KR100548777B1 - 잉크젯헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯헤드(ink jet head) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 노즐을 가압시키어 잉크액을 분사시키기 위한 피에조소자 형성 시, 피에조소자의 두께에 관계없이 피에조소자의 상, 하부에 각각 형성되는 상부전극 및 하부전극 간의 쇼트가 방지되며, 보다 안정된 본딩이 가능한 잉크젯헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 잉크젯헤드는 다 수개의 노즐이 형성된 기판과, 기판에 본딩되며, 상면에 하부전극이 형성된 다이어프램(diaphragm)과, 하부전극에 본딩되며, 순차적으로 형성된 피에조소자와 상부전극과, 하부전극 상에 피에조소자를 덮으며, 상기 상부전극을 노출시키도록 형성된 평탄화막과, 평탄화막 상에 상부전극과 연결되도록 형성된 배선을 포함한 것이 특징이다.
상기 구조를 갖는 본 발명의 잉크젯헤드의 제조방법은 일면에 다 수개의 노즐이 형성된 기판을 준비하는 공정과, 상면에 하부전극이 형성된 다이어프램을 준비하는 공정과, 기판 상에 하부전극이 노출되도록 상기 다이어프램을 본딩시키는 공정과, 하부전극과 연결되도록 상부전극이 형성된 피에조소자를 본딩시키는 공정과, 하부전극 상에 피에조소자를 덮으며, 상부전극을 노출시키도록 평탄화막을 형성하는 공정과, 평탄화막 상에 상부전극과 연결되도록 배선을 하는 공정을 구비한 것이 특징이다.
따라서, 본 발명에서는 피에조금속이 형성된 기판을 평탄화함에 따라, 상부전극과 하부전극 간의 본딩이 안정하여 두 전극간의 쇼트됨이 방지되고, 또한, PCB 등 외부와의 연결이 용이하게 진행된다.
그리고, 본 발명에서는 상부전극과 하부전극이 피에조소자를 충분히 덮으면서 일방향으로 길게 패터닝됨에 따라, 피에조소자 두께를 얇게 형성이 가능하고, 저전압구동이 가능한 이점이 있다.
잉크젯헤드 및 그 제조방법

Description

잉크젯헤드 및 그 제조방법{Ink jet head and fabricating method thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯헤드의 단면도이고,
도 2a 내지 도 2b 는 종래기술에 따른 잉크젯헤드의 제작과정을 보인 공정단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯헤드의 단면도이고,
도 4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 잉크젯헤드의 제작과정을 보인 공정단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200. 노즐플레이트 102, 202. 노즐
104, 204. 다이어프램 106, 206. 하부전극
110, 210. 피에조금속 120, 220. 상부전극
208. 평탄화막
본 발명은 잉크젯헤드(ink jet head) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 노즐을 가압시키어 잉크액을 분사시키기 위한 피에조소자 형성 시, 피에조소자의 두께에 관계없이 피에조소자의 상, 하부에 각각 형성되는 상부전극 및 하부전극 간의 쇼트 가 방지되며, 보다 안정된 본딩이 가능한 잉크젯헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TFT-LCD의 컬러화면은 백라이트(back light)의 백색광의 투과율을 조절하는 TFT(Thin Film Transistor)와 액정셀의 동작과 R(Red), G(Green), B(Blue)의 컬러필터를 투과해 나오는 3원색의 가법혼색을 통하여 이루어진다.
컬러필터기판은 상기에서 언급한 각각의 R, G, B 색상을 구현하는 컬러필터와, R, G, B셀 사이의 구분 및 광차단 역할을 하는 블랙 매트릭스(BM:Black Matrix), 그리고 액정 셀에 전압인가를 위한 공통전극(ITO:Indium Tin Oxide)으로 구성되어 있다.
상기 구성을 갖는 컬러필터기판은 일반적으로, 유리(glass) 등의 기판 위에 Cr/CrOX를 스퍼터링하여 블랙 매트릭스(BM)를 형성한 후에, 이 블랙 매트릭스(BM) 사이에 컬러필터, 공통전극을 형성함으로써 제조된다.
컬러필터는 제조 시 사용되는 유기필터의 재료에 따라 염료방식과 안료방식이 있으며, 제작 방법에 따라 염색법, 분산법, 전착법, 인쇄법 등으로 분류할 수 있으나, 현재 TFT-LCD의 컬러필터 제조 시 사용되는 가장 보편적인 방법은 안료분산법이다. 이 경우, 노즐을 통해 잉크액 등의 안료를 분사시키는 잉크젯헤드가 주로 이용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯헤드의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2b는 종래기술에 따른 잉크젯헤드의 제작과정을 보인 공정단면도이다.
