KR20050056000A - Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof - Google Patents

Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20050056000A
KR20050056000A KR1020030089076A KR20030089076A KR20050056000A KR 20050056000 A KR20050056000 A KR 20050056000A KR 1020030089076 A KR1020030089076 A KR 1020030089076A KR 20030089076 A KR20030089076 A KR 20030089076A KR 20050056000 A KR20050056000 A KR 20050056000A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
heater pair
substrate
forming
conductor
Prior art date
Application number
KR1020030089076A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김민수
신승주
신수호
오용수
국건
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030089076A priority Critical patent/KR20050056000A/en
Publication of KR20050056000A publication Critical patent/KR20050056000A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14056Plural heating elements per ink chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/1404Geometrical characteristics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/1412Shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14137Resistor surrounding the nozzle opening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433Structure of nozzle plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1625Manufacturing processes electroforming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography

Abstract

두 쌍의 히터를 가진 일체형 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조 방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 매니폴드와, 잉크 챔버와 매니폴드를 연결하는 잉크 채널이 형성된 기판과; 기판 상에 적층된 복수의 물질층으로 이루어지며, 잉크 챔버와 연결되는 노즐이 관통되어 형성된 노즐 플레이트와; 잉크 챔버의 상부에 위치하도록 노즐 플레이트 내부에 마련되며 노즐의 둘레에 배치된 서로 독립적으로 구동되는 제1 히터쌍과 제2 히터쌍; 및 노즐 플레이트 내부에 마련되며 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 접속되어, 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 전류를 공급하기 위한 제1 도체와 제2 도체;를 구비한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 두 쌍의 히터를 교대로 사용할 수 있으므로 프린트헤드의 수명이 연장되며, 두 쌍의 히터의 조합에 의해 서로 다른 체적을 갖는 잉크 액적을 토출할 수 있게 되어 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다. An integrated inkjet printhead with two pairs of heaters and a method of manufacturing the same are disclosed. The disclosed inkjet printhead comprises: a substrate having an ink chamber filled with ink to be discharged, a manifold for supplying ink to the ink chamber, and an ink channel connecting the ink chamber and the manifold; A nozzle plate comprising a plurality of material layers stacked on the substrate, the nozzle plate penetrating through the nozzle connected to the ink chamber; A first heater pair and a second heater pair provided inside the nozzle plate so as to be positioned above the ink chamber and driven independently of each other disposed around the nozzle; And a first conductor and a second conductor provided inside the nozzle plate and connected to the first heater pair and the second heater pair, respectively, to supply current to the first heater pair and the second heater pair, respectively. According to the present invention, since the two pairs of heaters can be used alternately, the life of the printhead is extended, and ink droplets having different volumes can be discharged by the combination of the two pairs of heaters, thereby improving print quality. You can.

Description

두 쌍의 히터를 가진 일체형 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조 방법{Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof}Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method

본 발명은 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 쌍의 히터를 가진 일체형 잉크젯 프린트헤드와 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thermally driven inkjet printhead, and more particularly, to an integrated inkjet printhead having two pairs of heaters and a manufacturing method thereof.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식(thermal type)의 잉크젯 프린터헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식(piezoelectric type)의 잉크젯 프린트헤드이다. In general, an inkjet printhead is an apparatus for ejecting a small droplet of printing ink to a desired position on a recording sheet to print an image of a predetermined color. Such inkjet printheads can be largely classified in two ways depending on the ejection mechanism of the ink droplets. One is a thermal inkjet printhead of a thermal type that generates bubbles in the ink by using a heat source and ejects ink droplets by the expansion force of the bubbles. A piezoelectric type inkjet printhead which ejects ink droplets by pressure applied to the ink due to deformation.

상기 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크를 순간적으로 가열함에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다. The ink droplet ejection mechanism of the thermally driven inkjet printhead will be described in detail as follows. When a pulse-type current flows to a heater made of a resistive heating element, as the heat is generated from the heater and the ink adjacent to the heater is instantaneously heated, ink is boiled and bubbles are generated, and the generated bubbles expand and are filled in the ink chamber. Pressure is applied. As a result, the ink near the nozzle is discharged out of the ink chamber in the form of droplets through the nozzle.

여기에서, 버블의 성장방향과 잉크 액적의 토출 방향에 따라 상기 열구동 방식은 다시 탑-슈팅(top-shooting), 사이드-슈팅(side-shooting), 백-슈팅(back-shooting) 방식으로 분류될 수 있다. 탑-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 동일한 방식이고, 사이드-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 직각을 이루는 방식이며, 그리고 백-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 서로 반대인 잉크 액적 토출 방식을 말한다. Here, the thermal driving method is further classified into a top-shooting, side-shooting, and back-shooting method according to the bubble growth direction and the ink droplet ejection direction. Can be. In the top-shooting method, the growth direction of the bubble and the ejection direction of the ink droplets are the same. In the side-shooting method, the growth direction of the bubble and the ejection direction of the ink droplets are perpendicular to each other. An ink droplet ejecting method in which the growth direction and the ejecting direction of the ink droplets are opposite to each other.

이와 같은 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는 일반적으로 다음과 같은 요건들을 만족하여야 한다. 첫째, 가능한 한 그 제조가 간단하고 제조비용이 저렴하며, 대량 생산이 가능하여야 한다. 둘째, 고화질의 화상을 얻기 위해서는 인접한 노즐 사이의 간섭(cross talk)은 억제하면서도 인접한 노즐 사이의 간격은 가능한 한 좁아야 한다. 즉, DPI(dots per inch)를 높이기 위해서는 다수의 노즐을 고밀도로 배치할 수 있어야 한다. 셋째, 고속 인쇄를 위해서는, 잉크 챔버로부터 잉크가 토출된 후 잉크 챔버에 잉크가 리필되는 주기가 가능한 한 짧아야 한다. 즉, 가열된 잉크의 냉각이 빨리 이루어져 구동 주파수를 높일 수 있어야 한다. Such thermally driven inkjet printheads generally must meet the following requirements. First, the production should be as simple as possible, inexpensive to manufacture, and capable of mass production. Second, in order to obtain a high quality image, the distance between adjacent nozzles should be as narrow as possible while suppressing cross talk between adjacent nozzles. In other words, in order to increase dots per inch (DPI), it is necessary to be able to arrange a plurality of nozzles at high density. Third, for high speed printing, the period during which ink is refilled in the ink chamber after the ink is ejected from the ink chamber should be as short as possible. In other words, the heated ink must be cooled quickly to increase the driving frequency.

도 1a 및 도 1b는 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일 예로서, 미국특허 US 4,882,595호에 개시된 잉크젯 프린트헤드의 구조를 나타내 보인 부분 절개 사시도 및 그 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 1A and 1B are partial cutaway perspective views illustrating a structure of an inkjet printhead disclosed in US Pat. No. 4,882,595 as an example of a conventional thermally driven inkjet printhead, and a cross-sectional view for explaining an ink droplet ejection process thereof. .

도 1a와 도 1b를 참조하면, 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는, 기판(10)과, 그 기판(10) 위에 설치되어 잉크(29)가 채워지는 잉크 챔버(26)를 한정하는 격벽(14)과, 잉크 챔버(26) 내에 설치되는 히터(12)와, 잉크 액적(29')이 토출되는 노즐(16)이 형성된 노즐 플레이트(18)를 구비하고 있다. 상기 히터(12)에 펄스 형태의 전류가 공급되어 히터(12)에서 열이 발생되면 잉크 챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)가 가열되어 버블(28)이 생성된다. 생성된 버블(28)은 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 잉크 챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)에 압력이 가해져 노즐(16)을 통해 잉크 액적(29')이 외부로 토출된다. 그 다음에, 매니폴드(22)로부터 잉크 채널(24)을 통해 잉크 챔버(26) 내부로 잉크(29)가 흡입되어 잉크 챔버(26)는 다시 잉크(29)로 채워진다. Referring to FIGS. 1A and 1B, a conventional thermal drive inkjet printhead includes a partition wall defining a substrate 10 and an ink chamber 26 provided on the substrate 10 and filled with ink 29. 14, a nozzle 12 provided with a heater 12 provided in the ink chamber 26, and a nozzle 16 through which ink droplets 29 'are discharged. When the current in the form of a pulse is supplied to the heater 12 to generate heat in the heater 12, the ink 29 filled in the ink chamber 26 is heated to generate bubbles 28. The generated bubbles 28 continue to expand, and thus pressure is applied to the ink 29 filled in the ink chamber 26 so that the ink droplets 29 'are discharged to the outside through the nozzle 16. Then, ink 29 is sucked from the manifold 22 through the ink channel 24 into the ink chamber 26 so that the ink chamber 26 is again filled with the ink 29.

그런데, 이러한 구조를 가진 종래의 탑-슈팅 방식의 잉크젯 프린트헤드를 제조하기 위해서는, 격벽(14)이 형성된 기판(10) 상에 노즐(16)이 형성된 노즐 플레이트(18)를 별도로 제작하여 본딩하여야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 노즐 플레이트(18)와 기판(10)의 본딩시에 오정렬의 문제가 발생될 수 있는 단점이 있다. 또한, 잉크 챔버(26), 잉크 채널(24) 및 매니폴드(22)가 평면상에 배치되어 있으므로, 단위 면적당 노즐(16)의 수, 즉 노즐 밀도를 높이는데 한계가 있으며, 이에 따라 높은 인쇄 속도와 고해상도를 가진 잉크젯 프린트헤드를 구현하기가 곤란하다. However, in order to manufacture a conventional top-shooting inkjet printhead having such a structure, the nozzle plate 18 having the nozzles 16 formed thereon must be separately manufactured and bonded on the substrate 10 having the partitions 14 formed thereon. Therefore, there is a disadvantage that a manufacturing process is complicated and a problem of misalignment may occur during bonding of the nozzle plate 18 and the substrate 10. In addition, since the ink chamber 26, the ink channel 24, and the manifold 22 are disposed on a plane, there is a limit to increasing the number of nozzles 16, i.e., the nozzle density, per unit area, and thus high printing. It is difficult to implement inkjet printheads with speed and high resolution.

최근에는, 상기한 바와 같은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 문제점을 해소하기 위하여 다양한 구조를 가진 잉크젯 프린트헤드가 제안되고 있으며, 도 2a와 도 2b에는 그 일 예로서 2002년 1월 29일에 특허공개번호 2002-007741호로 공개된 본 출원인의 한국특허출원에 개시된 일체형(monolithic) 잉크젯 프린트헤드가 도시되어 있다.Recently, in order to solve the problems of the conventional inkjet printhead as described above, inkjet printheads having various structures have been proposed, and as an example thereof, FIGS. The monolithic inkjet printhead disclosed in the applicant's Korean patent application published as 2002-007741 is shown. have.

도 2a와 도 2b를 참조하면, 실리콘 기판(30)의 표면쪽에는 반구형의 잉크 챔버(32)가 형성되어 있고, 기판(30)의 배면쪽에는 잉크 공급을 위한 매니폴드(36)가 형성되어 있으며, 잉크 챔버(32)의 바닥에는 잉크 챔버(32)와 매니폴드(36)를 연결하는 잉크 채널(34)이 관통 형성되어 있다. 그리고, 기판(30) 상에는 다수의 물질층(41, 42, 43)이 적층되어 이루어진 노즐 플레이트(40)가 기판(30)과 일체로 형성되어 있다. 노즐 플레이트(40)에는 잉크 챔버(32)의 중심부에 대응되는 위치에 노즐(47)이 형성되어 있으며, 노즐(47)의 둘레에는 전극(46)에 연결된 히터(45)가 배치되어 있다. 노즐(47)의 가장자리에는 잉크 챔버(32)의 깊이 방향으로 연장된 노즐 가이드(44)가 형성되어 있다. 상기 히터(45)에서 발생된 열은 절연층(41)을 통해 잉크 챔버(32) 내부의 잉크(48)로 전달되고, 이에 따라 잉크(48)는 비등되어 버블(49)이 생성된다. 생성된 버블(49)은 팽창하며 잉크 챔버(32) 내에 채워진 잉크(48)에 압력을 가하게 되고, 이에 따라 잉크(48)는 노즐(47)을 통해 액적(48')의 형태로 토출된다. 그 다음에, 대기와 접촉되는 잉크(48)의 표면에 작용하는 표면장력에 의해, 매니폴드(36)로부터 잉크 채널(34)을 통해 잉크(48)가 흡입되면서 잉크 챔버(32)에 다시 잉크(48)가 채워진다. 2A and 2B, a hemispherical ink chamber 32 is formed on the surface side of the silicon substrate 30, and a manifold 36 for ink supply is formed on the back side of the substrate 30. At the bottom of the ink chamber 32, an ink channel 34 connecting the ink chamber 32 and the manifold 36 is formed therethrough. In addition, a nozzle plate 40 formed by stacking a plurality of material layers 41, 42, and 43 on the substrate 30 is integrally formed with the substrate 30. The nozzle plate 40 is formed at a position corresponding to the center of the ink chamber 32 in the nozzle plate 40, and a heater 45 connected to the electrode 46 is disposed around the nozzle 47. At the edge of the nozzle 47, a nozzle guide 44 extending in the depth direction of the ink chamber 32 is formed. The heat generated by the heater 45 is transferred to the ink 48 inside the ink chamber 32 through the insulating layer 41, whereby the ink 48 is boiled to generate bubbles 49. The resulting bubbles 49 expand and apply pressure to the ink 48 filled in the ink chamber 32, whereby the ink 48 is ejected through the nozzle 47 in the form of droplets 48 ′. Then, by the surface tension acting on the surface of the ink 48 in contact with the atmosphere, the ink 48 is sucked from the manifold 36 through the ink channel 34, and the ink is returned to the ink chamber 32 again. 48 is filled.

상기한 바와 같은 구조를 가진 종래의 일체형 잉크젯 프린트헤드에 있어서는, 실리콘 기판(30)과 노즐 플레이트(40)가 일체로 형성되어 제조 공정이 간단하고 오정렬의 문제점이 해소되는 장점이 있으며, 또한 노즐(46), 잉크 챔버(32), 잉크 채널(34) 및 매니폴드(36)가 수직으로 배열됨으로써, 도 1a 도시된 잉크젯 프린트헤드에 비해 노즐 밀도를 높일 수 있는 장점이 있다. In the conventional integrated inkjet printhead having the structure as described above, the silicon substrate 30 and the nozzle plate 40 are integrally formed to simplify the manufacturing process and eliminate the problem of misalignment. 46, the ink chamber 32, the ink channel 34 and the manifold 36 are arranged vertically, there is an advantage that the nozzle density can be increased compared to the inkjet printhead shown in Figure 1a.

그런데, 상기한 바와 같은 구조를 가진 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 캐비테이션 손상(cavitation damage)이나 일렉트로 마이그레이션(electro-migration) 등의 원인으로 인하여 히터가 손상을 입거나 파손될 수 있으며, 이 경우에는 프린트헤드의 정상적인 작동이 곤란하게 되므로, 고해상도의 화상을 인쇄하기가 힘들고 프린트헤드의 수명이 단축된다. 여기에서, 캐비테이션 손상이라 함은, 팽창된 버블이 히터로부터의 에너지 공급이 중단됨에 따라 급속히 수축하여 소멸될 때, 버블이 최종적으로 소멸되는 부위에 작용하는 매우 높은 압력에 의해 그 부위의 히터가 손상을 입게되는 것을 말한다. However, in the conventional thermal drive inkjet printhead having the structure as described above, the heater may be damaged or damaged due to cavitation damage or electro-migration. In this case, since the normal operation of the print head becomes difficult, it is difficult to print a high resolution image and the life of the print head is shortened. Herein, cavitation damage means that when the expanded bubble contracts and disappears rapidly as the energy supply from the heater ceases, the heater at that site is damaged by a very high pressure acting on the site where the bubble finally dissipates. Say that you are wearing.

한편, 최근에는 노즐의 양측에 한 쌍의 사각형 히터를 배치하고, 한 쌍의 히터를 병렬로 연결한 구조의 한 프린트헤드가 제안되고 있다. 그러나, 이 경우에도 어느 한쪽의 히터가 손상 또는 파손된 경우에는 버블의 발생이 불완전하여 정상적인 잉크 토출 성능을 얻을 수 없으며, 다른 한쪽의 히터도 과밀집된 전류에 의해 쉽게 파손될 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, in recent years, a printhead having a structure in which a pair of rectangular heaters are arranged on both sides of the nozzle and a pair of heaters are connected in parallel has been proposed. However, even in this case, when one of the heaters is damaged or broken, the generation of bubbles is incomplete, and thus the normal ink ejection performance cannot be obtained, and the other heater can also be easily broken by the overcrowded current.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 노즐의 양측에 독립적으로 구동되는 두 쌍의 히터를 배치함으로써 그 수명을 증가시킬 수 있으며, 두 쌍의 히터의 조합에 의해 서로 다른 체적을 갖는 잉크 액적을 토출할 수 있는 일체형 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, in particular, by placing two pairs of heaters independently driven on both sides of the nozzle can increase the life, by a combination of two pairs of heaters An object of the present invention is to provide an integrated inkjet printhead capable of ejecting ink droplets having different volumes and a method of manufacturing the same.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드는, An integrated inkjet printhead according to the present invention for achieving the above technical problem,

토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 매니폴드와, 상기 잉크 챔버와 매니폴드를 연결하는 잉크 채널이 형성된 기판; A substrate having an ink chamber filled with ink to be discharged, a manifold for supplying ink to the ink chamber, and an ink channel connecting the ink chamber and the manifold;

상기 기판 상에 적층된 복수의 물질층으로 이루어지며, 상기 잉크 챔버와 연결되는 노즐이 관통되어 형성된 노즐 플레이트;A nozzle plate formed of a plurality of material layers stacked on the substrate and formed by penetrating a nozzle connected to the ink chamber;

상기 잉크 챔버의 상부에 위치하도록 상기 노즐 플레이트 내부에 마련되며, 상기 노즐의 둘레에 배치된 서로 독립적으로 구동되는 제1 히터쌍과 제2 히터쌍; 및A first heater pair and a second heater pair provided inside the nozzle plate so as to be positioned above the ink chamber and driven independently of each other and disposed around the nozzle; And

상기 노즐 플레이트 내부에 마련되며 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 접속되어, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 전류를 공급하기 위한 제1 도체와 제2 도체;를 구비하는 것을 특징으로 한다. A first conductor and a second conductor provided inside the nozzle plate and connected to the first heater pair and the second heater pair, respectively, for supplying current to the first heater pair and the second heater pair, respectively; It is characterized by.

여기에서, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍은 상기 노즐의 둘레에 서로 엇갈리도록 배치된 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제1 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 잉크 챔버의 어느 하나의 대각선 상에 배치되며, 상기 제2 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 잉크 챔버의 다른 대각선 상에 배치될 수 있다.Here, the first heater pair and the second heater pair are preferably arranged to be staggered around the nozzle. In this case, two unit heaters constituting the first heater pair may be disposed on one diagonal of the ink chamber, and two unit heaters constituting the second heater pair may be disposed on another diagonal of the ink chamber. Can be.

그리고, 상기 제1 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 제1 도체에 직렬로 연결되고, 상기 제2 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 제2 도체에 직렬로 연결된 것이 바람직하다. The two unit heaters constituting the first heater pair are preferably connected in series to the first conductor, and the two unit heaters constituting the second heater pair are connected in series to the second conductor.

상기 제1 도체를 이루는 단위 도체들과 상기 제2 도체를 이루는 단위 도체들은 두 개의 층으로 나뉘어 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 플레이트를 이루는 복수의 물질층들은 제1, 제2, 제3 및 제 4 보호층을 포함하며, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍은 상기 제1 보호층 위에 형성되며, 상기 단위 도체들 중 일부는 상기 제2 보호층 위에 배치되고, 상기 단위 도체들 중 나머지 부분은 상기 제3 보호층 위에 배치될 수 있다. The unit conductors constituting the first conductor and the unit conductors constituting the second conductor may be divided into two layers. In this case, the plurality of material layers constituting the nozzle plate may include first, second, third and fourth protective layers, and the first heater pair and the second heater pair are formed on the first protective layer. Some of the unit conductors may be disposed on the second passivation layer, and other portions of the unit conductors may be disposed on the third passivation layer.

상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍의 크기는 동일하거나 서로 다를 수 있다. The size of the first heater pair and the second heater pair may be the same or different.

상기 잉크 챔버는 상기 기판의 표면으로부터 소정 깊이로 형성된 측벽들에 의해 둘러싸인 것이 바람직하다. The ink chamber is preferably surrounded by sidewalls formed to a predetermined depth from the surface of the substrate.

상기 노즐 플레이트는 상기 기판 상에 적층된 복수의 보호층과, 상기 보호층 위에 적층되며 열전도성 있는 금속물질로 이루어진 열발산층을 포함하는 것이 바람직하다.The nozzle plate preferably includes a plurality of protective layers stacked on the substrate, and a heat dissipation layer made of a thermally conductive metal material stacked on the protective layer.

상기 복수의 보호층 사이에는 상기 제1 및 제2 히터쌍과 상기 제1 및 제2 도체로부터 절연되고 상기 기판과 상기 열발산층에 접촉되는 열전도층이 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 열전도층은 상기 제1 및 제2 도체와 동일한 금속물질로 이루어질 수 있다. A thermal conductive layer may be provided between the first and second heater pairs and the first and second conductors to contact the substrate and the heat dissipating layer between the plurality of protective layers. In this case, the heat conductive layer may be made of the same metal material as the first and second conductors.

상기 열발산층은 상기 보호층들에 형성된 컨택홀을 통해 상기 기판의 표면에 열적으로 접촉될 수 있다. 상기 열발산층은 전기도금에 의해 형성될 수 있으며, 이를 위해 상기 보호층들 위에 상기 열발산층의 전기도금을 위한 시드층이 형성된 것이 바람직하다. The heat dissipation layer may be in thermal contact with the surface of the substrate through contact holes formed in the passivation layers. The heat dissipation layer may be formed by electroplating. For this purpose, a seed layer for electroplating the heat dissipation layer may be formed on the protective layers.

그리고, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법은,And, the manufacturing method of the integrated inkjet printhead according to the present invention for achieving the above technical problem,

(가) 기판을 준비하는 단계;(A) preparing a substrate;

(나) 상기 기판 내부에 상기 기판을 이루는 물질과는 다른 물질로 이루어진 측벽을 형성하는 단계;(B) forming sidewalls of a material different from a material forming the substrate in the substrate;

(다) 적층된 다수의 물질층으로 이루어지며 상기 물질층들을 관통하는 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 상기 기판 상에 일체로 형성하면서, 상기 물질층들 사이에 상기 노즐의 둘레에 배치되며 서로 독립적으로 구동되는 제1 히터쌍과 제2 히터쌍 및 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 접속되어 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 전류를 공급하기 위한 제1 도체와 제2 도체를 형성하는 단계;(C) integrally forming a nozzle plate on the substrate, the nozzle plate consisting of a plurality of stacked material layers and having nozzles therethrough, disposed around the nozzles between the material layers and driven independently of one another; A first conductor and a second conductor connected to the first heater pair and the second heater pair and the first heater pair and the second heater pair respectively to supply current to the first heater pair and the second heater pair, respectively. Forming;

(라) 상기 측벽을 식각저지벽으로 이용하면서 상기 노즐을 통해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 측벽에 의해 한정되는 잉크 챔버를 형성하는 단계; (D) isotropically etching the substrate exposed through the nozzle while using the sidewall as an etch stop wall to form an ink chamber defined by the sidewall;

(마) 상기 기판의 배면을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계; 및(E) forming a manifold for supplying ink by etching the rear surface of the substrate; And

(바) 상기 매니폴드와 상기 잉크 챔버 사이의 상기 기판을 관통되도록 식각하여 잉크 채널을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.(F) forming an ink channel by etching through the substrate between the manifold and the ink chamber to form an ink channel.

상기 (가) 단계에서, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다.In the step (a), the substrate may be made of a silicon wafer.

상기 (나) 단계는, 상기 기판의 상면에 식각될 부위를 한정하는 식각 마스크를 형성하는 단계와; 상기 식각 마스크를 통해 노출된 상기 기판을 소정 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와; 상기 식각 마스크를 제거하는 단계와; 상기 기판의 표면에 상기 기판을 이루는 물질과는 다른 물질을 증착하면서 상기 트렌치 내부를 채워 상기 측벽을 형성하는 단계;를 구비할 수 있다. The step (b) may include forming an etching mask defining a portion to be etched on the upper surface of the substrate; Etching the substrate exposed through the etching mask to a predetermined depth to form a trench; Removing the etch mask; And filling the inside of the trench to form the sidewalls by depositing a material different from the material of the substrate on the surface of the substrate.

상기 (다) 단계는, (다-1) 상기 기판 상에 복수의 보호층을 순차적으로 적층하면서, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍 및 상기 제1 도체와 제2 도체를 상기 보호층들 사이에 형성하는 단계; 및 (다-2) 상기 보호층들 위에 금속으로 이루어진 열발산층을 형성하면서, 상기 노즐을 상기 보호층들과 상기 열발산층을 관통하도록 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다. In the step (c), (a-1) the plurality of protective layers are sequentially stacked on the substrate, and the first and second heater pairs and the first and second conductors Forming between; And (c-2) forming the heat dissipating layer made of a metal on the protective layers while penetrating the nozzles through the protective layers and the heat dissipating layer.

