KR100570822B1

KR100570822B1 - 잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드

Info

Publication number: KR100570822B1
Application number: KR1020040033231A
Authority: KR
Inventors: 김경일; 박성준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2006-04-12
Also published as: KR20050108164A; US20050253900A1; US7517051B2

Abstract

잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드를 제공한다. 상기 잉크젯 헤드의 제조방법은 유로 영역, 상기 유로 영역을 한정하는 유로 구조물 영역 및 상기 유로 구조물 영역의 양측부에 배치된 패드영역을 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 유로 영역의 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력 생성요소를 형성한다. 상기 압력 생성요소를 갖는 기판 상의 전면에 삽입 물질층을 형성한다. 상기 삽입 물질층을 패터닝하여 상기 유로 구조물 영역에 삽입층을 형성한다. 상기 삽입층을 갖는 기판 상에 상기 유로 영역을 덮도록 몰드층을 형성한다. 다음으로, 상기 삽입층 및 상기 몰드층을 갖는 기판 상의 전면에 노즐 물질층을 형성한다. 상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 삽입층 및 상기 몰드층을 덮고, 상기 압력 생성요소에 대응되도록 상기 몰드층 상의 상기 노즐 물질층을 관통하는 노즐을 갖는 노즐층을 형성한다.

잉크젯 헤드, 노즐층, 몰드, 삽입층, 네가티브 포토레지스트

Description

잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드{method for fabricating ink jet head and ink jet head fabricated thereby}

도 1 내지 도 4는 종래 일체식 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 의한 잉크젯 헤드의 일부 평면도이다.

도 6 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

300 : 기판 302 : 압력 생성요소

304 : 패드 306a : 삽입층

306b : 패드댐퍼 308′: 몰드층

310′: 노즐층 312 : 노즐

314 : 잉크챔버 316 : 리스트릭터

318 : 잉크 공급로

본 발명은 잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 특히 노즐층 평탄화를 위한 삽입층 패턴을 구비한 잉크젯 헤드의 제조방법 및 그에 의해 제조된 잉크젯 헤드에 관한 것이다.

잉크젯 기록장치(ink jet recording device)는 인쇄용 잉크의 미소한 액적을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 기록장치는 가격이 저렴하고 수 많은 종류의 색상을 높은 해상도로 인쇄할 수 있어 광범위하게 사용되고 있다. 상기 잉크젯 기록장치는 기본적으로 잉크가 실질적으로 토출되는 잉크젯 헤드(ink jet head)와 상기 잉크젯 헤드와 유체 연통되는 잉크 수납용기를 포함한다. 상기 잉크 수납용기에 함유되어 있던 잉크는 유로를 통하여 상기 잉크젯 헤드에 공급되고, 상기 잉크젯 헤드는 상기 잉크 수납용기로 부터 공급받은 잉크를 피기록재에 토출하여 인쇄를 행한다.

상기 잉크젯 헤드를 제조하는 공정은 상기 잉크젯 헤드를 구성하는 챔버층과 노즐층을 형성하는 방법에 따라 접착방식과 일체식으로 구분될 수 있다. 상기 접착방식에 의하면, 발열체와 같은 압력 생성요소를 갖는 기판 상에 챔버층을 형성하는 공정과 잉크가 토출되는 노즐을 갖는 노즐층을 형성하는 공정이 별도로 진행된다. 이후, 상기 챔버층 상에 상기 노즐층을 접착시킴으로써 잉크젯 헤드를 제조한다. 그러나, 상기 접착방식에 의하면 상기 챔버층 상에 상기 노즐층을 부착시키는 과정에서 상기 압력생성요소와 상기 노즐간에 오정렬(misalignment)가 발생하기 쉽 다. 또한, 상기 챔버층과 상기 노즐층을 별도의 공정을 통하여 제조하게 됨으로써 공정이 복잡해지는 단점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위하여 일체식의 잉크젯 헤드 제조방법이 수행되고 있다.

도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 잉크 토출을 위한 발열체(102)를 형성한 다. 다음으로, 상기 기판(100) 상의 전면에 포지티브 포토레지스트층을 형성한 후 노광 및 현상을 수행하여 상기 기판(100) 상에 유로가 형성될 영역을 덮는 몰드층 (104)을 형성한다. 상기 몰드층(104)은 추후 습식식각과 같은 방법으로 제거되어 잉크챔버 및 리스트릭터등의 유로를 제공하게 된다.

