JP2002052727A - インクジェットプリントヘッドのビアホール形成方法 - Google Patents

インクジェットプリントヘッドのビアホール形成方法

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JP2002052727A JP2001160141A JP2001160141A JP2002052727A JP 2002052727 A JP2002052727 A JP 2002052727A JP 2001160141 A JP2001160141 A JP 2001160141A JP 2001160141 A JP2001160141 A JP 2001160141A JP 2002052727 A JP2002052727 A JP 2002052727A
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Raishu Boku
来洙 朴
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バブルジェット（登録商標）方式のインクジェ
ットプリントヘッドのビアホール形成において、加工時
間の短縮化、大量生産化、低コスト化、不良率の抑制、
サイズの均一化が可能な方法を提供する。 【解決手段】多数の基板が配列されたウェーハに対し
て、ウェーハの一部領域にサンドを噴射してマスクに覆
われていない部分にウェルを形成し、これを基板の表裏
両面から行い表と裏のウェルを導通させてビアホールを
形成する。サンドの噴射領域には多数の基板が含まれる
ようにし、サンディング加工器の下でウェーハを移動さ
せながら一度に多数のウェルを形成していく。これによ
り、加工時間の短縮化、大量生産化、及び低コスト化が
実現できる。また、マスクで覆った部分にサンドを噴射
することによりサイズの均一化を図ることができ、基板
の損傷を防ぐこともできるので不良率を抑制することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ントヘッドの製造方法に関するものであり、特にインク
ジェットプリントヘッドのビアホール形成方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタのインク吐出方
式には、バブルジェット方式とピエゾ方式がある。バブ
ルジェット方式（電気−熱変換方式）は、インクが入っ
たノズルの一部をヒーターで加熱することによりインク
を蒸発させて泡（バブル）を発生させ、インクが液体か
ら気体に変わることによる体積膨張の勢いでインクがノ
ズルから飛び出す。ピエゾ方式（電気−機械変換方式）
は、ノズルの後に設置した圧電素子に電圧を加えること
により電圧素子を変形させてインクをノズルから押し出
す。
【０００３】図１はバブルジェット方式の一般的なイン
クジェットプリントヘッドの平面図である。図２は図１
のＡ−Ａ線断面図である。図３は図１に示したインクジ
ェットプリントヘッドのノズル板２を取り除いた状態で
あり、インクチャンバ３ａの構造を示す平面図である。
【０００４】図１または図３に図示したように、基板１
の長手方向の両端部に沿って電極パッド１ａが所定の間
隔で配置されている。基板１の上面には２列に配置され
たインクチャンバ３ａ、及びインク流路３ｂを形作る媒
介層３が形成されている。媒介層３上にはノズル板２が
固定されている。ノズル板２には前記各インクチャンバ
３ａに対応する多数のノズル２ａが形成されている。
【０００５】インクチャンバ３ａの底にはヒーター５が
備えられ、ヒーター５は信号線１ｂ、及び１ｃにより前
記電極パッド１ａに連結される。一般的に前記信号線１
ｂ、及び１ｃは電極パッド１ａと一体に形成される。前
記ヒーター５と信号線１ｂ、及び１ｃの上には絶縁層
（図示せず）が形成されており、前記ヒーター５がイン
クチャンバ３ａ内に存在するインクと接触しないように
なっている。図３上には、インクチャンバ３ａの底に位
置するヒーター５は図示していない。
【０００６】一方、前記基板１の中間部分にはインク流
路３ｂを通じて前記インクチャンバ３ａの各列にインク
を供給するためのビアホール４が形成されている。この
ビアホール４は、インクが貯蔵されたインク容器（図示
せず）と連結されており、インク容器からのインクはビ
アホール４を通じて前記インクチャンバ３ａに供給され
る。
