KR101063450B1 - 잉크젯 헤드 제조방법 - Google Patents

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Abstract

잉크젯 헤드 제조방법이 개시된다. 잉크를 수용하는 챔버와, 챔버의 일측에 형성되는 멤브레인을 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서, 제1 압전체 및 제2 압전체의 일면에 각각 분리홈을 형성하는 단계, 제1 및 제2 압전체의 분리홈이 서로 대향하도록, 제1 및 제2 압전체를 접합하는 단계, 분리홈이 노출되도록 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계, 제1 압전체의 타면을 멤브레인에 접합하는 단계 및 분리홈이 노출되도록 제2 압전체의 타면을 가공하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법은, 멤브레인에 스트레스를 가하지 않으면서도, 각각의 압전체를 분리하여 잉크젯 헤드의 구동부를 제조할 수 있다.
잉크젯 헤드, 엑츄에이터, 압전체, 후막형, 다이싱

Description

잉크젯 헤드 제조방법{Method for Manufacturing Ink-Jet Head}
본 발명은 잉크젯 헤드 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 전기적인 신호를 물리적인 힘으로 변환하여 노즐을 통해 잉크 액적을 토출함으로써 인쇄를 수행할 수 있는 장치이다. 최근 들어 잉크젯 헤드는 기존의 종이 및 섬유에 인쇄하는 그래픽 잉크젯 산업뿐만 아니라 프린트 기판, LCD 패널 등의 전자 부품 제작에도 그 적용이 확대되고 있다.
그에 따라, 기존의 그래픽 프린팅에 비하여 기능성 잉크를 정확하고 정밀하게 토출 시켜야 하는 전자부품용 잉크젯 프린팅 기술에는 기존의 잉크젯 헤드에서는 요구되지 않았던 기능들이 요구된다.
한편, 도 1은 종래 기술에 따라 잉크젯 헤드(12)를 나타낸 정단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 압전체(2)를 잉크젯 헤드(12)의 일면의 멤브레인(4)에 접합한 후, 각각의 챔버(6) 위에서 독립적인 구동부(3)를 형성하기 위해, 다이싱(dicing) 공정이 수행되었다.
이 때, 각각의 구동부(3)를 완전히 절단하기 위해 다이싱 공정을 수행하면, 잉크젯 헤드(12)의 실리콘 기판(4)에 심각한 스트레스를 가할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 문제로 인해 압전체(2)를 완전 절단하지 못하면, 도 1에 도시된 바와 같이 인접하는 각각의 구동부(3)가 서로 연결되어, 인접한 챔버(6)에 진동이 전달되는 crosstalk를 유발할 수 있었다.
더구나, 다이싱 공정을 수행할 때, 잉크젯 헤드의 실리콘 기판의 스트레스를 우려하여 얇은 절단날(saw blade)을 이용하여 두 번의 다이싱 공정을 수행하면, 인접한 구동부(3) 간에 벽(wall) 형태의 압전체 잔존물(8)이 남아 crosstalk를 유발할 수 있는 원인이 되었다.
본 발명은 crosstalk를 저감시킬 수 있는 구동부를 구비하는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크를 수용하는 챔버와, 챔버의 일측에 형성되는 멤브레인을 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서, 제1 압전체 및 제2 압전체의 일면에 각각 분리홈을 형성하는 단계, 제1 및 제2 압전체의 분리홈이 서로 대향하도록, 제1 및 제2 압전체를 접합하는 단계, 분리홈이 노출되도록 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계, 제1 압전체의 타면을 멤브레인에 접합하는 단계 및 분리홈이 노출되도록 제2 압전체의 타면을 가공하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법이 제공된다.
여기서, 잉크젯 헤드 제조방법은, 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계 이전에 제2 압전체의 타면을 캐리어에 접합하는 단계와, 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계와 제1 압전체의 타면을 멤브레인에 접합하는 단계 사이에 제2 압전체로부터 캐리어를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2 압전체의 타면을 가공하는 단계는 제1 및 제2 압전체의 타면을 각각 연마하여 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 멤브레인에 스트레스를 가하지 않으면서도, 각각의 압전체를 분리하여 잉크젯 헤드의 구동부를 제조할 수 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따라 잉크젯 헤드의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생 략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크젯 헤드의 일부를 나타낸 측단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드(100)는 리저버(111), 리스트릭터(113), 챔버(114), 멤브레인(115) 및 노즐(116) 등을 포함할 수 있다.
리저버(111)는 잉크를 수용하며, 이하에서 설명할 리스트릭터(113)를 통해 챔버(114)에 잉크를 공급한다. 리저버(111)는 유입구(112)를 통해 잉크젯 헤드(100)의 외부로부터 잉크를 공급받을 수 있다.
리스트릭터(113)는 리저버(111)와 이하에서 설명할 챔버(114)를 서로 연결시키며, 리저버(111)로부터 챔버(114)로 잉크를 공급하는 채널로서의 기능을 수행할 수 있다.
리스트릭터(113)는 리저버(111) 보다 작은 단면을 갖도록 형성되며, 후술할 압전체(190)에 의해 챔버(114)에 압력이 제공되는 경우 리저버(111)로부터 챔버(114)로 공급되는 잉크의 흐름을 제어할 수 있다.
챔버(114)의 일측은 리스트릭터(113)와 연결되며, 그 타측은 노즐(116)과 연결된다. 챔버(114)는 잉크젯 헤드(100)의 내부에 형성되어 잉크를 수용하며, 그 일측이 멤브레인(115)에 의해 커버된다.
잉크젯 헤드(100)는 복수 개가 길이 방향으로 잉크젯 헤드(100)의 내부에 형성될 수 있다. 그에 따라, 상술한 리저버(111)도 길이 방향으로 연장되어 복수 개가 형성될 수 있으며, 리스트릭터(113)도 각각의 챔버(114) 마다 리저버(111)와의 사이에 형성될 수 있다.
노즐(116)은 각각의 챔버(114)의 타측과 결합되며, 챔버(114)에 수용되어 있는 잉크가 잉크젯 헤드(100)의 외부로 토출되는 통로를 제공할 수 있다.
챔버(114)의 위치에 상응하는 잉크젯 헤드(100)의 일측, 즉 멤브레인(115)의 상면에는 후술할 구동부가 결합될 수 있다. 구동부는 진동을 발생시켜, 이 진동을 멤브레인(115)을 통해 챔버(114)에 전달함으로써, 챔버(114)에 압력을 공급할 수 있는 구성으로 예를 들어 압전체를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크젯 헤드 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크젯 헤드 제조방법은, 제1 압전체(210) 및 제2 압전체(220)의 일면에 각각 분리홈(212, 222)을 형성하는 단계(S100), 제1 및 제2 압전체(210, 220)의 분리홈(212, 222)이 서로 대향하도록, 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 접합하는 단계(S200), 분리홈(212)이 노출되도록 제1 압전체(210)의 타면을 가공하는 단계(S400), 제1 압전체(210)의 타면을 멤브레인에 접합하는 단계 및 분리홈(222)이 노출되도록 제2 압전체(220)의 타면을 가공하는 단계(S700)를 포함함으로써, 멤브레인에 스트레스를 가하지 않으면서도, 각각의 압전체를 분리하여 잉크젯 헤드의 구동부를 제조할 수 있다.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체(210, 220)에 분리홈(212, 222)을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1 및 제2 압전체(210, 220)의 일면에 각각 분리홈(212, 222)을 형성할 수 있다. (S100)
제1 및 제2 압전체(210, 220)는 예를 들어 후막형 압전체일 수 있다. 제1 및 제2 압전체(210, 220)는 잉크젯 헤드(100)의 복수의 챔버가 형성되는 방향으로 연장되는 형태를 가질 수 있다.
여기에, 각각의 챔버의 위치에 맞게 각각의 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 분리되도록 분리홈(212, 222)을 형성할 수 있다. 결국, 분리홈(212, 222)은 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 동일한 크기로 구획되도록 형성될 수 있다.