도 2를 참조하면, 먼저 상기 몰드층(104)을 갖는 기판(100) 상의 전면에 네가티브 포토레지스트층(106)을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 과정에서 상기 네가티브 포토레지스트층(106)은 상기 기판(100)과 상기 몰드층(104) 사이에 형성된 단차에 의하여 불균일한 두께를 갖게 된다. 특히, 상기 네가티브 포토레지스트층(106)의 두께는 상기 몰드층(104)의 에지영역(E)의 상부에서 급격하게 얇아진다.

도 3을 참조하면, 상기 네가티브 포토레지스트층(106)은 노즐 패턴이 마련된 포토마스크에 의해 노광 된 후 현상공정에 의하여 패터닝된다. 그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이 그 상부에 잉크 토출을 위한 노즐(108)을 갖는 유로 구조물(106′)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 상기 기판(100)에 대한 식각공정을 수행하여 상기 기판 (100)을 관통하는 잉크 공급로(110)를 형성한 후 적절한 용매를 사용하여 상기 몰드층(104)을 제거한다. 그 결과, 상기 몰드층(104)이 제거된 영역에 잉크챔버 (112) 및 리스트릭터(114)가 형성된다.

상술한 바와 같이, 종래 일체식 잉크젯 헤드의 제조방법에 의하면, 잉크챔버 (112) 및 리스트릭터(114)를 포함하는 유로가 형성될 영역에 미리 몰드층(104)을 형성하고 이후 네가티브 포토레지스트층(106)을 형성한다. 그 결과, 상술한 공정을 통하여 제조된 유로 구조물(106′)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)으로 부터의 높이가 불균일하게 된다. 특히, 상기 유로 구조물(106′)은 상기 잉크챔버(112) 및 상기 리스트릭터(114)를 포함하는 유로의 상부에서 불균일한 두께를 갖는다. 즉, 상기 유로의 에지부로 갈수록 상기 유로 구조물(106′)의 두께가 얇아지게 된다. 그 결과, 상기 유로 구조물(106′)의 상부를 관통하는 노즐(108)이 형성되는 경우에 상기 노즐(108)의 두께는 불균일한 산포를 가지게 되어 잉크 토출특성을 악화시킬 수 있다. 또한, 상기 유로의 에지부(E)에서 상기 유로 구조물(106′)의 두께가 급격히 얇아짐에 따라, 잉크 토출시 발생되는 압력이 반복적으로 가해지는 경우 상기 유로의 에지부(E) 상의 상기 유로 구조물(106′)에 기계적 결함이 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 평탄한 상부면을 갖는 노즐층을 형성함으로써 상기 노즐층에 형성되는 노즐의 두께를 균일하게 제어할 수 있고, 상기 노즐층이 기계적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 잉크젯 헤드의 제조방법에 의하여 제조된 잉크젯 헤드를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 노즐층 평탄화를 위한 삽입층 을 구비하는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 유로 영역, 상기 유로 영역을 한정하는 유로 구조물 영역 및 상기 유로 구조물 영역의 양측부에 배치된 패드영역을 갖는 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 유로 영역의 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력 생성요소를 형성한다. 상기 압력 생성요소를 갖는 기판 상의 전면에 삽입 물질층을 형성한다. 상기 삽입 물질층을 패터닝하여 상기 유로 구조물 영역에 삽입층을 형성한다. 상기 삽입층을 갖는 기판 상에 상기 유로 영역을 덮도록 몰드층을 형성한다. 다음으로, 상기 삽입층 및 상기 몰드층을 갖는 기판 상의 전면에 노즐 물질층을 형성한다. 상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 삽입층 및 상기 몰드층을 덮고, 상기 압력 생성요소에 대응되도록 상기 몰드층 상의 상기 노즐 물질층을 관통하는 노즐을 갖는 노즐층을 형성한다.

