JP2013111974A - 圧電アクチュエータ、インクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電極がフレキシブル印刷回路と正確かつ堅固に連結されて駆動電極が扁平に具備されるようにする圧電アクチュエータの提供。
【解決手段】駆動電圧を提供する上部及び下部電極１２７、１２３と、上部及び下部電極１２７、１２３の間に圧電体液が固化されて形成され、インクジェットヘッド１００に具備される複数の圧力チャンバ１１４内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体１２５と、を含み、圧電体１２５は、複数の圧力チャンバ１１４それぞれの上部に個別に具備される分枝部と分枝部の一端で複数の分枝部とそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部とを含む圧電アクチュエータ１２０を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電アクチュエータ、インクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法に関する。

一般的に、インクジェットヘッドは、電気信号を物理的な力に変換して小さいノズルによってインクが液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態に吐出されるようにする構造体である。このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けることができる。その一つは、熱源を用いてインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させ、そのバブルの膨張力によってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、他の一つは、圧電体を用いてその圧電体の変形によってインクに加えられる圧力でインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。

特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、最近、産業用インクジェットプリンタに幅広く用いられている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に金、銀等の金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造及び太陽電池等に用いられる。

圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバが具備されるインクジェットヘッドプレートの上部に圧電アクチュエータを具備して圧力チャンバに満たされたインクに圧力を加えることができるようにする構造である。よって、上記圧電アクチュエータの駆動電極に電極配線をして電圧を供給しなければならない。

しかしながら、一般的に、上記圧電アクチュエータは、圧電体液をペースト状で塗布して固化させた後に使用するため、長さ方向に長く形成される圧力チャンバに相応する形状で圧電体を形成すると、上部が扁平な形状ではなく幅方向に丸く形成されて円状を有するようになる。よって、圧電体の上部に形成される駆動電極も円状で具備されるようになる。

円状であっても、アクチュエータ自体の役割としては問題ないが、電源供給のためにフレキシブル印刷回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と連結されるための駆動電極が円状で具備されて、半田付け等が容易ではないのみならず、一応連結されたとしても、短絡される等、不良が発生するようになる。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためのもので、各圧力チャンバに対応するように圧電体を具備すると共に、駆動電極がフレキシブル印刷回路と正確かつ堅固に連結されて駆動電極が扁平に具備されるようにする圧電アクチュエータを提供することにその目的がある。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部及び下部電極と、上記上部及び下部電極の間に圧電体液が固化されて形成され、インクジェットヘッドに具備される複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、上記圧電体は、複数の上記圧力チャンバそれぞれの上部に個別に具備される分枝部と上記分枝部の一端で複数の上記分枝部とそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部とを含むことができる。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記上部電極は、上記分枝部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に具備されることができる。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータの上記上部電極において、上記大面積部の上部に位置する部分には上部電極に電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く具備される接続部を具備することができる。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記接続部は、複数の上記上部電極から長さ方向に異なる位置に具備されることができる。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記接続部は、複数の上記上部電極でジグザグに配置されるようにされることができる。

本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記大面積部の上面は、平面状であることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへのインク吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエータと、を含むことができる。

上記圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部及び下部電極と、上記上部及び下部電極の間に圧電体液が固化されて形成され、インクジェットヘッドに具備される複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含むことができる。