분리홈(212, 222)은 예를 들어, 다이싱(dicing) 등의 공정을 통해 형성될 수 있다. 분리홈(212, 222)의 깊이는 최종적으로 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 가져야 할 두께 이상을 가지도록 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 완전히 분리되지 않도록 형성될 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체(210, 220) 접합 공정을 나타낸 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다음으로, 제1 및 제2 압전체(210, 220)의 분리홈(212, 222)이 서로 대향하도록 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 접합시킬 수 있다. (S200)
제1 및 제2 압전체(210, 220)의 분리홈(212, 222)이 서로 대향하도록 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 각각 배치시킨 후에, 이들 간에 접합제(209)를 개재하고, 이를 압착하여, 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 접합시킬 수 있다. 이 때, 접합제(209)는 미량으로 제1 및 제2 압전체(210, 220) 간의 전기적 연결을 방해하지 않을 수 있다.
제1 및 제2 압전체(210, 220)의 분리홈(212, 222)이 서로 마주보도록 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 접합시킴으로써, 분리홈(212, 222)으로 나누어진 제1 및 제2 압전체(210, 220)는 최종적으로 하나의 구동부를 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 압전체(220)를 캐리어(300)에 접합하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 압전체(220)의 타면을 캐리어(300)에 접합시킬 수 있다. (S300)
제2 압전체(220)의 타면은 분리홈(222)이 형성되지 않는 부분으로, 이 부분을 캐리어(300)에 접합시킬 수 있다. 캐리어(300)는 이후 공정을 진행하기 위해 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 결합된 결합체를 임시적으로 지지하는 구성으로, 생략 가능하며 다른 방법으로 대체될 수 있음은 물론이다. 캐리어(300)는 예를 들어, dummy Si substrate를 이용할 수 있다.
제2 압전체(220)의 타면과 캐리어(300) 사이에 접합제(302)를 개재하고, 이들을 압착하여, 제2 캐리어(220)를 캐리어(300)에 접합시킬 수 있다. 이 때, 사용되는 접합제(302)는 이후 공정에서 재가열 들의 방법으로 접착력이 감소될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 압전체(210)의 일면을 연마하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 분리홈(212)이 노출되도록 제1 압전체(210)의 타면을 연마할 수 있다. (S400)
제1 압전체(210)의 타면은 연마와 같이 물리적인 방법으로 제1 압전체(210)의 일부를 제거함으로써 수행될 수 있고, 이 뿐만 아니라 예를 들어 에칭과 같은 화학적인 방법에 의해서도 제1 압전체(210)의 일부를 제거하여 수행될 수도 있다.
다음으로, 제2 압전체(220)로부터 캐리어(300)를 분리할 수 있다. (S500) 본 단계는 물리적으로 제2 압전체(220)를 캐리어(300)로부터 분리하여 수행될 수 있으며, 예를 들어, 재가열 등과 같이 화학적으로 접합제(302)의 접착력이 유지될 수 없는 환경을 형성함으로써 수행될 수도 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 압전체(210)의 일면을 멤브레인(115)에 접합하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 다음으로, 제1 압전체(210)의 타면을 멤브레인(115)에 접합시킬 수 있다. (S600)
제1 압전체(210)의 타면과 멤브레인(115)이 서로 대향하도록 배치한 후에, 이들 간에 접합제를 재개하여, 제1 압전체(210)의 타면을 멤브레인(115)에 접합시킬 수 있다.
이 때, 분리홈(212, 222)에 의해 분리된 제1 및 제2 압전체(210, 220)는 각각의 챔버(14)의 위치와 일치되도록 배치될 수 있다. 결국, 분리홈(212, 222)이 챔버(14) 간의 격벽(15)이 형성되는 위치와 일치하도록 제1 및 제2 압전체(210, 220)를 멤브레인(115) 상에 접합하여 본 단계가 수행될 수 있다.
이 때, 멤브레인(115) 상에는 도전성 금속층(118)이 형성되어, 이후에 설명할 구동부에 전기적 연결을 제공할 수 있는 전극으로 이용될 수 있다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 압전체(220)의 타면을 연마하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 다음으로, 분리홈(212, 222)이 노출되도록 제2 압전체(220)의 타면을 연마할 수 있다. (S700)
제2 압전체(220)의 타면을 연마하여, 제2 압전체(220)의 타면의 일부를 제거함으로써, 분리홈(222)으로 구획되는 제2 압전체(220)를 완전하게 분리할 수 있다. 이 때, 분리홈(212, 222)을 구획되는 제1 및 제2 압전체(210, 220)는 각각의 구동부(190)로 나누어질 수 있다.
따라서, 각각의 구동부(190)는 이들 간에 잔존하는 압전체로 연결되지 않으며, 본 실시예에 따라 잉크젯 헤드(100) 제조방법은 이로 인해 crosstalk가 발생할 수 있는 소지를 제거할 수 있다.
연마 공정은 제1 및 제2 압전체(210, 220)가 설계상 요구되는 높이를 가지고 잔존하도록 수행될 수 있어, 본 공정에서는 구동부(190)의 두께를 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 구동부(190)의 박형화가 요구되는 경우, 연마 공정에서 구동부(190)의 높이를 낮게 형성함으로써, 구동전압을 낮추고, 잉크젯 헤드(100)의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
연마 공정은, 연마와 같이 물리적인 방법으로 제2 압전체(220)의 일부를 제거함으로써, 수행될 수 있고, 에칭과 같은 화학적인 방법에 의해 2 압전체(220)의 일부를 제거함으로써 수행될 수 있다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체(210, 220)에 전극(119)을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 다음으로, 구동부(190)에 전기적 연결을 제공할 수 있는 전극(119)을 형성할 수 있다. 이 때, 전극(119)은 제1 및 제2 압전체(210, 220)와 전기적 연결을 가지도록 형성될 수 있다.
이 때, 형성되는 전극(119)은 제2 압전체(220)의 타면과 일측면, 제1 압전체(210)의 일측면에 형성될 수 있다. 따라서, 후막형 압전체를 적층하고, 각각의 제1 및 제2 압전체(210, 220)에 전기적 연결을 제공함으로써, 구동부(190)의 구동전압을 낮출 수 있게 된다.
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.
도 1은 종래 기술에 따라 압전체 다이싱(dicing) 공정을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크젯 헤드의 일부를 나타낸 측단면도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크젯 헤드 제조방법을 나타낸 순서도.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체에 분리홈을 형성하는 공정을 나타낸 단면도.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체 접합 공정을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 압전체를 캐리어에 접합하는 공정을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 압전체의 일면을 연마하는 공정을 나타낸 단면도.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 압전체의 일면을 멤브레인에 접합하는 공정을 나타낸 단면도.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 압전체의 타면을 연마하는 공정을 나타낸 단면도.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 및 제2 압전체에 전극을 형성하는 공정을 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 잉크젯 헤드 114: 챔버
190: 구동부 210: 제1 압전체
220: 제2 압전체 212, 222: 분리홈

Claims (4)

  1. 잉크를 수용하는 챔버와, 상기 챔버의 일측에 형성되는 멤브레인을 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서,
    제1 압전체 및 제2 압전체의 일면에 각각 분리홈을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 압전체의 상기 분리홈이 서로 대향하도록, 상기 제1 및 제2 압전체를 접합하는 단계;
    상기 제2 압전체의 타면을 캐리어에 접합하는 단계;
    상기 분리홈이 노출되도록 상기 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계;
    상기 제2 압전체로부터 상기 캐리어를 분리하는 단계;
    상기 제1 압전체의 타면을 상기 멤브레인에 접합하는 단계; 및
    상기 분리홈이 노출되도록 상기 제2 압전체의 타면을 가공하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압전체의 타면을 가공하는 단계는
    상기 제1 압전체의 타면을 연마하여 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압전체의 타면을 가공하는 단계는
    상기 제2 압전체의 타면을 연마하여 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 제조방법.
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