더 나아가, 본 발명은 상기 삽입 물질층을 형성하기 전에 상기 기판의 패드영역에 상기 압력 생성요소에 전기적 신호를 전달하기 위한 패드를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 이 경우에 상기 삽입 물질층에 대한 패터닝 공정을 통해 상기 유로 구조물 영역에 삽입층이 형성됨과 동시에 상기 패드영역에 외부배선과 기판과 의 단락을 방지하기 위한 패드 댐퍼가 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 삽입층은 상기 몰드층을 형성하기 전에 미리 기판 상에 소정두께를 갖도록 형성됨으로써 후속 공정에 의하여 형성되는 몰드층과 기판 사이에 형성되는 단차를 보상하는 역할을 한다. 따라서, 상기 삽입층은 상기 몰드층과 동일한 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 삽입층은 상기 유로 구조물 영역 상에 형성되되 상기 유로 영역으로 부터 소정거리 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 노즐층 평탄화를 위한 삽입층을 구비하는 잉크젯 헤드를 제공한다. 상기 잉크젯 헤드는 유로 영역, 상기 유로 영역을 한정하는 유로 구조물 영역 및 상기 유로 구조물 영역의 양측부에 배치된 패드영역을 갖는 기판을 구비한다. 상기 유로 영역의 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력 생성요소가 배치된다. 상기 유로 구조물 영역 상에 소정두께를 갖는 삽입층이 배치된다. 상기 삽입층을 덮고, 잉크의 이동통로로 제공되는 유로의 상부면을 한정하도록 상기 유로영역의 상부로 연장된 노즐층이 배치된다. 상기 노즐층 에 상기 압력 생성요소와 대응되도록 상기 노즐층 패턴을 관통하는 노즐이 배치된다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전 달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 의한 잉크젯 헤드의 일부 평면도이고, 도 6 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다. 도 6 내지 도 13은 도 5의 Ⅰ~Ⅰ′선에 따라 취해진 단면도들이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 먼저 기판(300)을 준비한다. 상기 기판(300)은 반도체 제조에 널리 사용되는 실리콘 기판인 것이 바람직하다. 상기 기판(300)은 유로 영역(A), 유로 구조물 영역(B) 및 패드영역(C)을 갖는다. 상기 유로 영역(A)은 후속 공정에 의하여 잉크의 이동 통로로 제공되는 유로가 형성되는 영역이다. 상기 유로는 잉크챔버(314), 리스트릭터(316) 및 잉크 공급로(316)를 포함한다. 상기 유로 구조물 영역(B)은 후속 공정에 의하여 상기 유로를 한정하는 유로 구조물이 형성될 영역이다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유로 구조물은 삽입층 (306a) 및 노즐층(310′)으로 구성된다. 보다 정확하게는, 상기 유로 구조물 영역 (B)은 상기 유로 구조물의 측벽부가 형성되는 영역이다. 도 5에 있어서, 상기 유로 구조물 영역(B)은 상기 삽입층(306a) 및 노즐층(310′)으로 표시된 영역이다. 또한, 상기 패드영역(C)은 상기 잉크젯 헤드를 구동하기 위한 외부배선이 연결되는 패드(304)가 형성될 영역이며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 유로 구조물 영역(B)의 양측부에 배치된다. 상기 패드영역(C)은 도 5에 표시된 바와는 달리 상기 유로 구조물 영역(B)의 다른 양측부에 배치될 수도 있다.