【０００７】このような構造をもつインクジェットプリ
ントヘッドのビアホール４は、ヒーター５、信号線１
ｂ、信号線１ｃ、及び電極パッド１ａが基板に形成され
てから、サンドブラスティングにより形成される。
【０００８】図４は、従来の方法によるビアホール４の
加工方法を示す概略図である。ビアホール４は、ビアホ
ール４の短辺幅に対応する大きさのノズル管１１ａを備
えるサンディング加工器１１により、高速高圧で基板１
にサンド１１ｂを噴射することにより加工される。この
時、ビアホール４が基板１の長手方向に延びているの
で、図５に示したように被加工体の基板１を一方向に移
動させながら所定の長さのビアホール４を加工する。前
記ビアホール４は、基板１の前記ヒーター５が形成され
ていない面からサンド１１ｂを噴射することにより形成
され、基板１のヒーター５が形成されている面まで貫通
する。
【０００９】上記のような従来の方法によるビアホール
の加工では、一度に一つのビアホール４が加工される。
加工の際には、基板１とサンディング加工器１１が互い
に対応した動作をせねばならず、特にサンディング加工
器１１に対して基板１が指定された加工位置に正確に配
置されていなければならない。前記サンディング加工器
１１は位置が固定されており、被加工対象は多数の基板
１が配列されたウェーハである。ウェーハはＸ−Ｙ−Ｚ
方向への移動が可能なステージに装着され、ステージは
自動制御装置により精密に動作する。
【００１０】このような従来の方法では、０.２ないし
０.３ｍｍのスリット型ビアホールを高精度で加工しな
ければならないので、噴射ノズル１１ａの穴サイズはビ
アホール４の短方向の幅より小さくなければならない。
噴射ノズル１１ａは加工時間が経つにつれて摩耗される
ので、これに対応するため、噴射ノズル１１ａと被加工
物との距離を適切に調節しなければならない。
【００１１】前記のような従来のビアホール加工方法の
短所は以下の通りである。
【００１２】第一に、一つの原形噴射ノズル１１ａがビ
アホールを一つずつ順次加工していくので、大量生産体
制に適していない。
【００１３】第二に、サンドを噴射する噴射ノズル１１
ａが超小型であり、かつ耐摩耗性の高い高コストな材料
で製作されなければならず、更に消耗量が多いため、製
造コストが高くなり、ひいては製品コストを上昇させて
いる。
【００１４】第三に、加工されるビアホールの開口部の
端部に加工時のサンドの衝撃による破損が生じたりクラ
ックが発生して、製品の不良率が高い。
【００１５】第四に、ビアホールの大きさ及びその加工
位置を正確に制御するために、高精度のＸ−Ｙ−Ｚステ
ージと、これを精密に制御するための高価な装置が要求
される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、被加工物に対して短時間でビアホールを加工するこ
とができ、インクジェットプリントヘッドの大量生産を
可能にするインクジェットプリントヘッドのビアホール
形成方法を提供することである。
【００１７】本発明の第２の目的は、ビアホール加工時
のコストを削減し、製品の生産コストを下げるインクジ
ェットプリントヘッドのビアホール形成方法を提供する
ことである。
【００１８】本発明の第３の目的は、ビアホール加工時
に被加工対象物が受ける衝撃により生じる、加工面の反
対面の角部の損傷、及び加工面の角部に形成される湾曲
部、によるビアホールの不良を効果的に抑制できるイン
クジェットプリントヘッドのビアホール形成方法を提供
することである。
【００１９】本発明の第４の目的は、形成されるビアホ
ール寸法の制度が極めて高く均一である、インクジェッ
トプリントヘッドのビアホール形成方法を提供すること
である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明においては、多数の基板が配列されたウェー
ハに対してサンドを噴射してビアホールを形成する際
に、個々のビアホール形成領域一つ一つに対して順次サ
ンドを直接噴射していくのではなく、ウェーハの一部領
域にサンドを噴射することによってマスクに覆われてい
ない部分にウェルを形成していく。ウェルの形成は基板
の表裏両面から行われ、表と裏のウェルを導通させるこ
とにより、ビアホールが形成される。
【００２１】具体的には、基板の両側面のいずれか一方
にビアホール形成領域に隣接してヒーターを含むバブル
発生手段を形成する段階と、前記基板の一側面に前記ビ
