JP4860728B2

JP4860728B2 - インクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP4860728B2
Application number: JP2009171147A
Authority: JP
Inventors: 範錫金; 在祐鄭; 主歡梁; 永錫劉
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: KR20100085692A; JP2010167758A; US20100180440A1; KR101063450B1

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクジェットプリンタとは、電気的信号を物理的な力に変換して、ノズルを介してインク液滴を吐出することにより印刷が行われる装置である。近年、インクジェットヘッドの技術は、紙や繊維に印刷する従来のグラフィックインクジェットの産業分野だけではなく、プリント基板、ＬＣＤパネルなどの電子部品の製作にも用いられるなど、その適用が拡大されている。

しかし、電子部品用インクジェットプリント技術においては、従来のグラフィックプリント技術に比べて、機能性インクを正確かつ精密に吐出しなければならない。したがって、従来では要求されなかった機能が求められる。

図１は、従来技術によるインクジェットヘッド１を示す断面図である。図１に示すように、従来では圧電体２をインクジェットヘッド１の一面のメンブレイン４に接合した後で、それぞれのチャンバ６の上に独立した駆動部３を形成するためにダイシング工程を行っていた。

このとき、それぞれの駆動部３を完全に切断するダイシング工程が行われると、インクジェットヘッド１のメンブレイン４を形成しているシリコン基板に大きなストレスを与えてしまうことがある。しかし、この問題から圧電体２を完全に切断しないと、図１に示すように、隣接するそれぞれの駆動部３が互いに連結されてクロストークを誘発することがある。

さらに、ダイシング工程時、インクジェットヘッドのシリコン基板へのストレスを防止するために薄い切断刃を用いて二回の工程でダイシングを行うと、隣接する駆動部３の間に壁（ｗａｌｌ）形態で圧電体の残存物８が残って、クロストークを誘発する原因となった。

このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明は、クロストークを低減できる駆動部を備えたインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、第１圧電体及び第２圧電体の一面にそれぞれ分離溝を形成する第１工程と、
前記第１及び第２圧電体の前記分離溝が互いに対向するようにして前記第１及び第２圧電体を接合する第２工程と、
前記分離溝が露出するように前記第１圧電体の他面を加工する第３工程と、
前記第１工程から第３工程を経た後に前記第１圧電体の他面をメンブレインに接合する第４工程と、
前記分離溝が露出するように前記第２圧電体の他面を加工する第５工程と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

ここで、インクジェットヘッドの製造方法は、前記第１圧電体の他面を加工する第３工程の前に、前記第２圧電体の他面をキャリアに接合する工程と、前記第１圧電体の他面を加工する第３工程と前記第１圧電体の他面を前記メンブレインに接合する第４工程との間に、前記第２圧電体から前記キャリアを分離する工程と、をさらに含むことができる。

そして、第１圧電体及び第２圧電体の他面を加工する第３工程及び第５工程は、第１圧電体及び第２圧電体の他面をそれぞれ研磨することで行うことができる。

本発明の実施形態によれば、メンブレインにストレスを与えずに、それぞれの圧電体を分離してインクジェットヘッドの駆動部を製造することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明に必要な特徴の全てを列挙したものではなく、また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。

図１は、従来技術による圧電体のダイシングの過程を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの一部を示す側断面図である。図３は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法の順序を示す図である。図４は、本発明の一実施形態による第１圧電体に分離溝を形成する工程を示す断面図である。図５は、本発明の一実施形態による第２圧電体に分離溝を形成する工程を示す断面図である。図６は、本発明の一実施形態による第１圧電体及び第２圧電体の接合工程を示す断面図である。図７は、本発明の一実施形態による第２圧電体をキャリアに接合する工程を示す断面図である。図８は、本発明の一実施形態による第１圧電体の一面を研磨する工程を示す断面図である。図９は、本発明の一実施形態による第１圧電体の一面をメンブレインに接合する工程を示す断面図である。図１０は、本発明の一実施形態による第２圧電体の他面を研磨する工程を示す断面図である。図１１は、本発明の一実施形態による第１圧電体及び第２圧電体に電極を形成する工程を示す断面図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定の実施形態のみを図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。

以下、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの一部を示す側断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、リザーバ１１１、リストリクタ１１３、チャンバ１１４、メンブレイン１１５、及びノズル１１６などを含んで構成されることができる。

リザーバ１１１はインクを収容し、以下に説明するリストリクタ１１３を介してチャンバ１１４にインクを供給する。リザーバ１１１は流入口１１２を介してインクジェットヘッド１００の外部からインクの供給を受けることができる。