상기 유로 영역(A)의 기판(300) 상에 잉크 토출을 위한 복수개의 압력 생성요소들(302)이 형성된다. 또한, 상기 패드 영역(C)의 기판(300) 상에는 상기 압력생성요소들(302)에 전기적 신호를 전달하기 위한 패드들(304)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서 상기 압력 생성 요소들(302)은 발열체로 형성될 수 있다. 상기 발열체는 탄탈륨-알루미늄 합금과 같이 고저항을 갖는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 압력 생성요소들(302) 및 상기 패드들(304)은 당업자에게 공지된 방법에 의하여 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 압력 생성요소들(302) 및 상기 패드들(304)을 형성하는 공정에 의하여 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다. 상기 압력 생성요소들(302) 및 상기 패드들(304)은 예를들어, 다음과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다. 먼저, 상기 기판(300) 상에 고저항 금속층 및 알루미늄과 같은 배선층을 차례로 형성한다. 이후, 상기 배선층 및 상기 고저항 금속층을 이방성식각하여 상기 패드영역(C)에 패드들(304)을 형성하고, 동시에 상기 패드들과(304) 각각 전기적으로 연결되는 적층 금속 패턴을 형성한다. 상기 적층 금속 패턴은 차례로 적층된 고저항 금속층 패턴 및 배선층 패턴을 포함한다. 다음으로, 상기 배선층 패턴을 선택적으로 이방성 식각하여 상기 고저항 금속층 패턴을 부분적으로 노출시킨다. 상기 고저항 금속층 패턴의 노출된 부분은 잉크 토출을 위한 열에너지를 발생시키는 압력 생성요소들(302)로 제공된다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 고저항 금속층을 형성하기 전에 상기 기판(300) 상에 실리콘 산화막과 같은 열장벽층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 압력 생성요소들(302)을 형성한 후에 상기 압력 생성요소들(302) 및 상기 배선층 패턴을 보호하기 위한 패시베이션층이 더 형성될 수 있다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 압력 생성요소들(302) 및 상기 패드들(304)을 갖는 기판(300) 상의 전면에 삽입 물질층(306)을 형성한다. 상기 삽입 물질층 (306)은 열경화성 수지 또는 네가티브 포토레지스트로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 삽입 물질층(306)은 후속 공정에 의하여 형성되는 노즐층과 같은 물질층으로 형성될 수 있으며 에폭시(epoxy)계, 폴리이미드(polyimid)계 또는 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)계 포토레지스트로 형성될 수 있다.

도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 삽입 물질층(306)을 패터닝하여 상기 유로 구조물 영역(B) 상에 삽입층(306a)를 형성한다. 상기 삽입 물질층(306)은 통상의 이방성 식각 또는 노광/현상 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 삽입 물질층(306)은 네가티브 포토레지스트로 형성될 수 있다. 이 경우에는 포토마스크를 사용하여 상기 삽입층(306a)이 형성될 영역에 대한 선택적인 UV 노광을 수행하고, 적절한 용매를 사용하여 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 상기 삽입층(306a)을 형성할 수 있다. 노광되지 않은 부분을 제거하기 위한 용매로는 현상액(developer), 아세톤, 할로겐 원소를 포함하는 용매 또는 알칼리성 용매가 사용될 수 있다.

상기 삽입층(306)의 두께 및 배치는 상기 삽입층(306)의 역할과 후속공정에 의하여 형성될 몰드층과의 관계를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 삽입층(306)의 두께 및 배치는 이하에서 설명하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 삽입 물질층(306)에 대한 패터닝 을 수행하여 상기 삽입층(306)을 형성하는 동시에 상기 패드들(304)과 인접한 기판 (100) 상의 단부에 상기 패드들(304)의 각각에 대응하는 패드 댐퍼들(306b)을 더 형성할 수 있다. 상기 패드 댐퍼들(306b)은 패키지 공정에서, 탭(Tape Automated bonding;TAB) 방식에 의하여 상기 패드들(304)에 외부배선을 본딩시키는 과정에서 상기 외부배선과 상기 기판(300)이 전기적으로 단락되는 것을 방지하기 위하여 형성된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 삽입 물질층(306)에 대한 1회의 패터닝을 수행하여 상기 삽입층(306) 및 상기 패드 댐퍼들(306b)을 동시에 형성할 수 있게 된다. 따라서, 상기 패드 댐퍼들(306b)을 형성하기 위한 별도의 공정을 생략할 수 있게되어 잉크젯 헤드의 제조공정이 보다 간단해진다. 상기 패드 댐퍼들 (306b)은 상기 삽입층(306)과 동일한 물질로 형성되며 동일한 두께를 갖는다.

도 5 및 도 9를 참조하면, 상기 삽입층(306)을 갖는 기판 상의 전면에 몰드 물질층(308)을 형성한다. 상기 몰드 물질층(308)은 포지티브 포토레지스트로 형성하는 것이 바람직하다.