アホール形成領域を除外した部分をカバーする第１マス
ク層を形成する段階と、前記基板の他側面に前記ビアホ
ール形成領域を除外した部分をカバーする第２マスク層
を形成する段階と、前記基板の一側面に高速高圧のサン
ドを噴射して前記第１マスク層に覆われていない基板の
ビアホール形成領域に所定深度の第１ウェルを形成する
段階と、前記基板の他側面に高速高圧のサンドを噴射し
て前記第２マスク層に覆われていない基板のビアホール
形成領域に前記第１ウェルに対応する第２ウェルを形成
して第１ウェルと第２ウェルによってビアホールを形成
する段階と、前記第１マスク層及び第２マスク層を除去
する段階と、を含むことを特徴とする、インクジェット
プリントヘッドのビアホール形成方法を提供する。
【００２２】前記本発明のインクジェットプリントヘッ
ドのビアホール形成方法において、前記工程は多数の基
板が配列された一つのウェーハ単位で行われる。前記高
速高圧のサンドはウェーハの各側面に対して各々噴射さ
れるが、この時、多数の基板が備えられたウェーハに対
するサンドの噴射領域は多数の基板が含まれた大きさで
あることが望ましい。また、前記サンド噴射領域は前記
ウェーハの各側面に対して移動するので、前記サンドを
噴射する装置と前記ウェーハは、噴射領域を移動させて
いくために互いに連動して動作しなければならない。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下の説明では、ビアホール形成
段階以前に行われるバブル発生手段の形成工程について
の説明は除外している。バブル発生手段の形成は周知の
工程を経て行われ、これは本発明の技術的範囲を制限し
ない。ここでバブル発生手段とは、ヒーター、ヒーター
に連結される信号線、信号線の終端に備えられる電極パ
ッド、及び前記３要素を保護してインクとの接触を防止
する絶縁層を含むものを指す。また、本発明におけるイ
ンクジェットプリントヘッドは従来の技術で説明された
図１の構造を実質的に維持し、本発明により形成される
ビアホールの形状は従来のビアホールの形状と僅かに異
なる場合もあり得る。
【００２４】図６（ａ）は、ウェーハ１００ａに多数の
インクジェットプリントヘッド用基板１００が密接して
設置されている状態を示している。図６（ｂ）は、各基
板１００ごとに３つのビアホール１０５が既に形成され
ている状態を示す。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ部分の
拡大図である。各基板１００にそれぞれ形成されるビア
ホール１０５の数は設計的事項であり、１個の場合もあ
れば、３個以上になる場合もある。
【００２５】以下に、本発明におけるインクジェットプ
リントヘッドのビアホール形成方法を工程順に説明す
る。ここでは理解を容易にするために、ウェーハ単位で
行われる工程についても、一つの基板に対する工程とし
て説明する。
【００２６】図７は、基板１００にバブル発生手段５０
０が形成されている状態を示す。基板１００のビアホー
ル形成領域４００を中心として、前記バブル発生手段５
００がその両側に形成されている。各基板１００に形成
されているバブル発生手段は一般の半導体製造工程のよ
うにウェーハ単位で加工される。
【００２７】図８に図示したように、前記基板１００の
両側面に強い耐摩耗性を有する第１マスク層６０１と第
２マスク層６０２を形成する。第１マスク層６０１、及
び第２マスク層６０２のそれぞれの上には、第１マスク
層６０１、及び第２マスク層６０２をパタニングするた
めの第３マスク層６０３、及び第４マスク層６０４を形
成する。
【００２８】前記第１マスク層６０１、及び第２マスク
層６０２は、ラミネート処理により熱的に付着されたド
ライフィルムであり、サンディング加工時に高速高圧の
サンドに対して強い耐摩耗性を有する。前記第３マスク
層６０３、及び第４マスク層６０４はラミネーションま
たはスピニングにより形成されたフォトレジスト層であ
る。
【００２９】図９に図示したように、前記第３マスク層
６０３、及び第４マスク層６０４上に前記ビアホール形
成領域４００に対応する部分を蝕刻し、前記第１マスク
層６０１、及び第２マスク層６０２の表面のビアホール
形成領域４００に対応する部分を露出させる。
【００３０】図１０に図示したように、前記第３マスク
層６０３、及び第４マスク層６０４を蝕刻マスクとして
用い、前記第１マスク層６０１、及び第２マスク層６０
