KR100208343B1 - 잉크젯 프린터헤드의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘웨이퍼의 습식식각에 의해 형성된 잉크저장부와 발열저항체층을 갖는 웨이퍼적층체를 형성시키는 단계, 노즐오리피스가 형성되어 있는 잉크노즐판상에 전주도금공정을 행하여 잉크차폐막을 형성시키는 단계 및 상기 웨이퍼적층체와 상기 잉크노즐판을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 감광성 폴리머를 이용한 잉크차폐막의 형성과정의 문제점을 해소하고 웨이퍼적층체와 잉크노즐판과의 접촉시 발생할 수 있는 잉크차폐막의 붕괴현상을 방지하여 노즐오리피스를 통한 잉크분사를 원활하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉크유로와 잉크차폐막의 형성과정을 개선한 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 잉크젯 프린트헤드(71)는, 도 9에서 보는 바와 같이, 잉크분사를 위한 발열부 및 잉크저장부를 제공하는 웨이퍼적층체(73)와, 이러한 웨이퍼적층체(73)로 부터 잉크를 공급받아 토출시키는 잉크노즐판(75)을 가지고 있으며, 이들은 각각 별개로 제조되어 감광성 접착제(77) 등으로 상호 접착되어진다.
웨이퍼적층체(73)는 실리콘웨이퍼(79)에 식각방지층(81)과 감광성레지스터층(83)을 도포하여, 습식식각을 통하여 발열저항체(84)가 수용되는 전극층(85), 잉크챔버(87) 및 잉크저장부(89)가 형성될 영역을 형성한 후, 식각방지층(81)을 다시 도포하여, 발열저항체(84)가 부착된 전극층(85)을 형성하여 제조된다. 또한, 발열저항체(84)를 에워싸는 잉크차폐막(90)은 듀퐁(Dupont)사에서 제조되어 시판되고 있는 리스톤(Riston)과 같은 감광성 폴리머를 전극층(85)상에 스핀코팅한 다음, 코팅층상에 마스크를 정열하고 UV를 조사하여 노광한 후, 현상시켜 제조된다.
그러나, 이러한 마스킹공정을 이용한 감광성 폴리머의 잉크차폐막의 제조방법은 첫째로 발열저항체상에 잔류한 불순물이 적층시 기포를 발생시켜 접착력을 떨어뜨리기 때문에 적층이전에 세정을 통하여 불순물을 제거하여야 하는 문제점을 갖고 있고, 둘째로, 적층후 도포된 감광성 폴리머의 두께가 약 30 μm정도로 두꺼운데다가, 현상중에는 현상된 감광성 폴리머의 잔류로 인하여 하층의 감광성 폴리머가 제대로 현상되지 않는다는 공정상의 난점을 가지며, 마지막으로, 감광성 폴리머를 이용하여 잉크노즐판과 웨이퍼적층체를 접착시키기 위하여 일정한 열과 압력을 가할 경우, 잉크차폐막과 잉크유로가 붕괴되거나 접착부위에 틈이 발생하여 잉크분사시 제대로 분사가 안되는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감광성 폴리머를 이용한 잉크차폐막의 형성과정의 문제점을 해소하고 잉크차폐막의 붕괴를 방지할 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적 정단면도,
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조공정을 나타낸 개략적 공정도,
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 잉크젯 프린트헤드의 개략적 정단면도,
도 9는 종래의 잉크젯 프린트헤드의 개략적 정단면도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 웨이퍼적층체 3 : 잉크노즐판
4 : 노즐오리피스 5 : 접착제
7 : 실리콘웨이퍼 9, 10 : 식각방지층
11 : 레지스터층 13 : 전극층
15 : 잉크챔버 17 : 잉크저장부
19 : 발열저항체 21 : 보호층
23 : 잉크차폐막 25 : 잉크유로
상기 목적은, 본 발명에 따라, 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 습식식각에 의해 형성된 잉크저장부와 발열저항체층을 갖는 웨이퍼적층체를 형성시키는 단계, 노즐오리피스가 형성되어 있는 잉크노즐판상에 전주도금공정을 행하여 잉크차폐막을 형성시키는 단계 및 상기 웨이퍼적층체와 상기 잉크노즐판을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 발열저항체층의 상부와 상기 노즐판사이에는 상기 잉크차폐막으로 둘러싸여 상기 노즐오리피스와 연통하고 있는 잉크챔버를 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 잉크차폐막과 상기 발열저항체층사이에는, 상기 웨이퍼적층체의 잉크저장부로부터 상기 잉크챔버로 잉크가 유입되도록 잉크유로를 형성시킬 수 있다. 혹은, 상기 잉크차폐막에는 상기 웨이퍼적층체의 잉크저장부로부터 상기 잉크챔버로 잉크가 유입되도록 잉크유로를 관통형성시킬 수도 있다.