도 5 및 도 10을 참조하면, 상기 몰드 물질층(308)을 패터닝하여 상기 유로 영역(A)의 전면을 덮는 몰드층(308′)을 형성한다. 상술한 바와 같이 상기 몰드 물질층(308)은 포지티브 포토레지스트로 형성하는 것이 바람직하며 통상의 노광/현상 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 상기 몰드층(308′)은 추후 적절한 용매에 의해 제거되어 잉크챔버 및 리스트릭터등의 유로를 제공하게 된다.

도 8에 도시된 삽입층(306a)은 상기 몰드층(308′)과 상기 기판(300)에 의하여 형성되는 단차를 보상하기 위하여 형성된다. 통상적으로 스핀 코팅과 같은 방 법을 사용하여 구조물 상에 포토레지스트층 또는 다른막 을 형성하는 경우에 형성되는 막의 상부면이 갖는 모폴로지(morphology)는 하부 구조물의 영향을 받게된다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 소정두께를 갖는 몰드층(308′)이 형성되어 있는 경우, 후속으로 상기 기판(100) 상에 형성되는 막은 상기 기판 (100)과 상기 몰드층(308′) 사이에 형성된 단차의 영향을 받게된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 몰드층(308′)을 형성하기 전에 미리 상기 유로 구조물 영역(B)에 소정 두께를 갖는 삽입층(306a)을 형성함으로써 후속으로 형성되는 막이 보다 평탄한 상부면 모폴로지를 갖게 된다.

상술한 바와 같이, 상기 삽입층(306a)은 상기 몰드층(308′)과 기판(100) 사이에 형성된 단차를 보상하기 위하여 형성한다. 따라서, 상기 삽입층(306a)의 두께는 후속 공정에 의하여 상기 삽입층(306a) 및 상기 몰드층(308′) 상에 형성되는 막이 평탄한 상부면 모폴로지를 갖을수 있는 범위 내에서 상기 몰드층(308′)의 두께와 동일하거나 근사한 값을 갖는 것이 바람직하다. 상기 삽입층(306a)의 두께는 상기 몰드층(308′)의 두께와 동일한 경우에 가장 바람직한 효과를 얻을 수 있을 것이다. 실제 공정에 있어서는 유로의 높이가 먼저 결정되면, 상기 몰드층(308′)은 이와 같은 두께를 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 삽입층(306a)은 미리 결정된 몰드층(308′)의 두께를 고려하여 이와 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 삽입층(306a)은 상기 유로 구조물 영역(B) 상에 형성되되, 상기 유로 구조물 영역(B)의 전 영역을 덮도록 형성될 수도 있으며 상술한 바와 같은 역할을 수행 할 수 있는 범위 내에서 상기 유로 구조물 영역(B)의 일부분에만 배치될 수 도 있다. 상기 삽입층(306a)이 상기 유로 구조물 영역(B)의 전영역을 덮도록 형성되는 경우에는 상기 삽입층(306a)의 일 측벽은 후속 공정에 의하여 형성되는 유로의 측벽을 구성할 수 있다. 바람직하기로는, 상기 삽입층(306a)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 유로 영역(A)으로 부터 소정거리(D) 이격되도록 형성될 수 있다. 상기 삽입층(306a)은 상기 몰드 물질층(308)을 형성하기 전에 먼저 형성된다. 따라서, 상기 삽입층(306a)을 형성한 후 상기 몰드 물질층(308)을 형성시 상기 몰드 물질층(308)은 상기 삽입층(306a) 및 상기 기판(100) 사이에 형성된 단차의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 유로 영역(A)으로 부터 소정거리(D) 이격되도록 배치함으로써 상기 삽입층(306a) 및 상기 기판(100) 사이에 형성된 단차의 영향을 배제하고 평탄한 상부면 모폴로지를 갖는 몰드층(308′)을 형성할 수 있게 된다.

더 나아가, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 삽입층(306a)은 적어도 두개의 층으로 이루어진 적층 구조를 갖도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 유로 구조물 영역(B)의 전 영역을 덮는 제1 삽입층(306a)을 형성한 후 상기 제1 삽입층 (306a) 상에 본 발명의 실시예들에서 설명된 바와 같이 상기 유로 영역(A)으로 부터 소정 거리 이격된 제2 삽입층(306a)을 형성할 수도 있다.

도 5 및 도 11을 참조하면, 상기 삽입층(306a) 및 상기 몰드층(308′)을 갖는 기판(100) 상의 전면에 노즐 물질층(310)을 형성한다. 상기 노즐 물질층(310)은 에폭시계, 폴리이미드계 또는 폴리아크릴레이트계 포토레지스트와 같은 네가티브 포토레지스트로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 노즐 물질층(310)은 상기 삽입층(306′)과 동일한 물질층으로 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하면, 상기 삽입층(306′) 및 상기 노즐 물질층(310)은 모두 네가티브 포토레지스트로 형성될 수 있다. 상기 삽입층(306′)과 상기 노즐 물질층 (310)이 동일한 물질층으로 형성됨으로써 우수한 접착특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 노즐 물질층(310)을 형성하기 전에 상기 몰드층(308′)과 상기 기판(100) 사이의 단차를 보상할 수 있는 삽입층(306a)이 형성된다. 따라서, 상기 노즐 물질층(310)은 도 11에 도시된 바와 같이 평탄한 상부면 모폴로지를 갖게 된다. 특히, 상기 노즐 물질층(310)은 상기 몰드층(308′) 상부에서 평탄한 상부면 모폴로지를 갖게 된다.

도 5 및 도 12를 참조하면, 상기 노즐 물질층(310)을 패터닝하여 그 상부면에 상기 압력생성요소(302)와 대응하는 노즐들(312)을 갖는 노즐층(310′)을 형성한다. 더욱 자세하게는, 노즐 패턴 및 패드 영역 패턴이 마련된 포토마스크를 사용하여 상기 노즐 물질층(310)에 대한 노광을 수행한다. 상기 노광 공정시 광원으로는 UV 선이 사용될 수 있다. 이후, 적절한 용매를 사용하여 노광되지 않은 부분을 제거한다. 노광되지 않은 부분, 즉 노즐이 형성될 부분 및 패드영역의 상기 노즐 물질층(310)을 제거하기 위한 용매로는 현상액(developer), 아세톤, 할로겐 원소를 포함하는 용매 또는 알칼리성 용매가 사용될 수 있다.

그 결과, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 기판(100) 상에 상기 삽입층(306a) 및 상기 몰드층(308′)을 덮고, 그 상부에 잉크가 토출되는 노즐들(312)을 갖는 노즐층(310′)이 형성된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 노즐층(310′)은 상 기 삽입층(306a)과 함께 유로를 한정하는 유로 구조물을 구성하게 된다. 상술한 바와 같이 상기 노즐 물질층(310)은 평탄한 상부면 모폴로지를 갖는다. 그 결과, 상기 노즐 물질층(310)을 패터닝하여 형성되는 상기 노즐층(310′) 또한 평탄한 상부면 모폴로지를 갖게 되며 상기 노즐 물질층(310)을 관통하는 상기 노즐들(312) 역시 균일한 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 상기 몰드층(308′)의 양 에지부 상에서 상기 노즐층(310′)의 두께가 균일하게 유지됨으로써 종래와 같이 상기 노즐층(310′)에 기계적으로 취약한 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

도 5 및 도 13을 참조하면, 상기 노즐층(310′)을 형성한 후에 상기 유로 영역 중심부의 기판을 식각하여 잉크 공급로(318)를 형성한다. 상기 기판(100)은 XeF₂ 또는 BF₃ 가스를 식각가스로 사용한 건식식각 공정에 의하여 식각될 수 있다. 이후, 적절한 용매를 사용하여 상기 몰드층(308′)을 제거함으로써 상기 유로 영역 (A)에 잉크챔버(314) 및 리스트릭터(316)를 형성한다.