２の露出部分を蝕刻して基板１００の表面のビアホール
形成領域４００に対応する部分を露出させる開口部６０
１'及び６０２'を形成する。
【００３１】図１１に図示したように、前記第３マスク
層６０３、及び第４マスク層６０４を除去する。そし
て、基板１００の一側方向からサンディング加工器２０
により高速高圧のサンド１９を噴射し、前記第１マスク
層６０１の開口部６０１'を通じて露出された基板１０
０のビアホール形成領域４００に、底部１１１を有する
所定の深さの第１ウェル１１０を形成する。
【００３２】図１２に図示したように、前記基板１００
の他側方向からサンディング加工器２０により高速高圧
のサンド１９を噴射し、前記第２マスク層６０２の開口
部６０２'を通じて露出された基板１００のビアホール
形成領域４００に第２ウェル１２０を形成しながら前記
第１ウェル１１０の底部１１１を除去する。
【００３３】図１３に図示したように、前記第１マスク
層６０１、及び第２マスク層６０２を除去する。
【００３４】以上の様にして、相互連通する第１ウェル
１１０と第２ウェル１２０によって本発明で目的とする
ビアホール４４０が形成される。
【００３５】図１４は、上述した過程をウェーハ単位で
行う際に、サンディング加工器２０がビアホール４４０
を加工する過程を示している。サンディング加工器２０
は位置固定されており、その下部で多数の基板が配列さ
れたウェーハ１００ａが一方向にゆっくりと移動し、後
続工程でビアホールの一部となる多数のウェルが形成さ
れる。サンディング加工器２０は特定の基板に対してサ
ンド１９を噴射するのではなく、一定の範囲の大きさま
たはノズル領域の大きさでウェーハ１００ａの表面全体
にサンドを順次噴射していく。噴射されたサンド１９に
より、第１マスク層６０１に覆われていない部分に第１
ウェル１１０が徐々に形成されていく。全てのビアホー
ル形成領域４００に第１ウェル１１０を形成するために
は、前記ウェーハ１００ａの全面にサンド１９を噴射し
なければならないため、ウェーハ１００ａはこれに対応
するように移動されなければならない。第２マスク層６
０２に覆われていない部分に第２ウェルを形成していく
過程も、第一ウェルの形成と同様の方法で行われる。
【００３６】本発明においては、一連の工程にて、一時
に多数のビアホールを形成できるが、その数はウェーハ
に対するサンド噴射領域の大きさにより調節される。
【００３７】以上のような本願における発明は、従来の
ように一つのビアホール形成領域に対してサンディング
加工器の噴射ノズルを正確に一致させてビアホールを形
成するのではなく、ウェーハの一部領域にサンドを噴射
させることによってマスクに覆われていない部分にウェ
ルを形成していく。このようなウェルを基板の両面に相
互に対応して形成し、これらを導通させることにより、
ビアホールが形成される。
【００３８】
【発明の効果】本発明においては、一時に多数のビアホ
ールを形成することができるため、一つのウェーハに対
するビアホール加工時間を従来より大幅に短縮すること
ができ、大量生産が可能となる。
【００３９】また、サンドを噴射するノズルが従来より
大型で製造しやすく、ウェーハの移動を制御する装置も
従来ほどの精度を要求されないので、製造コストを抑制
することができる。
【００４０】また、サンド噴射時にビアホール形成領域
以外の部分がマスク層で保護されるのと、マスク層がサ
ンドによる衝撃を吸収することによって基板に対する物
理的衝撃が緩和されるのとで、ウェーハまたは基板の損
傷を防ぐことができ、製品不良率を低くすることができ
る。
【００４１】また、ビアホール寸法がサンドを噴射する
ノズルの大きさやその摩耗量に依存せず、マスク層によ
り決定されるので、寸法の精度が極めて高く均一なビア
ホールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なインクジェットプリントヘッドの
平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 図１に示したインクジェットプリントヘッ
ドのノズル板が除去された状態の平面図である。
【図４】 従来の技術によるビアホール形成方法を示
す図である。
【図５】 従来の技術によるビアホール形成方法にお
いて、サンド噴射ノズルに対して基板が相対的に移動す
る状態をを示す図である。
【図６】 （ａ）は、インクジェットプリントヘッド用