상기 (다-1) 단계는, 상기 기판의 상면에 제1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제1 보호층 위에 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍을 형성하는 단계와; 상기 제1 보호층 위에 제2 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제2 보호층 위에 상기 제1 도체와 제2 도체의 일부를 형성하는 단계와; 상기 제2 보호층 위에 제3 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제3 보호층 위에 상기 제1 도체와 제2 도체의 나머지 부분을 형성하는 단계와; 상기 제3 보호층 위에 제4 보호층을 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.The step (c-1) may include forming a first protective layer on an upper surface of the substrate; Forming the first heater pair and the second heater pair on the first protective layer; Forming a second protective layer on the first protective layer; Forming a portion of the first conductor and the second conductor on the second protective layer; Forming a third passivation layer on the second passivation layer; Forming a remaining portion of the first conductor and the second conductor on the third protective layer; And forming a fourth protective layer on the third protective layer.

여기에서, 상기 제2 보호층과 제3 보호층 위에는 상기 제1 및 제2 히터쌍과 상기 제1 및 제2 도체로부터 절연되고 상기 기판과 상기 열발산층에 접촉되는 열전도층이 형성될 수 있으며, 상기 열전도층은 상기 제1 및 제2 도체와 동일한 금속물질로 형성될 수 있다.Here, a heat conductive layer may be formed on the second protective layer and the third protective layer to be insulated from the first and second heater pairs and the first and second conductors and to contact the substrate and the heat dissipation layer. The heat conductive layer may be formed of the same metal material as the first and second conductors.

상기 (다-2) 단계에서, 상기 열발산층은 니켈, 구리, 알루미늄 및 금 중에서 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있으며, 전기도금에 의해 10 ~ 100㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하다.In the step (c-2), the heat dissipation layer may be made of any one metal of nickel, copper, aluminum and gold, and is preferably formed to have a thickness of 10 to 100 μm by electroplating.

상기 (다-2) 단계는, 상기 잉크 챔버가 형성될 부위의 상부에 소정의 직경으로 상기 보호층들을 식각하여 노즐의 하부를 형성하는 단계와; 상기 노즐의 내부에 희생층을 형성하는 단계와; 상기 희생층과 상기 보호층 위에 상기 열발산층의 전기도금을 위한 시드층을 형성하는 단계와; 상기 시드층 위에 노즐의 상부를 형성하기 위한 도금틀을 형성하는 단계와; 상기 시드층 위에 상기 열발산층을 전기도금에 의해 형성하는 단계와; 상기 도금틀과, 상기 도금틀 아래의 시드층 및 상기 희생층을 제거하여 상기 노즐을 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.Step (c-2) may include forming a lower portion of the nozzle by etching the passivation layers having a predetermined diameter on an upper portion of the portion where the ink chamber is to be formed; Forming a sacrificial layer inside the nozzle; Forming a seed layer for electroplating the heat dissipating layer on the sacrificial layer and the protective layer; Forming a plating mold for forming an upper portion of the nozzle on the seed layer; Forming the heat dissipating layer on the seed layer by electroplating; And removing the plating mold, the seed layer under the plating mold, and the sacrificial layer to form the nozzle.

여기에서, 상기 희생층과 도금틀은 포토레지스트 또는 감광성 폴리머로 이루어질 수 있으며, 상기 도금틀은 위쪽으로 갈수록 그 단면적이 점차 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the sacrificial layer and the plating frame may be made of a photoresist or a photosensitive polymer, and the plating frame is preferably formed in a tapered shape whose cross-sectional area is gradually narrowed upward.

그리고, 상기 열발산층을 형성하는 단계 후에, 상기 열발산층의 상면을 화학기계적연마 공정에 의해 평탄화하는 단계;를 더 구비하는 것이 바람직하다.And, after the step of forming the heat dissipating layer, the step of planarizing the upper surface of the heat dissipating layer by a chemical mechanical polishing process, it is preferable to further include.

상기 (바) 단계는, 상기 매니폴드가 형성된 상기 기판의 배면쪽에서 상기 기판을 반응성이온식각법에 의해 건식식각하여 상기 잉크 채널을 형성하는 것이 바람직하다.In the step (bar), it is preferable to dry-etch the substrate on the back side of the substrate on which the manifold is formed to form the ink channel by reactive ion etching.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, when one layer is described as being on top of a substrate or another layer, the layer may be present over and in direct contact with the substrate or another layer, with a third layer in between.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.3 is a schematic plan view of an integrated inkjet printhead in accordance with the present invention.

도 3을 참조하면, 칩 상태로 제조되는 잉크젯 프린트헤드의 표면에는 다수의 노즐(108)이 2열로 배치되어 있으며, 그 양측 가장자리 부위에는 와이어에 본딩될 본딩 패드들(101)이 배치되어 있다. 도면에서는, 상기 노즐들(108)이 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. Referring to FIG. 3, a plurality of nozzles 108 are arranged in two rows on the surface of an inkjet printhead manufactured in a chip state, and bonding pads 101 to be bonded to wires are disposed at both edge portions thereof. In the drawing, although the nozzles 108 are arranged in two rows, they may be arranged in one row, or may be arranged in three or more rows to further increase the resolution.

도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 평면도로서, 두 쌍의 히터와 도체의 배치 구조를 보여주는 도면이며, 도 5는 도 4에 표시된 X-X'선을 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 수직 단면도이다.FIG. 4 is a plan view of an integrated inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention, in which the portion B of FIG. 3 is enlarged, showing a layout structure of two pairs of heaters and a conductor, and FIG. 5 is shown in FIG. Vertical cross-sectional view of an integrated inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention along the line X-X '.

도 4와 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 잉크를 담고 있는 잉크 저장고(미도시)로부터 매니폴드(102), 잉크 채널(104), 잉크 챔버(106) 및 노즐(108)로 이어지는 잉크유로를 가진다. 4 and 5 together, the inkjet printhead according to the present invention is a manifold 102, ink channel 104, ink chamber 106 and nozzle 108 from an ink reservoir (not shown) containing ink. Has an ink flow path leading to

상기 매니폴드(102)는 기판(110)의 배면쪽에 형성되어 잉크를 담고 있는 잉크 저장고(미도시)와 연결된다. 따라서, 상기 매니폴드(102)는 잉크 저장고로부터 잉크 챔버(106)로 잉크를 공급하는 역할을 한다. The manifold 102 is formed on the back side of the substrate 110 and is connected to an ink reservoir (not shown) containing ink. Thus, the manifold 102 serves to supply ink from the ink reservoir to the ink chamber 106.

여기에서, 상기 기판(110)으로는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. Here, the wafer 110 may be a silicon wafer widely used in the manufacture of semiconductor devices.

상기 잉크 채널(104)은 잉크 챔버(106)와 매니폴드(102) 사이의 기판(110)을 수직으로 관통하여 형성된다. 상기 잉크 채널(104)은 잉크 챔버(106)의 중심부에 대응하는 위치에 하나만 형성될 수 있다. 한편, 상기 잉크 채널(104)은 잉크 챔버(106)의 양측 가장자리 부위에 두 개가 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 잉크 채널(104)은 잉크 챔버(106)와 매니폴드(102)를 수직으로 연결 가능한 어떠한 위치에도 형성될 수 있으며, 또한 잉크의 공급 속도 등을 고려하여 하나 또는 복수개가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 잉크 채널(104)은 원형이나 다각형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. The ink channel 104 is formed by vertically penetrating the substrate 110 between the ink chamber 106 and the manifold 102. Only one ink channel 104 may be formed at a position corresponding to the center of the ink chamber 106. Meanwhile, two ink channels 104 may be formed at both edge portions of the ink chamber 106. As such, the ink channel 104 may be formed at any position where the ink chamber 106 and the manifold 102 may be vertically connected, and one or more ink channels 104 may be provided in consideration of the supply speed of ink. have. The ink channel 104 may have various cross-sectional shapes, such as a circle or a polygon.

상기 잉크 챔버(106)는 토출될 잉크가 채워지는 공간으로서, 기판(110)의 표면쪽에 소정 깊이, 예컨대 10㎛ ~ 80㎛ 정도의 깊이로 형성된다. 그리고, 상기 잉크 챔버(106)는 이를 둘러싸는 측벽들(112)에 의해 한정되는 것이 바람직하다. 상기 측벽들(112)은 잉크 챔버(106)를 사각형으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 잉크 챔버(106)는 측벽들(112)에 의해 설계된 치수대로 매우 정확하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 잉크 챔버(106)는 잉크 액적의 토출 성능을 향상시킬 수 있도록 설계된 최적의 부피를 가질 수 있게 된다.The ink chamber 106 is a space in which the ink to be discharged is filled, and is formed on the surface of the substrate 110 at a predetermined depth, for example, about 10 μm to 80 μm. In addition, the ink chamber 106 is preferably defined by sidewalls 112 surrounding the ink chamber 106. The sidewalls 112 may be formed to surround the ink chamber 106 in a quadrangular shape. In this case, the ink chamber 106 can be formed very accurately in the dimensions designed by the side walls 112. That is, the ink chamber 106 may have an optimal volume designed to improve the ejection performance of the ink droplets.

상기 측벽들(112)은 기판(110)을 이루는 물질과는 다른 물질로 이루어진다. 이는 후술하는 바와 같이, 기판(110)의 등방성 식각에 의한 잉크 챔버(106)의 형성 과정에서 측벽들(112)이 식각 저지벽(etch stop)으로서 기능할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 기판(110)이 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우에는, 상기 측벽들(112)은 실리콘 산화물과 같은 절연물질로 이루어질 수 있다. 이 경우에는, 측벽(112)과 후술하는 제1 보호층(121)을 동일한 물질로 동시에 형성할 수 있는 장점이 있다. 한편, 상기 측벽들(112)은 금속물질로 이루어질 수 있다. 이 경우에는, 상기 측벽들(121)을 통해 잉크 챔버(106) 내부의 열이 보다 빨리 방출될 수 있는 장점이 있다. The sidewalls 112 may be formed of a material different from that of the substrate 110. This is to allow the sidewalls 112 to function as an etch stop in the process of forming the ink chamber 106 by isotropic etching of the substrate 110, as described below. Therefore, when the substrate 110 is made of a silicon wafer, the sidewalls 112 may be made of an insulating material such as silicon oxide. In this case, there is an advantage in that the side wall 112 and the first protective layer 121 described later can be simultaneously formed of the same material. Meanwhile, the sidewalls 112 may be made of a metal material. In this case, heat inside the ink chamber 106 may be discharged more quickly through the sidewalls 121.

상기한 바와 같이 잉크 챔버(106), 잉크 채널(104) 및 매니폴드(102)가 형성되어 있는 기판(110)의 상부에는 노즐 플레이트(120)가 마련된다. 상기 노즐 플레이트(120)는 잉크 챔버(106)의 상부벽을 이룬다. 이 노즐 플레이트(120)에는 잉크 챔버(106)로부터 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(108)이 수직으로 관통되어 형성된다.As described above, the nozzle plate 120 is provided on the substrate 110 on which the ink chamber 106, the ink channel 104, and the manifold 102 are formed. The nozzle plate 120 forms an upper wall of the ink chamber 106. The nozzle plate 120 is formed by vertically penetrating a nozzle 108 through which ink is discharged from the ink chamber 106.

상기 노즐 플레이트(120)는 기판(110) 상에 적층된 복수의 물질층들로 이루어진다. 이 물질층들은 복수의 보호층들(passivation layers, 121, 122, 123, 124)을 포함하며, 바람직하게는 금속으로 이루어진 열발산층(128)을 더 포함하고, 더 바람직하게는 열전도층(125, 126)을 더 포함한다. 그리고, 상기 보호층들(121, 122, 123, 124) 사이에는 두 쌍의 히터(131, 132)와, 두 쌍의 히터(131, 132) 각각에 접속되는 도체(141, 142)가 마련된다.The nozzle plate 120 is composed of a plurality of material layers stacked on the substrate 110. The material layers comprise a plurality of passivation layers 121, 122, 123, 124, further comprising a heat dissipation layer 128, preferably made of metal, more preferably a heat conducting layer 125 126). In addition, between the protective layers 121, 122, 123, and 124, two pairs of heaters 131 and 132 and conductors 141 and 142 connected to each of the two pairs of heaters 131 and 132 are provided. .

제1 보호층(121)은 노즐 플레이트(120)를 이루는 복수의 물질층 중 가장 아래쪽의 물질층으로서 기판(110)의 상면에 형성된다. 상기 제1 보호층(121)은 그 위에 형성되는 두 쌍의 히터(131, 132)의 보호 및 두 쌍의 히터(131, 132)와 그 아래의 기판(110) 사이의 절연을 위한 물질층으로서, 기판(110)의 표면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 증착함으로써 형성될 수 있다. The first passivation layer 121 is formed on the upper surface of the substrate 110 as the material layer at the bottom of the plurality of material layers constituting the nozzle plate 120. The first protective layer 121 is a material layer for protecting two pairs of heaters 131 and 132 formed thereon and insulation between the two pairs of heaters 131 and 132 and the substrate 110 thereunder. It may be formed by depositing silicon oxide or silicon nitride on the surface of the substrate 110.

상기 제1 보호층(121) 위에는 잉크 챔버(106)의 상부에 위치하여 잉크 챔버(106) 내의 잉크를 가열하는 두 쌍의 히터, 즉 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)이 형성된다. 상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)은 모두 동일한 크기의 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)은 노즐(108)의 둘레에 서로 엇갈리도록 배치된다. 즉, 제1 히터쌍(131)을 이루는 두 개의 단위 히터들은 잉크 챔버(106)의 어느 하나의 대각선 상에 배치되며, 제2 히터쌍(132)을 이루는 두 개의 단위 히터들은 잉크 챔버(106)의 다른 대각선 상에 배치된다.Two pairs of heaters, that is, the first heater pair 131 and the second heater pair 132, which are positioned above the ink chamber 106 and heat the ink in the ink chamber 106 on the first protective layer 121. Is formed. The first heater pair 131 and the second heater pair 132 may both be formed in a rectangular shape having the same size. The first heater pair 131 and the second heater pair 132 are disposed to alternate with each other around the nozzle 108. That is, the two unit heaters constituting the first heater pair 131 are disposed on one diagonal of the ink chamber 106, and the two unit heaters constituting the second heater pair 132 are the ink chamber 106. Are placed on different diagonals.

상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)은 서로 독립적으로 구동된다. 따라서, 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)에는 제1 도체(141)와 제2 도체(142)가 각각 접속된다. 상기 제1 도체(141)는 제1 히터쌍(131)을 이루는 두 개의 단위 히터에 직렬적으로 연결되며, 상기 제2 도체(142)는 제2 히터쌍(132)을 이루는 두 개의 단위 히터에 직렬적으로 연결되어, 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132) 각각에 독립적으로 펄스 전류를 인가하게 된다. 이러한 연결 구조를 이루기 위해, 상기 제1 도체(141)와 제2 도체(142)는 서로 절연되도록 각각 두 개의 층으로 나뉘어 형성되며, 각 층 사이에는 제2 보호층(122)이 개재된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다. The first heater pair 131 and the second heater pair 132 are driven independently of each other. Therefore, the first conductor 141 and the second conductor 142 are connected to the first heater pair 131 and the second heater pair 132, respectively. The first conductor 141 is connected in series to two unit heaters constituting the first heater pair 131, and the second conductor 142 is connected to two unit heaters constituting the second heater pair 132. Connected in series, a pulse current is applied to each of the first heater pair 131 and the second heater pair 132 independently. In order to achieve such a connection structure, the first conductor 141 and the second conductor 142 are divided into two layers so as to be insulated from each other, and a second protective layer 122 is interposed between the layers. This will be described later.

상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)은 독립적으로 구동될 수 있으므로, 매 토출시 또는 일정한 시간 간격을 두고 교대로 구동될 수 있으며, 또는 동시에 구동될 수도 있다. 상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)을 교대로 구동시키는 경우에는, 하나 또는 한 쌍의 히터만 지속적으로 사용하는 종래의 경우보다 프린트헤드의 수명이 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)을 동시에 구동시키는 경우에는, 발생되는 버블의 수가 많아지게 되므로 하나 또는 한 쌍의 히터에서 발생하는 버블보다 작은 크기의 버블로써 동일한 체적의 액적을 토출할 수 있게 된다. 이와 같이 버블의 크기가 작아지게 되면, 버블의 소멸시 히터에 가해지는 압력이 감소되고, 이에 따라 히터의 캐비테이션 손상이 즐어들게 되므로 프린트헤드의 수명이 연장된다. Since the first heater pair 131 and the second heater pair 132 may be driven independently, the first heater pair 131 and the second heater pair 132 may be driven alternately at every discharge or at regular time intervals, or may be simultaneously driven. When the first heater pair 131 and the second heater pair 132 are alternately driven, the life of the print head may be extended than in the conventional case of continuously using only one or a pair of heaters. In addition, when simultaneously driving the first heater pair 131 and the second heater pair 132, the number of bubbles generated increases, so that the same size as the bubbles smaller than the bubbles generated by one or a pair of heaters. The droplet of the volume can be discharged. As the size of the bubble is reduced in this way, the pressure applied to the heater at the time of disappearing of the bubble is reduced, and thus the cavitation damage of the heater is enjoyed, thereby extending the life of the printhead.

상기 제1 보호층(121)과 제1 히터쌍(131) 및 제2 히터쌍(132) 위에는 제2 보호층(122)이 형성된다. 상기 제2 보호층(122)도 제1 보호층(121)과 마찬가지로 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. A second passivation layer 122 is formed on the first passivation layer 121, the first heater pair 131, and the second heater pair 132. Like the first passivation layer 121, the second passivation layer 122 may be made of silicon nitride or silicon oxide.

상기 제2 보호층(122) 위에는 상기 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 각각의 일부분이 형성되며, 또한 제1 열전도층(125)이 형성된다. 상기 제2 보호층(122) 위에는 제3 보호층(123)이 형성되며, 제3 보호층(123) 위에는 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 각각의 나머지 부분과 제2 열전도층(126)이 형성된다. A portion of each of the first conductor 141 and the second conductor 142 is formed on the second protective layer 122, and a first heat conductive layer 125 is formed. The third passivation layer 123 is formed on the second passivation layer 122, and the remaining portions of the first conductor 141 and the second conductor 142 and the second heat conducting layer are formed on the third passivation layer 123. 126 is formed.

상기 제1 열전도층(125)은 제1 히터쌍(131) 및 제2 히터쌍(132)과 그 주변의 열을 기판(110)과 후술하는 열발산층(128)으로 전도시키는 기능을 한다. 그리고, 제1 열전도층(125)은 제1 보호층(121)과 제2 보호층(122)을 관통하여 형성된 컨택홀(H)을 통해 기판(110)의 상면에 접촉된다. 그리고, 상기 제1 열전층(125)은 제1 도체(141) 및 제2 도체(142)와 함께 도전성이 양호한 금속, 예컨대 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 금이나 은으로 이루어질 수 있다. The first heat conductive layer 125 functions to conduct the first heater pair 131 and the second heater pair 132 and the heat around them to the substrate 110 and the heat dissipating layer 128 described later. The first thermal conductive layer 125 is in contact with the upper surface of the substrate 110 through a contact hole H formed through the first protective layer 121 and the second protective layer 122. The first thermoelectric layer 125 may be made of a metal having good conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy, or gold or silver, together with the first conductor 141 and the second conductor 142.

도 6에는 전술한 바와 같이 두 개의 층으로 나뉘어 형성되는 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 중 아래층에, 즉 제2 보호층(122) 위에 형성된 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 각각의 일부분이 도시되어 있다. 구체적으로, 제2 보호층(122) 위에는 제1 도체(141)를 구성하는 단위 도체들(141a, 141b)과 제2 도체(142)를 구성하는 단위 도체들(142a, 142c)이 형성된다. 상기 단위 도체들(141a, 141b, 142a, 142c)은 제2 보호층(122)에 형성된 비아홀(C)을 통해 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)의 단부에 각각 접속된다. In FIG. 6, as described above, the first conductor 141 and the second conductor 141 and the second conductor 141 formed on the lower layer of the first conductor 141 and the second conductor 142 are formed on the second protective layer 122. A portion of each of the conductors 142 is shown. In detail, the unit conductors 141a and 141b constituting the first conductor 141 and the unit conductors 142a and 142c constituting the second conductor 142 are formed on the second protective layer 122. The unit conductors 141a, 141b, 142a, and 142c are connected to ends of the first heater pair 131 and the second heater pair 132, respectively, via via holes C formed in the second passivation layer 122. .

도 7에는 두 개의 층으로 나뉘어 형성되는 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 중 위층에, 즉 제3 보호층(123) 위에 형성된 제1 도체(141)와 제2 도체(142) 각각의 나머지 부분이 도시되어 있다. 구체적으로, 제3 보호층(123) 위에는 제1 도체(141)를 구성하는 단위 도체들(141c, 141d)과 제2 도체(142)를 구성하는 단위 도체(142b)가 형성된다. 상기 단위 도체들(141c, 141d, 142b)들도 제3 보호층(123)에 형성된 비아홀(C)을 통해 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)의 단부에 각각 접속된다. In FIG. 7, the first conductor 141 and the second conductor 142 formed on the upper layer of the first conductor 141 and the second conductor 142, that is, formed on the third protective layer 123, are formed in two layers. Each remaining part is shown. Specifically, unit conductors 141c and 141d constituting the first conductor 141 and unit conductors 142b constituting the second conductor 142 are formed on the third passivation layer 123. The unit conductors 141c, 141d, and 142b are also connected to ends of the first heater pair 131 and the second heater pair 132 through via holes C formed in the third passivation layer 123, respectively.

상기한 바와 같이, 제1 도체(141)와 제2 도체(142)는 두 개의 층으로 나뉘어져 형성되며, 이에 따라 서로 절연된 상태로 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132) 각각에 직렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 도체(141)는 세 개의 단위 도체들(141a, 141b, 141c)이 차례로 연결되어 도 4에 도시된 바와 같은 방향으로 제1 히터쌍(131)의 단위 히터들에 전류를 공급할 수 있게 되며, 제2 도체(142)는 네 개의 단위 도체들(142a, 142b, 142c, 142b)이 차례로 연결되어 도 4에 도시된 바와 같은 방향으로 제2 히터쌍(132)의 단위 히터들에 전류를 공급할 수 있게 된다.As described above, the first conductor 141 and the second conductor 142 are divided into two layers, and thus, the first heater pair 131 and the second heater pair 132 are insulated from each other. Can be connected in series. Specifically, the first conductor 141 is connected to the three unit conductors (141a, 141b, 141c) in order to supply current to the unit heaters of the first heater pair 131 in the direction as shown in FIG. In the second conductor 142, four unit conductors 142a, 142b, 142c, and 142b are sequentially connected to the unit heaters of the second heater pair 132 in the direction as shown in FIG. 4. Current can be supplied.

한편, 상기한 제1 도체(141)와 제2 도체(142)의 배치 구조는 단지 예시적인 것이며, 제1 히터쌍(131)과 제2 히터쌍(132)의 배치 구조에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Meanwhile, the arrangement of the first conductor 141 and the second conductor 142 is merely exemplary, and may be variously changed according to the arrangement of the first heater pair 131 and the second heater pair 132. Can be.

상기 제2 열전도층(126)은 제1 열전도층(125)와 동일한 기능을 가지며, 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 그리고, 제2 열전도층(126)은 제3 보호층(123)에 형성된 컨택홀(H)을 통해 제1 보호층(125)의 상면에 접촉된다. The second thermal conductive layer 126 has the same function as the first thermal conductive layer 125 and may be made of the same material. The second thermal conductive layer 126 is in contact with the upper surface of the first protective layer 125 through the contact hole H formed in the third protective layer 123.

상기 제3 보호층(123)과 제1 도체(141) 및 제2 도체(142)와 제2 열전도층(126) 위에는 제4 보호층(124)이 형성된다. 상기 제4 보호층(124)은 그 위에 형성되는 열발산층(128)과 그 아래의 제1 및 제2 도체(141, 142) 사이의 절연을 위한 것으로, TEOS(Tetraethylorthosilicate) 산화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. A fourth passivation layer 124 is formed on the third passivation layer 123, the first conductor 141, the second conductor 142, and the second heat conductive layer 126. The fourth protective layer 124 is for insulation between the heat dissipation layer 128 formed thereon and the first and second conductors 141 and 142 thereunder, and is a tetraethylorthosilicate (TEOS) oxide, silicon oxide or It may be made of silicon nitride.

상기 열발산층(128)은 제4 보호층(124) 위에 형성되며, 컨택홀(H)을 통해 상기 제2 열전도층(126)에 접촉된다. 따라서, 상기 열발산층(128)은 제2 및 제1 열전도층(126, 125)을 통해 기판(110)의 상면에 열적으로 접촉된다. 상기 열발산층(128)은 열전도성이 양호한 금속물질, 예컨대 니켈, 구리, 알루미늄 또는 금과 같은 금속물질로 이루어진다. 그리고, 상기 열발산층(128)은 하나의 금속층 또는 복수의 금속층으로 이루어질 수 있다. 이러한 열발산층(128)은 제4 보호층(124) 위에 상기 금속물질을 전기도금함으로써 10 ~ 100㎛ 정도의 비교적 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이를 위해, 제4 보호층(124) 위에는 상기 금속물질의 전기도금을 위한 시드층(seed layer, 127)이 마련될 수 있다. 상기 시드층(127)은 구리, 크롬, 티타늄, 금 또는 니켈 등의 도전성이 양호한 금속물질로 이루어진다. The heat dissipation layer 128 is formed on the fourth passivation layer 124 and is in contact with the second heat conductive layer 126 through the contact hole H. Therefore, the heat dissipation layer 128 is in thermal contact with the upper surface of the substrate 110 through the second and first heat conductive layers 126 and 125. The heat dissipation layer 128 is made of a metal material having good thermal conductivity, such as nickel, copper, aluminum, or gold. The heat dissipation layer 128 may be formed of one metal layer or a plurality of metal layers. The heat dissipation layer 128 may be formed to a relatively thick thickness of about 10 ~ 100㎛ by electroplating the metal material on the fourth protective layer 124. To this end, a seed layer 127 for electroplating the metal material may be provided on the fourth passivation layer 124. The seed layer 127 is made of a metal material having good conductivity such as copper, chromium, titanium, gold, or nickel.

