KR20060067755A - Fabricating method for ink jet print head - Google Patents

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KR20060067755A
KR20060067755A KR1020040106656A KR20040106656A KR20060067755A KR 20060067755 A KR20060067755 A KR 20060067755A KR 1020040106656 A KR1020040106656 A KR 1020040106656A KR 20040106656 A KR20040106656 A KR 20040106656A KR 20060067755 A KR20060067755 A KR 20060067755A
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heater
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unit heater
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KR1020040106656A
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민재식
홍석덕
박성준
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삼성전자주식회사
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명은, 기판의 상면에 절연층을 형성하는 절연층형성단계; 절연층 상에 각기 다른 재질로 형성된 다수의 단위 히터셀을 단층의 조합된 모자이크형태로 화학기계적연마에 의해 히터를 형성하는 히터형성단계; 히터의 상측에 전극을 형성하는 전극형성단계; 히터 및 전극의 상측에 보호층을 형성하는 보호층형성단계; 보호층의 상측에 잉크 챔버와 잉크 유로를 형성하는 유로플레이트를 형성하는 유로플레이트형성단계; 유로플레이트의 상측에 잉크 챔버에 대응되는 노즐이 형성된 노즐플레이트를 형성하는 노즐플레이트형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라, 히터에 의해 형성되는 버블의 형상을 제어할 수 있어, 노즐로 토출되는 잉크 토출특성을 개선할 수 있고, 버블에 의해 발생되는 케비테이션이 히터의 일부분에 집중적으로 발생하는 것을 방지하며, 토출방식에 따른 적합한 버블을 형성시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to an inkjet printhead, the present invention for forming an insulating layer on the upper surface of the substrate; A heater forming step of forming a heater by chemical mechanical polishing of a unitary mosaic of a plurality of unit heater cells formed of different materials on an insulating layer; An electrode forming step of forming an electrode on an upper side of the heater; A protective layer forming step of forming a protective layer on the heater and the electrode; A flow path plate forming step of forming a flow path plate forming an ink chamber and an ink flow path above the protective layer; And a nozzle plate forming step of forming a nozzle plate on which a nozzle corresponding to the ink chamber is formed on the upper side of the flow path plate. Accordingly, the shape of the bubble formed by the heater can be controlled and discharged to the nozzle. The ink ejection characteristics can be improved, and cavitation generated by the bubbles can be prevented from being concentrated in a part of the heater, and an appropriate bubble can be formed according to the ejection method.

Description

잉크젯 프린트 헤드의 제조방법{fabricating method for Ink jet print head} Fabrication method for Ink jet print head             

도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 구성을 나타낸 부분단면사시도이다.1 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of an ink jet print head according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 구성을 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of an ink jet print head according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프리트 헤드의 구성의 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of the inkjet frit head according to the present invention.

도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 히터를 나타낸 사시도이다. 4 is a perspective view showing a heater of the inkjet printhead according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 히터를 나타낸 사시도이다.5 is a perspective view showing a heater of the inkjet printhead according to the second embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6t는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도이다.6A to 6T are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an inkjet printhead according to the present invention.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

100 : 베이스플레이트100: base plate

110 : 기판110: substrate

120 : 절연층 120: insulation layer                 

130 : 히터130: heater

140 : 전극140: electrode

150 : 보호층150: protective layer

160 : 캐비테이션방지층160: cavitation prevention layer

200 : 유로플레이트200: Euro plate

300 : 노즐플레이트
300: nozzle plate

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열구동 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet printhead, and more particularly, to a method of manufacturing an inkjet printhead of a thermal drive type.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 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.

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 방식의 잉크젯 프린트 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다. Such inkjet printheads can be largely classified in two ways depending on the ejection mechanism of the ink droplets. One is a heat-driven inkjet printhead which generates bubbles in ink by using a heat source and ejects ink droplets by the expansion force of the bubbles, and the other is ink due to deformation of the piezoelectric body using a piezoelectric body. A piezoelectric drive inkjet printhead which discharges ink droplets by a pressure applied thereto.                         