上記圧電体は、複数の上記圧力チャンバそれぞれの上部に個別に具備される分枝部と、上記分枝部の一端で複数の上記分枝部とそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部と、を含むことができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリにおいて、上記上部電極は、上記分枝部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に具備されることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの上記上部電極において、上記大面積部の上部に位置する部分には上部電極に電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く具備される接続部を具備することができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリにおいて、上記接続部は、複数の上記上部電極から長さ方向に異なる位置に具備されることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリにおいて、上記接続部は、複数の上記上部電極でジグザグに配置されるように具備されることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエータの上部電極と電気的に接続する電気接続部と、をさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリにおいて、上記電気接続部と上記上部電極とを電気的に連結されるようにする連結部材をさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリにおいて、上記連結部材は、半田ボールからなることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの製造方法は、インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバを含むインク流路を形成する段階と、上記インクジェットヘッドプレートの上部に下部電極を形成する段階と、上記下部電極の上部に複数の上記圧力チャンバそれぞれに対応するように具備される分枝部と一端で複数の上記分枝部とそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部とを具備するように圧電体液を塗布して固化させて圧電体を形成する段階と、上記圧電体の上部に上記分枝部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に具備される上部電極を形成する段階と、を含むことができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの製造方法において、上記上部電極を形成する段階は、上記大面積部の上部に位置する部分には上部電極に電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く具備される接続部が具備されるようにすることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの製造方法において、上記接続部は、複数の上記上部電極から長さ方向に異なる位置に具備されるようにすることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの製造方法において、上記接続部は、複数の上記上部電極でジグザグに配置されるようにすることができる。

本発明による圧電アクチュエータ及びインクジェットヘッドアセンブリは、外部電極がフレキシブル印刷回路と連結される部分を扁平に構成して外部電極とフレキシブル印刷回路との連結が正確かつ堅固に行われるようにすることができる。

以下では、本発明の詳細な説明によって本発明の効果は多様に具現されることができる。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略切開斜視図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略断面図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略平面図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの実装構造を示す概略斜視図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略切開斜視図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略断面図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略平面図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリのインク流路を示す断面図である。 本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの実装構造を示す概略斜視図である。

以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同一の思想の範囲内における他の構成要素の追加、変更、削除等によって退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案できるが、それも本願発明の思想の範囲内に含まれる。

また、各実施形態の図面に示す同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同一参照符号を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略切開斜視図であり、図２は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略断面図であり、図３は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略平面図である。

図１から図３を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリ１００は、インク流路が形成されたインクジェットヘッドプレート１１０と、インクジェットヘッドプレート１１０にインク吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエータ１２０と、を含むことができる。

インクジェットヘッドプレート１１０は、インクが流入されるインク流入口１１１と、インク流入口１１１に流入されるインクを貯蔵するリザーバ１１２と、圧電アクチュエータ１２０が装着される位置の下部に用意される多数の圧力チャンバ１１４と、インクを吐出する多数のノズル１１６と、を含むことができる。リザーバ１１２と圧力チャンバ１１４との間にはインクが吐出される際、圧力チャンバ１１４のインクがリザーバ１１２に逆流することを抑制するために多数のリストリクタ１１３が形成されることができる。また、圧力チャンバ１１４及びノズル１１６は、多数のダンパー１１５によって連結されることができる。

インクジェットヘッドプレート１１０は、上記したインク流路を形成する構成要素を上部基板及び下部基板に適切に形成した後、上部基板及び下部基板をシリコン直接接合（ＳＤＢ）等の方式で接合して形成されることができる。この際、上部基板は、単結晶シリコン基板やＳＯＩ基板であることができ、下部基板は、ＳＯＩ基板からなることができる。また、インクジェットヘッドプレート１１０は、それに制限されず、より多くの基板を用いてインク流路を構成することができ、場合によっては一つの基板で具現することもできる。インク流路を形成する構成要素も例示的なものに過ぎず、要求される条件及び設計仕様によって多様な構成のインク流路が用意されることができる。

圧電アクチュエータ１２０は、インクジェットヘッドプレート１１０の圧力チャンバ１１４に対応するようにインクジェットヘッドプレー１１０の上部に形成され、圧力チャンバ１１４に流入されたインクをノズル１１６に吐出するための駆動力を提供する。例えば、圧電アクチュエータ１２０は、共通電極の役割をする下部電極１２３と、電圧の印加によって変形される圧電膜（１２５、または圧電体）と、駆動電極の役割をする上部電極１２７と、を含んで構成されることができる。