이하에서는 종래의 잉크젯헤드 구조 및 그 제조방법을 알아본다.
먼저, 종래의 잉크젯헤드는 도 1과 같이, 노즐(102)이 다 수개 형성된 노즐플레이트(100)와, 노즐플레이트(100)에 본딩되며, 상면에 하부전극(106)이 형성된 다이어프램(diagragm)(104)와, 다이어프램(104) 상에 하부전극(106)과 연결되도록 본딩되는 피에조소자(110)와, 피에조소자(110)와 연결되는 상부전극(120)으로 구성된다.
상부전극(120)은 다이어프램(104)에 형성된 하부전극(106)과 전기적으로 연결된다.
다이어프램(104)은 유리(glass) 재질이다.
상기 구성을 갖는 종래기술에 따른 잉크젯헤드의 제조방법을 알아본다.
도 2a와 같이, 노즐플레이트(100) 일면에 잉크액이 이동되는 통로인 채널(미도시) 및 잉크액이 분사되는 노즐(102)을 다 수개 형성시킨 후에, 원하는 단위로 슬라이싱(slicing)처리 한다. 노즐플레이트(100)로는 유리 또는 반도체웨이퍼 등의 재질이 이용된다.
다이어프램(104) 상에는 금속을 증착함으로써 하부전극(106)을 형성한다.
이 후, 상기의 노즐플레이트(100)에 하부전극(106)이 형성된 다이어프램(104)을 본딩시킨다.
도 2b와 같이, 하부전극(106)상에 피에조소자(110)를 본딩시킨다.
피에조소자(110)는 전극처리가 되어져서 도면과 같이, 상단 표면에 하부전극(106)이 형성되어 있다.
피에조소자(110)로는 PZT(PbZrTiO)X 등의 금속이 이용되며, 150 내지 200㎛ 정도 두께범위를 갖도록 한다.
상기의 상부전극(120)과 하부전극(106)은 와이어본딩(wire bonding) 등에 의해 전 기적으로 연결되거나, 직접 PCB(Printed Circuit Board)와 접합된다.
종래의 잉크젯헤드는 피에조소자(110)에 전위가 걸리면, 피에조소자(110)의 형상에 변화가 생기어 기판(100)의 노즐(102)을 가압하게 된다. 따라서, 잉크액공급부에서 공급된 잉크액이 노즐을 통해 분사하게 된다.
그러나, 종래의 잉크젯헤드는 피에조소자의 두께(t)로 인해 표면 기복이 심해짐에 따라, 상부전극과 하부전극 간의 본딩이 불안정하여 접촉불량이 발생된다. 따라서, 외부와의 접촉이 어렵게 되는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 상부전극 및 하부전극이 안정적으로 접촉 가능한 잉크젯헤드 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명의 잉크젯헤드는 다 수개의 노즐이 형성된 기판과, 기판에 본딩되며, 상면에 하부전극이 형성된 다이어프램(diaphragm)과, 하부전극에 본딩되며, 순차적으로 형성된 피에조소자와 상부전극과, 하부전극 상에 피에조소자를 덮으며, 상기 상부전극을 노출시키도록 형성된 평탄화막과, 평탄화막 상에 상부전극과 연결되도록 형성된 배선을 포함한 것이 특징이다.
상기 구조를 갖는 본 발명의 잉크젯헤드의 제조방법은 일면에 다 수개의 노즐이 형성된 기판을 준비하는 공정과, 상면에 하부전극이 형성된 다이어프램을 준비하는 공정과, 기판 상에 하부전극이 노출되도록 상기 다이어프램을 본딩시키는 공정과, 하부전극과 연결되도록 상부전극이 형성된 피에조소자를 본딩시키는 공정과, 하부전극 상에 피에조소자를 덮으며, 상부전극을 노출시키도록 평탄화막을 형성하는 공 정과, 평탄화막 상에 상부전극과 연결되도록 배선을 하는 공정을 구비한 것이 특징이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯헤드의 단면도이고, 도 4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 잉크젯헤드의 제작과정을 보인 공정단면도이다.
본 발명의 잉크젯헤드는 도 3와 같이, 노즐(202)(도면에서는 하나의 노즐만이 도시됨)이 다 수개 형성된 노즐플레이트(200)와, 노즐플레이트(200)에 본딩되며, 표면에 소정 간격으로 각각의 하부전극(206)이 형성된 다이어프램(204)와, 하부전극(206)에 본딩되는 피에조소자(210)와, 노즐플레이트(200) 상에 피에조소자(210)를 덮으며, 피에조소자(210)의 표면을 노출시키는 평탄화막(208)과, 평탄화막(208) 상에 형성되어, 피에조소자(210)와 연결되는 상부전극(220)으로 구성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 잉크젯헤드의 제작 과정을 알아본다.