이러한, 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The ink droplet ejection mechanism in the thermal drive inkjet printhead will be described in more detail as follows.

저항발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 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.When a pulse current flows through a heater made of a resistive heating element, heat is generated in the heater and the ink adjacent to the heater is instantaneously heated to about 300 ° C. Accordingly, as the ink boils, bubbles are generated, and the generated bubbles expand and apply pressure to the ink filled in the ink chamber. As a result, the ink near the nozzle is discharged out of the ink chamber in the form of droplets through the nozzle.

도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구성을 나타낸 부분단면사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 잉크젯 프리트헤드의 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of an inkjet printhead according to the prior art, and FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the inkjet frithead according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린트헤드는 기판 상에 다수의 물질층이 적층되어 이루어진 베이스 플레이트(10)와, 베이스 플레이트(10) 위에 적층되어 잉크 챔버(22)와 잉크 유로(24)를 형성하는 유로 플레이트(20)와, 유로 플레이트(20)위에 적층되어 잉크가 분출되는 노즐 플레이트(30)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, an inkjet printhead includes a base plate 10 formed by stacking a plurality of layers of materials on a substrate, and an ink chamber 22 and an ink passage 24 stacked on the base plate 10. A flow path plate 20 to be formed and a nozzle plate 30 stacked on the flow path plate 20 to eject ink are formed.

여기서, 잉크 챔버(22) 내에는 잉크가 채워지며, 잉크 챔버(22)의 아래쪽에는 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 히터(13)가 마련되어 있다. 잉크 유로(24)는 잉크 챔버(22) 내부로 잉크를 공급하기 위한 통로로서 잉크 저장고(미도시)와 연결되어 있다. 노즐 플레이트(30)에는 각각의 잉크 챔버(22)에 대응하는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(32)이 형성되어 있다.Here, ink is filled in the ink chamber 22, and a heater 13 is provided below the ink chamber 22 to generate bubbles by heating the ink. The ink passage 24 is connected to an ink reservoir (not shown) as a passage for supplying ink into the ink chamber 22. The nozzle plate 30 is provided with a plurality of nozzles 32 through which ink is discharged at positions corresponding to the respective ink chambers 22.

상술한 바와 같은 구성의 종래의 잉크젯 프린트헤드의 내부 구조를 도 2를 참조하여 설명하면, 실리콘(Si)으로 이루어진 기판(11) 상에 히터(13)와 기판(11) 사이의 단열과 절연을 위한 절연층(12)이 형성되며, 절연층(12)은 기판(11) 상에 주로 실리콘 산화막(SiO2)을 증착함으로써 이루어진다.The internal structure of the conventional inkjet printhead having the above-described configuration will be described with reference to FIG. 2 to provide thermal insulation and insulation between the heater 13 and the substrate 11 on a substrate 11 made of silicon (Si). An insulating layer 12 is formed, and the insulating layer 12 is mainly formed by depositing a silicon oxide film SiO 2 on the substrate 11.

그리고, 절연층(12) 위에는 잉크 챔버(22) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(13)가 증착되어 형성되며, 히터(13) 상측에는 여기에 전류를 인가하기 위한 전극(conductor, 14)이 마련되며, 전극(14)은 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 히터(13) 위에 소정 두께로 적층한 뒤 이를 소정 형상으로 패터닝함으로써 형성된다.In addition, a heater 13 is formed on the insulating layer 12 to heat the ink in the ink chamber 22 to generate bubbles, and an electrode for applying a current thereto to the heater 13 is formed thereon. 14 is provided, and the electrode 14 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy, and is formed by stacking a predetermined thickness on the heater 13 and then patterning it into a predetermined shape.

