KR100312500B1 - 잉크젯 헤드 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조공정을 단순화함과 아울러 고 정밀도를 갖는 잉크젯 헤드 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 잉크젯 헤드 제조방법은 기판의 상부에 소정의 두께로 마스킹 재료를 도포하는 단계와, 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제1 패턴을 형성하는 단계와, 노출된 마스킹 부위를 1차 식각하는 단계와, 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제2 패턴을 형성하는 단계와, 노출된 마스킹 부분 및 상기 기판을 2차 식각하는 단계를 포함한다.
이에따라, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드 제조방법은 제조공정을 단순화함과 아울러, 고정밀도와 신뢰성을 확보하게 된다.
Description
본 발명은 잉크젯 도포공정용 헤드의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제조공정을 단순화함과 아울러 고정밀도를 갖는 잉크젯 헤드 제조방법에 관한 것이다.
최근, 프린팅 기술은 비약적으로 개발되어 프린터 잉크의 분사량을 제어하는 기술로까지 발달하게 되었다. 이러한 발달된 프린팅 기술은 기존의 프린터용 뿐만 아니라 음극선관(CRT)의 형광체 및 칼라필터, 액정표시장치(LCD)의 칼라필터 및 전계방출 표시장치(FED)의 평면 이미터 등의 도포 및 라인형성 등에 다양하게 적용되고 있다. 이에 따라, 잉크젯 헤드는 다양하게 적용되므로 각 분야에 응용을 목적으로 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 또한, 프린터 헤드는 분사방식에 따라 DOD(Drop-On-Demand; 이하 'DOD'라 한다)방법과 연속분사(Contiunous) 방법으로 나누어진다. 이 경우, DOD방법은 헤드부의 국부적인 열 발생에 의해 기포가 형성되고 이 기포로 인해 잉크가 노즐부로 밀려나가고 기포의 붕괴와 동시에 분사되는 서멀(Thermal)방식과 노즐부의 뒷면에 부착된 피에조판에 전기적인 신호를 인가하여 피에조판의 휨력에 대응하여 잉크가 노즐로부터 분사되는 피에조(Piezoelectric) 방식이 있다. 이들중 서멀 방식은 헤드가 열에 의한 기포에의해 분사되기 때문에 열변형이 일어나는 물질을 분사 도포하는데 있어서는 이용하지 못하는 문제점이 있다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 피에조 방식의 잉크젯 헤드에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 종래의 잉크젯 헤드는 잉크를 분사하는 노즐(nozzle;8)이 형성된 기판(Substrate;2)과, 전기적인 신호에 대응하는 휨력을 발생하는 피에조소자(Piezoelectric Element;6)와, 피에조소자(6)의 휨력을 기판(2)에 전달하는 다이아프램(Diaphragm;4)을 구비한다. 피에조소자(6)는 피에조전극(Piezoelectric Electrode;6a)의 상하부에 피에조세라믹(Piezo Ceramic;6b)이 배치된 압전소자로써, 피에조세라믹(6b)에 전압이 인가되면 물리적인 압력을 발생하게 된다. 이러한 원리에 의해 피에조세라믹(6b)의 상하부에 형성된 피에조 전극(6a)들에 소정의 전압레벨을 갖는 구동전압을 인가하면 피에조소자(6)가 특정의 방향으로 휨력을 발생하게 된다. 한편, 피에조소자(6)의 휨력에 의해 피에조소자(6)의 하부에 배치된 다이아프램(4)이 휘게 된다. 이때, 다이아프램(4)의 휘어짐에 대응하여 노즐(8)의 크기가 변하게 되어 잉크를 분사하게 된다. 여기에서 피에조소자(6)의 휨력은 전압의 극성에 따라 달라지게 된다. 또한, 극성에 의한 휨력에 따라 잉크가 분사되는 방식은 피에조소자(6)의 휨력에 의해 노즐(8)의 크기가 줄어들고 이와 동시에 잉크가 분사되는 경우와, 피에조소자(6)의 휨력에 의해 노즐(8)의 크기가 증가한후 피에조소자(6)가 복원될 때 분사되는 경우로 나누어 진다. 이에 따라, 장벽(Barrier10)과 장벽(10) 사이에 형성된 유로(9)에 저장된 잉크들은 노즐(8)을 통하여 분사되게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 잉크젯 헤드 제조방법이 수순에 따라 도시되어 있다.