下部電極１２３は、インクジェットヘッドプレート１１０の全表面に形成されることができ、一つの導電性金属物質からなることができるが、チタニウム（Ｔｉ）及び白金（Ｐｔ）からなる二つの金属薄膜層で構成されることが好ましい。下部電極１２３は、共通電極の役割のみならず、圧電膜（または圧電体、１２５）とインクジェットヘッドプレート１１０との相互拡散を防止する拡散防止層の役割もする。

圧電膜（または圧電体、１２５）は、下部電極１２３上に形成されることができ、ペースト状の圧電体液が固化されて形成されることができ、複数の圧力チャンバ１１４それぞれの上部に個別に具備される分枝部１２５ａと、上記分枝部１２５ａの一端で複数の上記分枝部１２５ａとそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部１２５ｂと、を含むことができる。即ち、圧力チャンバ１１４の上部部分には、個別に分枝された分枝部１２５ａにペースト状の圧電体液を塗布する。また、その他の部分には、全体的に連結された大面積の形状になるようにペースト状の圧電体液を塗布して固化させて、全体的におおむねフォーク（ｆｏｒｋ）のヘッド状の圧電膜（または圧電体、１２５）を形成するようにすることができる。

従来の圧電アクチュエータは、圧電体液をペースト状で塗布して固化させて使用されたため、長さ方向に長く形成される圧力チャンバに相応する形状で圧電体を形成すると、上部が扁平な形状ではなく幅方向に丸く形成されて円状を有するようになる。よって、圧電体の上部に形成される駆動電極も円状で具備されるようになる。円状で具備されても、アクチュエータ自体の役割としては問題ないが、電源供給のためにフレキシブル印刷回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と連結されるための駆動電極が円状で具備されて、半田付け等が容易ではないのみならず、一応連結されても短絡される等、不良が発生するようになる。

そのため、本発明の実施例においては、上記大面積部１２５ｂを具備するようにした。即ち、圧電体液をペースト状で塗布しても広い面積（大面積）で塗布すると、縁部分は丸い段差状を具備しても、上面部分は全体的に扁平な面を形成して固化されるため、従来の技術で円状で具備されるしかなかった圧電体を扁平にすることで、その上部に塗布される上部電極（駆動電極、１２７）に連結されるフレキシブル印刷回路の連結を確実かつ堅固にすることができる。

このような圧電膜１２５は、圧電物質、好ましくは、ＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料からなることができる。また、上述したように、上記圧電膜１２５は、ペースト状の圧電体液を塗布して固化させて形成されることができる。

上部電極１２７は、圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕ等の物質のうちいずれか一つの物質からなることができる。上記上部電極１２７は、上記分枝部１２５ａから上記大面積部１２５ｂに延長形成されるようにそれぞれ個別に具備されることができる。即ち、上部電極１２７は、相互連結されず、各圧力チャンバ１１４に対応する個数で具備されて各圧力チャンバ１１２の駆動電極の役割をすることができる。

ここで、上記上部電極１２７において、上記大面積部１２５ｂの上部に位置する部分には上部電極１２７に電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く具備される接続部１２７ａを具備することができる。上記接続部１２７ａは、上部電極１２７とフレキシブル印刷回路１６５ａとの連結をさらに正確にするためのもので、上記上部電極１２７が上記フレキシブル印刷回路１６５ａと連結される部分にはより広い接続面積を提供することができる。

また、上記接続部１２７ａは、複数の上記上部電極１２７で長さ方向に異なる位置に具備されるようにすることができる。即ち、各上部電極１２７において、接続部１２７ａが具備される位置を異なるようにすることで、幅が広く具備される部分が隣接する上部電極１２７と短絡されることを防止できる。より詳細には、上記接続部１２７ａは、複数の上記上部電極１２７においてジグザグに配置されるように具備されることができる。