도 4a와 같이, 상면에 하부전극(206)이 형성된 다이어프램(204)를 준비한다.
노즐플레이트(200)에는 잉크액이 분사되는 노즐(202)이 다 수개 형성되어져 있으며, 재질로는 유리 또는 반도체웨이퍼 등을 들 수 있다.
노즐플레이트(200)의 노즐(202)이 형성된 면에 상기의 다이어프램(204)를 본딩시킨다.
도 4b와 같이, 다이어프램(204)의 하부전극(206) 상에 피에조소자(210)를 본딩시킨 다. 이 피에조소자(210)는 전극처리가 되어져 있다. 즉. 도면과 같이, 피에조소자(210) 상단 표면에 상부전극(220)이 형성되어 있다.
피에조소자(210)로는 PZT(PbZrTiO)X 등의 금속이 이용되며, 150 내지 200㎛ 정도 두께범위를 갖도록 한다.
이 후, 다이어프램(206) 상에 상부전극(220)을 포함하여 피에조소자(210)을 덮도록 평탄화막(208)을 형성한다.
이 평탄화막(208)은 피에조금속(210) 형성으로 인해 표면 기복이 삼해짐에 따라, 굴곡진 표면을 평탄화하기 위한 것으로, 스텝커버리지(step coverage)가 우수한 막질이 주로 이용된다. 예로들면, 평탄화막으로 유기절연막이 이용된다. 유기절연막으로는 SOG(Spin On Glass), BCB((BenzoCycloButene)등이 이용된다.
도 4c와 같이, 피에조금속(210) 표면이 노출되는 시점까지 평탄화막(208)을 에치백(etch back)한다. 또는, 평탄화막(208)을 에슁(ashing) 처리하여 피에조소자(210) 표면을 노출시킬 수도 있다.
그리고 평탄화막(208) 상에 Ag 등의 금속층을 형성한 후, 피에조금속(210)을 덮도록 패턴 식각하여 배선(222)을 형성한다.
이로써, 본 발명의 잉크젯헤드 제조를 완료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 피에조금속이 형성된 기판을 평탄화함에 따라, 상부전극과 하부전극 간의 본딩이 안정하여 두 전극간의 쇼트됨이 방지되고, 또한, PCB 등 외부와의 연결이 용이하게 진행된다.
그리고, 본 발명에서는 상부전극과 하부전극이 피에조소자를 충분히 덮으면서 일방향으로 길게 패터닝됨에 따라, 피에조소자 두께를 얇게 형성할 수 있고, 저전압구동이 가능한 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 다 수개의 노즐이 형성된 기판과,
    상기 기판에 본딩되며, 상면에 하부전극이 형성된 다이어프램(diaphragm)과,
    상기 하부전극에 본딩되며, 순차적으로 형성된 피에조소자와 상부전극과,
    상기 하부전극 상에 상기 피에조소자를 덮으며, 상기 상부전극을 노출시키도록 형성된 평탄화막과,
    상기 평탄화막 상에 상기 상부전극과 연결되도록 형성된 배선을 포함한 잉크젯헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 유리 또는 반도체웨이퍼인 것이 특징인 잉크젯헤드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 평탄화막은 유기절연막인 것이 특징인 잉크젯헤드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이어프램은 유리 또는 플라스틱인 것이 특징인 잉크젯헤드.
  5. 일면에 다 수개의 노즐이 형성된 기판을 준비하는 공정과,
    상면에 하부전극이 형성된 다이어프램을 준비하는 공정과,
    상기 기판 상에 상기 하부전극이 노출되도록 상기 다이어프램을 본딩시키는 공정과,
    상기 하부전극과 연결되도록 상부전극이 형성된 피에조소자를 본딩시키는 공정과,
    상기 하부전극 상에 상기 피에조소자를 덮으며, 상기 상부전극을 노출시키도록 평탄화막을 형성하는 공정과,
    상기 평탄화막 상에 상기 상부전극과 연결되도록 배선을 하는 공정을 구비한 잉크젯헤드의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 평탄화막은 유기절연막인 것이 특징인 잉크젯헤드의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 평탄화막 형성은 상기 피에조소자의 표면이 노출되도록 에치백하는 공정을 포함한 것이 특징인 잉크젯헤드의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 평탄화막 형성은 상기 피에조소자의 표면이 노출되도록 에슁처리를 진행시키는 공정을 포함한 것이 특징인 잉크젯헤드의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 다이어프램은 유리 또는 플라스틱인 것이 특징인 잉크젯헤드의 제조방법.
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