リストリクタ１１３は、リザーバ１１１と以下に説明するチャンバ１１４とを連結させ、リザーバ１１１からチャンバ１１４にインクを供給する伝送路として機能することができる。リストリクタ１１３は、リザーバ１１１よりも小さな断面積を有するように形成され、後述する圧電体からの圧力がチャンバ１１４にかかる場合、リザーバ１１１からチャンバ１１４に供給されるインクの流れを制御することができる。

チャンバ１１４の一端はリストリクタ１１３に連結され、その他端はノズル１１６に連結される。チャンバ１１４はインクジェットヘッド１００の内部に形成され、インクを収容し、その上面をメンブレイン１１５によりカバーされる。

インクジェットヘッド１００の内部には、複数のチャンバが長手方向に並んで形成される。それに伴って、上述したリザーバ１１１も長手方向に延長され複数形成され、リストリクタ１１３もそれぞれのチャンバ１１４とリザーバ１１１との間に形成される。

ノズル１１６は、それぞれのチャンバ１１４の他端と結合し、チャンバ１１４に収容されているインクをインクジェットヘッド１００の外部に吐出させる通路として機能することができる。

チャンバ１１４の位置に対応するインクジェットヘッド１００の一側、具体的には、メンブレイン１１５の上面に後述する駆動部を結合することができる。駆動部は振動を発生させ、この振動をメンブレイン１１５を介してチャンバ１１４に伝達することにより、チャンバ１１４に圧力を供給するように構成でき、例えば圧電体を含むことができる。

図３は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法の順序を示す図である。図３に示すように、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法は、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の一面にそれぞれ分離溝２１２，２２２を形成するステップＳ１００と、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の分離溝２１２，２２２が互いに対向するようにして第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０を接合するステップＳ２００と、分離溝２１２が露出するように第１圧電体２１０の他面を加工するステップＳ４００と、第１圧電体２１０の他面をメンブレインに接合するステップＳ６００と、分離溝２２２が露出するように第２圧電体２２０の他面を加工するステップＳ７００と、を含むことにより、メンブレインにストレスを与えずに、それぞれの圧電体を分離してインクジェットヘッドの駆動部を製造することができる。

図４及び図５は、本発明の一実施形態による第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０に分離溝２１２，２２２を形成する工程を示す断面図である。ステップＳ１００において、図４及び図５に示すように、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の一面にそれぞれ分離溝２１２，２２２を形成することができる。

第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０は、例えば厚膜型圧電体であってもよい。第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０は、複数のチャンバが並んで配置される方向に延長される形態を有することができる。

ここで、それぞれのチャンバの位置に対応してそれぞれの第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０が分離されるように分離溝２１２，２２２を形成することができる。つまり、分離溝２１２，２２２は、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０が同じ大きさに区画されるように形成されてもよい。

分離溝２１２，２２２は、例えば、ダイシングなどの工程により形成可能である。分離溝２１２，２２２の深さは、最終的に第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０が有するべき厚さ以上になるように形成することができ、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０が完全に分離されないように形成することができる。

図６は、本発明の一実施形態による第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の接合工程を示す断面図である。ステップＳ２００で、図６に示すように、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の分離溝２１２，２２２が互いに対向するようにして第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０を接合することができる。

具体的には、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の分離溝２１２，２２２が互いに対向するように第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０をそれぞれ配置した後、その間に接合剤２０９を介在し、これらを圧着して第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０を接合することができる。ここで、接合剤２０９は、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０間の電気的接続を妨げないように少量が添加されることができる。

第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０の分離溝２１２，２２２が互いに対向するように第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０を接合することにより、分離溝２１２，２２２により区画された第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０は、最終的に一つの駆動部を形成して結合することができる。

図７は、本発明の一実施形態による第２圧電体２２０をキャリア３００に接合する工程を示す断面図である。図７に示すように、第２圧電体２２０の他面をキャリア３００に接合することができる（図３のステップＳ３００）。

第２圧電体２２０の他面は分離溝２２２が形成されていない面であって、この面をキャリア３００と接合することができる。キャリア３００は、後工程を行うために第１圧電体２１０と第２圧電体２２０とが結合した結合体を一時的に支えるものであって、省略可能であり、他の方法を用いてもよい。ここで、キャリア３００として、ダミーシリコン基板などを用いてもよい。

第２圧電体２２０の他面とキャリア３００との間に接合剤３０２を介してこれらを圧着し、第２圧電体２２０をキャリア３００に接合することができる。ここに用いられる接合剤３０２は、後の工程において、再加熱などの方法によって接着力が低下する物質からなってもよい。