이하에서는 도 5 및 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 잉크젯 헤드에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 13을 참조하면, 기판(100)이 제공된다. 상기 기판(100)은 유로 영역(A), 상기 유로 영역(A)을 한정하는 유로 구조물 영역(B) 및 상기 유로 구조물 영역(B)의 양측부에 배치된 패드영역(C)을 갖는다. 상기 유로 영역(A)의 기판 (100) 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성하는 압력 생성요소들(302)이 배치된다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 압력 생성요소들(302)은 발열체일 수 있다. 상기 발열체는 탄탈륨-알루미늄 합금과 같은 고저항 금속으로 형성될 수 있다. 상기 패드영역(C)의 기판 상에 상기 압력 생성요소들(302)에 전기적 신호를 전달하는 패드들(304)이 배치될 수 있다. 상기 패드들(304)은 예를 들어 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 상기 유로 구조물 영역(B) 상에 소정두께를 갖는 삽입층(306a)이 배치된다. 상기 삽입층(306a)은 열경화성 수지 또는 네가티브 포토레지스트로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 상기 삽입층(306a)은 에폭시계, 폴리이미드계 또는 폴리아크릴레이트계 포토레지스트와 같은 네가티브 포토레지스트로 이루어질 수 있다. 상기 삽입층(306a)은 상기 유로 구조물 영역(B)의 전영역을 덮도록 배치될 수 도 있으나, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 유로영역(A)으로 부터 소정거리(D) 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 패드영역(C) 상에는 패드댐퍼들(306b)이 배치될 수 있다. 상기 패드댐퍼들(306b)은 상기 패드들(304)과 인접한 기판(100) 상의 단부에 배치되며, 상기 삽입층(306a)과 동일한 공정단계에서 형성된다. 따라서, 상기 패드 댐퍼들 (306b)은 상기 삽입층(306a)과 동일한 물질로 이루어지며 동일한 두께를 갖는다. 상기 패드 댐퍼들(306b)은 패키지 공정에서, 탭(Tape Automated bonding;TAB) 방식에 의하여 상기 패드들(304)에 외부배선을 본딩시키는 과정에서 상기 외부배선과 상기 기판(300)이 전기적으로 단락되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 삽입층(306a) 상에 노즐층(310′)이 배치된다. 상기 노즐층(310′)은 상기 삽입층(306a)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 에폭시계, 폴리이미드계 또는 폴리아크릴레이트계와 같은 네가티브 포토레지스트인 것이 바람직하다. 상기 노즐층(310′)은 상기 삽입층(306a) 상에 배치되고 상기 유로 영역(A)의 상부로 연장되어 잉크의 이동통로로 제공되는 유로의 상부면을 한정한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유로는 상기 노즐층(310′) 및 상기 기판(100) 사이의 이격된 공간에 한정된 잉크 챔버(314) 및 리스트릭터(316)를 포함한다. 또한, 상기 유로 영역(A) 중심부의 상기 기판(100)을 관통하여 상기 잉크 챔버(314) 및 상기 리스트릭터(316)와 연결되는 잉크 공급로(318)를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 노즐층(310′)은 평탄한 상부면 모폴로지를 갖는다. 또한, 상기 노즐층(310′)은 상기 삽입층(306a)의 측벽을 덮도록 배치될 수 도 있다. 이 경우에, 상기 노즐층 (310′)은 상기 유로의 측벽면 및 상부면을 구성하게 된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 노즐층(310′)은 상기 삽입층(306a)과 함께 유로 구조물을 이루게 되어 상기 기판 상에 유로를 제공하게 된다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 유로의 높이와 상기 삽입층(306a)의 두께는 동일한 값을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 노즐층(310′)이 평탄한 상부면 모폴로지를 가질수 있는 범위내에서 상기 유로의 높이와 상기 삽입층(306a)의 두께는 다른 값을 가질 수도 있다. 상기 노즐층(310′)에는 상기 압력 생성요소(302)와 대응되도록 상기 노즐층을 관통하는 노즐이 배치된다.

도시하지 않은 카트리지와 같은 잉크 저장용기로 부터 제공된 잉크가 상기 잉크 공급로(318) 및 상기 리스트릭터(316)를 순차적으로 거쳐 상기 잉크 챔버 (314)에 임시로 저장된다. 상기 잉크 챔버(314)에 저장된 잉크는 상기 압력 생성요소(302)인 발열체에 의하여 순간적으로 가열되며 이때 발생한 압력에 의하여 액 적의 형태로 상기 노즐(302)의 통하여 토출된다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 잉크챔버(314) 및 상기 리스트릭터(316)를 포함하는 유로와 같은 레벨 상에 배치된 상기 삽입층(306a)에 의하여 상기 노즐층(310′)은 평탄한 상부면 모폴로지를 갖는다. 따라서, 상기 노즐층(310′)을 관통하도록 배치된 상기 노즐들(312)은 균일한 두께를 갖을 수 있게 된다. 또한, 상기 유로의 에지부에서 상기 노즐층 (310′)이 적절한 두께를 유지함으로써 상기 유로의 에지부에서 상기 노즐층(310′)이 기계적으로 취약하게 되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 잉크젯 헤드에 있어서 평탄한 상부면 모폴로지를 갖는 노즐층을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 상기 노즐층에 형성되는 노즐의 두께를 균일하게 제어할 수 있고, 상기 노즐층이 기계적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims

유로 영역, 상기 유로 영역을 한정하는 유로 구조물 영역 및 상기 유로 구조물 영역의 양측부에 배치된 패드영역을 갖는 기판을 준비하고,

상기 유로 영역의 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력 생성요소를 형성하고,

상기 압력 생성요소를 갖는 기판 상의 전면에 삽입 물질층을 형성하고,

상기 삽입 물질층을 패터닝하여 상기 유로 구조물 영역에 삽입층을 형성하고,

상기 삽입층을 갖는 기판 상에 상기 유로 영역을 덮도록 몰드층을 형성하고,

상기 삽입층 및 상기 몰드층을 갖는 기판 상의 전면에 노즐 물질층을 형성하고,

상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 삽입층 및 상기 몰드층을 덮고, 상기 압력 생성요소에 대응되도록 상기 몰드층 상의 상기 노즐 물질층을 관통하는 노즐을 갖는 노즐층을 형성하는 것을 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입층은 상기 몰드층과 동일한 두께를 갖을 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 삽입층은 상기 유로 영역으로 부터 소정거리 이격되도록 상기 유로 구조물 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입층은 네가티브 포토레지스트 또는 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 몰드층은 포지티브 포토레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 노즐층은 상기 삽입층과 동일한 물질층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 노즐층은 네가티브 포토레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 삽입 물질층을 형성하기 전에 상기 기판의 패드영역에 상기 압력 생성요소에 전기적 신호를 전달하기 위한 패드를 형성하는 것을 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 삽입 물질층을 패터닝하여 상기 유로 구조물 영역에 삽입층을 형성함과 동시에 상기 패드영역에 외부배선과 기판과의 단락을 방지하기 위한 패드 댐퍼를 형성하는 것을 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 노즐층을 형성한 후에,

상기 기판을 식각하여 상기 유로 영역 중심부의 기판을 관통하는 잉크 공급로를 형성하고,

상기 몰드층을 제거하는 것을 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
유로 영역, 상기 유로 영역을 한정하는 유로 구조물 영역 및 상기 유로 구조물 영역의 양측부에 배치된 패드영역을 갖는 기판;

상기 유로 영역의 기판 상에 배치된 압력 생성요소;

상기 유로 구조물 영역 상에 소정두께를 갖도록 배치된 삽입층;

상기 삽입층을 덮고, 잉크의 이동통로로 제공되는 유로의 상부면을 한정하도 록 상기 유로영역의 상부로 연장된 노즐층; 및

상기 압력 생성요소와 대응되도록 상기 노즐층을 관통하는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드.
제 11 항에 있어서,

상기 삽입층의 두께는 상기 유로의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 12 항에 있어서,

상기 삽입층은 상기 유로로 부터 소정거리 이격되도록 상기 유로 구조물 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 13 항에 있어서,

상기 노즐층은 상기 삽입층을 덮고, 상기 유로 영역으로 연장되어 상기 유로의 상부면을 구성하는 동시에 상기 유로의 측벽면을 구성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 11 항에 있어서,

상기 삽입층은 네가티브 포토레지스트 또는 열경화성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 11 항에 있어서,

상기 노즐층은 상기 삽입층과 동일한 물질층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 16 항에 있어서,

상기 노즐층은 네가티브 포토레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제 11 항에 있어서,

상기 패드영역의 기판 상에 배치되어 상기 압력 생성요소에 전기적 신호를 전달하는 패드; 및

상기 패드와 인접한 기판상의 단부에 배치되어 외부배선과 기판과의 단락을 방지하는 패드 댐퍼를 더 포함하는 잉크젯 헤드.
제 18 항에 있어서,

상기 패드 댐퍼는 상기 삽입층과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.