한편, 상기 잉크차폐막의 높이는 습식식각전의 실리콘웨이퍼의 표면에서부터 습식식각 후에 부착된 발열저항체층의 표면까지의 거리와 같거나 이 거리보다 작도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 습식식각과정을 통하여 행하여진 실리콘웨이퍼내의 식각깊이는 20 내지 50 μm범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적 정단면도이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 잉크젯 프린트헤드는 잉크분사를 위한 발열부 및 잉크저장부를 제공하는 웨이퍼적층체(1)와, 이러한 웨이퍼적층체(1)로 부터 잉크를 공급받아 토출시키는 잉크노즐판(3)을 가지고 있으며, 이들은 각각 별개로 제조되어 감광성 접착제(5) 등으로 상호 접착되어진다.
웨이퍼적층체(1)는 실리콘웨이퍼(7), 실리콘웨이퍼(7)의 상, 하부에 위치한 상부식각방지층(9)과 하부식각방지층(10), 상부식각방지층(9)의 상부에 위치하여 웨이퍼적층체(1)에 전원을 공급하는 전극층(13), 전극층(13)내에 위치하면서 잉크노즐판(3)의 노즐오리피스(4)의 하부에 위치한 발열저항체(19), 및 보호층(21)로 적층되어 있다.
웨이퍼적층체(1)의 제조과정은 도 2 내지 도 5의 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 웨이퍼적층체의 제조공정을 나타낸 개략적 공정도에 따른다. 우선 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 실리콘웨이퍼(7)에 하부 식각방지층(9)와 레지스터층(11)를 도포한 후, 습식식각을 통하여 전극층(13), 잉크챔버(15) 및 잉크저장부(17)가 형성될 영역을 형성한다. 이어서, 실리콘웨이퍼(7)의 식각표면상에 상부식각방지층(9)을 다시 도포하여, 발열저항체(19)가 부착된 전극층(13)을 형성하면 웨이퍼적층체(1)가 제조된다.
식각방지층(9, 10)은 산화규소(SiO2) 또는 질화규소(Si3N4) 등의 실리콘산화물로 이루어져 있고, 습식식각과정에서 식각이 불필요한 실리콘웨이퍼부위를 보호한다.
발열저항체(19)는 탄탈-알루미늄 등의 재질로 구성되며 외부로부터 전원공급을 받아 열을 발생시키는 발열칩이다. 다시 말해, 전극층(13)을 통하여 전원공급을 받으면, 발열저항체(19)는 열을 발생하게 되고, 이러한 열로 인하여 잉크챔버(15)에 있는 잉크는 증발하면서 가스형태로 잉크노즐판(3)의 노즐오리피스(4)주위로 이동하게 되고, 노즐오리피스(4)를 통하여 외부로 토출하게 된다.
이어서, 도 5에서 보는 바와 같이, 전극층(13)과 발열저항체(19)을 보호하기 위하여, 웨이퍼적층체(1)의 전극층(13)상에 보호층(21)을 형성시킨다.
보호층(21)는 탄화규소, 질화규소, 규소 등의 유전물질들을 화학적 진공증착에 의하여 형성시킨 것으로서, 화학적 물리적 마모로부터 웨이퍼적층체(1)를 보호하는 기능을 한다.
한편, 잉크노즐판(3)에는 도 6에 보는 바와 같이, 니켈 등의 금속박판에 레이져에 의한 미세구멍가공을 행하여 노즐오리피스(4)을 형성시킨다. 이어서, 잉크차폐막(23)을 형성하기 위하여, 노즐오리피스(4)의 하부주변에 스퍼터디포지션기술로 소정의 마스크(미도시됨)를 박막시킨다. 그런 후, 마스크외측에 전주도금으로 니켈층을 부착시키고, 마스크를 제거하면 도 7과 같은 잉크차폐막(23)이 형성된 잉크노즐판(3)이 형성된다.
마지막 제조과정으로, 도 5의 웨이퍼적층체(1)의 보호층(21)상에 접착제(5)를 얇게 도포하여 도 7의 잉크노즐판(3)을 부착한 후, 열과 압력을 가하면서 웨이퍼적층체(1)와 잉크노즐판(3)을 접착하면, 본 발명의 잉크젯 프린트헤드가 제조된다.
사용되는 접착제(5)는 듀퐁(Dupont)사에서 제조되어 시판되고 있는 리스톤(Riston), 폴리이미드, 켑톤(Kepton) 등과 같은 감광성 폴리머이다.
상술한 웨이퍼적층체(1)과 잉크노즐판(3)의 접착과정은 매우 주의를 요하는 과정으로서, 이러한 과정을 통하여, 발열저항체(19)의 상부와 잉크노즐판(3)사이에는 잉크차폐막(23)으로 둘러싸여 노즐오리피스(4)와 연통하고 있는 잉크챔버(15)가 형성되어 진다.
본 발명에서, 잉크차폐막(23)의 높이는, 습식식각과정을 통하여 행하여진 실리콘웨이퍼내의 식각깊이의 상대적 의미로서, 습식식각전의 실리콘웨이퍼(7)의 표면에서부터 습식식각 후에 부착된 발열저항체(19)의 표면까지의 거리와 같거나 이 거리보다 작으며, 20 내지 50 μm 범위내이다.
이러한 잉크차폐막(23)의 높이가 식각깊이보다 작은 이유는 도 1에서 보는 바와 같아, 잉크차폐막(23)의 대부분이 실리콘웨이퍼(7)의 식각을 통하여 형성되기 때문이며, 잉크차폐막(23)의 높이와 식각깊이의 차이부분, 즉 잉크유로(25)는 잉크노즐판(3)에 위치한 전주도금층의 잉크차폐막(23)과 발열저항체(19)의 표면과의 거리차이로 형성된다.
실리콘웨이퍼(7)의 습식식각을 통하여 잉크차폐막(23)의 전체를 형성시키지 않은 이유는 전극층(13)과 잉크유로(25)의 동시 형성이 불가능하기 때문이며, 따라서 잉크차폐막(23)의 일부는 전극층(13)을 형성할 영역만큼 실리콘웨이퍼(7)를 식각하면서 형성되고, 잉크차폐막(23)의 나머지부분은 잉크노즐판(3)의 전주도금층으로 형성된다.
한편, 본 발명의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에서 잉크차폐막은 도 8에서와 같이, 잉크노즐판(3)에 전체적으로 전주도금하여 형성시킬 수 있다. 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 잉크젯 프린트헤드의 개략적 정단면도를 나타낸 것으로서, 잉크노즐판(3)에 전주도금적층으로 잉크유로(25)가 형성되어 있다.
도 8의 잉크젯 프린트헤드가 도 1의 잉크젯 프린트헤드와 다른 점은 잉크차폐막(23)을 실리콘웨이퍼(7)의 습식식각에 의하지 않고 잉크노즐판의 전주도금으로 형성한 것이고, 동일한 점은 잉크차폐막(23)의 높이를 초기의 실리콘웨이퍼(7)의 표면과 발열저항체(19)의 표면의 거리와 같은 높이로 형성한 것이다. 즉 잉크차폐막(23)의 높이형성에 초기의 실리콘 웨이퍼(7)의 표면을 이용한 것이다.
이러한 과정에 의하여 만들어진 잉크젯 프린트헤드에서는 전극층을 통하여 발열저항체에 전원을 공급하면, 발열저항체에서 열이 발생하고, 발열저항체의 열에 의하여 잉크챔버내에 있는 잉크가 증발을 개시하고, 증발된 잉크는 그 압력에 의하여 잉크노즐판의 다수의 노즐오리피스를 통하여 외부로 토출하게 된다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 잉크젯 프린트헤드의 구조의 특징은 잉크차폐막의 높이를 실리콘웨이퍼의 식각을 통하여 형성시키기 때문에, 가변성을 갖는 식각깊이의 변경으로 설계에 따라 잉크차폐막의 높이를 변경시킬 수 있다는데 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에서는, 감광성 폴리머를 이용한 잉크차폐막의 성형공정을 생략하고 실리콘웨이퍼의 식각과 잉크노즐판상의 전주도금성형을 통하여 잉크차폐막을 성형함으로써, 재료비 절감을 기대할 수 있고, 잉크분사량을 정량화하여 효율적으로 잉크분사를 행할 수 있다.
Claims (6)
- 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 있어서,실리콘 웨이퍼의 습식식각에 의하여 형성된 잉크저장부와 발열저항체층을 갖는 웨이퍼적층체를 형성시키는 단계,노즐오리피스가 형성되어 있는 잉크노즐판상에 전주도금공정을 행하여 잉크차폐막을 형성시키는 단계 및상기 웨이퍼적층체와 상기 잉크노즐판을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 발열저항체층의 상부와 상기 노즐판사이에는 상기 잉크차폐막으로 둘러싸여 상기 노즐오리피스와 연통하고 있는 잉크챔버가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 잉크차폐막과 상기 발열저항체층사이에는 상기 웨이퍼적층체의 잉크저장부로부터 상기 잉크챔버로 잉크가 유입되도록 잉크유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 잉크차폐막에는 상기 웨이퍼적층체의 잉크저장부로부터 상기 잉크챔버로 잉크가 유입되도록 잉크유로가 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 잉크차폐막의 높이는 습식식각전의 실리콘웨이퍼의 표면에서부터 습식식각 후에 부착된 발열저항체층의 표면까지의 거리와 같거나 이 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 습식식각과정을 통하여 행하여진 실리콘웨이퍼내의 식각깊이는 20 내지 50 μm인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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| KR1019970009604A KR100208343B1 (ko) | 1997-03-20 | 1997-03-20 | 잉크젯 프린터헤드의 제조방법 |
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