록 구성된다.

본 개시의 마이크로 노즐의 측면 프로파일은 바람직하게는 스텔스 다이싱과 같은 레이저 다이싱에 의해 형성된다. 이 방법을 사용하면, 오리피스를 막을 수도 있는 톱 먼지 또는 기타 입자를 생성하지 않고 웨이퍼를 정밀하게 다이싱하는 것, 즉 웨이퍼를 마이크로 노즐(노즐 다이)로 절단하는 것이 가능하다. 덜 바람직한 방법은 톱날을 사용하는 것과 같이 순전히 기계적인 절삭 및/또는 밀링을 사용하는 것이다. 대안적으로, 측면 프로파일은 웨이퍼를 수직으로, 예컨대 이방성으로(anisotropically) 에칭함으로써 생성될 수도 있다.

본 개시의 실시예에서, 측면 프로파일(55)은, 마이크로 노즐(52)이 관통 구멍(66)에 수용될 때 출구 표면(52)이 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65)과의 맞닿음에 의해 관통 구멍과 협력한다.

마이크로 노즐의 측면 프로파일(55)과 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65) 사이의 맞닿음은 캐리어 부재(65)에 대한 마이크로 노즐(55)의 위치를 결정하는 정지부의 역할을 한다. 그러므로, 마이크로 노즐(50)과 캐리어 부재(60)를 조립하는 것이 쉽고 편리하다. 노즐(50)도 또한 관통 구멍(66)에 견고하게 수용된다.

도 4a 내지 도 4c는 마이크로 노즐(50)의 측면 프로파일(55)이 출구 표면(52)에 대해 각지거나 적어도 부분적으로 각진 캐리어 조립체(70)의 2개의 실시예를 나타내는데, 여기에서 캐리어 부재(60)의 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65, 65')은 마이크로 노즐(50)의 관통 구멍(66) 내에의 견고한 수용을 제공하기 위해 제 1 표면(62)에 대해 상응하게 각을 이룬다.

도 4b에서, 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65)은 캐리어 부재(60)의 제 2 표면(64)으로부터 제 1 표면(62)으로 구멍을 펀칭함으로써 형성된 각진 표면이다. 펀칭 후, 마이크로 노즐(50)을 수용하기 전에 관통 구멍(66)의 에지가 연마, 예컨대 전해 연마된다.

도 4c는 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65')이 캐리어 부재(60)의 제 2 표면(64)으로부터 제 1 표면(62)으로, 관통 구멍(66)의 면적이 제 1 표면(62)보다 제 2 표면(64)에서 더 크도록 경사져 있는 대안적인 실시예를 나타낸다. 입구 표면(54)의 면적은 제 1 표면(62)에서의 관통 구멍(66)의 면적보다 더 커서, 확실히 마이크로 노즐(50)이 관통 구멍(66)을 통과하지 못하게 된다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 대안적인 실시예에서, 마이크로 노즐의 측면 프로파일(55')은 입구 표면(54)과 출구 표면(52) 사이에 근위 지향 중간 표면(58)을 제공하도록 계단식으로 형성된다. 마이크로 노즐의 중간 표면(58)은 마이크로 노즐이 관통 구멍에 수용될 때 관통 구멍의 내면 프로파일의 원위 지향 표면(도시되지 않음)과 맞닿는다. 대안적으로, 중간 표면(58)은 제 2 표면(64)에 맞닿을 수도 있다. 중간 표면(58)의 면적은 출구 표면(52)의 면적보다 크다. 중간 표면의 면적은 또한 제 1 면(62)에서의 관통 구멍(66)의 면적보다 커서, 확실히 마이크로 노즐(50)이 관통 구멍(66)을 통과하지 못하게 된다.

도 6a 및 도 6b는 전술한 실시예와 조합하여 적용될 수 있는 캐리어 조립체의 추가 실시예를 나타낸다. 도 6a는 흡입 장치용 에어로졸 유닛과 같은 카트리지 어댑터(40')의 사시 단면도를 도시한다. 도 6b는 캐리어 부재(60) 및 마이크로 노즐(50)을 포함하는 캐리어 조립체(70)의 상세도를 추가로 도시한다. 예시된 바와 같이, 카트리지 어댑터(40')는 대체로 관형일 수도 있다. 카트리지 어댑터(40')는 대체로 축방향으로 중공이어서 축방향 유체 흐름 통로를 구비할 수도 있다. 원위 입구 부분은 제 1 관형 부분을 포함할 수 있고, 근위 출구 부분은 제 2 관형 부분을 포함할 수도 있다. 입구 부분과 출구 부분은 대체로 동축으로 정렬될 수도 있다. 제 2 관형 부분의 내경이 제 1 관형 부분의 외경보다 더 클 수도 있다.

캐리어 부재(60)는 대체로 디스크 형상일 수 있으며, 제 1 관형 부분과 제 2 관형 부분 사이에 횡방향으로 배열될 수도 있다. 캐리어 부재(60)의 통기 구멍(68)은 관통 구멍(66) 주위에 예컨대 원형 또는 반원형 패턴으로 배열될 수 있으며, 원형 또는 반원형 패턴의 내경은 제 1 관형 부분의 외경보다 크고, 원형 패턴의 외경은 제 2 관형 부분의 내경보다 작다.

캐리어 부재(60)는 관통 구멍(66)을 포함한다. 마이크로 노즐(50)은 캐리어 부재(60) 상에 장착된다. 마이크로 노즐(50)은 관통 구멍(66)을 덮는다. 상술한 바와 같이, 마이크로 노즐(50)에는 가압된 유체가 스프레이 형태로 마이크로 노즐(50) 및 관통 구멍(66)을 통해 배출될 수 있도록 오리피스가 마련된다. 유체의 압력 및 점도 그리고 오리피스의 치수에 따라, 배출된 유체는 캐리어 부재(60)의 근위 측에 있는 관통 구멍(66)에서 레일리 액적 열을 형성할 수도 있다. 분사물의 레일리 액적 열 형성을 위해, 오리피스의 직경은 0.5㎛ 내지 10㎛이고 유체의 압력은 2bar 내지 60bar일 수도 있다.

카트리지 어댑터(40')는 캐리어 부재(60)의 관통 구멍(66)과 정렬되고 인접하는 제 2 개구(44')를 포함할 수도 있다. 제 2 개구(44')는 입구 부분으로부터 제 2 개구(44'), 마이크로 노즐(50)의 오리피스 및 관통 구멍(66)을 통해 출구 부분으로 이어지는 유로가 형성되도록 인서트 몰딩함으로써 마이크로 노즐(50)을 수용할 수도 있다. 카트리지 어댑터(40')는 마이크로 노즐(50) 및 노즐 캐리어(60)를 카트리지 어댑터(40')에 밀봉한다. 따라서, 카트리지 어댑터(40')의 입구 부분은 분사를 위한 유체를 수용한 챔버에 부착될 수 있으며, 이에 의해 유체는 가압되어 입구 부분으로부터 출구 부분으로 배출될 수도 있다.

바람직하게는, 캐리어 부재(60)는 강으로 된 금속 스트립과 같은, 예컨대 강과 같은 얇은 판금으로 형성된다. 판금 부재는 예컨대 에칭에 의해 캐리어 부재(60) 내에 통기 구멍(68)의 정확한 생성을 허용한다. 캐리어 부재(60)의 형상 또는 구조적 특징의 임의의 추가 구성은 또한 생성하기가 간단하며, 이러한 구조적 특징은 카트리지 어댑터(40')에의 캐리어 조립체의 통합을 용이하게 한다.

통기 구멍이 있는 금속 스트립 형태의 캐리어 부재(60)는 제조가 용이하며, 판금으로부터 편리하게 절단되어, 마이크로 노즐을 포함하는 캐리어 부재를 인서트 몰딩용 카트리지 어댑터 몰딩 툴에 배치하기 전에 마이크로 노즐과 조립될 수 있다. 금속 스트립의 이러한 통기 구멍은 공차 변동이 클 수도 있는 플라스틱 부품의 구멍과는 달리 정확하고 정밀하게 치수 설정 및 배치될 수도 있다. 또한, 플라스틱 몰딩 프로세스에서는 직경이 0.5㎜ 미만인 통기 구멍을 만들기가 어렵다.

캐리어 부재(60)의 통기 구멍(68)의 크기 및 양, 그리고 이들의 배치는 흡입 장치 내의 기류의 유동 특성을 결정하도록 구성될 수도 있다. 통기 구멍(68)의 크기, 양 및 배치는 층류, 카트리지 어댑터 내의 코안다 효과(coanda effect) 하의 유동에 영향을 미쳐서, 기류의 일반적인 저항을 조절한다. 일 실시예에서, 통기 구멍(68)은 0.1㎜와 0.17㎜ 사이에서 달라지는 직경을 갖는다. c-c 거리(c-c distance)는 0.24㎜일 수도 있다. 그러나 0.05㎜ 내지 0.3㎜ 범위의 직경을 갖는 것을 고려할 수 있다. 더 작은 직경의 경우 c-c 거리는 0.1일 수도 있다.

위에 언급된 바와 같이, 통기 구멍(68)의 중요한 측면은, 예컨대 캐리어 조립체를 포함하는 흡입 장치의 사용자가 장치의 작동 시에 1회의 투여량 분사 동작으로 통기 구멍(68)을 통해 적절한 양의 공기를 흡입하도록 적절한 유동 저항을 제공하는 것이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예는 카트리지 어댑터(40')에 인서트 몰딩된 캐리어 조립체(70)를 도시하지만, 캐리어 부재(60)가 마이크로 노즐(50)뿐만 아니라 통기 구멍(68)을 포함하는 캐리어 조립체(70)는 통기 구멍(68)의 장점을 제공하기 위해 인서트 몰딩을 필요로 하지는 않는다. 따라서, 분사 장치를 위한 캐리어 조립체(70)가 제공되는데, 이 캐리어 조립체(70)는 분사 장치의 카트리지 어댑터(40; 40')에 장착되도록 구성된 캐리어 부재(60)― 캐리어 부재(60)는 근위로 향한 제 1 표면(62), 원위로 향한 제 2 표면(64), 및 제 1 표면(62)을 제 2 표면(64)과 유체 연통시키는 관통 구멍(66)을 포함함 ―; 출구 표면(52), 입구 표면(54), 및 입구 표면(54)의 입구 오리피스(59)를 출구 표면(52)의 출구 오리피스(57)와 연통시키는 채널을 갖는 마이크로 노즐(50)을 포함하고, 마이크로 노즐(50)은 출구 오리피스가 관통 구멍과 정렬되도록 캐리어 부재(60)에 수용되어 부착되고, 캐리어 부재(66)는 제 2 표면과 제 1 표면 사이에서 공기가 흐르도록 형성된 통기 구멍(68)을 포함한다.

Claims (13)

1. 분사 장치를 위한 캐리어 조립체(70)에 있어서,
   상기 캐리어 조립체(70)는,
   - 분사 장치의 카트리지 어댑터(40)에 장착되도록 구성된 캐리어 부재(60)― 상기 캐리어 부재(60)는 근위로 향한 제 1 표면(62), 원위로 향한 제 2 표면(64), 및 상기 제 1 표면(62)을 상기 제 2 표면(64)과 유체 연통시키는 관통 구멍(66)을 구비함 ―; 및
   - 출구 표면(52), 입구 표면(54), 및 상기 입구 표면(54)의 입구 오리피스(orifice)(59)를 상기 출구 표면(52)의 출구 오리피스(57)와 연통시키는 채널을 갖는 마이크로 노즐(50)을 포함하고,
   상기 마이크로 노즐(50)은 상기 출구 오리피스가 상기 관통 구멍과 정렬되도록 상기 캐리어 부재(60)에 수용되어 부착되고, 상기 캐리어 부재는 상기 제 2 표면과 상기 제 1 표면 사이에서 공기가 흐르도록 형성된 통기 구멍(68)을 포함하는
   캐리어 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐리어 부재(60)는 강(steel)으로 된 금속 스트립과 같은, 강과 같은 얇은 판금으로 형성되는
   캐리어 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 통기 구멍(68)은 상기 관통 구멍(66) 주위에 예컨대 원형 또는 반원형 패턴으로 배열되는
   캐리어 조립체.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 통기 구멍(68)의 직경은 0.05㎜ 내지 0.3㎜, 또는 보다 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.17㎜인
   캐리어 조립체.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐리어 부재(60)의 관통 구멍(66)은, 상기 마이크로 노즐(50)이 상기 관통 구멍(66)에 수용될 때 상기 마이크로 노즐(50)의 출구 표면(52)이 상기 캐리어 부재(60)의 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 상기 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록 상기 마이크로 노즐(50)을 수용하도록 구성되는
   캐리어 조립체.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 입구 표면(54)은 상기 출구 표면(52)과 대체로 평행하고, 측면 프로파일(55, 55')이 상기 출구 표면(52)을 상기 입구 표면(54)과 연결하며, 상기 측면 프로파일(55, 55')은, 상기 마이크로 노즐(50)이 상기 관통 구멍(66)에 수용될 때 상기 출구 표면(52)이 상기 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 상기 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록 상기 관통 구멍(66)과 협력하도록 구성되는
   캐리어 조립체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 측면 프로파일(55, 55')은, 상기 마이크로 노즐(50)이 상기 관통 구멍(66)에 수용될 때 상기 출구 표면(52)이 상기 제 1 표면(62)과 동일 평면에 있거나 상기 제 1 표면(62)에 대해 상승하도록, 상기 관통 구멍의 내면 프로파일(65, 65')과의 맞닿음에 의해 상기 관통 구멍(66)과 협력하는
   캐리어 조립체.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 마이크로 노즐(50)의 측면 프로파일(55)은 상기 출구 표면(52)에 대해 경사져 있고, 상기 캐리어 부재(60)의 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65, 65')은 상기 마이크로 노즐(50)의 상기 관통 구멍(66) 내에의 견고한 수용을 제공하기 위해 상기 제 1 표면(62)에 대해 상응하게 경사져 있는
   캐리어 조립체.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 관통 구멍(66)의 내면 프로파일(65)은 상기 제 2 표면(64)으로부터 상기 제 1 표면(62)으로 구멍을 펀칭함으로써 형성되는 각진 표면인
   캐리어 조립체.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로 노즐(50)의 측면 프로파일(55')은 상기 입구 표면(54)과 상기 출구 표면(52) 사이에 근위 지향 중간 표면(58)을 제공하도록 계단식으로 형성되는
    캐리어 조립체.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로 노즐(50)의 중간 표면(58)은, 상기 마이크로 노즐(50)이 상기 관통 구멍(66)에 수용될 때 상기 관통 구멍의 내면 프로파일(65)의 원위 지향 표면과 맞닿는
    캐리어 조립체.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 노즐(50)은 세라믹, 또는 반도체와 같은 단결정 재료를 포함하는
    캐리어 조립체.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 캐리어 조립체(70)를 포함하는
    분사 장치.

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