상기한 바와 같이, 금속으로 이루어진 열발산층(128)은 도금 공정에 의해 형성되므로, 잉크젯 프린트헤드의 다른 구성요소들과 일체로 형성될 수 있으며, 또한 비교적 두꺼운 두께로 형성될 수 있으므로 효과적인 방열이 이루어질 수 있다. As described above, since the heat dissipation layer 128 made of metal is formed by a plating process, the heat dissipation layer 128 may be formed integrally with other components of the inkjet printhead, and may be formed with a relatively thick thickness, so that effective heat dissipation may be achieved. Can be done.

이러한 열발산층(128)은 두 쌍의 히터(131, 132) 및 그 주변의 열을 외부로 발산하는 기능을 한다. 따라서, 잉크가 토출된 후에 두 쌍의 히터(131, 132)와 그 주변에 잔존된 열은 상기한 열전도층(125, 126)과 열발산층(128)을 통해 기판(110)으로 전도되거나 외부로 발산된다. 이와 같이, 열전도층(125, 126)과 열발산층(128)이 구비된 경우에는, 잉크가 토출된 후에 보다 빠른 방열이 이루어질 수 있으므로, 보다 높은 구동 주파수로 안정적인 인쇄가 가능하게 된다. The heat dissipation layer 128 functions to dissipate the pair of heaters 131 and 132 and the heat around them to the outside. Therefore, after the ink is discharged, the heat remaining in the two pairs of heaters 131 and 132 and the periphery thereof is conducted to the substrate 110 through the heat conducting layers 125 and 126 and the heat dissipating layer 128, or externally. Is divergent. As such, when the heat conductive layers 125 and 126 and the heat dissipation layer 128 are provided, faster heat dissipation can be achieved after the ink is discharged, so that stable printing can be performed at a higher driving frequency.

또한, 상기한 바와 같이 열발산층(128)은 비교적 두꺼운 두께로 형성될 수 있으므로, 노즐(108)의 길이를 충분히 길게 확보할 수 있게 된다. 따라서, 안정적인 고속 인쇄가 가능하게 되고, 노즐(108)을 통해 토출되는 잉크 액적의 직진성이 향상된다. 즉, 토출되는 잉크 액적이 기판(110)에 대해 정확히 수직한 방향으로 토출될 수 있다.In addition, as described above, since the heat dissipation layer 128 may be formed to have a relatively thick thickness, the length of the nozzle 108 may be sufficiently long. Therefore, stable high speed printing is enabled, and the straightness of the ink droplets discharged through the nozzle 108 is improved. That is, the ejected ink droplet may be ejected in a direction that is exactly perpendicular to the substrate 110.

상기 노즐 플레이트(120)에는 노즐(108)이 관통되어 형성된다. 상기 노즐(108)은 도시된 바와 같이 출구쪽으로 갈수록 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 된 것이 바람직하다. 이와 같이, 노즐(108)의 형상이 테이퍼 형상으로 된 경우에는, 잉크의 토출 후 잉크 표면의 메니스커스가 보다 빨리 안정되는 장점이 있다. The nozzle 108 is formed through the nozzle plate 120. It is preferable that the nozzle 108 has a tapered shape in which the cross-sectional area decreases toward the outlet as shown. In this way, when the shape of the nozzle 108 is tapered, there is an advantage that the meniscus on the surface of the ink is stabilized more quickly after ejecting the ink.

도 8은 도 4에 도시된 두 쌍의 히터의 변형예를 도시한 평면도이다.8 is a plan view illustrating a modification of the two pairs of heaters shown in FIG. 4.

도 8을 참조하면, 제1 히터쌍(231)과 제2 히터쌍(232)은 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 히터쌍(231)과 제2 히터쌍(232)을 조합하여 사용하는 경우, 동일한 노즐(108)에서 서로 다른 체적을 갖는 액적을 토출하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로, 보다 작은 크기를 가진 제1 히터쌍(231)만 구동시키는 경우에는 작은 버블이 형성되어 가장 작은 체적을 가진 액적을 토출시킬 수 있으며, 보다 큰 크기를 가진 제2 히터쌍(232)만 구동시키는 경우에는 큰 버블이 형성되어 큰 체적을 가진 액적을 토출시킬 수 있다. 그리고, 제1 히터쌍(231)과 제2 히터쌍(232)을 동시에 구동시키는 경우에는 작은 버블과 큰 버블이 동시에 형성되므로 가장 큰 체적을 가진 액적을 토출시킬 수 있게 되는 것이다. Referring to FIG. 8, the first heater pair 231 and the second heater pair 232 may be formed in different sizes. Therefore, when the first heater pair 231 and the second heater pair 232 are used in combination, it is possible to discharge droplets having different volumes from the same nozzle 108. In detail, when only the first heater pair 231 having a smaller size is driven, a small bubble may be formed to discharge the droplet having the smallest volume, and only the second heater pair 232 having a larger size may be discharged. In the case of driving, a large bubble is formed to eject a droplet having a large volume. When the first heater pair 231 and the second heater pair 232 are simultaneously driven, small bubbles and large bubbles are formed at the same time, so that droplets having the largest volume can be discharged.

이하에서는 상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred manufacturing method of the integrated inkjet printhead according to the present invention having the structure as described above will be described.

도 9 내지 도 21은 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 9 to 21 are cross-sectional views for explaining step-by-step a preferred method for manufacturing the integrated inkjet printhead according to the present invention.

먼저 도 9를 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼를 대략 300 ~ 700㎛ 정도의 두께로 가공하여 사용한다. 실리콘 웨이퍼는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 것으로서, 대량생산에 효과적이다. First, referring to FIG. 9, in the present embodiment, a silicon wafer is processed to a thickness of about 300 to 700 μm as the substrate 110. Silicon wafers are widely used in the manufacture of semiconductor devices and are effective for mass production.

한편, 도 9에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조될 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 9 shows a very small portion of the silicon wafer, the inkjet printhead according to the present invention can be manufactured in a state of tens to hundreds of chips on one wafer.

그리고, 준비된 실리콘 기판(110)의 상면에 식각될 부위를 한정하는 식각 마스크(114)를 형성한다. 상기 식각 마스크(114)는 기판(110)의 상면에 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 후 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. An etching mask 114 is formed on the upper surface of the prepared silicon substrate 110 to define a portion to be etched. The etching mask 114 may be formed by applying a photoresist on a top surface of the substrate 110 to a predetermined thickness and then patterning the photoresist.

이어서, 상기 식각 마스크(114)를 통해 노출된 기판(110)을 식각하여, 소정 깊이의 트렌치(111)를 형성한다. 상기 기판(110)의 식각은 반응성이온식각법(RIE; Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법에 의해 이루어질 수 있다. 상기 트렌치(111)의 깊이는 도 20의 단계에서 형성될 잉크 챔버(도 20의 106)의 깊이를 고려하여 수십㎛ 정도로 정해지며, 트렌치(111)의 폭은 그 내부에 소정의 물질이 용이하게 채워질 수 있도록 수㎛ 정도로 형성된다. 그리고, 상기 트렌치(111)는 상기 잉크 챔버(106)가 형성될 부위를 직사각형으로 둘러싸는 형태로 형성된다. 한편, 상기 트렌치(111)는 잉크 챔버(106)의 평면 형상 설계에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 원하는 크기와 형상, 예컨대 직사각형의 평면 형상을 가진 잉크 챔버(106)를 정확하게 얻을 수 있다. 상기 트렌치(111)을 형성한 후에는, 기판(110) 상의 식각 마스크(114)를 제거한다. Subsequently, the substrate 110 exposed through the etching mask 114 is etched to form the trench 111 having a predetermined depth. The substrate 110 may be etched by a dry etching method such as reactive ion etching (RIE). The depth of the trench 111 is determined in the order of several tens of micrometers in consideration of the depth of the ink chamber (106 in FIG. 20) to be formed in the step of Figure 20, the width of the trench 111 is easy to a predetermined material therein It is formed to a few micrometers so that it can be filled. In addition, the trench 111 is formed in a shape that encloses a portion where the ink chamber 106 is to be formed in a rectangle. Meanwhile, the trench 111 may be formed in various shapes according to the planar shape design of the ink chamber 106, and thus, the ink chamber 106 having a desired size and shape, for example, a rectangular planar shape may be accurately obtained. have. After forming the trench 111, the etching mask 114 on the substrate 110 is removed.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 트렌치(111)가 형성된 기판(110)의 표면에 소정의 물질을 증착한다. 이에 따라 트렌치(111) 내부에는 상기 물질이 채워져 측벽(112)이 형성된다. 상기 물질로는 기판(110)과는 다른 물질이 사용된다. 이는 도 20의 단계에서 실리콘 기판(110)을 식각하여 잉크 챔버(106)를 형성할 때, 상기 측벽(112)이 식각저지벽(etch stop)으로서의 기능을 하도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 기판(110)이 실리콘으로 이루어진 경우에는, 상기 물질로서 전술한 바와 같이 예컨대 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 절연물질 또는 금속물질이 사용될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 10, a predetermined material is deposited on the surface of the substrate 110 on which the trench 111 is formed. Accordingly, the material is filled in the trench 111 to form sidewalls 112. As the material, a material different from the substrate 110 is used. This is to allow the sidewall 112 to function as an etch stop when the silicon substrate 110 is etched to form the ink chamber 106 in the step of FIG. 20. Therefore, when the substrate 110 is made of silicon, an insulating material or a metal material such as, for example, silicon oxide or silicon nitride may be used as the material.

도 11은 기판(110)의 상면에 제1 보호층(121)과 두 쌍의 히터(131, 132)를 형성한 상태를 도시한 것이다. FIG. 11 illustrates a state in which a first protective layer 121 and two pairs of heaters 131 and 132 are formed on an upper surface of the substrate 110.

구체적으로, 상기 제1 보호층(121)은 기판(110)의 상면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 증착함으로써 이루어질 수 있다. Specifically, the first protective layer 121 may be formed by depositing silicon oxide or silicon nitride on the upper surface of the substrate 110.

이어서, 기판(110)의 상면에 형성된 제1 보호층(121) 위에 두 쌍의 히터(131, 132)를 형성한다. 상기 두 쌍의 히터(131, 132)는 제1 보호층(121)의 전 표면에 불순물이 도핑된 폴리 실리콘, 탄탈륨-알루미늄, 탄탈륨 질화물(tantalum nitride), 티타늄 질화물(titanium nitride) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide) 등의 저항 발열체를 소정 두께로 증착한 다음, 이를 도 4 또는 도 6에 도시된 형상으로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 폴리 실리콘은 불순물로서 예컨대 인(P)의 소스가스와 함께 저압 화학기상증착법(LPCVD; Low pressure chemical vapor deposition)에 의해 대략 0.7 ~ 1㎛ 두께로 증착될 수 있으며, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물 또는 텅스텐 실리사이드는 스퍼터링(sputtering)이나 화학기상증착법(CVD)에 의해 대략 0.1 ~ 0.3㎛ 두께로 증착될 수 있다. 제1 보호층(121)의 전표면에 증착된 저항 발열체는, 포토마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정과 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각하는 식각공정에 의해 패터닝될 수 있다. Next, two pairs of heaters 131 and 132 are formed on the first protective layer 121 formed on the upper surface of the substrate 110. The two pairs of heaters 131 and 132 may include polysilicon, tantalum-aluminum, tantalum nitride, titanium nitride, or tungsten silicide doped with impurities on the entire surface of the first protective layer 121. It can be formed by depositing a resistive heating element such as tungsten silicide (Tungsten silicide) to a predetermined thickness, and then patterning it to the shape shown in FIG. Specifically, polysilicon may be deposited to a thickness of about 0.7 to 1 μm by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) with a source gas of phosphorus (P) as an impurity, for example, a tantalum-aluminum alloy, Tantalum nitride, titanium nitride or tungsten silicide may be deposited to a thickness of approximately 0.1-0.3 μm by sputtering or chemical vapor deposition (CVD). The resistive heating element deposited on the entire surface of the first protective layer 121 may be patterned by an etching process of etching using a photomask and a photoresist pattern as an etching mask.

