KR100915917B1 - 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법 - Google Patents

Abstract

잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법이 개시된다. 잉크젯 헤드를 구성하는 기판의 상면에 압전체를 접합하여 액츄에이터를 형성하는 방법으로서, 기판의 상면에 압전체에 상응하는 홈을 형성하는 단계; 홈에 접착제를 충전하는 단계; 및 홈에 압전체를 안착시키는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법은, 기판의 상면에 홈을 형성하고 접착제를 도포한 후 압전체를 접합함으로써, 균일한 액츄에이터를 형성할 수 있다.

잉크젯 헤드, 압전체, 접합

Description

잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법{Manufacturing method of actuator of jet head}

본 발명은 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법에 관한 것이다.

최근 잉크젯 기술을 다양한 분야, 예를 들어 바이오칩, PCB의 금속 배선, LCD의 색상 패턴 등의 분야에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이와 같이 잉크젯 기술을 새로운 분야에 적용하기 위해서는, 종이 위에 점도가 낮은 잉크 방울을 뿌려서 글자나 그림을 형성하는 종래기술과는 달리 금속 나노 입자나 높은 점도의 폴리머 등을 특수한 재질의 기판에 토출해야 하는 상황이 발생한다.

따라서 잉크젯 기술을 여러 분야에 적용하기 위해서는 헤드의 개발이 시급한 실정이다. 즉, 점도가 높은 잉크액적을 토출할 수 있어야 하고, 정밀도와 주파수가 높아야 하며, 잉크입자에 의한 헤드구조에의 화학적 반응이 없어야 하고, 노즐이 막히지 않아야 한다. 이와 같이 여러 가지 제약 조건들을 수용할 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 개발이 필요한 것이다.

이러한 잉크젯 프린팅 기술은 주로 사무자동화(OA) 분야에서 사용되어 왔고, 산업용으로는 포장재 마킹(marking)이나 의류 인쇄와 같은 분야에서 주로 사용되어 왔으며, 은 및 니켈 등의 나노 금속입자를 포함하는 기능성 잉크 등의 개발과 더불어 응용 가능성이 점차 확대되고 있다.

잉크젯 기술에 있어서 압전체를 접합하여 액츄에이터를 형성하는 공정은 잉크 토출 성공과 직접적인 연관이 있기 때문에 매우 중요한 공정이다. 압전체가 불균일하게 접합되는 경우, 헤드는 설계 특성과 전혀 다른 구동을 할 수 있기 때문이다. 따라서, 압전체의 접합을 위한 접착층이 얇고 균일하게 형성되는 것이 매우 중요하다.

도 1 내지 도 7은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법을 나타내는 공정도이다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 웨이퍼(1), 마스크(2), 에폭시 수지(3), 접착층(4), 압전체(5), 스퀴지(6), 액츄에이터(7)가 도시되어 있다.

종래기술에 따르면, 웨이퍼(1) 위에 마스크(2)를 정렬한 다음, 스퀴지(6)를 이용하여 에폭시 수지(3)를 도포하고 마스크(2)를 제거하여 접착층(4)을 형성한다. 접착층(4) 형성이 완료되면, 그 위에 압전체(5)를 올려놓은 후 열압착을 통하여 접착층(4)을 경화시켜 액츄에이터(7)를 형성하게 된다.

이러한 공정에서는 마스크(2)를 별도로 제작해야 하며 마스크 정렬, 압전체 정렬 등 두 번의 정렬공정이 있어야 한다. 또한 스크린 마스크의 두께를 얇게 제작하는 것은 어려운 일이어서 스크린 인쇄 후 열압착 조건을 이용하여 접착층의 두께를 얇고 균일하게 유지해야 하므로 불량이 발생할 가능성이 높은 문제가 있다.

본 발명은 구조적으로 균일한 접착제 도포를 가능케 함으로써 균일한 액츄에이터를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크젯 헤드를 구성하는 기판의 상면에 압전체를 접합하여 액츄에이터를 형성하는 방법으로서, 기판의 상면에 압전체에 상응하는 홈을 형성하는 단계; 홈에 접착제를 충전하는 단계; 및 홈에 압전체를 안착시키는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법을 제공할 수 있다.

홈을 형성하는 단계는 RIE(reactive ion etching)을 통하여 수행될 수 있다.

한편, 접착제는 열경화성 물질로 이루어질 수 있으며, 압전체를 압착시키는 단계는, 열압착을 통하여 수행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 상면에 홈을 형성하고 접착제를 도포한 후 압전체를 접합함으로써, 균일한 액츄에이터를 형성할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 액츄에이터 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일측면에 따른 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법을 나타내는 순서도이고, 도 9 내지 도 14는 도 8의 액츄에이터 형성방법을 나타내는 흐름 도이다. 도 9 내지 도 14를 참조하면, 기판(10), 홈(20), 접착제(30), 스퀴지(40), 압전체(PZT, 50)가 도시되어 있다.

먼저, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 상면에 압전체(50)에 상응하는 홈(20)을 형성한다(S110). 홈(20)이 형성되는 기판(10)은 잉크젯 헤드를 구성하는 것으로서, 홈(20)이 형성되는 위치는 잉크젯 헤드의 압력챔버의 위치에 따라 결정될 수 있다.

홈(20)은 압전체(50)가 안착될 것을 고려하여 압전체(50)의 면적보다 조금 크게 형성될 수 있으며, 압전체(50)에 의해 발생하는 진동의 전달 효율을 고려하여 3um 정도의 깊이로 형성될 수 있다. 설계상의 필요에 따라 홈(20)의 면적 및 깊이를 변경할 수 있음은 물론이다.

이러한 기판(10)은 실리콘 재질로 이루어질 수 있으며, 잉크젯 헤드를 스테인리스(SUS) 재질로 구성하는 경우라면, 기판(10)은 스테인리스 재질로 이루어질 수도 있다. 이와 같이, 기판(10)은 잉크젯 헤드의 재질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

기판(10)에 홈(20)을 형성하는 방법으로, 본 실시예에서는 수직 가공에 유리한 RIE(reactive ion etching)을 제시한다. 뿐만 아니라, 레이저 가공 등과 같이 그 밖의 다양한 방법을 통하여 홈(20)을 형성할 수도 있음은 물론이다.

한편, 홈(20)을 형성하기에 앞서 잉크젯 헤드를 구성하는 챔버(도 15의 63), 리스트릭터(도 15의 62), 리저버(도 15의 61) 등은 이미 형성되어 있을 수 있다. 챔버(도 15의 63), 리스트릭터(도 15의 62), 리저버(도 15의 61) 등을 형성한 후에 홈(20)을 형성함으로써, 잉크젯 헤드 내부에 이물질이 유입되는 것을 막을 수 있다.

다음으로, 홈(20)에 접착제(30)를 충전한다(S120). 본 실시예에서는 접착제(30)로서 열경화성 에폭시 수지를 제시한다. 그러나 필요에 따라 다양한 재질, 특성의 접착제(30)를 사용할 수도 있음은 물론이다.

홈(20)에 접착제(30)를 충전하기 위하여, 본 실시예에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 스퀴지(40)를 이용하는 방법을 제시하였다. 그러나 잉크젯 방식 등과 같이 그 밖의 다양한 방법을 이용할 수도 있음은 물론이다.

이처럼, 홈(20)을 형성한 후에 접착제(30)를 충전함으로써, 접착제(30)의 두께를 구조적으로 제한할 수 있는 효과를 나타낼 수 있게 된다. 균일한 두께로 홈에 접착제가 충전된 모습이 도 12에 도시되어 있다.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이 홈(20)과 압전체(50)를 정렬하고(S130), 열압착을 수행하여 압전체(50)를 홈(20)에 안착시킨다(S140). 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 열경화성 접착제(30)를 제시하였으므로, 열압착을 통하여 압전체(50)를 홈(20)에 안착시킴과 아울러 접착제(30)를 경화시킴으로써, 압전체(50)를 기판(10)에 견고하게 접합할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 공정을 통하여 형성된 잉크젯 헤드의 액츄에이터가 도 14에 도시되어 있으며, 이러한 액츄에이터와 리저버(61), 리스트릭터(62), 챔버(63) 및 노즐(64)을 구비한 잉크젯 헤드가 도 15에 도시되어 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1 내지 도 7은 종래기술에 따른 액츄에이터 형성방법을 나타내는 흐름도.

도 8은 본 발명의 일측면에 따른 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법을 나타내는 순서도.

도 9 내지 도 14는 도 8의 액츄에이터 형성방법을 나타내는 흐름도.

도 15는 도 8의 액츄에이터 형성방법을 통해 형성된 액츄에이터를 구비한 잉크젯 헤드를 나타내는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판 20: 홈

30: 접착제 40: 스퀴지

50: 압전체

Claims (3)

1. 잉크젯 헤드를 구성하는 기판의 상면에 압전체를 접합하여 액츄에이터를 형성하는 방법으로서,

   상기 기판의 상면에 상기 압전체에 상응하는 홈을 형성하는 단계;

   상기 홈에 접착제를 충전하는 단계; 및

   상기 홈에 상기 압전체를 안착시키는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 홈을 형성하는 단계는 RIE(reactive ion etching)을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 접착제는 열경화성 물질로 이루어지며,

   상기 압전체를 압착시키는 단계는, 상기 압전체의 적어도 일부가 상기 홈에 내장되도록 열압착함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 액츄에이터 형성방법.

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