KR20000031873A - 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents
잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000031873A KR20000031873A KR1019980048124A KR19980048124A KR20000031873A KR 20000031873 A KR20000031873 A KR 20000031873A KR 1019980048124 A KR1019980048124 A KR 1019980048124A KR 19980048124 A KR19980048124 A KR 19980048124A KR 20000031873 A KR20000031873 A KR 20000031873A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- forming
- silicon
- jet printer
- porous silicon
- ink jet
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 abstract 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- -1 isopropylene alcohol Chemical compound 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1623—Manufacturing processes bonding and adhesion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1625—Manufacturing processes electroforming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1629—Manufacturing processes etching wet etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2002/14306—Flow passage between manifold and chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14411—Groove in the nozzle plate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
Abstract
잉크 쳄버 등의 제작을 위하여 실리콘 웨이퍼에 양극 산화 공정을 이용하여 다공질 실리콘을 형성하고, 다공질 실리콘을 형성 후 실리콘 웨이퍼에 압전 막을 구동하기 위한 전극을 형성하며, 후막 또는 박막 공정을 이용하여 압전 막을 형성한다. 여기서 압전막은 분극 공정을 통하여 그 특성을 갖는다. 그리고 노즐의 제작을 위하여 패터닝 후 도금 공정을 통해 원하는 두께의 노즐을 형성하거나 감광성을 가지고 있는 폴리머 등을 이용하여 노즐을 형성하고 다공질 층을 제거하여 노즐 잉크 쳄버 일체형의 잉크 젯 프린터 헤드를 제조하게 된다. 여기에서 다공질 실리콘을 산화 실리콘으로 전환하여 잉크젯 헤드의 쳄버부를 제작하는 공정이 추가된다. 따라서 수직한 면을 갖는 쳄버의 구현이 가능하고 접합 공정이 불필요함으로써 지속적인 해상도의 증가 및 낮은 비용의 쳄버 제작이 가능하며, 수율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 잉크 젯 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉크 젯 프린터 헤드(Ink jet printer head)의 제조 과정에 관한 것이며, 마이크로 펌프 또는 마이크로 밸브의 제작 등에 이용될 수 있다.
일반적으로 프린터는 출력장치로 도트 매트릭스 방식, 잉크 분사 방식 및 레이저를 이용한 방식으로 나누어진다. 특히 잉크 분사 방식은 저렴한 가격으로 고해상도를 구현할 수 있어 널리 사용되고 있다.
도 5는 일반적인 잉크 젯 프린터의 헤드를 분해하여 도시한 분해 사시도이다. 프린터 헤드는 인쇄될 종이 면을 기준으로 순차적으로 다수의 플레이트 즉, 종이(도시 생략)에 잉크를 분사하기 위한 노즐(1a)이 형성되어 있는 제1 플레이트(1), 잉크 공급로(3a)가 형성되어 있는 제2 플레이트(3), 잉크 공급 및 토출 채널(5a, 5b)이 형성되어 있는 제3 플레이트(5), 잉크 공급 및 토출 채널(7a, 7b)이 형성되어 있는 제4 플레이트(7), 잉크 쳄버(9a)가 형성되어 있는 제5 플레이트(9) 그리고 제5 플레이트(9)의 잉크 쳄버(9a)를 폐쇄하고 있는 제6 플레이트(11)가 적층되어 있다. 제1, 2, 3 플레이트(1, 3, 5)는 통상적으로 박막의 금속판으로 이루어지고, 제4, 5, 6 플레이트(7, 9, 11)는 박막의 세라믹으로 이루어져 있다. 그리고 제6 플레이트(11)는 다이어프램으로 이루어져 잉크 쳄버(9a)의 부피를 가변시킬 수 있도록 구성되어 있다. 상술한 제6 플레이트(11)의 상단에는 압전 막(13)이 부착되어 있고, 압전 막(13)의 상단에는 전극(15)이 플렉시블 케이블(17)과 연결되어 압전 막에 통전시킬 수 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 다수의 플레이트는 각각 부품을 가공하여 접합하여 프린터 헤드를 제작하게 된다.
