KR100754201B1 - 잉크젯헤드 제조방법 - Google Patents

잉크젯헤드 제조방법 Download PDF

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Abstract

잉크젯헤드 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯헤드 제조방법은 기판 위에 열원과 전극을 형성하는 단계, 기판 위에 광경화성 에폭시수지로 이루어진 챔버층을 형성하는 단계, 챔버층 위에 챔버가 될 부분을 노광시켜 경화시키는 단계, 챔버층 위에 열경화성 에폭시수지로 이루어진 노즐층을 형성하는 단계, 노즐층에 복수의 노즐을 형성하는 단계, 챔버가 될 부분을 제외한 챔버층의 나머지부분을 제거하는 단계를 포함한다. 챔버층형성 후 그 위에 노즐층을 형성한 후 챔버를 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 치수의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

잉크젯헤드 제조방법{Method for manufacturing ink-jet head}
도 1은 일반적인 버블 젯 방식의 잉크젯헤드를 도시한 단면도,
도 2는 도 2a 내지 도 2d는 종래의 잉크젯헤드 제조방법을 도시한 단면도들,
도 3 내지 도 11은 본 발명에 따른 잉크젯헤드를 제조하는 방법을 도시한 도면들.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...기판 110...매니폴드
130...챔버 131...챔버층
140...열원 150...단자
160...잉크챔버 170...노즐층
171...노즐
NPR...Negative Photo Resist
PPR...Positive Photo Resist
본 발명은 잉크젯헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버블젯방식의 잉크젯헤드 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯프린터의 잉크 토출방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer,버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.
도 1은 일반적인 버블 젯 방식의 잉크젯헤드를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 잉크젯헤드(10)는 잉크를 공급하는 매니폴드(12)가 형성되어 있는 기판(11)과 기판(11)위에 잉크유로(12)와 연통하도록 마련되어 잉크를 일시적으로 수용하는 잉크챔버(16)를 둘러싸는 챔버(13)와 챔버(13)위에 마련되어 잉크를 외부로 토출하는 복수의 노즐(18)이 형성되어 있는 노즐판(17)을 구비한다.
잉크챔버(16)에는 잉크를 토출하기 위한 열원(14)이 형성되어 있다. 잉크챔버(16)의 외측에는 열원(14)에 전기적인 신호를 줄 수 있도록 단자(15)가 마련되어 있다.
이러한 잉크젯헤드를 제조하는 방법의 일예가 미국특허 US 6,409,312호에 개시되어 있다. 도 2a 내지 도 2d는 종래의 미국특허 US 6,409,312호에 개시된 잉크젯헤드 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(11)위에 챔버(13)가 형성되어 있다. 잉크챔버(16)가 형성될 공간은 비어있는 상태이다. 열원(14)과 단자(15)가 각각 잉크챔버(16) 및 챔버(13)외측에 마련되어 있다.
도 2b를 참조하면, 잉크챔버(16)가 형성될 공간과 챔버(13)의 외측공간에 포지티브 포토레지스트(Positive Photo-Resist,19)를 채운다. 이러한 공정을 필업(fill-up)공정이라 한다. 잉크챔버(16)가 형성될 공간과 챔버(13)의 외측공간에 채워진 포지티브 포토레지스트(19)는 챔버(13)를 덮도록 채워져 있으므로, 이를 챔버(13)와 동일한 높이가 되도록 깍아야 한다. 일반적으로 CMP(Chemical Mechanical Polishing)을 이용하여 포지티브 포토레지스트(19)를 레벨링하여 도 2c에 도시된 바와 같이 만든다.
도 2d를 참조하면, 챔버(13)와 포지티브 포토레지스트(19)위에 노즐층(17)을 형성하고, 식각마스크를 이용하여 포지티브 포토레지스트(19)를 패턴닝한 후 식각하여 노즐(18)을 형성한다.
위와 같은 필업(fill-up)공정을 이용하여 잉크젯헤드를 제조하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 필업공정 시 포토레지스트가 길이방향으로 일정한 높이로 채워지는 것이 아니고 도 2b에 도시된 바와 같이 챔버(13)사이에서는 포토레지스트의 처짐을 발생된다. 특히, 도 2b의 점선으로 표시된 바와 같이 포토레지스트가 챔버(13)의 높이보다 낮게 채워지는 단차가 생기는 경우에, CMP공정을 이용하여 포토레지스트를 깍아도 단차를 없앨 수 없으며, 이후에 포토레지스트 위에 형성되는 노플판(18)에도 영향을 미친다.