기판(12)의 상부에 마스킹재료(14)를 적층한후 사진식각법을 이용하여 유로패턴을 형성한다. (제1 단계) 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 마스킹재료(14)가 적층된 기판(12)의 상부에 포토레지스트(PR;16)를 소정의 도포한다. 이때, 마스킹 재료(14)의 재질로는 SiO2또는 SiNiX를 사용하며, 기판(12)의 재질로는 Si 또는 유리(Glass)를 사용하게 된다. 이어서, 포토레지스트(16)의 상부에 마스크를 위치시킨후 사진식각법을 이용하여 유로 패턴을 형성한다. 마스킹재료(14)를 에칭한다. (제2 단계) 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 유로패턴이 형성되지 않은 마스킹재료(14)를 에칭한다. 유로패턴이 형성된 마스킹재료(14)는 후술하는 기판(12)의 에칭공정시 패턴으로 사용하게 된다. 기판(12)을 에칭하여 유로가 형성된다. (제3 단계) 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 기판(12)을 소정 깊이로 에칭하여 유로를 형성하게 된다. 기판(12)의 상부에 두꺼운 포토레지스트 도포한 후 노즐패턴을 형성한다. (제4 단계) 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 기판의 상부에 상당히 두꺼운 포토레지스트(14')을 도포한다. 기판(12)을 에칭하여 노즐을 형성한다. (제5 단계) 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이 노즐패턴이 형성된 장벽을 에칭하여 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이 노즐을 형성한다. 그러나, 종래의 잉크젯 헤드 제조방법은 마스킹재료의 두께를 두껍게하므로써 수십㎛의 단차를 갖는 패턴을 정확하게 형성하기 어려운 문제점이 도출되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화함과 아울러 고정밀도를 갖는 잉크젯 헤드 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 잉크젯 헤드 동작원리를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 종래의 잉크젯 헤드의 제조방법을 수순에 따라 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 헤드 제조방법을 수순에 따라 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,12,22 : 기판 4 : 다이아프램
6 : 피에조소자 8 : 노즐
9 : 유로 10 : 장벽
14,24 : 마스킹 재료 16,26,26' : 포토레지스트
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 잉크젯 헤드 제조방법은 기판의 상부에 소정의 두께로 마스킹 재료를 도포하는 단계와, 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제1 패턴을 형성하는 단계와, 노출된 마스킹 부위를 1차 식각하는 단계와, 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제2 패턴을 형성하는 단계와,노출된 마스킹 부분 및 상기 기판을 2차 식각하는 단계를 포함한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯헤드 제조방법이 수순에 따라 도시되어 있다.
기판(22)의 상부에 적층된 마스킹재료(24)의 전면에 특정부분을 노광하여 제1 패턴을 형성한다. (제1 단계) 마스킹 재료(14)의 재질로는 SiO2또는 SiNiX를 사용하며 기판의 재질은 실리콘(Si) 또는 유리(Glass)를 사용하게 된다. 사진식각법을 이용하여 마스킹 재료(24)의 소정부위만 노출하여 도 3의 (a)에 도시된바와같이 제1 패턴을 형성하게 된다.
제1 패턴을 식각한다. (제2 단계) 패턴이 형성된 마스킹재료(24)를 소정의 두께로 식각하게 된다. 이 경우, 마스킹 재료의 두께를 수백 - 수천(Å) 남기고 모두 식각하게 된다. 이때, 도 3의 (b)에 식각된 패턴이 도시되어 있다.
상기 마스킹재료(24) 전면의 특정부위만 노광시켜 제2 패턴을 형성한다. (제3 단계) 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 마스킹재료(24)의 상부에 포토레지스트(26)를 도포한 후 장벽을 형성하기 위한 제2 패턴을 형성한다.
제2 패턴을 식각한다. (제4 단계) 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 제2 패턴을 식각함에 의해 장벽이 형성될 부분에 마스킹재료(24)가 남게된다. 이때, 마스킹재료(24)의 패턴이 도 3의 (e)에 도시되어 있다.
마스킹재료(24)를 패턴으로 사용하여 노즐을 형성한다. (제5 단계) 도 3의 (f)에 도시된 바와 같이 장벽의 일부가 식각되어 노즐이 형성된다. 이 경우, 식각공정은 기판 식각액으로 전체를 식각하면 마스킹 재료(24)가 있는 부분은 식각되지 않고 기판(22)만 원하는 깊이로 식각하게 된다. 이어서, 마스킹재료(24)를 식각하는 식각액을 사용하여 전면을 식각하면 마스킹재료(24)식각이 동시에 일어나게 된다. 이때, 형성된 노즐이 도 3의 (g)에 도시되어 있다.
노즐이 형성된 기판(22)과 다이아프램을 정전접합시킨다. (제6 단계) 이때, 다이아프램부의 일면에는 수백㎛ 두께의 유리와 같은 재료가 도포되어 공통전극으로 사용된다. 이 경우, 공통전극이 형성되지 않은 면과 기판(22)을 정전접합시키게 된다.
다이아프램에 형성된 공통전극의 상부 특정위치에 피에조소자를 접합시킨다. (제7 단계) 피에조소자는 판상으로 제조한 피에조재료의 양면에 전극을 형성하고 직류 수백㎸의 고전압으로 피에조를 분극하여 피에조 모멘트를 일정방향으로 정렬하고 특정크기로 만든다. 또한, 피에조소자는 전도성 접착제를 사용하여 공통전극에 접합시키게 된다. 이때 접합되는 피에조소자는 분극방향에 따라 휨방향이 서로 다르게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯헤드 제조방법은 수십㎛ 이상의 단차를 가지는 패턴 및 수㎛의 단차를 갖는 패턴의 형성이 가능하므로 포토레지스트의 두께로 인해 발생하는 복잡한 사진식각공정 및 위치맞춤시 발생하는 오차를 없앨수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯헤드 제조방법은 제조공정을 단순화함과 아울러, 고정밀도와 신뢰성을 확보할수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
Claims (2)
- 기판의 상부에 적층된 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제1 패턴을 형성하는 단계와,상기 노출된 마스킹 부위를 1차 식각하는 단계와,상기 마스킹 재료의 전면 소정부위만 노출시켜 제2 패턴을 형성하는 단계와,상기 노출된 마스킹 부분 및 상기 기판을 2차 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,마스킹재료를 패턴으로하여 노즐을 형성하는 단계와,노즐이 형성된 기판과 다이아프램을 정전접합시키는 단계와,상기 다이아프램에 형성된 공통전극의 상부 특정위치에 피에조소자를 접합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 제조방법.
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