KR100723428B1 - 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100723428B1
KR100723428B1 KR1020060049032A KR20060049032A KR100723428B1 KR 100723428 B1 KR100723428 B1 KR 100723428B1 KR 1020060049032 A KR1020060049032 A KR 1020060049032A KR 20060049032 A KR20060049032 A KR 20060049032A KR 100723428 B1 KR100723428 B1 KR 100723428B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
ink
trench
substrate
heaters
Prior art date
Application number
KR1020060049032A
Other languages
English (en)
Inventor
이문철
심동식
최형
윤용섭
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060049032A priority Critical patent/KR100723428B1/ko
Priority to US11/653,371 priority patent/US7758168B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100723428B1 publication Critical patent/KR100723428B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629Manufacturing processes etching wet etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1632Manufacturing processes machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1637Manufacturing processes molding
    • B41J2/1639Manufacturing processes molding sacrificial molding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 상부에는 트렌치가 소정 깊이로 형성되어 있으며, 잉크공급을 위한 잉크피드홀이 트렌치의 바닥을 관통하도록 형성된 기판; 트렌치의 내면에 형성되는 것으로, 금속으로 이루어진 식각저지층(etch stop layer); 기판 상에 형성되는 것으로, 잉크를 가열하여 버블들을 발생시키는 다수의 히터 및 이 히터들에 전류를 인가하기 위한 다수의 전극; 기판 상에 적층되는 것으로, 히터들 상부에는 상기 잉크피드홀로부터 트렌치를 통하여 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크챔버들로부터 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비한다.