図４は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの実装構造を示す概略斜視図である。

図４を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの実装構造は、対称配列された第１インクジェットヘッドアセンブリ１００ａと、第２インクジェットヘッドアセンブリ１００ｂと、上記第１及び第２インクジェットヘッドアセンブリ１００ａ、１００ｂの両側端部に配置されたインク貯留タンク１６０ａ、１６０ｂと、上記第１及び第２インクジェットヘッドアセンブリ１００ａ、１００ｂの上部電極と連結されるフレキシブル印刷回路１６５ａ、１６５ｂと、を含む。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、上述したように、上部電極に接続部１２７ａを具備し、圧電体１２５でフレキシブル印刷回路１６５ａ、１６５ｂが連結される部分に対応する部分を扁平に形成して、その上部に具備される上部電極１２７が扁平に具備されるようにすることで、フレキシブル印刷回路と上部電極との連結を容易にするのみならず、正確かつ堅固に行われるようにすることができる。

また、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリ１００'は、通常的には、各ヘッドアセンブリ別に一つずつ左右配置される総二つのインク貯留タンクが必需的に求められるが、小型化及び軽量化の趨勢を反映しようと一つのインク貯留タンクのみが具備される。

これは、上述した一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリによるインクジェットヘッドプレート１１０及び圧電アクチュエータ１２０の構成に以下で説明するパッケージ部１３０の構成を追加したものに該当する。以下では、パッケージ部１３０について詳細に説明する。

図５は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略切開斜視図であり、図６は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略断面図であり、図７は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリを示す概略平面図である。

図５から図７を参照すると、上記パッケージ部１３０は、インク貯留タンクから供給されるインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動させるためのインク流路が形成される流路形成層１３０ａと、パッケージ部１３０とインクジェットヘッドプレート１１０との接合のための中間層１３０ｂからなることができる。パッケージ部１３０はシリコンウェハからなることができるが、この際、流路形成層１３０ａは単結晶シリコンウェハ、中間層１３０ｂはガラスウェハで形成されることができ、流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂとの接合は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合等によって行われることができる。

このような本発明のパッケージ部１３０の構成は例示的なものに過ぎず、パッケージ部１３０が一つの層からなるシリコンウェハ、より多くの層からなるシリコンウェハ、またはＳＯＩウェハからなることができ、要求される条件によって多様に設計変更されることができる。流路形成層１３０ａ及び中間層１３０ｂの上記構成も例示的なものに過ぎず、中間層１３０ｂがシリコンウェハからなって流路形成層１３０ａ及び中間層１３０ｂがシリコン直接接合によって接合されることができ、その他にも、ポリマー接合、プラズマを用いた低温シリコン直接接合、または金属接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）等、多様な設計変更が可能である。

流路形成層１３０ａは、インク貯留タンクから供給されるインクが流入されるインクインレット１５１と、インクジェットヘッドプレート１１０にインクを移動させるための流路の役割をするインク移送部１５２と、圧電アクチュエータ１２０に電圧を印加する電気配線のためのビア１５３と、を含むことができる。ビア１５３は、流路形成層１３０ａの上下部を貫通するように形成され、圧電アクチュエータ１２０の上部一側に配置されることができる。この際、インクインレット１５１は、ビア１５３の反対側に形成されることができる。従って、インクジェットヘッドアセンブリの実装構造において、インク貯留タンクがインクジェットヘッドアセンブリの配列中央部に配置され、電気配線をインクジェットヘッドアセンブリの側端部に連結できることで、インクジェットヘッドアセンブリの実装面積を縮小することができる。

インクインレット１５１、インク移送部１５２及びビア１５３は、エッチング工程によってシリコンウェハに形成され、特に、ビア１５３は、乾式エッチングによって一定の直径を有する垂直ホール状で形成されたり、流路形成層１３０ａの下部に行くほど、直径が次第に増加する側面が傾斜された形状で形成されることができる。乾式エッチングの中でも反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ）、特に、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程によって形成されることができる。ビア１５３には電気配線用金属を充填して電気接続部１５４を形成する。

電気接続部１５４は、電気めっき法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）によってビア１５３に金属をめっきすることで、形成されることができ、ここに用いられる金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕ等の物質のうちいずれか一つの物質であることができる。電気接続部１５４は、電気的連結を確実にするために上段及び下段がビア１５３の周りより広く形成され、Ｉビーム状の断面を有することができる。電気接続部１５４の断面は、それに限定されず、その他にも１字型、Ｔ字型等の形態を有することができる。また、電気接続部１５４の側面は、ビア１５３の形状に対応するように垂直に形成されたり、傾斜して形成されることができる。

電気接続部１５４は、圧電アクチュエータ１２０との連結のために下端部に連結部材１５５を含むことができる。連結部材１５５は、電気的に短絡されない水準の接合力を有する導電媒質からなり、例えば、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）または半田バンプ等の突起型連結部材、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）で構成されることができ、その他にも多様な荷重印加導電型媒質を用いることもできる。本実施例においては、上記連結部材１５５として半田ボールを用いる場合を想定している。上記連結部材１５５が上述した上部電極１２７の接続部１２７ａと連結されることができる。

半田ボール１５５の圧電アクチュエータ１２０への接合のための半田リフロー時に半田の漏れ現象を防止するため、圧電アクチュエータ１２０の上面に高分子フィルム１２１が塗布されることができる。この際、高分子フィルム１２１は、圧電アクチュエータ１２０の上面で半田の接合部位を除外して形成される。これは、感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）等の素材を現像して形成されることができる。

流路形成層１３０ａの上面、ビア１５３が形成された面及びインク移送部１５２が形成された面に酸化膜１５６が形成されることができる。酸化膜１５６は、シリコンウェハからなる流路形成層１３０ａのシリコン結晶に含有された不純物が拡散されることを防止する役割をする。酸化膜１５６は、流路形成層１３０ａのシリコンを酸化させて流路形成層１３０ａの表面に成膜した後、流路形成層１３０ａの下部表面に形成された酸化膜を化学−機械的研磨（ＣＭＰ）等によって除去して形成することができる。

中間層１３０ｂは、流路形成層１３０ａのインク移送部１５２のインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口に供給する通路１３１と、圧電アクチュエータ１２０の上部を収容する収容部１３２と、収容部１３２とビア１５３とを連通する連通ホール１３３と、を含むことができる。圧電アクチュエータ１２０の収容部１３２は、中間層１３０ｂの下部から上部を向いて陥没された溝からなり、圧電アクチュエータ１２０の形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエータ１２０の厚さ及び加工誤差を足しただけの深さで形成されることができる。このような収容部１３２及び連通ホール１３３は、ガラスウェハにサンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔ）またはエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行うことで形成されることができる。

流路形成層１３０ａ及び中間層１３０ｂの陽極接合によって形成されたパッケージ部１３０は、インクジェットヘッドプレート１１０の上面に積層されて接合される。具体的には、中間層１３０ｂの下面及びインクジェットヘッドプレート１１０の上面が陽極接合またはガラスフリット接合によって接合され、この際、電気接続部１５４の連結部材１５５が圧電アクチュエータ１２０の上面に接合される。本実施例において、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０との接合を支持するのは、縁部分の接合部になる。

このように、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリ１００'は、インクジェットヘッドプレート１１０及びパッケージ部１３０がウェハレベルで接合されることができるため、加工収率の上昇及び製造原価の節減等、生産性が向上する。

図８は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図であり、図９は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリのインク流路を示す断面図である。

図８及び図９を参照すると、インク貯留タンク（図示せず）からインクインレット１５１に流入されたインクは、インク移送部１５２から矢印方向に沿って移送される。この際、インクは電気接続部１５４を充填するためのビア１５３が形成された壁部の間に移動してインク移送部１５２の端部から中間層１３０ｂの通路１３１によってインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動する。

インク流入口１１１によってインクジェットヘッドプレート１１０に流入されたインクの移動経路は図示されていないが、従来のインクジェットヘッドにおけるインク移動経路と実質的に同一である。即ち、インク流入口１１１に流入されたインクは、リザーバ１１２で多数のリストリクタ１１３によって圧力チャンバ１１４に移動し、圧電アクチュエータ１２０の駆動によって圧力チャンバ１１４内のインクは、多数のダンパー１１５を経由してノズル１１６から外部に吐出される。

インクジェットヘッドアセンブリ１００'の作動を調べると、インク貯留タンク（図示せず）からインクインレット１５１によって供給されたインクが図８及び図９の矢印方向に移動してインクジェットヘッドプレート１１０の多数の圧力チャンバ１１４それぞれの内部に供給される。このように圧力チャンバ１１４の内部にインクが満たされた状態で、ＦＰＣＢ（フレキシブル印刷回路基板、図示せず）と連結された電気接続部１５４によって圧電アクチュエータ１２０に電圧が印加されると、圧電膜が変形され、それにより、振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が下側に曲がるようになる。上記インクジェットヘッドプレート１１０の上部の曲げ変形によって圧力チャンバ１１４の嵩が減少し、それによる圧力チャンバ１１４内の圧力上昇によって圧力チャンバ１１４内のインクは、ノズル１１６によって外部に吐出される。

次いで、圧電アクチュエータ１２０に印加された電圧が遮断されると、圧電膜は現状復元し、それによって振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が現状復元するようになって圧力チャンバ１１４の嵩が増加する。それによる圧力チャンバ１１４内の圧力減少及びノズル１１６内に形成されたインクのメニスカスによる表面張力によってリザーバ１１２から圧力チャンバ１１４の内部にインクが流入される。

図１０は本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの実装構造を示す概略斜視図である。

図１０を参照すると、インクジェットヘッドアセンブリ１００'の実装構造は、対称配列された第１インクジェットヘッドアセンブリ１００'ａと、第２インクジェットヘッドアセンブリ１００'ｂと、上記第１及び第２インクジェットヘッドアセンブリ１００'ａ、１００'ｂの上部中央に配置されたインク貯留タンク１７０と、上記第１及び第２インクジェットヘッドアセンブリ１００'ａ、１００'ｂの上面に形成されて電気接続部１５４ａ、１５４ｂそれぞれに連結されたボンディング部１７１ａ、１７１ｂと、上記第１及び第２インクジェットヘッドアセンブリ１００'ａ、１００'ｂの圧電アクチュエータに電圧を印加するために上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂに連結されたＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂと、を含む。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂは、エポキシ樹脂からなることができ、特に、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）で形成されることができる。

このように、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、圧電アクチュエータ１２０に電圧を印加するための電気配線をインクジェットヘッドアセンブリの表面にほぼ垂直に形成された電気接続部１５４によって連結することで、従来のＦＰＣＢの接合のために求められるインクジェットヘッドアセンブリの面積が顕著に減少する。従って、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、全体幅において、従来のインクジェットヘッドアセンブリの全体幅のうちＦＰＣＢの接合のための面積及びＡＣＦの接合のための面積だけ減少する。この際、インク貯留タンクは、ノズルが交互形成された対称構造のインクジェットヘッドアセンブリゼットの上部の中央部分に配置されるため、インクジェットヘッドアセンブリの実装面積が顕著に減少する。

このようなインクジェットヘッドアセンブリの実装面積の減少は、ウェハレベルパッケージで形成されるインクジェットヘッドアセンブリの全体幅を顕著に減少させるため、一つのウェハあたりより多くの数のインクジェットヘッドアセンブリを製造することができる。従って、加工収率の上昇及び製造原価の節減等、生産性が向上する。

次に、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリの製造方法を簡単に説明する。

まず、インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバを含むインク流路を形成し、上記インクジェットヘッドプレートの上部に下部電極を形成する。次いで、上記下部電極の上部に複数の上記圧力チャンバそれぞれに対応するように具備される分枝部と、一端で複数の上記分枝部とそれぞれ連結されながら一体に具備される大面積部と、を具備するようにペースト状の圧電体液を塗布して固化させて圧電体を形成する。

また、次いで、上記圧電体の上部に上記分枝部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に具備される上部電極を形成してインクジェットヘッドアセンブリを製造することができる。