図８は、本発明の一実施形態による第１圧電体２１０の一面を研磨する工程を示す断面図である。図８に示すように、分離溝２１２が露出するように第１圧電体２１０の他面を研磨することができる（図３のステップＳ４００）。

第１圧電体２１０の他面は、研磨のような物理的方法により第１圧電体２１０の一部を除去することができ、エッチングのような化学的方法によっても第１圧電体２１０の一部を除去することができる。

次に、図３のステップＳ５００により、第２圧電体２２０からキャリア３００を分離することができる。具体的には、キャリア３００から第２圧電体２２０を物理的に分離してもよく、再加熱などにより接合剤３０２の接着力を化学的に低下させて分離してもよい。

図９は、本発明の一実施形態による第１圧電体２１０の一面をメンブレイン１１５に接合する工程を示す断面図である。図９に示すように、第１圧電体２１０の他面がメンブレイン１１５に接合される（図３のステップＳ６００）。

具体的には、第１圧電体２１０の他面とメンブレイン１１５とが互いに対向するように配置した後、これらの間に接合剤を介在させて第１圧電体２１０の他面をメンブレイン１１５に接合することができる。

ここで、分離溝２１２，２２２により分離された第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０はそれぞれのチャンバ１１４の位置と一致するように配置される。つまり、分離溝２１２，２２２がチャンバ１１４の間に形成される隔壁１５の位置と一致するように第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０をメンブレイン１１５上に接合することができる。このとき、メンブレイン１１５上には導電性金属層１１８が形成されて、後述する駆動部に電気的に接続する電極として利用できる。

図１０は、本発明の一実施形態による第２圧電体２２０の他面を研磨する工程を示す断面図である。図１０に示すように、分離溝２１２，２２２が露出するように第２圧電体２２０の他面を研磨することができる（図３のステップＳ７００）。

第２圧電体２２０の他面を研磨して第２圧電体２２０の他面の一部を除去することにより、分離溝２２２により区画されている第２圧電体２２０を完全に分離することができる。このとき、分離溝２１２，２２２により区画される第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０はそれぞれの駆動部１９０に分けられることができる。すなわち、本実施形態によるインクジェットヘッド１００の製造方法によれば、駆動部１９０は、駆動部間に残存する圧電物質で連結されないため、クロストークの発生原因を減少させることができる。

研磨工程は、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０が設計上要求される高さで残存するように行われることができるので、この工程によれば駆動部１９０の厚さを制御することができる。例えば、駆動部１９０の薄型化が要求される場合、研磨工程にて駆動部１９０を低く形成することで駆動電圧を下げ、インクジェットヘッド１００の周波数特性を向上させることができる。

研磨工程は、研磨のような物理的方法により第２圧電体２２０の一部を除去することで行われてもよく、エッチングのような化学的方法により第２圧電体２２０の一部を除去することで行われてもよい。

図１１は、本発明の一実施形態により第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０に電極１１９を形成する工程を示す断面図である。図１１に示すように、駆動部１９０と電気的に接続する電極１１９を形成することができる。すなわち、電極１１９は第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０に電気的に接続されるように形成されることができる。

このとき、電極１１９は、第２圧電体２２０の他面と一側面及び第１圧電体２１０の一側面に形成されることができる。したがって、厚膜型圧電体を積層し、第１圧電体２１０及び第２圧電体２２０にそれぞれ電気的接続を提供することにより、駆動部１９０の駆動電圧を下げることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者にとって明らかである。この様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した方法における動作、手順、ステップ、および工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００インクジェットヘッド
１１４チャンバ
１９０駆動部
２１０第１圧電体
２２０第２圧電体
２１２，２２２分離溝

Claims

第１圧電体及び第２圧電体の一面にそれぞれ分離溝を形成する第１工程と、
前記第１及び第２圧電体の前記分離溝が互いに対向するようにして前記第１及び第２圧電体を接合する第２工程と、
前記分離溝が露出するように前記第１圧電体の他面を加工する第３工程と、
前記第１工程から第３工程を経た後に前記第１圧電体の他面をメンブレインに接合する第４工程と、
前記分離溝が露出するように前記第２圧電体の他面を加工する第５工程と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
前記第１圧電体の他面を加工する第３工程の前に、前記第２圧電体の他面をキャリアに接合する工程と、
前記第１圧電体の他面を加工する第３工程と前記第１圧電体の他面を前記メンブレインに接合する第４工程との間に、前記第２圧電体から前記キャリアを分離する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記第１圧電体の他面を加工する第３工程が、前記第１圧電体の他面を研磨すること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ヘッドの製造方法。
前記第２圧電体の他面を加工する第５工程が、前記第２圧電体の他面を研磨すること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ヘッドの製造方法。