KR100893894B1 - 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 헤드칩의 전원패드와 플렉시블 회로기판의 리드선이 견고하게 결합된 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 프린터 헤드는, 복수의 전원패드에 접합된 복수의 리드선 각각의 주위에는 일측면은 리드선과 접합되고 하면은 전원패드와 접합되는 접합금속이 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 의한 프린트 헤드 제조방법은, 복수의 전원패드와 리드선 각각의 접합을 강화하기 위해, 복수의 전원패드에 접합된 리드선의 주위에 일측면은 리드선과 접합되고 하면은 전원패드와 접합되는 접합금속을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
헤드칩, 전원패드, 리드선, 압전접합, 접합금속
Description
도 1은 종래의 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 있어서, 잉크 카트리지와 헤드칩과의 결합관계를 나타내 보인 분해 사시도,
도 2는 도 1의 헤드칩의 부위를 나타내 보인 부분 평면도,
도 3은 도 2이 선 I-I을 따라 절단한 면을 나타내 보인 단면도,
도 4는 도 3의 전원패드와 리드선의 접합부(A)를 확대하여 나타내 보인 부분 단면도,
도 5는 도 4의 전원패드와 리드선의 접합부를 나타내 보인 부분 평면도,
도 6은 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드의 전원패드와 리드선의 접합부를 확대하여 나타내 보인 부분 단면도,
도 7은 도 6의 전원패드와 리드선 접합부의 부분 평면도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에서 헤드칩에 접합금속을 형성하는 공정의 일실시예를 나타내 보인 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110; 헤드칩 128; 하부메탈
132; 리드선 단부 141; 보호층
142; 전원패드 150; 접합금속
본 발명은 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드칩의 전원패드와 플렉시블 회로기판의 리드선의 접합을 강화시키는 접합금속이 형성된 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터의 프린트 헤드(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 잉크를 담고 있는 잉크 카트리지(10)와, 잉크 카트리지(10)에 부착되며 접촉패드(36)를 통해 프린터 본체(미도시)와 전기적 신호를 주고 받는 플렉시블 회로기판(30)을 구비한다.
프린트 헤드(1)는, 각각 버블을 생성하기 위한 히터(25, 도 3 참조)와 잉크 토출노즐(33)로 구성된 다수의 잉크 토출부를 갖는 헤드칩(20), 및 각각의 잉크 토출부를 구동 및 제어하는 회로들이 형성된 플렉시블 회로기판(flexible printed circuit board, 30)을 포함한다.
헤드칩(20)은 상면에 플렉시블 회로기판(30)의 배선(34)의 리드선의 단부(32)와 접합된 전원패드(42)와 히터(25)가 형성된 실리콘 기판(21), 기판(21) 위에 배치되어 잉크챔버(31)를 형성하는 챔버판(37), 및 잉크챔버(31) 위쪽에 배치되고 잉크 토출노즐(33)이 형성된 노즐판(35)을 구비한다.
기판(21)에는 잉크 카트리지(10)로부터 잉크챔버(33)로 잉크를 공급하기 위 한 잉크공급 매니폴드(22)가 기판(21)의 하면으로부터 상면으로 관통하여 형성되어 있다.
노즐판(35)과 챔버판(37)이 형성된 기판(21)은 잉크 카트리지(10)의 헤드칩 탑재용 홈(14)에 접착제에 의해 부착된다(도 1 참조).
이러한 프린트 헤드(1)의 동작을 살펴보면, 먼저, 잉크 카트리지(10)의 잉크 공급구(12)를 통해 공급되는 잉크는 프린트 헤드(1)의 실리콘 기판(21) 하면으로부터 잉크공급 매니폴드(22)를 통하여 챔버판(37)과 노즐판(35)에 의해 형성된 잉크챔버(31)에 도달한다.
잉크챔버(31)에 일시적으로 정체된 잉크는 히터(25)로부터 발생된 열에 의해 순간적으로 가열된다.
이때, 잉크는 폭발성 버블을 발생하고, 이에 따라 잉크챔버(31)내의 잉크 중 일부가 발생된 버블에 의해 잉크챔버(31) 위에 형성된 잉크 토출노즐(33)을 통하여 헤드칩(20) 밖으로 토출된다.
그런데, 이러한 종래의 프린트 헤드(1)는 기판(21)에 형성된 다수의 전원패드(42)가 압전 방식에 의해 상응하는 플렉시블 회로기판(30)의 배선(34)의 리드선 단부(32)와 접착되는 구조를 갖는다. 이때, 전원패드(42)는 하부메탈(28)과의 연결을 위해 형성된 관통홀에 형성되므로, 넓고 평평한 요(凹)홈의 형상을 갖게 된다. 따라서, 통상 구리(Cu)로 이루어진 리드선 단부(32)가 알루미늄(AL)으로 이루어진 전원패드(42)의 중앙부 상면(42a)에 압전 방식으로 접착될 때, 리드선 단부(32)는 전원패드(42)와 잘 접합되지 않는 경우도 발생하고, 접합된 경우에도 보호층(41)에 의해 항상 힘을 받고 있으므로 리드선 단부(32)와 전원패드(42) 사이에서 접합 불량이 발생하기 쉽게 된다.
이 상태에서, 프린트 헤드(1)의 와이핑 동작시 와이퍼(미도시)가 불완전하게 접합된 리드선 단부(32)와 빈번하게 접촉하게 되면, 리드선 단부(32)가 전원패드(42)로부터 떨어지게 되고, 이에 따라 해당하는 잉크 토출부의 잉크 분사가 이루어지지 않게 되는 인쇄불량을 발생하게 된다.
따라서, 헤드칩의 전원패드와 플렉시블 회로기판의 리드선 사이의 접합이 더욱 확실한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 이러한 프린트 헤드를 제조하는 방법에 대한 발명의 필요성이 제기되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 전원패드와 리드선 사이의 접합이 더욱 확실하게 되어 있는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전원패드와 리드선 사이의 접합이 더욱 확실한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 잉크 카트리지로부터 공급되는 잉크를 가열하는 복수의 히터와 히터로 전원을 공급하는 복수의 전원패드가 형성된 헤드칩과 잉크 카트리지의 일측에 설치되며 전원패드에 접합되는 복수의 리드선을 갖는 플렉시블 회로기판을 포함하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 있어서, 복수의 전원패 드에 접합된 복수의 리드선 각각의 주위에는 일측면은 리드선과 접합되고 하면은 전원패드와 접합되는 접합금속이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 제공함으로써 달성된다.
이때, 접합금속은 리드선의 양측면에 한개씩 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 접합금속의 단면은 사각형이고, 재질은 알루미늄(AL)으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 잉크 카트리지로부터 공급되는 잉크를 가열하는 복수의 히터와 히터로 전원을 공급하는 복수의 전원패드가 형성된 헤드칩과 잉크 카트리지의 일측에 설치되며 전원패드에 접합되는 복수의 리드선을 갖는 플렉시블 회로기판을 포함하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법에 있어서, 복수의 전원패드와 리드선 각각의 접합을 강화하기 위해, 복수의 전원패드에 접합된 리드선의 주위에 일측면은 리드선과 접합되고 하면은 전원패드와 접합되는 접합금속을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법를 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 의한 프린트 헤드 제조방법에 있어서, 접합금속 형성단계는, 전원패드에 알루미늄(AL)을 증착하는 단계; 알루미늄에 접합금속에 해당하는 패턴을 형성하는 단계; 패턴을 따라 알루미늄을 식각하여 접합금속을 형성하는 단계; 및 리드선이 접합금속 및 전원패드와 일체로 접합되도록 리드선을 접합하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 프린트 헤드 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 적용되는 프린트 헤드는 도 1 내지 도 3에 도시한 종래의 프린트 헤드(1)와 같이, 잉크 카트리지(미도시)로부터 공급되는 잉크를 토출하는 헤드 칩(110), 및 헤드칩(110)의 잉크 토출을 구동 및 제어하는 회로들이 형성된 플렉시블 회로기판(미도시)을 포함한다
헤드칩(110)은 잉크 카트리지(미도시)에서 공급되는 잉크를 토출하는 다수의 잉크 토출부(미도시), 및 잉크 토출부를 구동 및 제어하도록 하부 배선(미도시)을 구성하는 하부메탈(128)과 플렉시블 회로기판(미도시)의 리드선 단부(132)를 연결하는 다수의 전원패드(142)를 포함한다. 이때, 잉크 토출부는 도 1 및 도 2에 도시한 종래의 프린트 헤드(1)의 헤드칩과 마찬가지로, 반도체 기판(미도시)에 형성되며 잉크를 가열하여 버블을 생성하기 위한 히터(미도시)와 잉크 토출노즐(미도시)로 구성된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 전원패드(142)는 하부 배선을 형성하는 하부메탈(128)과 접촉하고 있으며, 전원패드(142)는 알루미늄(AL)을 증착하여 형성한다. 즉, 하부메탈(128)을 형성하고 그 위에 절연을 위한 중간 절연층을 도포한 후, 하부메탈(128)을 통해 히터(미도시)를 구동 및 제어하기 위해 관통홀을 형성한다. 그후, 관통홀에 알루미늄을 증착하면 도 6에 도시된 바와 같이 중앙부(142a)가 편평한 요홈인 전원패드(142)가 형성된다. 또한, 전원패드(142)의 중앙부 상면(142a)에는 플렉시블 회로기판의 리드선 단부(132)가 접합되어 있고, 전원패드(142)의 상면(142a)과 리드선 단부(132)의 양측면에는 접합금속(150)이 형성되어 있다. 이 접 합금속(150)은 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 접합금속(150)의 하면은 전원패드의 상면(142a)과 접합되어 있고, 일측면은 리드선 단부(132)와 접합되어 있기 때문에 리드선(132)과 전원패드(142)의 접합을 더욱 강력하게 하는 역할을 한다.
접합금속(150)은 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 리드선(132)의 양측면에 형성되도록 하는 것이 바람직하지만 전원패드(142)와 리드선 단부(132)와의 결합력이 크게 필요하지 않은 경우에는 리드선(132)의 일측면에만 형성하는 것도 가능하다. 또한, 전원패드(142)와 리드선 단부(132)와의 사이에 결합력이 크게 요구될 경우에는 리드선 단부(132) 전주위를 둘러싸도록 접합금속(150)을 형성할 수 있음도 당연하다. 특히, 접합금속(150)의 형상은 접합금속(150)을 형성하는 방법과 리드선 단부(132)와 전원패드(142) 사이의 필요한 결합력에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있으나, 증착등의 반도체 제조공정을 사용할 수 있도록 사각형의 단면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 프린트 헤드는 플렉시블 회로기판의 리드선 단부(132)가 헤드칩의 전원패드(142)에 압전 접합될 때, 접합 불량이 발생하는 것이 방지된다. 그러므로, 와이핑 동작에 의해 리드선 단부(132)가 전원패드(142)로부터 떨어지는 문제가 발생하지 않게 된다.
다음으로, 상기에서 설명한 접합금속을 구비하는 프린트 헤드의 제조방법에 대하여 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 설명한다.
공지의 잉크젯 프린터의 프린트 헤드용 헤드칩을 제조하는 공정기술을 사용 하여 헤드칩을 제조한 후 전원패드(142)가 도 8a와 같이 오픈(OPEN)되도록 한다.
그후, 전원패드(142)의 중앙부 상면(142a)에 감광물질의 도포 및 현상을 통해 접합금속이 형성될 필요가 없는 곳을 마스킹한다. 이어서, 전원패드(142)의 중앙부 상면(142a) 위로 알루미늄(AL)을 증착하면 향후 접합금속(150)을 이루는 금속층이 형성된다. 이때, 알루미늄은 접합금속이 리드선 단부를 전원패드에 견고하게 고정할 수 있을 정도의 높이가 되도록 증착한다. 알루미늄의 증착이 완료된 후, 금속층 위에 감광물질의 도포와 현상과정을 통해 접합금속의 패턴을 형성한다. 다음으로, 건식식각(Dry Etching)을 하면 리드선 단부가 삽입될 삽입부(151)를 갖는 접합금속(150)의 형성이 완료된다(도 8b 참조).
끝으로, 플렉시블 회로기판의 리드선 단부(132)를 삽입부(151)에 삽입한 후 압전 접합을 하면, 리드선 단부(132)가 전압패드(142)의 중앙부 상면(142a)에 접합되는 외에 양측면의 접합금속(150)에도 접합되어 3면에서 접합되게 된다. 따라서, 리드선 단부(132)가 전원패드(142)에 견고하게 접합되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 및 그 제조방법에 의하면, 플렉시블 회로기판의 리드선 단부가 접합금속에 의해 헤드칩의 전원패드에 견고하게 접합되기 때문에 접합불량이 발생하지 않고, 따라서 와이핑 동작시 와이퍼에 의해 리드선 단부가 전원패드로부터 떨어지는 등의 불량이 발생하지 않게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 의하면, 헤드칩의 전원패드와 플렉시블 회로기판의 리드선 사이의 접합이 더욱 확실하게 되어 접합이 떨어지지 않는 프린트 헤드를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법에 의하면, 헤드칩의 전원패드와 플렉시블 회로기판의 리드선 사이의 접합이 더욱 확실한 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (6)
- 잉크 카트리지로부터 공급되는 잉크를 가열하는 복수의 히터와 상기 히터로 전원을 공급하는 복수의 전원패드가 형성된 헤드칩과 상기 잉크 카트리지의 일측에 설치되며 상기 전원패드에 접합되는 복수의 리드선을 갖는 플렉시블 회로기판을 포함하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드에 있어서,상기 복수의 전원패드에 접합된 복수의 리드선 각각의 주위에는 일측면은 상기 리드선과 결합되고 하면은 상기 전원패드와 결합되는 접합금속이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접합금속은 상기 리드선의 양측면에 한개씩 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드.
- 제 2 항에 있어서, 상기 접합금속의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접합금속은 알루미늄(AL)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드.
- 잉크 카트리지로부터 공급되는 잉크를 가열하는 복수의 히터와 상기 히터로 전원을 공급하는 복수의 전원패드가 형성된 헤드칩과 상기 잉크 카트리지의 일측에 설치되며 상기 전원패드에 접합되는 복수의 리드선을 갖는 플렉시블 회로기판을 포함하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법에 있어서,상기 복수의 전원패드와 리드선 각각의 접합을 강화하기 위해, 상기 복수의 전원패드에 접합된 상기 리드선의 주위에 일측면은 상기 리드선과 접합되고 하면은 상기 전원패드와 접합되는 접합금속을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 접합금속 형성단계는,상기 전원패드에 알루미늄을 증착하는 단계;상기 알루미늄에 상기 접합금속에 해당하는 패턴을 형성하는 단계;상기 패턴을 따라 상기 알루미늄을 식각하여 상기 접합금속을 형성하는 단계; 및상기 리드선이 상기 접합금속 및 상기 전원패드와 일체로 접합되도록 상기 리드선을 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드 제조방법.
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