Description

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법{Inkjet printhead and method of manufacturing the same}
도 1은 종래 잉크젯 프린트헤드를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 본 단면도이다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111... 잉크피드홀
112... 절연층 113... 트렌치
114... 히터 116... 전극
118... 보호층 119... 캐비테이션 방지층
120... 챔버층 122... 잉크챔버
124... 리스트릭터 125... 희생층
130... 노즐층 132... 노즐
150... 식각저지층
본 발명은 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 잉크피드홀이 균일하게 형성된 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린트헤드는 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다.
도 1에는 종래 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적인 단면이 도시되 어 있다. 도 1을 참조하면, 종래 잉크젯 프린트헤드는 다수의 물질층이 형성된 기판(10)과, 상기 기판(10) 위에 적층되는 챔버층(20)과, 상기 챔버층(20) 위에 적층되는 노즐층(30)을 포함한다. 상기 챔버층(20)에는 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버(22)가 형성되어 있으며, 상기 노즐층(30)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(32)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 기판(10)에는 상기 잉크챔버들(22)로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀(11)이 관통되어 형성되어 있다. 또한, 상기 챔버층(20)에는 상기 잉크챔버들(22)과 잉크피드홀(11)을 연결하는 다수의 리스트릭터(24)가 형성되어 있다.
상기 기판(10)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 기판(10) 상에는 히터(13)와 기판(10) 사이의 절연을 위한 절연층(12)이 형성되어 있으며, 이러한 절연층(12)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 절연층(12) 상에는 잉크챔버들(22) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터들(13)이 형성되어 있다. 상기 히터들(13) 상에는 히터들(13)에 전류를 인가하기 위한 전극들(14)이 형성되어 있다. 상기 히터들(13)와 전극들(14)의 표면에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 15)이 형성되어 있으며, 이러한 보호층(15)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 보호층(15) 상에는 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로부터 히터들(13)을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층들(anti-cavitation layer, 16)이 형성되어 있다. 이러한 캐비테이션 방지층(16)은 주로 탄탈륨(Ta)로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기와 같은 구조의 잉크젯 프린트헤드에서, 잉크피드홀(11)을 형성하기 위하여 유도결합 플라즈마(ICP; Induced Coupled Plasma) 식각 등과 같은 건식식각 방법에 의하여 기판(10)의 배면을 식각하게 되면 기판(10)이 위치에 따라 오버에칭(overetching) 되거나 언더에칭(underetching)될 수 있다. 이 경우, 잉크피드홀(11)이 불균일하게 형성됨으로써 각 잉크챔버(22)로의 잉크공급이 균일하게 되지 않는다는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 잉크피드홀이 균일하게 형성된 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드는,
상부에는 트렌치가 소정 깊이로 형성되어 있으며, 잉크공급을 위한 잉크피드홀이 상기 트렌치의 바닥을 관통하도록 형성된 기판;
상기 트렌치의 내면에 형성되는 것으로, 금속으로 이루어진 식각저지층(etch stop layer);
상기 기판 상에 형성되는 것으로, 잉크를 가열하여 버블들을 발생시키는 다수의 히터 및 상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 다수의 전극;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 히터들 상부에는 상기 잉크피드홀로 부터 상기 트렌치를 통하여 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 상기 잉크챔버들로부터 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비한다.
상기 트렌치의 폭은 상기 잉크피드홀의 폭 보다 큰 것이 바람직하다.
상기 기판은 실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 기판과 히터들 사이에는 절연층이 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 히터들 및 전극들의 상면에는 보호층(passivation layer)이 형성될 수 있으며, 상기 보호층은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 보호층의 상면에는 상기 히터들을 보호하기 위한 다수의 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 형성될 수 있으며, 상기 캐비테이션 방지층은 탄탈륨(Ta)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
기판 상에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층 상에 다수의 히터 및 상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 다수의 전극을 형성하는 단계;
상기 히터들 및 전극들의 상면에 보호층을 형성하는 단계;
상기 보호층, 절연층 및 상기 기판의 상부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치의 내면에 금속으로 이루어진 식각저지층을 형성하는 단계;
상기 보호층 상에 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층을 형성하는 단계;
상기 트렌치 및 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;
상기 챔버층 및 희생층의 상면에 다수의 노즐이 형성된 노즐층을 적층하는 단계;
상기 기판의 배면 쪽을 식각하여 상기 트렌치의 바닥에 형성된 식각저지층을 노출시키는 잉크피드홀을 형성하는 단계;
상기 잉크피드홀을 통하여 노출된 식각저지층을 제거하는 단계; 및
상기 트렌치 및 잉크챔버들에 채워진 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 식각저지층은 소정의 금속을 증착한 다음, 이를 식각하는 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 식각저지층은 리프트 오프(lift off) 공정을 이용하여 형성될 수도 있다.
상기 잉크피드홀은 상기 기판의 배면쪽을 상기 트렌치의 바닥에 형성된 식각저지층이 노출될 때까지 건식 식각함으로써 형성될 수 있다.
상기 잉크피드홀을 통하여 노출된 식각저지층은 건식식각 또는 습식식각 방법에 의하여 제거될 수 있다.
상기 보호층을 형성한 다음, 상기 보호층의 상면에 다수의 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 그리고, 상기 희생층을 형성한 다음, 상기 희생층의 상부를 평탄화시키는 단계가 더 포함될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 본 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 형성되는 다수의 히터(114) 및 전극(116)과, 상기 기판(110) 상에 적층되는 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 상에 적층되는 노즐층(130)을 구비한다. 상기 챔버층(120)에는 다수의 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(restrictor,124)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 노즐층(130)에는 다수의 노즐(132)이 형성되어 있다. 한편, 도 2 및 도 3에서는 노즐들(132)이 2열로 배치되는 경우가 도시되어 있으나, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고 상기 노즐들(132)은 1열로 배치되거나 3열 이상으로 배치될 수도 있다.
상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 기판(110)의 상면에는 기판(110)과 히터(114) 사이의 단열 및 절연을 위한 절연층(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(112)은 예를 들면, 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버들(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 다수의 히터(114)가 마련되어 있다. 상기 히터(114)는 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 상기 히터들(114) 각각의 상면에는 전극(116)이 형성되어 있다. 상기 전극(116)은 히터(114)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 전기전도성이 우수한 물질로 이루어진다. 상기 전극(116)은 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 히터들(114) 및 전극들(116)의 상면에는 보호층(passivation layer,118)이 더 형성될 수 있다. 상기 보호층(118)은 상기 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 층이다. 상기 보호층(118)은 예를 들면, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 잉크챔버들(122)의 바닥을 이루는 보호층(118), 즉 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 다수의 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸 시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로 히터를 (114)보호하기 위한 층이다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)이 형성되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버(122) 및 후술하는 잉크피드홀(111)로부터 상기 잉크챔버들(122)로 잉크가 유입되는 통로인 다수의 리스트릭터(restrictor,124)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 잉크챔버들(122)은 상기 히터들(114)의 상부에 위치하게 된다. 이러한 챔버층(120)은 예를 들면 폴리머(polymer) 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 챔버층(120) 상에는 노즐층(130)이 형성되어 있다. 상기 노즐층(130)에는 상기 잉크챔버들(122)로부터 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(132)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 노즐 들(132)은 상기 잉크챔버들(122)의 상부에 위치하게 된다. 이러한 노즐층(130)은 예를 들면 폴리머(polymer) 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 기판(110)의 상부에는 소정 깊이의 트렌치(trench,113)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 트렌치(113)는 후술하는 잉크피드홀(111)의 상부에 위치하도록 형성되어 상기 리스트릭터들(124)과 연통하게 된다. 그리고, 상기 트렌치(113)는 잉크피드홀(111)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 트렌치(113)는 보호층(118), 절연층(112) 및 기판(110)의 상부를 순차적으로 식각함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 트렌치(113)의 내면에는 식각저지층(etch stop layer,150)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 식각저지층(150)은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 잉크 피드홀(111)이 트렌치(113)와 연통하도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)은 상기 트렌치(113)의 바닥을 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 잉크피드홀(111) 내의 잉크는 트렌치(113)를 통하여 각 리스트릭터(124) 및 잉크챔버(122)로 유입된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 기판(110)의 상부에 잉크피드홀(111)과 연통하는 트렌치(113)가 잉크피드홀(111)보다 넓은 폭으로 형성되어 있고, 이 트렌치(113)의 내면, 구체적으로는 트렌치(113)의 바닥에 금속으로 이루어진 식각저지층(150)이 형성됨으로써 후술하는 바와 같이 잉크피드홀(111)이 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 잉크피드홀(111)로부터 각 잉크챔버(122)로 잉크의 균일한 공급이 이루어질 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 4 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 먼저 기판(110)을 준비한다. 상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 기판(110)의 상면에 절연층(112)을 소정 두께로 형성한다. 상기 절연층(112)은 기판(110)과 후술하는 히터(114) 사이의 단열 및 절연을 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 절연층(112)의 상면에 잉크를 가열하여 버블들을 발생시키기 위한 히터들(114)을 형성한다. 상기 히터들(114)은 절연층(112)의 상면에 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체를 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에 전류 인가를 위한 전극들(116)을 형성한다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)의 상면에 전기 전도성이 우수한 금속, 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 히터들(114) 및 전극들(116)을 덮도록 상기 절연층(112) 상에 보호층(passivation layer,118)를 형성할 수 있다. 상기 보호층(118)은 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 것을 방지하기 위한 층이다. 상기 보호층(118)은 예를 들면 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호 층(118), 즉 후술하는 잉크챔버들(도 13의 122)의 바닥을 이루는 보호층(118)의 상면에 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)을 형성할 수 있다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로부터 히터(114)를 보호하기 위한 층이다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 상기 보호층(118)의 상면에 예를 들면 탄탈륨(Ta)을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 보호층(118), 절연층(112) 및 기판(110)의 상부를 순차적으로 식각하여 트렌치(trench,113)를 소정 깊이로 형성한다. 여기서, 상기 트렌치(113)는 후술하는 잉크피드홀(도 13의 111)의 상부에 위치하도록 형성된다. 이때, 상기 트렌치(113)는 잉크피드홀(111)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 상기 트렌치(113)의 내면에 금속으로 이루어진 식각저지층(150)을 형성한다. 여기서, 금속으로 이루어진 식각저지층(150)은 잉크피드홀(111)을 균일하게 형성시키기 위한 층이다. 상기 식각저지층(150)은 소정의 금속을 증착한 다음, 이를 식각하는 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 식각저지층(150)은 도 6의 결과물 전면에 소정의 금속을 증착한 다음, 상기 금속이 트렌치(113)의 내면에만 남도록 상기 금속을 식각함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 식각저지층(150)은 리프트 오프(lift off) 공정을 이용하여 형성될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 상기 보호층(118) 상에 챔버층(120)을 적층한다. 상기 챔 버층(120)은 도 7의 결과물 전면에 예를 들면 폴리머를 소정 두께로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버층(120)에는 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버(122) 및 상기 잉크챔버들(122)로 잉크가 유입되는 통로인 다수의 리스트릭터(124)가 형성된다. 여기서, 상기 잉크챔버들(122) 각각은 상기 히터(114)의 상부에 위치하게 되며, 상기 리스트릭터들(124)은 상기 트렌치(113)와 연통하게 된다.
도 9을 참조하면, 상기 트렌치(113), 리스트릭터들(124) 및 잉크챔버들(122)을 채우도록 희생층(125)을 형성한다. 다음으로, 상기 희생층(125)의 상부를 평탄화시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 이때, 상기 희생층(125)의 상부는 예들 들면 화학적 기계적 연마공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)에 의하여 평탄화될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 희생층(125) 및 챔버층(120)의 상면에 노즐층(130)을 형성한다. 상기 노즐층(130)은 상기 희생층(125) 및 챔버층(120)의 상면에 예를 들면 폴리머를 소정 두께로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(132)이 형성된다. 여기서, 상기 노즐들(132) 각각은 상기 잉크챔버(122)의 상부에 위치하게 되며, 상기 노즐들(132)을 통하여 희생층(125)의 상면이 노출되게 된다.
도 11을 참조하면, 상기 기판(110)의 배면쪽을 식각하여 잉크공급을 위한 잉크피드홀(111)을 형성한다. 상기 잉크피드홀(111)은 상기 기판(110)의 배면쪽을 상기 트렌치(113)의 바닥에 형성된 금속으로 이루어진 식각저지층(150)이 노출될 때 까지 건식 식각(dry etching)함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 잉크피드홀(111)은 전술한 바와 같이 트렌치(113)의 폭보다 좁은 폭으로 형성된다. 이와 같이, 기판(110)의 상부에 트렌치(113)를 잉크피드홀(111)보다 넓은 폭으로 형성하고, 상기 트렌치(113)의 내면, 구체적으로 상기 트렌치(113)의 바닥에 금속으로 이루어진 식각저지층(150)을 형성하게 되면, 잉크피드홀(111)을 균일하게 형성할 수 있다. 즉, 기판(110)의 배면쪽을 트렌치(113)의 바닥에 형성된 식각저지층(150)이 노출될 때까지 건식식각하게 되면 기판(110) 내에 노치(notch) 등이 형성됨이 없이 잉크피드홀(111)을 균일하게 형성할 수 있게 된다.
도 12를 참조하면, 상기 잉크피드홀(111)을 통하여 노출된 식각저지층(150)을 제거한다. 여기서, 상기 트렌치(113)의 바닥에 형성되며 잉크피드홀(111)을 통하여 노출된 금속으로 이루어진 식각저지층(150)은 건식식각(dry etching) 또는 습식식각(wet etching) 방법에 의하여 제거될 수 있다.
마지막으로 도 13을 참조하면, 상기 잉크챔버들(122), 리스트릭터들(124) 및 트렌치(113)에 채워진 희생층(125)을 제거하게 되면 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. 여기서, 상기 희생층(125)은 상기 노즐들(132) 및 잉크피드홀(111)을 통하여 소정의 식각액이 주입됨으로써 제거될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접 하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 잉크젯 프린트헤드의 각 구성요소는 예시된 물질과 다른 물질이 사용될 수도 있으며, 각 물질의 적층 및 형성 방법도 단지 예시된 것으로서, 예시된 방법 이외에 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 있어서, 각 단계의 순서는 경우에 따라서 예시된 바와 달리 할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 기판의 상부에 형성된 트렌치의 내면에 금속으로 이루어진 식각저지층을 형성함으로써 건식 식각에 의하여 잉크피드홀을 균일하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 잉크가 잉크피드홀로부터 각 잉크챔버로 균일하게 공급될 수 있다.