그리고, 히터(13)와 전극(14) 위에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 15)이 형성되며, 보호층(15)은 히터(13)와 전극(14)이 산화되거나 잉크와 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로 주로 실리콘 질화막(SiNX)을 증착함으로써 이루어진다.A passivation layer 15 is formed on the heater 13 and the electrode 14 to protect them, and the passivation layer 15 is oxidized or directly contacts the ink with the heater 13 and the electrode 14. It is mainly for depositing a silicon nitride film (SiN X ) to prevent it from becoming.

여기서, 보호층(15) 위에는 잉크 챔버(22)가 형성되는 부위에 캐비테이션 방지층(anticavitation layer, 16)이 형성되며, 캐비테이션 방지층(16)은 그 상면이 잉크 챔버(22)의 바닥면을 형성하여 잉크 챔버(22) 내의 버블이 소멸될 때 발생하는 높은 기압에 의해 히터(13)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 주로 탄탈륨(Ta) 박막이 이용된다.Here, an anticavitation layer 16 is formed on a portion where the ink chamber 22 is formed on the protective layer 15, and an upper surface of the cavitation prevention layer 16 forms a bottom surface of the ink chamber 22. Tantalum (Ta) thin films are mainly used to prevent the heater 13 from being damaged by the high air pressure generated when bubbles in the ink chamber 22 disappear.

이와 같이 기판(11) 상에 수 개의 물질층이 적층되어 형성된 베이스 플레이트(10) 위에는 잉크 챔버(22)와 잉크 유로(24)를 형성하기 위한 유로 플레이트(20)가 적층되며, 유로 플레이트(20)는 감광성 폴리머(photosensitive polymer)를 베이 스 플레이트(10) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination)방법에 의해 도포한 뒤, 이를 패터닝함으로써 형성되고, 감광성 폴리머의 도포 두께는 토출되는 잉크 액적의 부피에 따라 요구되는 잉크 챔버(22)의 높이에 의해 정해진다.The flow path plate 20 for forming the ink chamber 22 and the ink flow path 24 is stacked on the base plate 10 formed by stacking several material layers on the substrate 11 as described above. ) Is formed by applying a photosensitive polymer by a lamination method of heating, pressing and compressing the photosensitive polymer onto the base plate 10, and then patterning the photosensitive polymer, and the coating thickness of the photosensitive polymer is discharged. It is determined by the height of the ink chamber 22 required according to the volume of the enemy.

이러한, 유로 플레이트(20) 상면에는 노즐(32)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(30)가 적층되며. 노즐 플레이트(30)는 폴리이미드(polyimide) 또는 니켈로 이루어져 있으며, 유로 플레이트(20)를 이루는 감광성 폴리머의 접착성을 이용하여 유로 플레이트(20) 위에 가열, 가압하여 접착하게 된다.The nozzle plate 30 having the nozzle 32 formed thereon is stacked on the upper surface of the flow path plate 20. The nozzle plate 30 is made of polyimide or nickel, and is heated and pressed onto the flow path plate 20 by using the adhesiveness of the photosensitive polymer forming the flow path plate 20.

이와 같은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구조에 있어서, 절연층(12)위에 형성되는 히터(13)는 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 및 텅스텐 실리사이드로 이루어진 군 중에서 선택된 단일물질로 형성된다. In the structure of the conventional inkjet printhead, the heater 13 formed on the insulating layer 12 is a group consisting of titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), and tungsten silicide. It is formed of a single material selected from.

그러나, 종래 기술에 따른 잉크젯 프린트헤드의 히터는 단일물질로 형성되어 있어, 삼면이 막혀있고 잉크가 주입되는 잉크 유로부분이 개방되어 있는 구조에서는 히터에 의해 형성되는 버블의 형상이 불규칙적으로 변형되는 현상이 발생하여 노즐로 토출되는 잉크 토출특성(예를 들어, 액적속도, 액적량, 주파수 등)의 불균일성을 유발하고 이로 인하여 인쇄 성능 등에 좋지 못한 영향을 주는 문제점이 있었다. However, since the heater of the inkjet printhead according to the related art is formed of a single material, the shape of the bubble formed by the heater is irregularly deformed in a structure in which three surfaces are clogged and the ink flow path portion where the ink is injected is opened. This causes a nonuniformity in the ink ejection characteristics (for example, droplet speed, droplet amount, frequency, etc.) discharged to the nozzle, which has a problem that adversely affect the printing performance.

또한, 단일물질의 히터로 형성된 헤드에서 형성되는 버블은, 버블에 의해 발생되는 케비테이션이 히터의 일부분에 집중적으로 발생하여 히터 손상의 주된 요인으로 작용하여 히터의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
In addition, the bubble formed in the head formed of a single material heater, there is a problem that the cavitation generated by the bubble is concentrated in a portion of the heater to act as a main factor of the heater damage to shorten the life of the heater.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 히터에 의해 형성되는 버블의 형상을 잉크 챔버의 형상과 관계없이 제어 가능하도록 하여 노즐로 토출되는 잉크의 토출특성을 개선할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the inkjet print that can improve the discharge characteristics of the ink discharged to the nozzle to be able to control the shape of the bubble formed by the heater irrespective of the shape of the ink chamber Its purpose is to provide a method of manufacturing a head.

또한, 히터에 의해 형성되는 버블의 형상을 제어하여 버블에 의해 발생하는 캐비테이션에 의한 히터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an inkjet print head, which can prevent the damage of the heater due to cavitation generated by the bubble by controlling the shape of the bubble formed by the heater.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법은, 기판의 상면에 절연층을 형성하는 절연층형성단계; 상기 절연층 상에 각기 다른 재질로 형성된 다수의 단위 히터셀을 단층의 조합된 모자이크형태로 화학기계적연마에 의해 히터를 형성하는 히터형성단계; 상기 히터의 상측에 전극을 형성하는 전극형성단계; 상기 히터 및 상기 전극의 상측에 보호층을 형성하는 보호층형성단계; 상기 보호층의 상측에 잉크 챔버와 잉크 유로를 형성하는 유로플레이트를 형성하는 유로플레이트형성단계; 상기 유로플레이트의 상측에 상기 잉크 챔버에 대응되는 노즐이 형성된 노즐플레이트를 형성하는 노즐플레이트형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The inkjet printhead manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises an insulating layer forming step of forming an insulating layer on the upper surface of the substrate; A heater forming step of forming a heater by chemical mechanical polishing of a plurality of unit heater cells formed of different materials on the insulating layer in a combined mosaic form of a single layer; An electrode forming step of forming an electrode above the heater; A protective layer forming step of forming a protective layer on the heater and the electrode; A flow path plate forming step of forming a flow path plate forming an ink chamber and an ink flow path above the protective layer; And a nozzle plate forming step of forming a nozzle plate on which a nozzle corresponding to the ink chamber is formed above the flow path plate.

그리고, 잉여공간이 형성된 모자이크 형상으로 형성되는 다수의 제 1단위 히 터셀을 증착 형성시키는 제 1단위 히터셀형성단계; 상기 제 1단위 히터셀 및 상기 제 1단위 히터셀의 잉여공간에 상기 제 1단위 히터셀과 다른 재질로 형성되는 제 2단위 히터셀을 형성하고, 상기 제 1단위 히터셀과 상기 제 2단위 히터셀을 화학기계적연마하여 단층으로 조합된 모자이크 상태의 히터를 형성하는 제 2단위 히터셀형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a first unit heater cell forming step of depositing and forming a plurality of first unit heater cells formed in a mosaic shape in which an excess space is formed; A second unit heater cell formed of a material different from the first unit heater cell is formed in the surplus space of the first unit heater cell and the first unit heater cell, and the first unit heater cell and the second unit heater And a second unit heater cell forming step of chemically polishing the cells to form a mosaic heater combined into a single layer.