もちろん、上記状態にインク貯留タンクを設置することができ、上記圧電アクチュエータの作動のために駆動電極の上部電極を電圧印加のためのフレキシブル印刷回路と連結することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、それは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常的な知識を有する者であれば、それより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解できる。例えば、本発明において、インクジェットヘッドアセンブリのパッケージ部の各構成要素を形成する方法はただ例示されたものであり、多様なエッチング方法を適用することができ、製造方法の各段階の順序も例示されたものと異なるようにすることができる。従って、本発明の本当の技術的保護範囲は、添付された特許の請求範囲によって定められなければならない。

１００、１００' インクジェットヘッドアセンブリ
１１０ インクジェットヘッドプレート
１２０ 圧電アクチュエータ
１２３ 下部電極
１２５ 圧電体（圧電膜）
１２７ 上部電極
１２７ａ 連結部
１３０ パッケージ部
１５３ ビア
１５４ 電気接続部
１５５ 半田ボール
１６０ａ、１６０ｂ、１７０ インク貯留タンク
１７１ａ、１７１ｂ ボンディング部
１７２ａ、１７２ｂ ＦＰＣＢ

Claims (14)

1. 駆動電圧を提供する第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極及び第２電極の間で圧電体液が固化されて形成された、インクジェットヘッドプレートに具備される複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と
   を含み、
   前記圧電体は、前記複数の圧力チャンバのそれぞれに対応させて具備される分枝部と前記分枝部の一端から他の分枝部のそれぞれと連結されながら前記分枝部のそれぞれと一体に具備される大面積部とを含む、圧電アクチュエータ。
2. 前記第２電極は、前記分枝部の他端側から前記大面積部に延長形成されるように、前記分枝部のそれぞれに対応させて具備される、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記第２電極において、前記大面積部上に位置する部分に、前記第２電極への電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く具備される接続部を具備させる、請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記接続部のそれぞれは、複数の前記第２電極の前記延長形成の方向おける異なる位置に具備される、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記接続部のそれぞれは、複数の前記第２電極上において、前記延長形成の方向にジグザグに配置されるように具備される、請求項３または４に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記大面積部の前記圧電体と対向しない側の面は、平面状である、請求項１から５の何れか１項に記載の圧電アクチュエータ。
7. インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、
   前記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、前記圧力チャンバからノズルへのインク吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエータであって、請求項１から６の何れか１項に記載の圧電アクチュエータと
   を含む、インクジェットヘッドアセンブリ。
8. 前記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを前記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、
   前記パッケージ部に貫通形成されたビアに充填され、前記圧電アクチュエータの前記第２電極と電気的に接続する電気接続部と
   をさらに含む、請求項７に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
9. 前記電気接続部と前記第２電極とが電気的に連結されるようにする連結部材をさらに含む、請求項８に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
10. 前記連結部材は、半田ボールからなる、請求項９に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
11. インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバを含むインク流路を形成する段階と、
    前記インクジェットヘッドプレート上に第１電極を形成する段階と、
    前記第１電極上に、前記複数の圧力チャンバのそれぞれに対応するように具備される分枝部と当該分岐部の一端で他の分枝部のそれぞれと連結されながら前記分枝部のそれぞれと一体に具備される大面積部とを具備するように圧電体液を塗布して固化させて圧電体を形成する段階と、
    前記圧電体上に、前記分枝部の他端側から前記大面積部に延長形成されるように、前記分枝部のそれぞれに対応させて具備される第２電極を形成する段階と
    を含むインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
12. 前記第２電極を形成する段階は、前記大面積部上に位置する部分に、前記第２電極への電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広い接続部を具備させる、請求項１１に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
13. 前記接続部のそれぞれは、複数の前記第２電極の前記延長形成の方向おける異なる位置に具備される、請求項１２に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
14. 前記接続部のそれぞれは、複数の前記第２電極上において、前記延長形成の方向にジグザグに配置されるように具備される、請求項１２または１３に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。

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