이와 같이 이루어져 있는 잉크 젯 프린터 헤드는 잉크가 제2 플레이트(3)의 잉크 공급로(3a)로 유입되고, 제3, 4 플레이트(5, 7)의 잉크 공급 채널(5a, 7a)을 통하여 제5 플레이트(9)의 잉크 쳄버(9a)에 저장된다. 이때 플렉시블 케이블(17) 및 전극(15)을 통하여 전기가 공급되면 압전 막(13)이 액츄에이터의 역할을 하여 잉크 쳄버(9a)의 부피를 감소시키게 된다. 그러면 잉크 쳄버(9a)의 잉크는 잉크 토출 채널(7b, 5b, 3b)을 통하여 노즐(1a)로 전달되고, 노즐(1a)에서 잉크가 종이로 분사된다. 따라서 종이에 잉크의 분사가 이루어져 인쇄가 이루어진다.
이러한 종래의 잉크 젯 프린터 헤드는 노즐, 잉크 채널 및 잉크 쳄버부를 따로 가공하여 접합하는 방식을 취하는데, 이러한 방법은 매우 정확한 정렬 기술이 요구되며, 정렬 공정에 따라 수율이 좋지 않게 될 수 있으며, 매우 정확한 정렬 기술은 제품의 성능 개선에 장애가 되는 문제점을 가지고 있다. 특히 해상도가 증가함에 따라 정렬 기술의 정밀도 향상이 요구되어 제품의 가격 상승으로 이어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 잉크 젯 프린터 헤드의 제조 공정에 필요한 노즐, 잉크 채널 및 잉크 쳄버부를 제작하는 공정에 반도체 제작 기술을 이용하여 정렬도 및 수율을 증대시키며, 제품의 성능을 개선하는데 기술적인 장애를 줄임으로써 높은 해상도의 프린터 헤드를 낮은 가격으로 생산할 수 있는 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1a 내지 도 1t는 본 발명에 따른 제1 실시예를 설명하기 위한 프린터 헤드의 제조 과정을 도시한 도면,
도 2a 내지 도 2u는 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명하기 위한 프린터 헤드의 제조 과정을 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3s는 본 발명에 따른 제3 실시예를 설명하기 위한 프린터 헤드의 제조 과정을 도시한 도면,
도 4a 내지 도 4t는 본 발명에 따른 제4 실시예를 설명하기 위한 프린터 헤드의 제조 과정을 도시한 도면,
도 5는 종래의 잉크 젯 프린터 헤드를 분해 도시한 사시도이다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼에 다공질 실리콘 영역을 형성하는 단계,
상기 다공질 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 반대면에 하부 전극을 형성하는 단계,
상기 하부 전극의 상단에 압전 막을 형성하는 단계,
상기 압전 막의 상단에 상부 전극을 형성하는 단계,
상기 다공질 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼 면에 포토 레지스터를 도포한 후 상기 다공질 실리콘과 접하는 일정한 부위만 남기고 포토 레지스터를 제거하는 단계,
상기 다공질 실리콘이 형성되어 있는 상기 실리콘 웨이퍼 면에 금속을 도금하는 단계,
상기 포토 레지스터 및 상기 다공질 실리콘을 제거하는 단계를 포함하여 잉크 젯 프린터 헤드를 제조한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1t는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법을 나타낸 것이다.
우선 실리콘 웨이퍼(101)의 잉크 쳄버(도시생략)를 형성하고자 하는 면에는 마스킹 물질(103)을 도포한다. 이 마스킹 물질(103)의 상단에는 포토 레지스터(105)를 도포하고, 잉크 쳄버를 형성하기 위한 부위(105a)를 제거한다. 그리고 포토 레지스터(105)가 제거된 영역(105a)의 마스킹 물질(103)을 제거하여 실리콘 웨이퍼(101)의 일부 영역(101a)을 노출시킨다. 그리고 실리콘 웨이퍼(101)를 불산(HF) 수용액(20-50%) 또는 불산 수용액에 에탄올이나 이소 프로필렌 알코올 계열이 첨가된 용액에 담근다. 그리고 다공질 실리콘(porous silicon) 영역을 형성하고자 하는 실리콘 웨이퍼의 반대면에 음극(anode)을 그리고 식각 용액에 양극(cathode)을 형성하여 다공질 실리콘 공정을 진행한다. 이때 양극과 음극에 정전류를 인가시켜 주면 노출된 실리콘 웨이퍼 영역(101a)이 다공질 실리콘 영역(101b)으로 변환된다. 이 다공질 실리콘 영역(101b)은 잉크 쳄버를 형성하기 위한 것이다.