基板が多数配列されたウェーハの平面図である。（ｂ）
は、（ａ）のＡ部分の拡大図である。
【図７】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図８】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図９】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図１０】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図１１】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図１２】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図１３】 本発明におけるビアホール形成過程を説明
する図である。
【図１４】 本発明によるビアホール形成方法におい
て、ウェーハ単位でビアホールを形成する過程を示す図
である。
【符号の説明】
１ 基板 １ａ 電極パッド １ｂ 信号線 １ｃ 信号線 ２ ノズル板 ２ａ ノズル ３ 媒介層 ３ａ インクチャンバ ３ｂ インク流路 ４ ビアホール ５ ヒーター １１ サンディング加工器 １１ａ 噴射ノズル １１ｂ サンド １９ サンド ２０ サンディング加工器 １００ インクジェットプリントヘッド用基板 １００ａ ウェーハ １０４ 電極パッド １０５ ビアホール １１０ 第１ウェル １１１ 底部 １２０ 第２ウェル ４００ ビアホール形成領域 ４４０ ビアホール ５００ バブル発生手段 ６０１ 第一マスク層 ６０１’ 開口部 ６０２ 第２マスク層 ６０２’ 開口部 ６０３ 第３マスク層 ６０４ 第４マスク層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の両側面のいずれか一方に、ビアホー
    ル形成領域に隣接してヒーターを含むバブル発生手段を
    形成する段階と、 前記基板の一側面に、前記ビアホール形成領域を除外し
    た部分をカバーする第１マスク層を形成する段階と、 前記基板の他側面に、前記ビアホール形成領域を除外し
    た部分をカバーする第２マスク層を形成する段階と、 前記基板の一側面に高速高圧のサンドを噴射して、前記
    第１マスク層に覆われていない基板のビアホール形成領
    域に所定深度の第１ウェルを形成する段階と、 前記基板の他側面に高速高圧のサンドを噴射して、前記
    第２マスク層に覆われていない基板のビアホール形成領
    域に前記第１ウェルに対応する第２ウェルを形成して、
    第１ウェルと第２ウェルによってビアホールを形成する
    段階と、 前記第１マスク層、及び第２マスク層を除去する段階と
    を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッ
    ドのビアホール形成方法。
  2. 【請求項２】前記基板についての工程は多数の基板が配
    列された一つのウェーハ単位で行われることを特徴とす
    る請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドのビ
    アホール形成方法。
  3. 【請求項３】前記高速高圧のサンドが噴射される領域は
    多数の基板を包括し、一時に多数の基板のウェルを形成
    すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載
    のインクジェットプリントヘッドのビアホール形成方
    法。
  4. 【請求項４】前記高速高圧のサンドの噴射は固定された
    位置で行われ、前記ウェーハは前記サンド噴射位置に対
    して相対的に移動すること、を特徴とする請求項２また
    は請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドのビ
    アホール形成方法。
  5. 【請求項５】前記一つの基板に対するビアホール形成領
    域の数は多数であること、を特徴とする請求項１、請求
    項３、または請求項４に記載のインクジェットプリント
    ヘッドのビアホール形成方法。
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