다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 보호층(121)과 두 쌍의 히터(131, 132)의 상면에 제2 보호층(122)을 형성한다. 구체적으로, 제2 보호층(122)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 대략 0.5㎛ 두께로 증착함으로써 이루어질 수 있다. 이어서, 제2 보호층(122)을 부분적으로 식각하여, 도 6에 도시된 두 쌍의 히터(131, 132) 각각의 일부분, 즉 제1 및 제2 도체(141, 142) 각각과 접속될 부분을 노출시키는 다수의 비아홀(C)을 형성하고, 제2 보호층(122)과 제1 보호층(121)을 순차적으로 식각하여 기판(110)의 일부분, 즉 제1 열전도층(125)과 접촉될 부분을 노출시키는 컨택홀(H)를 형성한다. 상기 비아홀(C) 및 컨택홀(H)의 형성은 동시에 이루어질 수 있다. Next, as shown in FIG. 12, the second protective layer 122 is formed on the upper surfaces of the first protective layer 121 and the two pairs of heaters 131 and 132. Specifically, the second protective layer 122 may be formed by depositing silicon oxide or silicon nitride to a thickness of about 0.5 μm. Subsequently, the second protective layer 122 is partially etched, so that a portion of each of the two pairs of heaters 131 and 132 illustrated in FIG. 6, that is, a portion to be connected to each of the first and second conductors 141 and 142 is illustrated. Forming a plurality of via holes C exposing the plurality of via holes, and sequentially etching the second protective layer 122 and the first protective layer 121 to contact a portion of the substrate 110, that is, the first thermal conductive layer 125. The contact hole H exposing the portion to be formed is formed. The via hole C and the contact hole H may be formed at the same time.

도 13은 제2 보호층(122)의 상면에 도 6에 도시된 제1 및 제2 도체(141, 142)의 일부분과 제1 열전도층(125)을 형성한 상태를 도시한 도면이다. 구체적으로, 제1 및 제2 도체(141, 142)의 일부분과 제1 열전도층(125)은 전기 및 열 전도성이 좋은 금속, 예컨대 알루미늄이나 알루미늄 합금 또는 금이나 은을 스퍼터링에 의해 대략 1㎛ 두께로 증착하고 이를 패터닝함으로써 동시에 형성될 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 도체(141, 142)와 제1 열전도층(125)은 서로 절연되도록 패터닝된다. 그러면, 제1 및 제2 도체(141, 142)는 두 쌍의 히터(131, 132) 각각에 접속되며, 제1 열전도층(125)은 컨택홀(H)을 통해 기판(110)과 접촉된다. FIG. 13 is a view illustrating a state in which portions of the first and second conductors 141 and 142 and the first thermal conductive layer 125 are formed on the upper surface of the second protective layer 122. Specifically, the portions of the first and second conductors 141 and 142 and the first thermal conductive layer 125 are approximately 1 μm thick by sputtering a metal having good electrical and thermal conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy or gold or silver. It can be formed simultaneously by depositing and patterning it. In this case, the first and second conductors 141 and 142 and the first thermal conductive layer 125 are patterned to be insulated from each other. Then, the first and second conductors 141 and 142 are connected to the two pairs of heaters 131 and 132, respectively, and the first thermal conductive layer 125 is in contact with the substrate 110 through the contact hole H. .

도 14는 도 13의 결과물 전표면에 제3 보호층(123), 도 7에 도시된 제1 및 제2 도체(141, 142)의 나머지 부분과 제2 열전도층(126), 제4 보호층(124)를 순차적으로 형성한 상태를 도시한 도면이다. 구체적으로, 구체적으로, 제3 보호층(123)은 제2 보호층(122)와 동일한 방법으로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 도체(141, 142)의 나머지 부분과 제2 열전도층(126)도 도 13에서 설명된 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 그리고, 제4 보호층(124)은 TEOS(Tetraethylorthosilicate) 산화물을 플라즈마 화학기상증착법(PECVD; Plasma enhanced chemical vapor deposition)에 의해 대략 0.7 ~ 3㎛ 정도의 두께로 증착함으로써 이루어질 수 있다. 이어서, 제4 보호층(124)을 부분적으로 식각하여 제2 열전도층(126)을 부분적으로 노출시킨다. FIG. 14 illustrates a third protective layer 123 on the entire surface of the resultant product of FIG. 13, the remaining portions of the first and second conductors 141 and 142 and the second thermal conductive layer 126 and the fourth protective layer shown in FIG. 7. It is a figure which shows the state which formed 124 sequentially. Specifically, in detail, the third protective layer 123 may be formed in the same manner as the second protective layer 122, and the remaining portions of the first and second conductors 141 and 142 and the second thermal conductive layer ( 126 may also be formed in the same manner as described in FIG. The fourth protective layer 124 may be formed by depositing TEOS (Tetraethylorthosilicate) oxide to a thickness of about 0.7 to 3 μm by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Subsequently, the fourth protective layer 124 is partially etched to partially expose the second thermal conductive layer 126.

도 15는 노즐(108)의 하부를 형성한 상태를 도시한 것이다. 상기 노즐(108)의 하부는 제4, 제3, 제2 및 제1 보호층(124, 123, 122, 121)을 반응성이온식각법(RIE; Reactive ion etching)에 의해 순차적으로 식각함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 상기 노즐(108)을 통해 기판(110)의 상면 일부가 노츨된다. 15 illustrates a state in which the lower portion of the nozzle 108 is formed. The lower portion of the nozzle 108 may be formed by sequentially etching the fourth, third, second, and first protective layers 124, 123, 122, and 121 by reactive ion etching (RIE). Can be. At this time, a portion of the upper surface of the substrate 110 is exposed through the nozzle 108.

다음으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 노즐(108)의 내부에 희생층(S)을 형성시킨다. 구체적으로, 도 15의 결과물 전표면에 포토레지스트를 도포한 후 이를 패터닝하여 노즐(108) 내부에 채워진 포토레지스트만 남긴다. 남겨진 포토레지스트는 희생층(S)을 형성하며, 이후의 공정에서 노즐(109)의 형태를 유지시킨다. 이어서, 상기 단계의 결과물 전표면에 전기도금을 위한 시드층(seed layer, 127)을 형성한다. 상기 시드층(127)은 전기도금을 위해 도전성이 양호한 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 등의 금속을 스퍼터링에 의해 대략 500 ~ 3000Å의 두께로 증착함으로써 이루어질 수 있다. Next, as shown in FIG. 16, the sacrificial layer S is formed inside the nozzle 108. Specifically, after the photoresist is applied to the resultant entire surface of FIG. 15, the photoresist is patterned to leave only the photoresist filled inside the nozzle 108. The remaining photoresist forms the sacrificial layer S and maintains the shape of the nozzle 109 in a subsequent process. Subsequently, a seed layer 127 for electroplating is formed on the entire surface of the resultant product. The seed layer 127 is formed by sputtering a metal such as copper (Cu), chromium (Cr), titanium (Ti), gold (Au), or nickel (Ni) having good conductivity for electroplating. It can be done by depositing at a thickness.

도 17은 노즐(108)의 상부를 형성하기 위한 도금틀(P)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 도금틀(P)은 시드 층(127)의 전표면에 포토레지스트를 소정 두께로 도포한 뒤, 이를 노즐(108)의 형상으로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 도금틀(P)은 포토레지스트뿐만 아니라 감광성 폴리머로도 이루어질 수 있다. 구체적으로, 시드층(127)의 전표면에 노즐(108)의 높이보다 약간 높은 두께로 포토레지스트를 도포한다. 이어서, 포토레지스트를 패터닝하여 노즐(108)이 형성될 부분만을 남긴다. 이 때, 포토레지스트는 상면으로부터 아래쪽으로 갈수록 그 단면적이 점차 넓어지는 테이퍼 형상으로 패터닝된다. 이러한 패터닝은 포토레지스트의 상면으로부터 소정 간격 이격되어 설치된 포토마스크를 통해 포토레지스트를 노광시키는 근접 노광(proximity exposure)에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 포토마스크를 통과한 광은 회절되고, 이에 따라 포토레지스트의 노광 부위와 노광되지 않은 부위의 경계면이 경사지게 형성된다. 그리고, 상기 경계면의 경사도와 노광 깊이는 근접 노광 공정에서 포토마스크와 포토레지스트 사이의 간격 및 노광 에너지에 의해 조절될 수 있다. 한편, 노즐(108)은 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우에 포토레지스트는 기둥 형상으로 패터닝된다. FIG. 17 illustrates a state in which a plating mold P for forming an upper portion of the nozzle 108 is formed. Specifically, the plating mold P may be formed by applying a photoresist on the entire surface of the seed layer 127 to a predetermined thickness and then patterning the photoresist into the shape of the nozzle 108. On the other hand, the plating mold (P) may be made of a photosensitive polymer as well as a photoresist. Specifically, photoresist is applied to the entire surface of the seed layer 127 to a thickness slightly higher than the height of the nozzle 108. The photoresist is then patterned, leaving only the portion where the nozzle 108 is to be formed. At this time, the photoresist is patterned into a tapered shape in which its cross-sectional area gradually widens from the top to the bottom. Such patterning may be performed by proximity exposure exposing the photoresist through a photomask provided spaced a predetermined distance from the upper surface of the photoresist. In this case, the light passing through the photomask is diffracted, whereby the interface between the exposed portion of the photoresist and the unexposed portion is inclined. The slope and the exposure depth of the interface may be controlled by the exposure energy and the distance between the photomask and the photoresist in the proximity exposure process. On the other hand, the nozzle 108 may be formed in a columnar shape, in which case the photoresist is patterned into a columnar shape.

다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 시드층(127)의 상면에 소정 두께의 금속물질로 이루어진 열발산층(128)을 형성한다. 열발산층(128)은 열전도성이 양호한 금속, 예컨대 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 금(Au)을 시드층(127) 표면에 전기도금시켜 대략 10 ~ 100㎛ 두께로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 열발산층(128)은 복수의 금속층으로 이루어질 수도 있다. Next, as shown in FIG. 18, a heat dissipation layer 128 made of a metal material having a predetermined thickness is formed on the top surface of the seed layer 127. The heat dissipation layer 128 is approximately 10 to 100 μm thick by electroplating a good thermal conductivity metal, such as nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), or gold (Au), on the seed layer 127 surface. It can be formed as. In this case, the heat dissipation layer 128 may be formed of a plurality of metal layers.

전기도금이 완료된 후의 열발산층(128)의 표면은 그 아래에 형성된 물질층들에 의해 요철을 갖게 된다. 따라서, 화학기계적 연마(CMP; Chemical mechanical polishing)에 의해 열발산층(128)의 표면을 평탄화할 수 있다. After the electroplating is completed, the surface of the heat dissipation layer 128 has irregularities due to the material layers formed thereunder. Accordingly, the surface of the heat dissipation layer 128 may be planarized by chemical mechanical polishing (CMP).

이어서, 도금틀(P)을 제거하고, 도금틀(P)의 제거에 의해 노출된 부위의 시드층(127)과 희생층(S)을 제거한다. 도금틀(P)은 통상적인 포토레지스트의 제거방법에 의해, 예컨대 아세톤으로 제거될 수 있다. 시드층(127)은, 열발산층(128)을 이루는 금속물질과 시드층(127)을 이루는 금속물질과의 식각 선택성을 고려하여 시드층(127)만을 선택적으로 식각할 수 있는 식각액을 사용하는 습식식각에 의해 식각될 수 있다. 예컨대, 시드층(127)이 구리(Cu)로 이루어진 경우에는 초산 베이스 식각액에 의해, 그리고 티타늄(Ti)으로 이루어진 경우에는 HF 베이스 식각액을 사용할 수 있다. Subsequently, the plating mold P is removed, and the seed layer 127 and the sacrificial layer S of the exposed portions are removed by removing the plating mold P. The plating mold P can be removed by, for example, acetone by a conventional method of removing photoresist. The seed layer 127 may be formed by using an etchant capable of selectively etching only the seed layer 127 in consideration of the etching selectivity between the metal material constituting the heat dissipation layer 128 and the metal material constituting the seed layer 127. It may be etched by wet etching. For example, when the seed layer 127 is made of copper (Cu), it may be made of acetic acid-based etchant, and if it is made of titanium (Ti), an HF base etchant may be used.

그러면, 도 19에 도시된 바와 같이 완전한 노즐(108)이 형성되고, 다수의 물질층이 적층되어 이루어진 노즐 플레이트(120)가 완성된다. Then, a complete nozzle 108 is formed as shown in FIG. 19, and a nozzle plate 120 formed by stacking a plurality of material layers is completed.