계속해서 마스킹 물질(103)의 상면에 포토 레지스터(107)를 도포한다. 이 포트 레지스터(107)의 일부 영역 즉, 잉크 저장통을 형성하기 위한 영역(107a)을 제거한다. 이와 같이 제거된 포토 레지스터(107)의 영역(107a)에 의하여 노출되어 있는 마스킹 물질(103)을 제거한다. 그리고 상술한 다공질 실리콘 공정에 의하여 노출된 실리콘 웨이퍼 영역(101c)을 다공질 실리콘(101d)으로 변환시킨다.
그리고 마스킹 물질(103)의 상단에 포토 레지스터(109)를 도포한 후, 앞에서 형성된 다공질 실리콘 영역(101a, 101d) 사이 부분에 형성되어 있는 포토 레지스터 영역(109a)을 제거한다. 계속해서 이 포토 레지스터 영역(109a)에 의하여 노출되어 있는 마스킹 물질(103)을 제거한다. 그리고 상술한 다공정 실리콘 공정을 반복하여 수행한다. 그러면 다공질 실리콘 영역(101e)이 형성되는데 이 다공질 실리콘 영역(101e)은 잉크 저장통에서 잉크 쳄버로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급로를 형성시키기 위한 것이다.
이러한 다공질 실리콘 영역의 형성은 형성하고자 하는 쳄버의 두께가 두꺼운 부분부터 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다.
그리고 다공질 실리콘 영역(101b, 101d, 101e)에 형성되어 있던 남아있는 마스킹 물질(103)을 제거한다. 계속해서 이 다공질 실리콘 영역(101b)이 형성되어 있는 반대측면의 실리콘 웨이퍼(101)에 확산 방지 막(일반적으로 지르코니아(ZrO2), 111)을 형성한다. 이 확산 방지 막은 후술하는 하부 전극을 형성할 때 소성 온도로 인한 실리콘 웨이퍼의 반응을 막기 위한 것이다. 이 확산 방지 막이 형성된 상면, 즉 다공질 실리콘 영역(101b)이 형성되어 있는 반대면의 웨이퍼 실리콘(101) 측에 하부 전극(113)을 형성시킨다. 하부 전극(113)은 도전성이 우수한 백금(Pt)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
계속해서 하부 전극(113)의 상부에는 액츄에이터의 역할을 하는 압전 막(115)을 형성하고, 이 압전 막(115)은 후막 또는 박막 공정에 의하여 형성되고 그 상단에 상부 전극(117)을 형성한다. 상, 하부 전극(113, 117)은 전기를 인가시켜 압전 막(115)을 구동하기 위한 것이다. 이 압전 막(115)을 형성한 후 120。∼140。에서 4∼5KV/mm의 전계를 20∼40분간 가하여 분극 공정을 행하여 압전 엑츄에이터의 특성을 갖도록 한다.
상술한 압전 막(115)은 저온 소성용 첨가물(flux)로써 BBC(xBO1.5-yBiO1.5-zCdO) 또는 BC(3BaO-7CuO) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 일반적인 압전체(piezoelectric 계)의 소성 온도 보다 300℃이상 소성 온도를 낮출 수 있어 실리콘 공정을 가능하게 할 수 있다. 이들 재료의 물성은 전기 기계 결합계수(Kp)가 52% 이상, 유전율 1300이상, 소결밀도가 이론 밀도의 95% 이상, d31=-150pC/N 등이다. 특히, 압전 막(115)은 PbZrO3/PbTiO3의 몰(mole) 비 51/49∼53/47이 적당하며 여기에 0∼0.5중량 퍼센트(wt%)의 망간옥사이드(MnO2)를 첨가하고 망간 옥사이드에는 상술한 BBC(xBO1.5-yBiO1.5-zCdO, x+y+z=1, 0.25≤x≤0.35, 0.40≤y≤0.50)를 3∼7중량퍼센트(wt%)를 첨가하여 소성 조건을 900℃/4hr∼950℃/4hr로 하여 분말을 혼합하거나, PbZrO3/PbTiO3의 몰(mole) 비 51/49∼53/47이 적당하며 여기에 0∼0.5중량 퍼센트(wt%)의 망간옥사이드(MnO2)를 첨가하고 망간 옥사이드에는 상술한 BC(3BaO-7CuO)를 2∼6중량퍼센트(wt%)를 첨가하여 소성 조건을 900℃/4hr∼950℃/4hr로 하여 분말을 혼합한 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
압전막의 소성 조건이 상술한 범위 이상의 온도이면 실리콘 웨이퍼에 압전 막을 형성시킬 때 실리콘 웨이퍼의 손상이 발생할 여지가 많게 된다.
그리고 다공질 실리콘 영역(101b, 101d, 101e)이 형성된 실리콘 웨이퍼(101) 면에 두꺼운 포토 레지스터(119)를 도포한다. 도포된 포트 레지스터(119)는 다공질 실리콘 영역(101b)에 노즐이 형성될 정도의 크기를 갖는 영역(119a)만 남기고 다른 부분의 포토 레지스터(119)는 제거한다. 계속해서 다공질 실리콘 영역(101b, 101d, 101e)이 형성된 실리콘 웨이퍼(101)면에 도금 공정을 통해 금속 막(121)을 형성시킨다. 그리고 포토 레지스터(119a)를 제거한 후, 이 실리콘 웨이퍼(101)에 형성된 다공질 실리콘 영역(101b, 101d, 101e)을 식각 공정을 통하여 식각함으로서 노즐(122), 잉크 저장통(123), 잉크 공급로(125) 및 잉크 쳄버(127)를 형성시킨다. 다공질 실리콘 영역(101b, 101d, 101e)의 식각은 상온에서 수산화 칼륨(KOH) 또는 수산화 나트륨(NaOH) 등의 하이드로 옥사이드(hydroxide) 계열의 용액에 실리콘 웨이퍼를 담그고 일정한 시간이 지남으로서 이루어진다.
도 2a 내지 도 2u는 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법을 나타낸 것이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 과정에서 다공질 실리콘이 형성된 후에 이 다공질 실리콘을 산화 실리콘(131)으로 변환시키는 단계가 추가되며, 최종적으로 제1 실시예에서 다공질 실리콘을 제거하기 위한 단계 대신 산화 실리콘(131)을 제거하는 단계로 대치되는 점이 다르다.
제2 실시예에서 산화 실리콘(131)을 제거하는 과정은 상온의 불산(HF) 용액에 산화 실리콘(131)이 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼를 담그고 일정한 시간이 지나도록 하는 것이다.
도 3a 내지 도 3q는 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법을 나타낸 것이다.
제3 실시예는 제1 실시예와 과정이 유사하나, 다만 다공질 실리콘 및 하부 전극, 압전 막 그리고 상부 전극이 형성된 후 포토 레지스터를 도포하는 대신에 감광 폴리머(141, polymer) 박막을 형성시키고, 노즐이 형성될 부분의 폴리머 영역(141a)을 제거한 후, 실리콘 웨이퍼에 형성되어 있는 다공질 실리콘을 제거하는 단계를 가지는 점이 다르다. 이러한 감광 폴리머 박막 이용은 잉크젯 헤드의 제작 시 공정이 간단해지고 용이하게 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 4a 내지 도 4t는 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법을 나타낸 것이다.
제4 실시예는 제3 실시예와 유사하나, 다만 다공질 실리콘을 형성한 단계 이후에 이 다공질 실리콘을 산화 실리콘으로 변화시키고, 최종 단계에서 산화 실리콘을 제거하는 점이 다르다. 이 산화 실리콘의 제거 과정은 제2 실시예에서 설명한 산화 실리콘의 제거 과정과 동일하므로 상세한 설명은 제2 실시예의 산화 실리콘 제거 과정의 설명으로 대치한다.
본 발명은 반도체 공정을 이용하여 연속 공정이 가능하며, 이러한 연속 공정을 통하여 노즐, 잉크 쳄버 및 잉크 저장통이 일체로 이루어지는 잉크 젯 프린터 헤드를 제작함으로서 높은 해상도를 구현하기 위한 기술적인 제약 요건을 감소시킬 수 있다. 그리고 잉크 젯 프린터 헤드를 낮은 가격으로 생산할 수 있으며, 수율을 증대시킬 수 있다.
Claims (13)
- 실리콘 웨이퍼에 다공질 실리콘 영역을 형성하는 단계,상기 다공질 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 반대면에 하부 전극을 형성하는 단계,상기 하부 전극의 상단에 압전 막을 형성하는 단계,상기 압전 막의 상단에 상부 전극을 형성하는 단계,상기 다공질 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼 면에 노즐을 형성하는 단계,상기 다공질 실리콘을 제거하는 단계를 포함하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 실리콘 웨이퍼에 다공질 실리콘 영역을 형성하는 단계,상기 다공질 실리콘 영역을 산화 실리콘 층으로 변환시키는 단계,상기 산화 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 반대면에 하부 전극을 형성하는 단계,상기 하부 전극의 상단에 압전 막을 형성하는 단계,상기 압전 막의 상단에 상부 전극을 형성하는 단계,상기 산화 실리콘이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼 면에 노즐을 형성하는 단계,상기 산화 실리콘을 제거하는 단계를 포함하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노즐을 형성하는 단계는상기 포토 레지스터를 도포한 후 상기 다공질 실리콘 또는 산화 실리콘과 접하는 일정한 부위만 남기고 포토 레지스터를 제거하는 단계,상기 다공질 실리콘 또는 산화 실리콘이 형성되어 있는 상기 실리콘 웨이퍼 면에 금속을 도금하는 단계,상기 포토 레지스터를 제거하는 단계를 더 포함하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 노즐을 형성하는 단계는 상기 폴리머를 도포한 후 상기 다공질 실리콘 또는 산화 실리콘과 접하는 일정한 부위의 폴리머를 제거하여 이루어지는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 실리콘 웨이퍼에 상기 다공질 실리콘을 형성하는 단계는상기 실리콘 웨이퍼의 일면에 마스킹 물질을 도포하는 단계,상기 마스킹 물질의 상부에 상기 포토 레지스터를 도포하는 단계,상기 다공질 실리콘을 형성시키기 위한 부위의 상기 포토 레지스터를 제거하는 단계,상기 포토 레지스터가 제거된 부위의 마스킹 물질을 제거하는 단계,불산(HF) 수용액 또는 불산 수용액에 알코올 계열이 첨가된 식각 용액에 상기 실리콘 웨이퍼를 담그고, 상기 다공질 실리콘 영역을 형성시키고자 하는 반대편에 음극을 형성하며, 상기 식각 용액에 양극을 형성하여 상기 음극과 상기 양극에 정전류를 인가시키는 단계를 더 포함하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 하부 전극을 형성하기 전에 하부 전극이 형성될 상기 실리콘 웨이퍼 면에 확산 방지 막을 형성하는 단계를 더 포함하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제5항에 있어서,상기 실리콘 웨이퍼에 다공질 실리콘을 형성하는 단계를 반복하여 잉크 쳄버, 잉크 저장통 그리고 상기 잉크 쳄버와 상기 잉크 저장통을 연결하는 상기 잉크 공급로 영역을 상기 다공질 실리콘 영역으로 형성하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 다공질 실리콘 제거는 하이드로 옥사이드(hydroxide) 계열의 용액에 담그어 상온에서 식각하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 하이드로 옥사이드 계열의 용액은 수산화 칼륨(KOH) 또는 수산화 나트륨(NaOH) 용액으로 이루어지는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제2항에 있어서,상기 산화 실리콘 제거는 상온에서 불산(HF) 용액에 담그어 식각하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 압전 막은 저온 소성용 압전막 제작을 위한 첨가물로 BBC(xBO1.5-yBiO1.5-zCdO) 또는 BC(3BaO-7CuO)을 첨가하여 제조하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 압전 막은 PbZrO3/PbTiO3의 몰(mole) 비 51/49∼53/47로 이루어지며 여기에 0∼0.5중량 퍼센트(wt%)의 망간옥사이드(MnO2)를 첨가하고 망간 옥사이드에는 BBC(xBO1.5-yBiO1.5-zCdO, x+y+z=1, 0.25≤x≤0.35, 0.40≤y≤0.50)를 3∼7중량퍼센트(wt%)를 첨가하여 900℃/4hr∼950℃/4hr로 소성시켜 제조하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 압전 막은 PbZrO3/PbTiO3의 몰(mole) 비 51/49∼53/47로 이루어지며 여기에 0∼0.5중량 퍼센트(wt%)의 망간옥사이드(MnO2)를 첨가하고 망간 옥사이드에는 BC(3BaO-7CuO)를 2∼6중량퍼센트(wt%)를 첨가하여 900℃/4hr∼950℃/4hr로 소성시켜 제조하는 잉크 젯 프린터 헤드 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980048124A KR20000031873A (ko) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980048124A KR20000031873A (ko) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000031873A true KR20000031873A (ko) | 2000-06-05 |
Family
ID=19557803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980048124A KR20000031873A (ko) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000031873A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682917B1 (ko) * | 2005-01-18 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 |
-
1998
- 1998-11-11 KR KR1019980048124A patent/KR20000031873A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100682917B1 (ko) * | 2005-01-18 | 2007-02-15 | 삼성전자주식회사 | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8087754B2 (en) | Electrostatic actuator, droplet discharge head, method for driving droplet discharge head, and method for manufacturing electrostatic actuator | |
| US8052249B2 (en) | Liquid discharge head, liquid supply cartridge, and liquid jet apparatus having electrostatic actuator formed by a semiconductor manufacturing process | |
| JPH0671882A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
| US20040246313A1 (en) | Piezoelectric actuator of an ink-jet printhead and method for forming the same | |
| US6561634B1 (en) | Piezoelectric thin film device, a master disc for manufacturing thereof, an ink-jet recording head and manufacturing method thereof | |
| US8888253B2 (en) | Method of manufacturing electromechanical transducer layer, method of manufacturing electromechanical transducer element, electromechanical transducer layer formed by the method, electromechanical transducer element, inkjet head and inkjet recording apparatus | |
| KR20080033099A (ko) | 액츄에이터 장치의 제조 방법, 액츄에이터 장치 및 액체분사 헤드 | |
| JP2007038629A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイス並びにそれらの製造方法 | |
| JP2011108996A (ja) | 電気−機械変換膜の作製方法、電気−機械変換膜を備えた電気−機械変換素子、該素子を有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置 | |
| JP2008168438A (ja) | 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置 | |
| US20070214621A1 (en) | Method for manufacturing inkjet head, and inkjet head | |
| JP3280349B2 (ja) | マイクロアクチュエータ及びこれを適用したインクジェットプリンタヘッド | |
| US7201474B2 (en) | Liquid delivering apparatus and method of producing the same | |
| KR20000031873A (ko) | 잉크 젯 프린터 헤드 및 그 제조 방법 | |
| JPH11334063A (ja) | インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 | |
| US6315394B1 (en) | Method of manufacturing a silicon substrate with a recess, an ink jet head manufacturing method, a silicon substrate with a recess, and an ink jet head | |
| JP2001058401A (ja) | インクジェットヘッド | |
| JP2001277505A (ja) | インクジェットヘッド | |
| JPH11277755A (ja) | 凹部を有するシリコン基板とインクジェットヘッドの製造方法およびそのシリコン基板とインクジェットヘッド | |
| JP2007038452A (ja) | 静電アクチュエータ及びその製造方法、液滴吐出ヘッド及びその製造方法、デバイス並びに液滴吐出装置 | |
| JP2002172776A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP4100447B2 (ja) | 凹部を有するシリコン基板およびインクジェットヘッド | |
| JP2009067025A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP2011213036A (ja) | 液体噴射ヘッドの製造方法 | |
| JP2002127415A (ja) | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |