KR20060027746A - 광경화성 수지 조성물을 사용한 잉크젯 프린트 헤드의제조방법 - Google Patents
광경화성 수지 조성물을 사용한 잉크젯 프린트 헤드의제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 기판 상에 잉크 토출을 위한 에너지 발생 요소를 형성하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 챔버층 및 상기 에너지 발생 요소에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐층을 형성하되, 상기 챔버층 및 상기 노즐층 중 적어도 한 층은 광염기 발생제(photobase generator), 에폭시 레진 및 비광반응성 용매를 함유하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성한다.
챔버층, 노즐층, 광경화성 수지 조성물, 광염기 발생제, 에폭시 레진
Description
도 1a 내지 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 공정단계 별로 나타낸 단면도들이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 공정단계 별로 나타낸 단면도들이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10, 50 : 기판 20, 60 : 에너지 발생요소
30 : 챔버층 40 : 노즐층
80 : 유로 구조물
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 광경화성 수지 조성물을 사용한 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 잉크의 미소한 액적을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜 화상을 인쇄하는 장치로서, 가격이 저렴하고 수 많은 종류의 색상을 높은 해상 도로 인쇄할 수 있어 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 잉크젯 프린터는 잉크젯 헤드(inkjet head)와 상기 잉크젯 헤드에 연결된 잉크 저장용기를 포함한다. 상기 잉크젯 헤드는 잉크 유로와 잉크 챔버를 형성하는 챔버 플레이트, 상기 잉크 챔버 내에 위치하는 발열저항체 및 상기 발열저항체에 대응하여 위치하는 노즐을 구비하는 노즐층을 포함한다. 상기 잉크 저장용기에 저장된 잉크는 잉크 공급구를 통과하여 상기 잉크 유로를 따라 상기 잉크 챔버 내로 공급된다. 상기 발열저항체에 전류가 공급되면, 상기 발열저항체에 열이 발생하고 이러한 열은 상기 잉크 챔버로 공급된 잉크 내에 버블을 생성한다. 상기 버블은 팽창하면서 상기 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하고, 이러한 압력에 의해 잉크는 상기 노즐을 통해 외부로 토출된다.
이러한 잉크젯 프린터가 신뢰성을 가지고 안정적으로 동작하기 위해서는 여러 가지 요건들을 만족시켜야 한다. 그 중에서도 상기 챔버층 및 상기 노즐층은 수성 물질인 잉크와 항상 접하고 있으므로 잉크에 대한 내부식성을 가져야 하며, 구조물로서 유지되기 위해 높은 기계적 강도를 가져야한다. 나아가서, 기판에 대한 접착특성이 우수해야 한다.
이러한 요구조건을 만족시키기 위해 상기 챔버층 및 상기 노즐층을 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 미국특허 제 5,478,606호는 에폭시 레진(epoxy resin)과 양이온 광중합 개시제(cationic photopolymerization initiator)를 함유하는 용액을 사용하여 감광성 코팅 레진층을 형성함으로써, 잉크 유로 (ink flow path) 및 잉크 토출구(ink ejection outlet)을 형성한다. 상기 양이온 광중합 개시제는 노광에 의해 양이온을 생성하고 상기 양이온은 상기 에폭시 레진의 중합을 개시한다. 그러나, 상기 감광성 코팅 레진층을 형성함에 있어서, 상기 양이온이 일반적으로 금속으로 형성되는 발열저항체에 닿을 경우 상기 발열저항체는 손상될 수 있다. 따라서, 상기 감광성 코팅 레진층을 형성하기 전에 상기 발열저항체 상에 보호막을 형성하여야 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 발열저항체를 손상시키지 않는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 베이스 기판에 대한 높은 접착력, 기계적 강도 및 잉크에 대한 내부식성을 갖는 챔버층 및/또는 노즐층을 형성하는 것을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 양태는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 기판 상에 잉크 토출을 위한 에너지 발생 요소를 형성하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 챔버층 및 상기 에너지 발생 요소에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐층을 형성하되, 상기 챔버층 및 상기 노즐층 중 적어도 한 층은 광염기 발생제(photobase generator), 에폭시 레진 및 비광반응성 용매를 함유하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성한다.