도 20은 기판(110)의 표면쪽에 잉크챔버(106)를 형성한 상태를 도시한 것이다. 잉크챔버(106)는 노즐(108)에 의해 노출된 기판(110)을 등방성 식각함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로, XeF2 가스 또는 BrF3 가스를 식각가스로 사용하여 기판(110)을 소정 시간 동안 건식식각한다. 이 때, 기판(110)의 식각은 등방성 식각에 의해 이루어지므로, 기판(110)은 노즐(108)에 의해 노출된 부분으로부터 모든 방향으로 동일한 속도로 식각된다. 그러나, 식각 저지벽(etch stop)으로서의 역할을 하는 측벽(112)에서는 수평 방향의 식각은 저지되므로 수직 방향의 식각만 진행된다. 따라서, 도시된 바와 같이 측벽(112)에 의해 둘러싸여서 사각형의 형상을 가진 잉크 챔버(106)가 형성된다.20 illustrates a state in which the ink chamber 106 is formed on the surface side of the substrate 110. The ink chamber 106 may be formed by isotropic etching of the substrate 110 exposed by the nozzle 108. Specifically, the substrate 110 is dry-etched for a predetermined time using XeF 2 gas or BrF 3 gas as an etching gas. At this time, since the etching of the substrate 110 is performed by isotropic etching, the substrate 110 is etched at the same speed in all directions from the portion exposed by the nozzle 108. However, in the sidewall 112 serving as an etch stop, the etching in the horizontal direction is blocked, so only the etching in the vertical direction proceeds. Thus, an ink chamber 106 having a rectangular shape surrounded by the side wall 112 is formed as shown.

도 21은 기판(110)의 배면을 식각하여 매니폴드(102)와 잉크 채널(104)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 기판(110)의 배면에 식각될 영역을 한정하는 식각 마스크를 형성한 후, 기판(110)의 배면을 에칭액으로 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 또는 수산화칼륨(KOH; potassium hydroxide)를 사용하여 습식 식각하면, 도시된 바와 같이 측면이 경사진 매니폴드(102)가 형성된다. 한편, 매니폴드(102)는 기판(110)의 배면을 이방성 건식 식각함으로써 형성될 수도 있다. 이어서, 매니폴드(102)가 형성된 기판(110)의 배면에 잉크 채널(104)을 한정하는 식각 마스크를 형성한 후, 매니폴드(102)와 잉크 챔버(106) 사이의 기판(110)을 반응성이온식각법(RIE)에 의해 이방성 건식 식각하여 잉크 채널(104)을 형성한다. 이 때, 잉크 채널(104)은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있으며, 또한 전술한 바와 같이 복수로 형성될 수도 있다. FIG. 21 illustrates a state in which the manifold 102 and the ink channel 104 are formed by etching the rear surface of the substrate 110. Specifically, after forming an etching mask defining a region to be etched on the back of the substrate 110, using the back surface of the substrate 110 using TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxide) or potassium hydroxide (KOH) as an etching solution Wet etching results in a manifold 102 with inclined sides as shown. Meanwhile, the manifold 102 may be formed by anisotropic dry etching the back surface of the substrate 110. Subsequently, after forming an etching mask defining the ink channel 104 on the back surface of the substrate 110 on which the manifold 102 is formed, the substrate 110 between the manifold 102 and the ink chamber 106 is reactive. The ink channel 104 is formed by anisotropic dry etching by ion etching (RIE). In this case, the ink channel 104 may be formed in a circular or polygonal shape, or may be formed in plural as described above.

상기한 단계들을 거치게 되면, 도 21에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. After the above steps, the integrated inkjet printhead according to the present invention is completed as shown in FIG.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질을 사용할 수도 있다. 즉, 기판은 반드시 실리콘이 아니라도 가공성이 좋은 다른 물질로 대체될 수 있고, 측벽, 히터, 도체, 보호층, 열전도층이나 열발산층 등도 마찬가지이다. 또한, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법과 식각방법이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and equivalent other embodiments are possible. For example, the materials used to construct each element of the printhead in the present invention may use materials not illustrated. That is, the substrate is not necessarily silicon but may be replaced with other materials having good processability. The same applies to the sidewalls, the heaters, the conductors, the protective layers, the heat conductive layers, and the heat dissipating layers. In addition, the method of laminating and forming each material is also merely illustrated, and various deposition methods and etching methods may be applied. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드는 다음과 같은 효과를 가진다. As described above, the integrated inkjet printhead according to the present invention has the following effects.

첫째, 노즐의 양측에 독립적으로 구동되는 두 쌍의 히터가 배치됨으로써, 그 두 쌍의 히터를 교대로 사용할 수 있으므로, 하나 또는 한 쌍의 히터만 지속적으로 사용하는 종래의 경우보다 프린트헤드의 수명이 연장될 수 있다. First, since two pairs of heaters are independently driven on both sides of the nozzle, the two pairs of heaters can be used alternately, so the life of the printhead is longer than in the conventional case of continuously using only one or a pair of heaters. Can be extended.

둘째, 두 쌍의 히터를 동시에 사용하는 경우, 하나 또는 한 쌍의 히터에서 발생하는 버블보다 작은 크기의 버블로써 동일한 체적의 액적을 토출할 수 있게 된다. 따라서, 버블의 소멸시 히터에 가해지는 압력이 감소되어 히터의 캐비테이션 손상이 즐어들게 되므로 프린트헤드의 수명이 연장된다. Second, when two pairs of heaters are used at the same time, it is possible to discharge the same volume of droplets as bubbles of a smaller size than the bubbles generated by one or a pair of heaters. Therefore, the pressure applied to the heater at the time of dissipation of the bubble is reduced, so that the cavitation damage of the heater is enjoyed, thereby extending the life of the printhead.

셋째, 다른 크기를 가진 두 쌍의 히터를 조합하여 사용하는 경우, 동일한 노즐에서 세 가지 다른 체적을 갖는 액적을 토출하는 것이 가능하기 때문에 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다. Third, when two pairs of heaters having different sizes are used in combination, it is possible to discharge droplets having three different volumes from the same nozzle, thereby improving print quality.

넷째, 두꺼운 두께를 가진 금속으로 이루어진 열발산층에 의해 방열 능력이 보다 향상될 수 있다. 또한, 노즐의 길이를 충분히 길게 확보할 수 있어서, 메니스커스를 노즐 내에 유지할 수 있으므로 안정적인 잉크의 리필이 가능하고, 토출되는 잉크 액적의 직진성이 향상될 수 있다.Fourth, heat dissipation capability can be further improved by the heat dissipation layer made of a metal having a thick thickness. Further, the length of the nozzle can be secured sufficiently long, so that the meniscus can be maintained in the nozzle, so that stable ink refilling is possible, and the straightness of the ejected ink droplets can be improved.

도 1a 및 도 1b는 종래의 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일 예를 보여주는 도면들로서, 도 1a는 부분 절개 사시도이고, 도 2b는 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다. 1A and 1B are diagrams illustrating an example of a conventional thermal drive inkjet printhead, and FIG. 1A is a partially cutaway perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view for explaining an ink droplet ejection process.

도 2a 및 도 2b는 종래의 일체형 잉크젯 프린트헤드의 일 예를 보여주는 도면들로서, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 도 2a에 표시된 A-A'선을 따른 수직 단면도이다. 2A and 2B are diagrams showing an example of a conventional integrated inkjet printhead, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a vertical sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.3 is a schematic plan view of an integrated inkjet printhead in accordance with the present invention.

도 4는 도 3의 B 부분을 확대하여 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 평면도로서, 두 쌍의 히터와 도체의 배치 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a plan view of an integrated inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention, in which the portion B of FIG. 3 is enlarged, showing a layout structure of two pairs of heaters and a conductor.

도 5는 도 4에 표시된 X-X'선을 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 수직 단면도이다.5 is a vertical cross-sectional view of the integrated inkjet printhead according to the preferred embodiment of the present invention along the line X-X 'shown in FIG.

도 6과 도 7은 도 4에 도시된 두 쌍의 히터에 접속되는 도체의 배치 구조를 도시한 평면도로서, 도 6은 아래층에 형성된 도체들을 보여주는 도면이고 도 7은 위층에 형성된 도체를 보여주는 도면이다.6 and 7 are plan views showing arrangements of conductors connected to the two pairs of heaters shown in FIG. 4, FIG. 6 is a view showing conductors formed on a lower layer, and FIG. 7 is a view showing conductors formed on an upper layer. .

도 8은 도 4에 도시된 두 쌍의 히터의 변형예를 도시한 평면도이다.8 is a plan view illustrating a modification of the two pairs of heaters shown in FIG. 4.

도 9 내지 도 21은 본 발명에 따른 일체형 잉크젯 프린트헤드의 바람직한 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 9 to 21 are cross-sectional views for explaining step-by-step a preferred method for manufacturing the integrated inkjet printhead according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

102...매니폴드 104...잉크 채널102 Manifold 104 Ink channel

106...잉크 챔버 108...노즐106 ... ink chamber 108 ... nozzle

110...실리콘 기판 112...측벽110 Silicon substrate 112 Side wall

120...노즐 플레이트 121...제1 보호층120 Nozzle plate 121 First protective layer

122...제2 보호층 123...제3 보호층122 ... second protective layer 123 ... third protective layer

124...제4 보호층 125...제1 열전달층124 ... fourth protective layer 125 ... first heat transfer layer

126...제2 열전달층 127...시드층126 second heat transfer layer 127 seed layer

128...열발산층 131,231...제1 히터쌍128 Heat dissipation layer 131,231 First heater pair

132,232...제2 히터쌍 141...제1 도체132,232 ... 2nd heater pair 141 ... 1st conductor

142...제2 도체142.Second conductor

Claims (36)

토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 매니폴드와, 상기 잉크 챔버와 매니폴드를 연결하는 잉크 채널이 형성된 기판; A substrate having an ink chamber filled with ink to be discharged, a manifold for supplying ink to the ink chamber, and an ink channel connecting the ink chamber and the manifold; 상기 기판 상에 적층된 복수의 물질층으로 이루어지며, 상기 잉크 챔버와 연결되는 노즐이 관통되어 형성된 노즐 플레이트; A nozzle plate formed of a plurality of material layers stacked on the substrate and formed by penetrating a nozzle connected to the ink chamber; 상기 잉크 챔버의 상부에 위치하도록 상기 노즐 플레이트 내부에 마련되며, 상기 노즐의 둘레에 배치된 서로 독립적으로 구동되는 제1 히터쌍과 제2 히터쌍; 및A first heater pair and a second heater pair provided inside the nozzle plate so as to be positioned above the ink chamber and driven independently of each other and disposed around the nozzle; And 상기 노즐 플레이트 내부에 마련되며 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 접속되어, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 전류를 공급하기 위한 제1 도체와 제2 도체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. A first conductor and a second conductor provided inside the nozzle plate and connected to the first heater pair and the second heater pair, respectively, for supplying current to the first heater pair and the second heater pair, respectively; An integrated inkjet printhead, characterized in that. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍은 상기 노즐의 둘레에 서로 엇갈리도록 배치된 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the first heater pair and the second heater pair are arranged alternately around the nozzle. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 잉크 챔버의 어느 하나의 대각선 상에 배치되며, 상기 제2 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 잉크 챔버의 다른 대각선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.Two unit heaters constituting the first heater pair are disposed on one diagonal of the ink chamber, and two unit heaters constituting the second heater pair are disposed on another diagonal of the ink chamber. Integrated inkjet printhead. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 제1 도체에 직렬로 연결되고, 상기 제2 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들은 상기 제2 도체에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. Two unit heaters constituting the first heater pair are connected in series to the first conductor, and two unit heaters constituting the second heater pair are connected in series with the second conductor. head. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제1 도체를 이루는 단위 도체들과 상기 제2 도체를 이루는 단위 도체들은 두 개의 층으로 나뉘어 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. Wherein the unit conductors constituting the first conductor and the unit conductors constituting the second conductor are disposed in two layers. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 노즐 플레이트를 이루는 복수의 물질층들은 제1, 제2, 제3 및 제 4 보호층을 포함하며, The plurality of material layers constituting the nozzle plate may include first, second, third and fourth protective layers, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍은 상기 제1 보호층 위에 형성되며, 상기 단위 도체들 중 일부는 상기 제2 보호층 위에 배치되고, 상기 단위 도체들 중 나머지 부분은 상기 제3 보호층 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.The first heater pair and the second heater pair are formed on the first passivation layer, some of the unit conductors are disposed on the second passivation layer, and other portions of the unit conductors are on the third passivation layer. An integrated inkjet printhead, wherein the inkjet printhead is disposed. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. And the first heater pair and the second heater pair have the same size. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.The inkjet printhead of claim 1, wherein the first heater pair and the second heater pair have different sizes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 잉크 챔버는 상기 기판의 표면으로부터 소정 깊이로 형성된 측벽들에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the ink chamber is surrounded by sidewalls formed to a predetermined depth from the surface of the substrate. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 측벽들은 상기 잉크 챔버를 사각형으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the sidewalls surround the ink chamber in a quadrangular shape. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노즐 플레이트는 상기 기판 상에 적층된 복수의 보호층과, 상기 보호층 위에 적층되며 열전도성 있는 금속물질로 이루어진 열발산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the nozzle plate includes a plurality of protective layers stacked on the substrate, and a heat dissipation layer formed on the protective layer and made of a thermally conductive metal material. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 복수의 보호층 사이에는 상기 제1 및 제2 히터쌍과 상기 제1 및 제2 도체로부터 절연되고 상기 기판과 상기 열발산층에 접촉되는 열전도층이 마련된 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And a heat conductive layer insulated from the first and second heater pairs and the first and second conductors and in contact with the substrate and the heat dissipating layer between the plurality of protective layers. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1 및 제2 도체와 상기 열전도층은 동일한 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the first and second conductors and the thermal conductive layer are made of the same metal material. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 보호층들은 제1, 제2, 제3 및 제 4 보호층을 포함하며, The protective layers include first, second, third and fourth protective layers, 상기 제1 보호층 위에 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍이 형성되며, 상기 제2 보호층 위에 상기 제1 및 제2 도체의 일부분과 제1 열전도층이 배치되고, 상기 제3 보호층 위에 상기 제1 및 제2 도체의 나머지 부분과 제2 열전도층이 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. The first heater pair and the second heater pair are formed on the first passivation layer, a portion of the first and second conductors and a first heat conductive layer are disposed on the second passivation layer, and the first passivation layer is disposed on the third passivation layer. And the remaining portion of the first and second conductors and the second thermal conductive layer are disposed. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 열발산층은 상기 보호층들에 형성된 컨택홀을 통해 상기 기판의 표면에 열적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.And the heat dissipating layer is in thermal contact with the surface of the substrate through contact holes formed in the passivation layers. 제 11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 열발산층은 전기도금에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드.The heat dissipation layer is an integral inkjet printhead, characterized in that formed by electroplating. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 보호층들 위에 상기 열발산층의 전기도금을 위한 시드층이 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. And a seed layer for electroplating the heat dissipating layer on the passivation layers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노즐은 출구쪽으로 갈수록 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 된 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드. And the nozzle has a tapered shape in which the cross-sectional area decreases toward the outlet. (가) 기판을 준비하는 단계;(A) preparing a substrate; (나) 상기 기판 내부에 상기 기판을 이루는 물질과는 다른 물질로 이루어진 측벽을 형성하는 단계;(B) forming sidewalls of a material different from a material forming the substrate in the substrate; (다) 적층된 다수의 물질층으로 이루어지며 상기 물질층들을 관통하는 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 상기 기판 상에 일체로 형성하면서, 상기 물질층들 사이에 상기 노즐의 둘레에 배치되며 서로 독립적으로 구동되는 제1 히터쌍과 제2 히터쌍 및 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 접속되어 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍에 각각 전류를 공급하기 위한 제1 도체와 제2 도체를 형성하는 단계;(C) integrally forming a nozzle plate on the substrate, the nozzle plate consisting of a plurality of stacked material layers and having nozzles therethrough, disposed around the nozzles between the material layers and driven independently of one another; A first conductor and a second conductor connected to the first heater pair and the second heater pair and the first heater pair and the second heater pair respectively to supply current to the first heater pair and the second heater pair, respectively. Forming; (라) 상기 측벽을 식각저지벽으로 이용하면서 상기 노즐을 통해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 측벽에 의해 한정되는 잉크 챔버를 형성하는 단계; (D) isotropically etching the substrate exposed through the nozzle while using the sidewall as an etch stop wall to form an ink chamber defined by the sidewall; (마) 상기 기판의 배면을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계; 및 (E) forming a manifold for supplying ink by etching the rear surface of the substrate; And (바) 상기 매니폴드와 상기 잉크 챔버 사이의 상기 기판을 관통되도록 식각하여 잉크 채널을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. (F) forming an ink channel by etching through the substrate between the manifold and the ink chamber to form an ink channel. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 (가) 단계에서, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. In the step (a), wherein the substrate is a silicon wafer, characterized in that the manufacturing method of the inkjet printhead. 제 19항에 있어서, 상기 (나) 단계는, The method of claim 19, wherein step (b) comprises: 상기 기판의 상면에 식각될 부위를 한정하는 식각 마스크를 형성하는 단계;Forming an etching mask defining a portion to be etched on an upper surface of the substrate; 상기 식각 마스크를 통해 노출된 상기 기판을 소정 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;Etching the substrate exposed through the etching mask to a predetermined depth to form a trench; 상기 식각 마스크를 제거하는 단계; 및Removing the etch mask; And 상기 기판의 표면에 상기 기판을 이루는 물질과는 다른 물질을 증착하면서 상기 트렌치 내부를 채워 상기 측벽을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. And depositing a material different from the material forming the substrate on the surface of the substrate to fill the trench to form the sidewalls. 제 21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 측벽을 이루는 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 금속물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. And the material forming the sidewalls is any one of silicon oxide, silicon nitride, and a metal material. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 (다) 단계에서, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍은 상기 노즐의 둘레에 서로 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.In the step (c), the first heater pair and the second heater pair are disposed so as to alternate with each other around the nozzle. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 (다) 단계에서, 상기 제1 도체는 상기 제1 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들을 직렬로 연결하도록 배치되고, 상기 제2 도체는 상기 제2 히터쌍을 이루는 두 개의 단위 히터들을 직렬로 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. In the step (c), the first conductor is arranged to connect two unit heaters constituting the first heater pair in series, and the second conductor connects two unit heaters constituting the second heater pair in series. A method of manufacturing an integrated inkjet printhead, characterized in that it is arranged to connect. 제 19항, 제 23항 및 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (다) 단계는, 25. The method of any of claims 19, 23 and 24, wherein step (c) comprises: (다-1) 상기 기판 상에 복수의 보호층을 순차적으로 적층하면서, 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍 및 상기 제1 도체와 제2 도체를 상기 보호층들 사이에 형성하는 단계; 및(C-1) sequentially stacking a plurality of protective layers on the substrate, and forming the first heater pair and the second heater pair and the first conductor and the second conductor between the protective layers; And (다-2) 상기 보호층들 위에 금속으로 이루어진 열발산층을 형성하면서, 상기 노즐을 상기 보호층들과 상기 열발산층을 관통하도록 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.(C-2) forming the heat dissipation layer made of a metal on the protective layers, and forming the nozzle to pass through the protective layers and the heat dissipation layer; Method of preparation. 제 25항에 있어서, 상기 (다-1) 단계는,The method of claim 25, wherein the step (c) -1 comprises: 상기 기판의 상면에 제1 보호층을 형성하는 단계;Forming a first protective layer on an upper surface of the substrate; 상기 제1 보호층 위에 상기 제1 히터쌍과 제2 히터쌍을 형성하는 단계;Forming the first heater pair and the second heater pair on the first passivation layer; 상기 제1 보호층 위에 제2 보호층을 형성하는 단계;Forming a second passivation layer on the first passivation layer; 상기 제2 보호층 위에 상기 제1 도체와 제2 도체의 일부를 형성하는 단계;Forming a portion of the first conductor and the second conductor on the second protective layer; 상기 제2 보호층 위에 제3 보호층을 형성하는 단계; Forming a third passivation layer on the second passivation layer; 상기 제3 보호층 위에 상기 제1 도체와 제2 도체의 나머지 부분을 형성하는 단계; 및Forming remaining portions of the first conductor and the second conductor on the third protective layer; And 상기 제3 보호층 위에 제4 보호층을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.Forming a fourth passivation layer on the third passivation layer. 제 26항에 있어서,The method of claim 26, 상기 제2 보호층과 제3 보호층 위에는 상기 제1 및 제2 히터쌍과 상기 제1 및 제2 도체로부터 절연되고 상기 기판과 상기 열발산층에 접촉되는 열전도층이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.A heat conductive layer insulated from the first and second heater pairs and the first and second conductors and in contact with the substrate and the heat dissipating layer is formed on the second protective layer and the third protective layer. Method for producing an inkjet printhead. 제 27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 열전도층은 상기 제1 및 제2 도체와 동일한 금속물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.And the thermal conductive layer is formed of the same metal material as the first and second conductors. 제 25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 (다-2) 단계에서, 상기 열발산층은 니켈, 구리, 알루미늄 및 금 중에서 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.In the step (c-2), the heat dissipation layer is a method of manufacturing an integrated inkjet printhead, characterized in that made of any one metal of nickel, copper, aluminum, and gold. 제 25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 (다-2) 단계에서, 상기 열발산층은 전기도금에 의해 10 ~ 100㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.In the step (c-2), the heat dissipation layer is a method of manufacturing an integrated inkjet printhead, characterized in that formed by 10 to 100㎛ thickness by electroplating. 제 25항에 있어서, 상기 (다-2) 단계는,The method of claim 25, wherein the (c-2) step, 상기 잉크 챔버가 형성될 부위의 상부에 소정의 직경으로 상기 보호층들을 식각하여 노즐의 하부를 형성하는 단계;Forming a lower portion of the nozzle by etching the protective layers to a predetermined diameter on an upper portion of the portion where the ink chamber is to be formed; 상기 노즐의 내부에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer inside the nozzle; 상기 희생층과 상기 보호층 위에 상기 열발산층의 전기도금을 위한 시드층을 형성하는 단계;Forming a seed layer for electroplating the heat dissipating layer on the sacrificial layer and the protective layer; 상기 시드층 위에 노즐의 상부를 형성하기 위한 도금틀을 형성하는 단계; Forming a plating mold for forming an upper portion of the nozzle on the seed layer; 상기 시드층 위에 상기 열발산층을 전기도금에 의해 형성하는 단계; 및Forming the heat dissipating layer on the seed layer by electroplating; And 상기 도금틀과, 상기 도금틀 아래의 시드층 및 상기 희생층을 제거하여 상기 노즐을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. And removing the plating mold, the seed layer under the plating mold, and the sacrificial layer to form the nozzles. 제 31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 희생층과 도금틀은 포토레지스트 또는 감광성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. And the sacrificial layer and the plating mold are made of photoresist or photosensitive polymer. 제 31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 도금틀은 위쪽으로 갈수록 그 단면적이 점차 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.The plating mold is a method of manufacturing an integrated inkjet printhead, characterized in that formed in a tapered shape whose cross-sectional area is gradually narrowed upwards. 제 31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 열발산층을 형성하는 단계 후에, 상기 열발산층의 상면을 화학기계적연마 공정에 의해 평탄화하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법. And after the forming of the heat dissipating layer, planarizing the top surface of the heat dissipating layer by a chemical mechanical polishing process. 제 19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 (라) 단계에서, 상기 측벽 부근에서는 상기 측벽에 의해 수평 방향의 식각은 저지되고 수직 방향의 식각만 진행되는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.In the step (d), in the vicinity of the side wall, the etching in the horizontal direction is inhibited by the side wall, and only the etching in the vertical direction is performed. 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 (바) 단계는, 상기 매니폴드가 형성된 상기 기판의 배면쪽에서 상기 기판을 반응성이온식각법에 의해 건식식각하여 상기 잉크 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법.In the step (bar), the substrate is dry-etched from the back side of the substrate on which the manifold is formed by reactive ion etching to form the ink channel.
KR1020030089076A 2003-12-09 2003-12-09 Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof KR20050056000A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030089076A KR20050056000A (en) 2003-12-09 2003-12-09 Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030089076A KR20050056000A (en) 2003-12-09 2003-12-09 Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050056000A true KR20050056000A (en) 2005-06-14

Family

ID=37250772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030089076A KR20050056000A (en) 2003-12-09 2003-12-09 Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050056000A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809595B1 (en) * 2006-09-13 2008-03-04 세메스 주식회사 Thin film heater and method for fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809595B1 (en) * 2006-09-13 2008-03-04 세메스 주식회사 Thin film heater and method for fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7487590B2 (en) Method for manufacturing monolithic ink-jet printhead having heater disposed between dual ink chambers
US20050162482A1 (en) Monolithic ink-jet printhead having a tapered nozzle and method for manufacturing the same
KR100468859B1 (en) Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof
US7069656B2 (en) Methods for manufacturing monolithic ink-jet printheads
KR100480791B1 (en) Monolithic ink jet printhead and method of manufacturing thereof
US7036913B2 (en) Ink-jet printhead
KR100590527B1 (en) Inkjet printhead and manufacturing method thereof
KR100438842B1 (en) Monolithic ink jet printhead with metal nozzle plate and method of manufacturing thereof
KR100499132B1 (en) Inkjet printhead and manufacturing method thereof
KR100499150B1 (en) Inkjet printhead and method for manufacturing the same
KR20050056000A (en) Monolithic inkjet printhead having two pairs of heaters and manufacturing method thereof
KR100499147B1 (en) Monolithic inkjet printhead having auxiliary heater
KR100477704B1 (en) Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof
KR100503086B1 (en) Monolithic inkjet printhead and method of manufacturing thereof
KR20060070696A (en) Thermally driven monolithic inkjet printhead and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application