둘째, 잉크젯헤드는 웨이퍼상에서 복수개가 한꺼번에 제조되는데, CMP공정을 이용하여 포토레지스트를 깍는 경우에, 웨이퍼전체에 걸쳐 균일하게 깍이는 것이 아니고, 불균일하게 깍여져 원하는 치수의 레벨(level)을 맞추는 것이 어렵다. 이로 인하여, 원하는 유로두께를 형성하는 것이 어렵다.
셋째, 균일한 유로구조의 구현이 어려워 셀간 편차가 커지며 잉크성능을 저하시킨다.
본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 필업공정과 CMP공정을 없애고 간단한 공정으로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 잉크젯헤드 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 잉크젯헤드 제조방법에 따르면, (a) 기판 위에 열원과 전극을 형성하는 단계;
(b) 상기 기판 위에 광경화성 에폭시수지로 이루어진 챔버층을 형성하는 단계;
(c) 상기 챔버층 위에 챔버가 될 부분을 노광시켜 경화시키는 단계;
(d) 상기 챔버층 위에 열경화성 에폭시수지로 이루어진 노즐층을 형성하는 단계;
(e) 상기 노즐층에 복수의 노즐을 형성하는 단계;
(f) 상기 챔버가 될 부분을 제외한 상기 챔버층의 나머지부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
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삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
본 발명에 따르면, 상기 (d)단계 후에 노즐층에 열을 가하여 상기 노즐층 전체를 경화시키는 단계를 더 포함한다.
삭제
본 발명에 따르면, 상기 노즐층에 140℃온도 하에서 20분간 열을 가한다.
본 발명에 따르면, 상기 (e)단계는 상기 노즐층위에 포지티브 포토레지스트를 이용하여 노즐을 패터닝하고 애싱(Ashing)공정을 이용하여 노광된 부분을 제거하여 노즐을 형성한다.
본 발명에 따르면, 상기 애싱(Ashing)공정은 O2CF4플라즈마를 이용하여 반응성이온식각(RIE)한다.
삭제
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 11은 본 발명에 따른 잉크젯헤드를 제조하는 방법을 제조순서를 따라 도시한 도면들이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일부재를 나타낸다.
본 발명은 챔버층과 노즐층을 형성하는 새로운 방법에 관한 것으로, 종래에는 챔버를 형성한 후 챔버 사이의 빈 공간(잉크챔버에 해당)에 희생층으로 채운 후 그 위에 노즐층을 형성한 다음 희생층을 제거함으로써 챔버층과 노즐층을 형성하였는데, 본원은 챔버층을 형성한 후 챔버가 될 부분을 경화만 시킨 후 챔버층 위에 노즐층을 형성한 다음 경화되지 않은 챔버층을 제거하여 챔버를 형성함으로써 종래의 필업공정(fill-up) 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 생략하여 보다 간단하면서도 치수의 정밀도를 높일 수 있는 잉크젯헤드 제조방법이다.
도 3을 참조하면, 기판(100)위에 복수의 열원(140)과 상기 복수의 열원(140)에 대응하는 복수의 단자(150)를 형성한다. 상기 복수의 열원(140)과 복수의 단자(150)를 형성하는 방법은 일반적으로 사용되는 방법을 이용할 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 복수의 열원(140)과 복수의 단자(150)가 형성되어 있는 기판(100)위에 소정높이로 챔버층(131)을 형성한다. 상기 챔버층(131)은 광경 화성 에폭시 수지(Photocurable Epoxy Resin)를 코팅하여 형성되는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 상기 챔버층(131)위에 네가티브 포토레지스트(Negative Photoresist)씌운 다음 광을 조사하여 복수의 챔버(130)를 패터닝한다. 상기 챔버층(131)중 광에 노출되는 부분은 나중에 챔버(130)가 형성될 부분이고, 광에 노출되지 않은 부분은 식각되어 제거될 부분이다.
상기 챔버층(131)을 형성하는 광경화성 에폭시 수지는 노광되면 경화되는 특성을 가진 물질이므로, 상기 챔버(130)가 형성될 부분은 노광시키고, 그렇지 않은 부분은 광을 차단시키면 된다. 따라서, 상기 챔버(130)가 형성될 부분은 광에 노출되었으므로 경화된다.
도 6을 참조하면, 상기 챔버층(131)에 상기 챔버(130)가 형성될 부분을 노광시켜 경화시킨 상태에서, 상기 챔버층(131)위에 소정높이로 노즐층(170)을 형성한다. 상기 노즐층(170)은 열경화성 에폭시수지(Thermocurable Epoxy Resin)를 코팅하여 형성되는 것이 바람직하다.
열경화성 에폭시수지를 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
열 개시제(thermo-initiator)인 CP-66(Ashai Denka Korea Chemical Co. 제품) 10ml와 크실렌(Xylene)(Samchun Chemical Co. 제품) 50ml가 혼합되어 준비된 용기에 EHPH-3150 에폭시 수지(Daicel Chemical Co. 제품) 90g 첨가한다. 이렇게 혼합된 용액을 약 24시간 동안 임펠러를 이용하여 섞는다.
도 7을 참조하면, 상기 노즐층(170)에 140도(섭씨)에서 20분간 열을 가하여 경화시킨다.
상기 노즐층(170)을 이루고 있는 열경화성 에폭시 수지는 열을 가하면 경화되는 특징을 가진다. 따라서, 상기 노즐층(170)에 열을 가하면 상기 노즐층(170)은 굳어진다.
도 8을 참조하면, 경화된 상기 노즐층(170)위에 복수의 노즐(171)이 패터닝된 포지티브 포토레지스트(Positive Photo Resist)씌운 다음 광을 조사한다. 상기 노즐층(170)중 노광되는 부분은 식각되어 제거될 부분이고, 노광되지 않는 부분은 그대로 남겨지는 부분이다.
본원의 특징 중 하나인 열경화성 에폭시 수지를 경화시켜 상기 노즐층(170)을 형성하는 것은, 광을 조사할 때 광이 경화된 열 경화성 에폭시 수지까지만 투과되고, 그 아래에 있는 상기 챔버층(131)에는 광이 투과되지 않기 때문에 광이 투과된 상기 노즐층(170)부분만을 제거할 수 있기 때문이다. 만약에 광경화성 에폭시 수지로 상기 노즐층(170)을 형성하고 광을 조사하는 경우에는 광이 상기 노즐층(170)뿐만 아니라 상기 챔버층(131)까지도 투과되어 원하는 형상을 얻기가 어렵게 된다.
도 9를 참조하면, 포지티브 포토레지스트를 씌운 다음 광을 조사한 후, O2CF4플라즈마를 이용하여 반응성이온식각(RIE)을 하여 노광된 부분을 제거한다. 그러면 복수의 노즐(171)이 형성된다.
도 10을 참조하면, 기판(100)에 잉크를 공급하는 통로인 매니폴드(110)를 형 성한다. 상기 매니폴드(110)를 형성하는 방법은 일반적인 방법을 사용할 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 상기 챔버층(131)중 노광되어 경화된 상기 챔버(130)를 제외하고 나머지 부분을 현상하여 제거함으로써 잉크를 일시적으로 수용하는 잉크챔버(160)를 형성한다. 그러면, 상기 복수의 열원(140)과 복수의 단자(130)가 노출되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯헤드 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 종래의 필업공정 및 CMP공정을 사용하지 않음으로 인하여 공정을 단순화하고 재현성을 향상시킬 수 있으며,
둘째, 고 해상도 노즐 및 유로가 요구하는 치수정밀도 및 셀 간 균일도를 향상시킬 수 있으며,
셋째, 원하는 형상치수제어 및 균일한 잉크유로를 형성함으로써 잉크토출성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. (a) 기판 위에 열원과 전극을 형성하는 단계;
    (b) 상기 기판 위에 광경화성 에폭시수지로 이루어진 챔버층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 챔버층 위에 챔버가 될 부분을 노광시켜 경화시키는 단계;
    (d) 상기 챔버층 위에 열경화성 에폭시수지로 이루어진 노즐층을 형성하는 단계;
    (e) 상기 노즐층에 복수의 노즐을 형성하는 단계;
    (f) 상기 챔버가 될 부분을 제외한 상기 챔버층의 나머지부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 (d)단계 후에 노즐층에 열을 가하여 상기 노즐층 전체를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 노즐층에 140℃온도 하에서 20분간 열을 가하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 (e)단계는 상기 노즐층 위에 포지티브 포토레지스트를 이용하여 노즐을 패터닝하고 애싱(Ashing)공정을 이용하여 노광된 부분을 제거하여 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 애싱(Ashing)공정은 O2CF4플라즈마를 이용하여 반응성이온식각(RIE)하는 것을 특징으로 하는 잉크젯헤드제조방법.
  9. 삭제
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