상기 광경화성 수지 조성물은 에틸렌계 불포화 화합물(ethylenically unsaturated compound)을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1a 내지 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 공정단계 별로 나타낸 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 잉크 토출을 위한 에너지 발생요소(20)를 형성한다. 상기 기판(10)은 대량생산을 고려할 때, 약 500㎛의 두께를 갖는 실리콘 기판인 것이 바람직하다. 상기 에너지 발생요소(20)는 열 저항체(thermal resistor) 또는 압전체(piazo)일 수 있다. 나아가, 상기 열 저항체는 고저항 금속막과 상기 고저항 금속막의 양단에 접하는 저저항 금속막 패턴을 포함할 수 있다. 상기 고저항 금속막은 탄탈륨-알루미늄 합금막일 수 있고, 상기 저저항 금속막은 금막(gold layer)일 수 있다. 상기 에너지 발생요소(20) 상에 상기 에너지 발생요소(20)를 비롯한 하부 구조물들을 보호하기 위한 보호막(미도시)이 형성될 수 있다. 그러나, 상기 보호막은 후술하는 이유에 의해 생략될 수도 있다.
상기 에너지 발생요소(20)가 형성된 기판 상에 제 1 광경화성 수지층(30)을 형성한다. 상기 제 1 광경화성 수지층(30)은 상기 기판(10) 상에 광경화성 수지 조성물을 스핀 코팅 또는 롤 코팅 등의 방법을 사용하여 코팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 광경화성 수지 조성물은 광염기 발생제(photobase generator; PBG), 에폭시 레진 및 비광반응성 용매(nonphotoreactive solvent)를 함유한다.
상기 광염기 발생제는 노광에 의해 염기를 생성할 수 있는 광개시제(photoinitiator)로서, 상기 노광에 의해 생성된 염기는 암모니아(ammonia) 또는 아민(amine)인 것이 바람직하다. 상기 암모니아 또는 상기 아민은 상기 에폭시 레진을 경화할 수 있다.
이러한 광염기 발생제는 코발트-아민염계(Co-amine salts), 알킬아민염계(alkyl amine salts), O-아실옥심계(O-acyloximes), 벤질옥시카르보닐 유도체(benzyloxycarbonyl derivatives), o-니트로벤질옥시카르보닐 유도체(o-nitrobenzyloxycarbonyl derivatives) 및 포름아미드계(formamides)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다.
상기 코발트-아민염계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, X는 할로겐기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다. 나아가, 상기 할로겐기는 브롬 또는 염소이고, 상기 탄소수 1 내지 5의 알킬기는 메틸기 또는 프로필기일 수 있다.
상기 알킬아민염계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, Ar은 방향족기이고, R1, R2 및 R3는 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기이거나, R1, R2 및 R3가 서로 연결된 탄소수 6 내지 12의 바이씨클로(bicyclo) 알킬기이다.
이러한 알킬아민염계 화합물의 구체적인 예는 하기 화학식들 3, 4와 같다.
상기 식에서, R3N은 (CH3)2C2H5N, (C2H
5)3N, (CH3)2C3H7N, 
또는 이다.
상기 O-아실옥심계 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, R1 및 R2는 서로에 관계없이 방향족기 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R3는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 페닐기, 벤질기(benzyl group), 아닐린기(anilinyl group) 또는 싸이클로헥실 아민기(cyclohexyl amineyl group)이다.
이러한 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예는 하기 화학식들 6 내지 8과 같다.
상기 식에서, R은 벤질기(benzyl), 아닐린기(anilinyl), 싸이클로헥실 아민기(cyclohexyl amineyl), t-부틸기 또는 페닐기이다.
상기 식에서, R은 벤질기(benzyl), 아닐린기(anilinyl) 또는 싸이클로헥실 아민기(cyclohexyl amineyl)이다.
상기 식에서, R은 벤질기(benzyl), 아닐린기(anilinyl) 또는 싸이클로헥실 아민기(cyclohexyl amineyl)이다.
이에 더하여, 상기 O-아실옥심계 화합물은 하기 화학식 10 또는 11로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, n은 2 또는 3이다.