Claims (21)

  1. 상부에는 트렌치가 소정 깊이로 형성되어 있으며, 잉크공급을 위한 잉크피드홀이 상기 트렌치의 바닥을 관통하도록 형성된 기판;
    상기 트렌치의 내면에 형성되는 것으로, 금속으로 이루어진 식각저지층(etch stop layer);
    상기 기판 상에 형성되는 것으로, 잉크를 가열하여 버블들을 발생시키는 다수의 히터 및 상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 다수의 전극;
    상기 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 히터들 상부에는 상기 잉크피드홀로부터 상기 트렌치를 통하여 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
    상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 상기 잉크챔버들로부터 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치의 폭은 상기 잉크피드홀의 폭 보다 큰 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 히터들 사이에는 절연층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 절연층은 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터들 및 전극들의 상면에는 보호층(passivation layer)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보호층은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 보호층의 상면에는 상기 히터들을 보호하기 위한 다수의 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐비테이션 방지층은 탄탈륨(Ta)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  10. 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 다수의 히터 및 상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 다수의 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터들 및 전극들의 상면에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층, 절연층 및 상기 기판의 상부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치의 내면에 금속으로 이루어진 식각저지층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상에 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층을 형성하는 단계;
    상기 트렌치 및 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;
    상기 챔버층 및 희생층의 상면에 다수의 노즐이 형성된 노즐층을 적층하는 단계;
    상기 기판의 배면 쪽을 식각하여 상기 트렌치의 바닥에 형성된 식각저지층을 노출시키는 잉크피드홀을 형성하는 단계;
    상기 잉크피드홀을 통하여 노출된 식각저지층을 제거하는 단계; 및
    상기 트렌치 및 잉크챔버들에 채워진 희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 잉크피드홀의 폭보다 넓은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 식각저지층은 소정의 금속을 증착한 다음, 이를 식각하는 방식을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 식각저지층은 리프트 오프(lift off) 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 잉크피드홀은 상기 기판의 배면쪽을 상기 트렌치의 바닥에 형성된 식각저지층이 노출될 때까지 건식 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 잉크피드홀을 통하여 노출된 식각저지층은 건식식각 또는 습식식각 방법에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연층은 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호층은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성한 다음, 상기 보호층의 상면에 다수의 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 캐비테이션 방지층은 탄탈륨(Ta)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  21. 제 10 항에 있어서,
    상기 희생층을 형성한 다음, 상기 희생층의 상부를 평탄화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
KR1020060049032A 2006-05-30 2006-05-30 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 KR100723428B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060049032A KR100723428B1 (ko) 2006-05-30 2006-05-30 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
US11/653,371 US7758168B2 (en) 2006-05-30 2007-01-16 Inkjet printhead and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060049032A KR100723428B1 (ko) 2006-05-30 2006-05-30 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100723428B1 true KR100723428B1 (ko) 2007-05-30

Family

ID=38278738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060049032A KR100723428B1 (ko) 2006-05-30 2006-05-30 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7758168B2 (ko)
KR (1) KR100723428B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406792B1 (ko) 2007-08-13 2014-06-13 삼성전자주식회사 포토리소그래피 공정을 이용한 감광성 에폭시 구조물의제조방법 및 이를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 제조방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4681654B2 (ja) * 2006-03-03 2011-05-11 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド インクジェットプリンタ
US7837297B2 (en) 2006-03-03 2010-11-23 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead with non-priming cavities for pulse damping
US7721441B2 (en) * 2006-03-03 2010-05-25 Silverbrook Research Pty Ltd Method of fabricating a printhead integrated circuit attachment film
US7758177B2 (en) * 2007-03-21 2010-07-20 Silverbrook Research Pty Ltd High flowrate filter for inkjet printhead
KR20090114787A (ko) * 2008-04-30 2009-11-04 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20100027386A (ko) * 2008-09-02 2010-03-11 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
BR112012006811A2 (pt) * 2009-10-27 2020-09-15 Hewlett-Packard Development Company L.P. cabeça de impressão a jato de tinta, método para fabricar uma cabeça de impressão a jato de tinta e método para ejetar uma gota a partir de uma cabeça de impressão
WO2017131614A1 (en) * 2016-01-25 2017-08-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid device
JP6562963B2 (ja) * 2017-05-02 2019-08-21 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドの製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003136492A (ja) 2001-10-30 2003-05-14 Canon Inc 貫通孔を有する構造体、その製造方法及び液体吐出ヘッド
KR20040072006A (ko) * 2003-02-07 2004-08-16 삼성전자주식회사 버블 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법
KR20040101862A (ko) * 2003-05-27 2004-12-03 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
JP2005193389A (ja) 2003-12-26 2005-07-21 Canon Inc インクジェット記録用基板、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6000787A (en) * 1996-02-07 1999-12-14 Hewlett-Packard Company Solid state ink jet print head
US6626523B2 (en) * 2001-10-31 2003-09-30 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Printhead having a thin film membrane with a floating section

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003136492A (ja) 2001-10-30 2003-05-14 Canon Inc 貫通孔を有する構造体、その製造方法及び液体吐出ヘッド
KR20040072006A (ko) * 2003-02-07 2004-08-16 삼성전자주식회사 버블 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법
KR20040101862A (ko) * 2003-05-27 2004-12-03 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
JP2005193389A (ja) 2003-12-26 2005-07-21 Canon Inc インクジェット記録用基板、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法、該基板を搭載するインクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406792B1 (ko) 2007-08-13 2014-06-13 삼성전자주식회사 포토리소그래피 공정을 이용한 감광성 에폭시 구조물의제조방법 및 이를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US7758168B2 (en) 2010-07-20
US20070279458A1 (en) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100723428B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100818277B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
KR20100013716A (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
KR101235808B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100911323B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드용 발열 구조체 및 이를 구비한 잉크젯프린트헤드
KR20100027761A (ko) 잉크 토출 장치 및 그 제조방법
KR100717023B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20090131176A (ko) 잉크젯 프린트헤드용 히터 및 그 제조방법
KR20080104851A (ko) 잉크젯 프린트헤드
KR20100081557A (ko) 잉크젯 프린트헤드의 잉크피드홀 및 그 형성방법
KR100717022B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20100011652A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100856412B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
US8216482B2 (en) Method of manufacturing inkjet printhead
KR20070025634A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20080018506A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100717034B1 (ko) 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드
KR20080114358A (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
KR100723415B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
KR100829580B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100818282B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드
KR20090058225A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100499132B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100723414B1 (ko) 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드
KR20040033563A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130429

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140429

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150429

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160927

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180510

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee