잉크젯(Inkjet) 기술은 프린터 외에도 MEMS, 반도체 공정 등에서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 실버나노잉크(Silver nanoparticle suspension) 를 이용한 마이크로 회로 패터닝 및 전자 패키징 공정에서의 마이크로 범프(bump) 제작에서 중요한 역할을 한다. 전자 패키징 공정에서는 잉크젯을 이용하면 공정을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있으나 실버나노잉크의 낮은 점도로 인한 액적(Droplet)의 불안정한 토출이 발생하여 기판위의 패턴닝 프린팅의 정교함이 떨어진다. 본 연구에서는 피에조 구동형 잉크젯 ...
잉크젯(Inkjet) 기술은 프린터 외에도 MEMS, 반도체 공정 등에서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 실버나노잉크(Silver nanoparticle suspension) 를 이용한 마이크로 회로 패터닝 및 전자 패키징 공정에서의 마이크로 범프(bump) 제작에서 중요한 역할을 한다. 전자 패키징 공정에서는 잉크젯을 이용하면 공정을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있으나 실버나노잉크의 낮은 점도로 인한 액적(Droplet)의 불안정한 토출이 발생하여 기판위의 패턴닝 프린팅의 정교함이 떨어진다. 본 연구에서는 피에조 구동형 잉크젯 노즐에 의한 액적 형성 특성을 고찰하기 위하여 작동유체인 실버나노잉크와 유사한 물성치를 가지는 에틸렌 글리콜과 DI Water(75%)+에틸렌 글리콜(25%)의 혼합물이 사용되었다. 에틸렌 글리콜을 작동유체로 사용하여 피에조 잉크젯에 적용된 싱글파형으로 액적의 4가지 특성을 관찰하여 온도, 전압, 펄스폭, 주파수에 따라 실험을 하여 액적형성에 대한 map를 작성하였다. 이것을 바탕으로 oscillation time, characteristic time 을 도출하였고 실험결과 온도와 전압이 증가함에 따라 액적의 사이즈가 증가하였다. DI Water(75%) + Ethylene glycol(25%)의 혼합물을 작동유체로 사용되었을 때 피에조 잉크젯에 구동펄스가 적용이 되는 펄스 생성기를 사용하여 더블파형과 싱글파형을 발생시켜 실험을 하였다. 싱글파형에서는 위성액적(Satellite drop)이 발생한다. 위성액적의 생성을 Rayleigh instability의 이론에 접근하여 해석하였고 더블파형에서는 위성액적의 발생이 없이 노즐의 직경보다 작은 사이즈의 단일 액적을 생성되었다. 더블파형에서 두 파형사이의 시간 이격(Time separation)에 따라 액적의 사이즈의 관계에서 시간이격이 짧을수록 생성되는 액적의 사이즈가 감소되었다.
잉크젯(Inkjet) 기술은 프린터 외에도 MEMS, 반도체 공정 등에서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 실버나노잉크(Silver nanoparticle suspension) 를 이용한 마이크로 회로 패터닝 및 전자 패키징 공정에서의 마이크로 범프(bump) 제작에서 중요한 역할을 한다. 전자 패키징 공정에서는 잉크젯을 이용하면 공정을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있으나 실버나노잉크의 낮은 점도로 인한 액적(Droplet)의 불안정한 토출이 발생하여 기판위의 패턴닝 프린팅의 정교함이 떨어진다. 본 연구에서는 피에조 구동형 잉크젯 노즐에 의한 액적 형성 특성을 고찰하기 위하여 작동유체인 실버나노잉크와 유사한 물성치를 가지는 에틸렌 글리콜과 DI Water(75%)+에틸렌 글리콜(25%)의 혼합물이 사용되었다. 에틸렌 글리콜을 작동유체로 사용하여 피에조 잉크젯에 적용된 싱글파형으로 액적의 4가지 특성을 관찰하여 온도, 전압, 펄스폭, 주파수에 따라 실험을 하여 액적형성에 대한 map를 작성하였다. 이것을 바탕으로 oscillation time, characteristic time 을 도출하였고 실험결과 온도와 전압이 증가함에 따라 액적의 사이즈가 증가하였다. DI Water(75%) + Ethylene glycol(25%)의 혼합물을 작동유체로 사용되었을 때 피에조 잉크젯에 구동펄스가 적용이 되는 펄스 생성기를 사용하여 더블파형과 싱글파형을 발생시켜 실험을 하였다. 싱글파형에서는 위성액적(Satellite drop)이 발생한다. 위성액적의 생성을 Rayleigh instability의 이론에 접근하여 해석하였고 더블파형에서는 위성액적의 발생이 없이 노즐의 직경보다 작은 사이즈의 단일 액적을 생성되었다. 더블파형에서 두 파형사이의 시간 이격(Time separation)에 따라 액적의 사이즈의 관계에서 시간이격이 짧을수록 생성되는 액적의 사이즈가 감소되었다.
The inkjet printing technology is nowadays an important issue to make conductive patterns in electronic package because it can replace the traditional processes of lithography, deposition and etching. The ink suspended by silver nanoparticles can support high conductivity lines when it is used for p...
The inkjet printing technology is nowadays an important issue to make conductive patterns in electronic package because it can replace the traditional processes of lithography, deposition and etching. The ink suspended by silver nanoparticles can support high conductivity lines when it is used for piezoelectric inkjet printing technology. However, it is very difficult to control droplet precisely since there is no inkjet nozzle to match all kinds of inks. So much design parameters are related to the droplet formation such as operating conditions and fluid properties as well as nozzle shape. One often experiences that the silver nanoparticle suspension is dispensed not in the form of a single drop but in the form of several satellites due to its low viscosity when the piezoelectric inkjet nozzle is driven by single waveform. Thus, the objective of the present study is to investigate how the droplet formation can be controlled by changing the waveform and the temperature to drive a piezoelectric inkjet nozzle. This paper presents the map of droplet formation in a piezoelectric inkjet nozzle under various operating conditions. Double waveform as well as conventional single waveform is tested for the droplet formation. In the double waveform, voltage, pulse width and time separation between two pulses are key parameters. A mixture of distilled water and ethylene glycol is used as an operating fluid. In the present study, double waveforms to drive a piezoelectric inkjet nozzle have been applied to the droplet formation of low viscosity liquid. The effect of the driving voltage and time separation between the pulses was observed. Even though several satellites are produced in the single waveform, the droplet formation could be precisely controlled in the double waveform. The shorter is the time separation, the smaller droplet is formed. The main effect of double waveform is that the second pulse reduces the mass and momentum of the ejected liquid.
The inkjet printing technology is nowadays an important issue to make conductive patterns in electronic package because it can replace the traditional processes of lithography, deposition and etching. The ink suspended by silver nanoparticles can support high conductivity lines when it is used for piezoelectric inkjet printing technology. However, it is very difficult to control droplet precisely since there is no inkjet nozzle to match all kinds of inks. So much design parameters are related to the droplet formation such as operating conditions and fluid properties as well as nozzle shape. One often experiences that the silver nanoparticle suspension is dispensed not in the form of a single drop but in the form of several satellites due to its low viscosity when the piezoelectric inkjet nozzle is driven by single waveform. Thus, the objective of the present study is to investigate how the droplet formation can be controlled by changing the waveform and the temperature to drive a piezoelectric inkjet nozzle. This paper presents the map of droplet formation in a piezoelectric inkjet nozzle under various operating conditions. Double waveform as well as conventional single waveform is tested for the droplet formation. In the double waveform, voltage, pulse width and time separation between two pulses are key parameters. A mixture of distilled water and ethylene glycol is used as an operating fluid. In the present study, double waveforms to drive a piezoelectric inkjet nozzle have been applied to the droplet formation of low viscosity liquid. The effect of the driving voltage and time separation between the pulses was observed. Even though several satellites are produced in the single waveform, the droplet formation could be precisely controlled in the double waveform. The shorter is the time separation, the smaller droplet is formed. The main effect of double waveform is that the second pulse reduces the mass and momentum of the ejected liquid.
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