상기 식에서, R은 페닐기(phenyl) 또는 벤조페논기(benzophenoneyl)이다.
상기 벤질옥시카르보닐 유도체는 하기 화학식 12로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, R1 및 R2는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이고, 상기 R3 및 R4는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, 상기 R5 및 R6는 서로에 관계없이 수소, 탄소수 1 내지 5의 선형알킬기 또는 탄소수 5 내지 12의 환형알킬기이다.
이러한 벤질옥시카르보닐 유도체의 구체적인 예는 하기 화학식 13과 같다.
상기 o-니트로벤질옥시카르보닐 유도체는 하기 화학식 14로 표시되는 화합물일 수 있다.
상기 식에서, R1은 수소 또는 니트로기이고, 상기 R2 및 R3는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, 상기 R4 및 R5는 서로에 관계없이 수소, 탄소수 1 내지 5의 선형알킬기 또는 탄소수 5 내지 12의 환형알킬기이다.
이러한 O-니트로벤질옥시카르보닐계 유도체의 구체적인 예는 하기 화학식들 15 내지 18과 같다.
상기 포름아미드계 화합물의 구체적인 예는 하기 화학식 19와 같다.
한편, 상기 에폭시 레진은 이작용성 에폭시 레진과 다작용성 에폭시 레진 중 적어도 하나를 함유할 수 있다. 상기 이작용성 에폭시 레진은 두 개의 에폭시기를 갖는 레진을 의미하고, 상기 다작용성 에폭시 레진은 세 개 이상의 에폭시기를 갖 는 레진을 의미한다. 바람직하게는 상기 에폭시 레진은 상기 이작용성 에폭시 레진과 상기 다작용성 에폭시 레진을 모두 함유한다.
상기 이작용성 에폭시 레진은 비스페놀(bisphenol) A 형, 비스페놀 F 형, 하이드로퀴논(hydroquinone) 형 및 레졸시놀(resorcinol) 형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 에폭시 레진일 수 있다. 또한, 상기 다작용성 에폭시 레진은 노볼락(novolak) 형 에폭시 레진일 수 있다.
특히, 상기 에폭시 레진은 이작용성 에폭시 레진인 디글리시딜 에테르 비스페놀(bisphenol) A형 에폭시 레진과 다작용성 에폭시 레진인 노볼락 형 에폭시 레진을 함유할 수 있다. 상기 비스페놀 A 형 에폭시 레진은 쉘 케미칼사(Shell Chemicals)로부터 이폰 828(epon 828), 이폰 1004, 이폰 1001F, 이폰 1010, 이폰 SU-8; 다우 케미칼사(Dow Chemical Company)로부터 DER-331, DER-332, DER-334; 유니온 카바이드사(Union Carbide Corporation)로부터 ERL-4201, ERL-4289, ERL-0400 등의 상표명으로 입수할 수 있다. 또한, 상기 노볼락 에폭시 레진은 다우 케미칼사로부터 DEN-431, DEN-439 등의 상표명으로 입수할 수 있다.
상기 광경화성 수지 조성물 전체 중량에 대해 상기 에폭시 레진은 40 내지 70중량%로 함유될 수 있으며, 상기 광염기 발생제는 5 내지 10중량%로 함유될 수 있다. 상기 에폭시 레진이 상기 이작용성 에폭시 레진 및 상기 다작용성 에폭시 레진을 함유하는 경우, 상기 광경화성 수지 조성물 전체 중량에 대해 상기 이작용성 에폭시 레진은 5 내지 50중량%, 바람직하게는 10 내지 20중량%, 상기 다작용성 에폭시 레진은 0.5 내지 20중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량%로 함유될 수 있다.
상기 비광반응성 용매는 감마-부티로락톤(gamma-butyrolactone; GBL), 사이클로펜타논(cyclopentanone), 탄소수 1 내지 6의 아세테이트 (C1-6 acetate), THF(tetrahydrofuran), 크실렌(xylene) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
나아가, 상기 광경화성 수지 조성물은 에틸렌계 불포화 화합물(ethylenically unsaturated compound)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌계 불포화 화합물은 아크릴레이트계 화합물일 수 있다. 상기 아크릴레이트계 화합물의 예로는 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate), n-부틸아크릴레이트(n-butylacrylate), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethylacrylate), 하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethylmethacrylate), n-부틸메타크릴레이트(n-butylmethacrylate), 하이드록시프로필아크릴레이트(hydroxypropylacrylate), 하이드록시프로필메타크릴레이트(hydroxypropylmethacrylate) 및 에틸아크릴레이트(ethylacrylate)가 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 나아가, 상기 에틸렌계 불포화 화합물은 에폭시기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 에틸렌계 불포화 화합물은 상기 광경화성 수지 조성물 전체 중량에 대해 1 내지 10중량%로 함유될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5중량%로 함유될 수 있다.
또한, 상기 광경화성 수지 조성물은 첨가제를 더욱 함유할 수 있다. 상기 첨가제는 기판과의 부착성을 향상시키기 위한 실란 결합제(silane coupling), 상기 광경화성 수지층의 흡광계수를 조절하기 위한 염료(dye), 계면활성제(surfactant), 충진제(filler) 및 점도 개질제(viscosity modifier)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다. 상기 계면활성제는 상기 기판(10)과 상기 제 1 광경화성 수지층(30) 간의 접착성을 개선할 수 있는 물질로, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제일 수 있다.
이어서, 상기 기판(10) 상에 형성된 제 1 광경화성 수지층(30)에 함유된 용매 성분을 제거하기 위해 저온에서 소프트 베이킹을 실시한다. 상기 베이킹된 제 1 광경화성 수지층(30)에 유로 패턴(91a)이 형성된 포토마스크(91)를 마스크로 하여 광을 조사함으로써, 상기 제 1 광경화성 수지층(30)을 선택적으로 노광한다. 상기 노광에 있어서 광은 약 400㎚이하의 파장을 갖는 UV 또는 DUV(deep UV) 선일 수 있다. 이러한 광을 방출하는 광원은 수은램프(365㎚), KrF 레이저(248㎚), ArF 레이저(193㎚)일 수 있다.
상기 노광된 제 1 광경화성 수지층(30)은 상기 유로 패턴(91a)에 대응하는 비노광부분(30″)과 상기 유로 패턴(91a) 이외의 부분에 대응하는 노광부분(30′)을 구비한다. 상기 노광부분(30′)은 광의 조사에 의해 상기 광염기 발생제로부터 염기가 생성되고, 생성된 염기는 에폭시 레진의 에폭시기와 반응하여 고리열림중합을 일으킨다. 이로 인해 상기 에폭시 레진은 서로 가교결합되어 제 1 중합체 네트워크를 형성한다. 그 결과, 상기 제 1 광경화성 수지층(30)의 노광부분(30')은 상기 이작용성 에폭시 레진으로 인해 인장강도(tensile strength) 및 탄성특성(elastomeric properties)이 향상될 수 있다. 또한, 상기 다작용성 에폭시 레진으로 인해 가교결합밀도(crosslink density)가 증가되어 해상도가 향상되고, 용매 팽윤성(solvent swelling)이 감소할 수 있다.
한편, 상기 광경화성 수지 조성물이 에틸렌계 불포화 화합물을 더 구비하는 경우, 상기 에틸렌계 불포화 화합물은 상기 염기로 인해 가교되면서 제 2 중합체 네트워크를 형성한다. 이 경우, 상기 제 1 중합체 네트워크와 상기 제 2 중합체 네트워크는 상호침투망목구조(Interpenetrating Polymer Network; IPN)를 형성한다. 따라서, 상기 노광부분(30′)의 가교밀도, 잉크에 대한 화학적 내성 및 경도 등을 증가시킬 수 있다. 이에 더하여, 상기 에틸렌계 불포화 화합물이 에폭시기를 더 함유하는 경우, 상기 노광부분(30′)의 가교밀도를 더 증가시킬 수 있다.
반면, 상기 제 1 광경화성 수지층(30)의 비노광부분(30″)은 상기 에폭시 레진 및 상기 에틸렌계 불포화 화합물이 가교되지 않고 모노머 또는 올리고머로 잔존한다.
상기 광의 조사에 의해 생성된 염기는 상기 제 1 광경화성 수지층(30) 하부에 위치하는 상기 에너지 발생요소(20)를 이루는 금속을 손상시키지 않는다. 따라서, 본 실시예의 경우 종래기술과는 달리 상기 에너지 발생요소(20)를 보호하기 위한 보호막을 반드시 형성할 필요는 없다.
이어서, 노광후 베이크(post exposure bake)를 진행할 수 있다. 상기 노광후 베이크는 60 내지 95℃의 온도로 실시할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 제 1 광경화성 수지층(도 1a의 30)의 비노광부분(도 1a의 30″)을 현상액(developer)을 사용하여 제거한다. 그 후, 상기 노광부분(30′)을 더욱 경화시키고, 잔존할 수 있는 현상액을 제거하기 위해 후경화(postcuring)를 실시할 수 있다. 이로써, 상기 기판(10) 상에 잉크 유로 및 잉크 챔버의 측벽인 챔버층(31)이 형성된다. 상기 챔버층(31)은 에폭시 레진 및 광염기 발생제를 포함하는 광경화성 조성물을 사용하여 형성됨으로써, 높은 가교결합밀도로 인해 기계적 강도가 우수하고, 잉크에 대해 내부식성이 높을 뿐 아니라, 상기 기판(10)에 대한 접착력이 우수할 수 있다.
이어서, 상기 챔버층(31)이 형성된 기판(10) 상에 상기 챔버층(31)을 덮는 즉, 상기 잉크 유로 및 상기 잉크 챔버를 채우는 희생층(35)을 형성한다. 상기 희생층(35)은 포지티브 포토레지스트일 수 있다.
도 1c를 참조하면, 상기 챔버층(31)의 상부면이 노출되도록 상기 희생층(35)을 식각한다. 상기 희생층(35)을 식각하는 것은 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP)법과 같은 평탄화 공정을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 희생층(35)을 식각하는 과정에서 상기 챔버층(31)의 두께는 다소 감소할 수 있다.
이어서, 상기 챔버층(31) 및 상기 희생층(35) 상에 제 2 광경화성 수지층(40)을 형성한다. 상기 제 2 광경화성 수지층(40)은 상술한 광경화성 수지 조성물을 스핀 코팅 또는 롤 코팅 등의 방법을 사용하여 코팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 제 2 광경화성 수지층(40)에 함유된 용매 성분을 제거하기 위해 저온에서 소프트 베이킹을 실시할 수 있다. 상기 베이킹된 제 2 광경화성 수지층(40)에 노즐 패턴(93a)이 형성된 포토마스크(93)를 마스크로 하여 광을 조사함으로써, 상기 제 2 광경화성 수지층(40)을 선택적으로 노광한다. 결과적으로 상기 노광된 제 2 광경화성 수지층(40)은 상기 노즐 패턴(93a)에 대응하는 비노광부분(40″)과 상기 노즐 패턴(93a) 이외의 부분에 대응하는 노광부분(40′)을 구비한다. 상기 노광부분(40′)은 에폭시 레진의 가교결합에 의해 경화된 부분이고, 상기 비노광부분(40″)은 에폭시 레진이 가교되지 않고 모노머 또는 올리고머로 잔존하는 부분이다. 이어서, 노광후 베이크를 진행할 수 있다.
도 1d를 참조하면, 상기 제 2 광경화성 수지층(도 1c의 40)의 비노광부분(도 1c의 40″)을 현상액(developer)을 사용하여 제거한다. 그 후, 상기 노광부분(40′)을 더욱 경화시키고, 잔존할 수 있는 현상액을 제거하기 위해 후경화를 실시할 수 있다. 이로써, 상기 챔버층(31) 및 상기 희생층(35) 상에 노즐(41a)을 구비하는 노즐층(41)이 형성된다. 상기 노즐층(41)을 상기 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성하는 방법은 상기 챔버층(31)을 형성하는 방법과 유사하므로 자세한 사항은 상술한 챔버층(31) 형성방법을 참조하기로 한다.
이와는 달리, 상기 노즐층(41)은 니켈과 같은 금속재료를 사용하여 복합도금법에 의해 노즐 플레이트를 형성한 후, 상기 노즐 플레이트를 상기 챔버층(31)과 접착시키는 방법에 의해 형성될 수도 있다.
이어서, 상기 기판(10)을 선택적으로 식각하여 상기 기판(10)을 관통하는 잉크 공급구(10a)를 형성한다.
도 1e를 참조하면, 적절한 용매를 사용하여 상기 잉크 공급구(10a)를 통해 상기 희생층(도 1d의 35)를 제거한다. 결과적으로, 상기 희생층(35)이 제거된 영역에는 잉크 유로(31a) 및 잉크 챔버(31b)가 형성된다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법을 공정단계 별로 나타낸 단면도들이다. 본 실시예에 따르면 전술한 실시예와는 달리 챔버층과 노즐층이 동시에 형성된다.
도 2a를 참조하면, 베이스 기판(50) 상에 에너지 발생요소(60)를 형성한다. 상기 에너지 발생요소(60)가 형성된 기판 상에 희생 몰드층(70)을 형성한다. 상기 희생 몰드층(70)은 포지티브 포토레지스트를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 희생 몰드층(70) 상에 상기 희생 몰드층(70)을 덮는 광경화성 수지층(80)을 형성한다. 상기 광경화성 수지층(80)은 상기 기판 상에 광경화성 수지 조성물을 스핀 코팅 또는 롤 코팅 등의 방법을 사용하여 코팅함으로써 형성될 수 있다. 상기 광경화성 수지 조성물은 전술한 실시예에서와 동일할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 광경화성 수지층(80)에 노즐 패턴(95a)이 형성된 포토마스크(95)를 마스크로 하여 광을 조사함으로써, 상기 광경화성 수지층(80)을 선택적으로 노광한다. 이로써, 상기 광경화성 수지층(80)은 상기 노즐 패턴(95a)에 대응하는 비노광부분(80″)과 상기 노즐 패턴(95a) 이외의 부분에 대응하는 노광부분(80′)을 구비한다. 상기 노광부분(80′)은 에폭시 레진의 가교결합에 의해 경화된 부분이고, 상기 비노광부분(80″)은 에폭시 레진이 가교되지 않고 모노머 또는 올리고머로 잔존하는 부분이다.
도 2c를 참조하면, 상기 광경화성 수지층(도 2b의 80)의 비노광부분(도 2b의 80″)을 현상액(developer)을 사용하여 제거한다. 이로써, 상기 에너지 발생요소(60)에 대응하는 노즐(81a)을 구비하는 유로구조물(81)이 형성된다.
이어서, 상기 기판(50)을 선택적으로 식각하여 상기 기판(50)을 관통하는 잉 크 공급구(50a)를 형성하고, 적절한 용매를 사용하여 상기 잉크 공급구(50a)를 통해 상기 희생 몰드층(도 2b의 70)을 제거한다. 상기 희생 몰드층이 제거된 영역에는 잉크 유로(81a) 및 잉크 챔버(81b)가 형성된다. 상기 유로구조물(81)은 상기 잉크 유로(81a) 및 상기 잉크 챔버(81b)의 측벽에도 해당한다. 따라서, 상기 유로구조물(81)은 전술한 실시예에서 챔버층(도 1e의 31) 및 노즐층(도 1e의 41)에 해당한다.
상술한 실시예들은 상향 토출식(top shooting type)의 잉크젯 프린트 헤드에 관하여 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서, 상술한 실시예들로부터 잉크가 이동하는 여러 유로구조물들 예를 들어, 하향 토출식(bottom shooting type) 및 측면 토출식(side shooting type) 잉크젯 프린트 헤드의 유로구조물들을 형성할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광경화성 수지 조성물의 예를 나타낸다.
<광경화성 수지 조성물 예 1>
본 예에 따른 광경화성 수지 조성물은 ⅰ)에폭시 레진(상표명 EHPE 3150, 다이셀 화학(Daicel Chemical industries)) 100 중량부, ⅱ)광염기 발생제인 O-아크릴로일 아세토페논 옥심(O-acryloyl acetophenone oxime) 2 중량부, ⅲ)비반응성 용매인 크실렌(xylene) 20 중량부, ⅳ)계면활성제인 1,4-비스(헥사플루오로-2-하이드록시-2-프로필)벤젠 (상표명 1,4-HFAB, 센트럴 글래스(Central Glass Co.)) 20 중량부 및 ⅴ)실란 결합제(상표명 A-187, 니폰 유니카(Nippon Unicar Co.)) 5 중량부를 함유하며, 126cps의 점도(viscosity)를 나타내었다.
<광경화성 수지 조성물 예 2>
본 예에 따른 광경화성 수지 조성물은 ⅰ)에폭시 레진(상표명 EHPE 3150, 다이셀 화학(Daicel Chemical industries)) 100 중량부, ⅱ)광염기 발생제인 포름아닐리드(formanilide) 2 중량부, ⅲ)비반응성 용매인 메틸이소부틸케톤-디에틸렌글리콜 디메틸에테르(MIBK-DIGLYME) 혼합용매 20 중량부, ⅳ)계면활성제인 1,4-비스(헥사플루오로-2-하이드록시-2-프로필)벤젠 (상표명 1,4-HFAB, 센트럴 글래스(Central Glass Co.)) 20 중량부, ⅴ)실란 결합제(상표명 A-187, 니폰 유니카(Nippon Unicar Co.)) 5 중량부를 함유하며, 64cps의 점도(viscosity)를 나타낸다.
<광경화성 수지 조성물 예 3>
본 예에 따른 광경화성 수지 조성물은 ⅰ)크레졸-노볼락형 에폭시 레진(상표명 EOCN 102S, 니폰 가야쿠사(Nippon Kayaku Co.)) 100중량부, ⅱ)글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate, 알드리치사) 3 중량부, ⅲ)광염기 발생제인 O-아크릴로일 아세토페논 옥심(O-acryloyl acetophenone oxime) 2 중량부, ⅳ)비반응성 용매인 크실렌(xylene) 20 중량부, ⅴ)계면활성제인 1,4-비스(헥사플루오로-2-하이드록시-2-프로필)벤젠 (상표명 1,4-HFAB, 센트럴 글래스(Central Glass Co.)) 20 중량부를 함유하며, 126cps의 점도(viscosity)를 나타내었다.
<광경화성 수지 조성물 예 4>
본 예에 따른 광경화성 수지 조성물은 ⅰ)크레졸-노볼락형 에폭시 레진(상표명 EOCN 102S, 니폰 가야쿠사(Nippon Kayaku Co.)) 100중량부, ⅱ)글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate, 알드리치사) 3 중량부, ⅲ)광염기 발생제인 포름 아닐리드(formanilide) 2 중량부, ⅳ)비반응성 용매인 메틸이소부틸케톤-디에틸렌글리콜 디메틸에테르(MIBK-DIGLYME) 혼합용매 20 중량부, ⅴ)계면활성제인 1,4-비스(헥사플루오로-2-하이드록시-2-프로필)벤젠 (상표명 1,4-HFAB, 센트럴 글래스(Central Glass Co.)) 20 중량부를 함유하며, 64cps의 점도(viscosity)를 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광염기 발생제 및 에폭시 레진을 함유하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 챔버층 및/또는 노즐층을 형성함으로써, 높은 가교결합밀도로 인해 기계적 강도가 우수하고, 잉크에 대해 내부식성이 높을 뿐 아니라, 기판에 대한 접착력이 우수한 챔버층 및/또는 노즐층을 형성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (20)
- 기판 상에 잉크 토출을 위한 에너지 발생 요소를 형성하고,상기 기판 상에 챔버층 및 상기 에너지 발생 요소에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐층을 형성하는 것을 포함하되, 상기 챔버층 및 상기 노즐층 중 적어도 한 층은 광염기 발생제(photobase generator), 에폭시 레진 및 비광반응성 용매를 함유하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광염기 발생제는 코발트-아민염계, 알킬아민염계, O-아실옥심계, 벤질옥시카르보닐계, o-니트로벤질옥시카르보닐계 및 포름아미드계로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 코발트-아민염계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.<화학식 1>Co(NH2R)5X2+상기 식에서, X는 할로겐기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
- 제 2 항에 있어서,상기 알킬아민염계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.<화학식 2>
상기 식에서, Ar은 방향족기이고, R1, R2 및 R3는 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기이거나, R1, R2 및 R3가 서로 연결된 탄소수 6 내지 12의 바이씨클로(bicyclo) 알킬기이다. - 제 2 항에 있어서,상기 O-아실옥심계 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.<화학식 5>
상기 식에서, R1 및 R2는 서로에 관계없이 방향족기 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, R3는 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 페닐기, 벤질기(benzyl group), 아닐린기(anilinyl group) 또는 싸이클로헥실 아민기(cyclohexyl amineyl group)이다. - 제 2 항에 있어서,상기 벤질옥시카르보닐계 화합물은 하기 화학식 12로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.<화학식 12>
상기 식에서, R1 및 R2는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이고, 상기 R3 및 R4는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, 상기 R5 및 R6는 서로에 관계없이 수소, 탄소수 1 내지 5의 선형알킬기 또는 탄소수 5 내지 12의 환형알킬기이다. - 제 2 항에 있어서,상기 o-니트로벤질옥시카르보닐계 화합물은 하기 화학식 14로 표시되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.<화학식 14>
상기 식에서, R1은 수소 또는 니트로기이고, 상기 R2 및 R3는 서로에 관계없이 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고, 상기 R4 및 R5는 서로에 관계없이 수소, 탄소수 1 내지 5의 선형알킬기 또는 탄소수 5 내지 12의 환형알킬기이다. - 제 1 항에 있어서,상기 에폭시 레진은 이작용성 에폭시 레진과 다작용성 에폭시 레진 중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 이작용성 에폭시 레진은 비스페놀(bisphenol) A 형, 비스페놀 F 형, 하이드로퀴논(hydroquinone) 형 및 레졸시놀(resorcinol) 형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 에폭시 레진인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제 조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 다작용성 에폭시 레진은 노볼락(novolak) 형 에폭시 레진인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에폭시 레진은 디글리시딜 에테르 비스페놀(bisphenol) A와 노볼락 에폭시 레진을 함유하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광경화성 수지 조성물은 에틸렌계 불포화 화합물(ethylenically unsaturated compound)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 에틸렌계 불포화 화합물은 에폭시기를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버층 또는 상기 노츨층을 상기 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성하는 것은상기 기판 상에 상기 광경화성 수지 조성물을 사용하여 광경화성 수지층을 형성하고, 상기 광경화성 수지층을 선택적으로 노광하고, 상기 노광된 광경화성 수지층의 비노광부분을 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 노즐층을 형성하기 전에, 상기 챔버층을 덮는 희생층을 형성하고, 상기 희생층을 식각하여 상기 챔버층의 상부면을 노출시키는 것을 더욱 포함하고,상기 노즐층은 상기 상부면이 노출된 챔버층 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 노즐층을 형성한 후,상기 기판을 식각하여 상기 기판을 관통하는 잉크 공급구를 형성하고, 상기 잉크 공급구를 통해 상기 희생층을 제거하는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 상에 챔버층 및 상기 노즐층을 형성하는 것은상기 에너지 발생요소를 덮은 희생 몰드층을 형성하고, 상기 광경화성 수지 조성물을 사용하여 상기 희생 몰드층을 덮는 광경화성 수지층을 형성하고, 상기 광경화성 수지층을 선택적으로 노광하고, 상기 노광된 광경화성 수지층의 비노광부분을 제거함으로써 상기 에너지 발생 요소에 대응하는 노즐을 구비하는 유로구조물을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 유로구조물을 형성한 후,상기 기판을 식각하여 상기 기판을 관통하는 잉크 공급구를 형성하고, 상기 잉크 공급구를 통해 상기 희생 몰드층을 제거하는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 기판 상에 잉크 토출을 위한 에너지 발생 요소를 형성하고,상기 기판 상에 챔버층 및 상기 에너지 발생 요소에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐층을 형성하는 것을 포함하되, 상기 챔버층 및 상기 노즐층 중 적어도 한 층은 광염기 발생제(photobase generator), 에폭시 레진, 에틸렌계 불포화 화합물 및 비광반응성 용매를 함유하는 광경화성 수지 조성물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 에틸렌계 불포화 화합물은 에폭시기를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.
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