또한, 상기 각 단위 히터셀은, 상기 히터의 X축의 방향으로 두개 이상으로 구획되는 형성되는 X축 단위 히터셀과; 상기 히터의 Y축의 방향으로 두개 이상 구획되는 형성되는 Y축 단위 히터셀로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, each unit heater cell, X-axis unit heater cells are formed to be divided into two or more in the direction of the X-axis of the heater; Preferably, the heater is formed of a Y-axis unit heater cell which is formed by partitioning two or more in the direction of the Y-axis of the heater.

또한, 상기 각 단위 히터셀은, 상기 히터의 중심에서 동심원상으로 확장되는 두개 이상의 구획되는 트랙 단위 히터셀과; 상기 히터의 중심에서 상기 트랙 단위 히터셀을 두 개 이상 구획되는 섹터 단위 히터셀로 형성되는 것을 특징으로 한다.The unit heater cell may further include at least two partitioned track unit heater cells extending concentrically from a center of the heater; And a sector unit heater cell in which at least two track unit heater cells are partitioned at the center of the heater.

또한, 상기 히터형성단계는, 상기 절연층 위에 제 1히터셀물질을 증착시키는 제 1히터셀물질증착단계; 상기 제 1히터셀물질의 표면에 포토레지스트를 도포한 후, 포토리소그라피에 의해 패터닝하여 제 1식각마스크를 형성하는 제 1시각마스크 형성단계; 상기 제 1식각마스크에 의해 노출된 부분을 식각공정을 통해 제거하고, 상기 제 1식각마스크를 제거하여 잉여공간이 형성된 모자이크 형태로 제 1단위 히터셀을 형성하는 제 1단위 히터셀형성단계; 상기 제 1단위 히터셀과 상기 절연층의 표면에 제 2히터셀물질을 상기 제 1단위 히터셀의 두께보다 두껍게 증착시키는 제 2히터셀물질증착단계; 상기 제 2히터물질과 상기 제 1히터물질을 화학기계적연마에 의해 연마하여 상기 제 1단위 히터셀이 형성된 잉여공간에 제 2단위 히터셀을 형성 하는 제 2단위 히터셀형성단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the heater forming step, the first heater cell material deposition step of depositing a first heater cell material on the insulating layer; Forming a first etching mask by coating a photoresist on the surface of the first heater cell material and then patterning the photoresist by photolithography; A first unit heater cell forming step of removing a portion exposed by the first etching mask through an etching process and removing the first etching mask to form a first unit heater cell in a mosaic form with excess space; A second heater cell material deposition step of depositing a second heater cell material thicker than a thickness of the first unit heater cell on surfaces of the first unit heater cell and the insulating layer; And a second unit heater cell forming step of forming the second unit heater cell in the excess space in which the first unit heater cell is formed by polishing the second heater material and the first heater material by chemical mechanical polishing. desirable.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an inkjet print head according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.In the description of the present invention, terms defined are defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a person skilled in the art, and thus, limit the technical components of the present invention. It should not be understood as.

또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있으며, 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.In addition, the same reference numerals in the drawings refer to the same components, the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description, when it is described that one layer is present on the substrate or another layer, The layer may be present on and directly in contact with the substrate or another layer, with a third layer in between.

도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 구성의 나타낸 단면도이이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 히터를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 히터를 나타낸 사시도이다.3 is a cross-sectional view showing a configuration of an inkjet printhead according to the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing a heater of the inkjet printhead according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the heater of the inkjet printhead.

여기서, 도면에는 잉크젯 프린트헤드의 단위 구조만 도시되어 있지만, 칩 상태로 제조되는 잉크젯 프린트헤드에서는 다수의 잉크 챔버와 다수의 노즐이 일렬 또는 2열로 배열되며, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배열될 수도 있다.Here, although only the unit structure of the inkjet printhead is shown in the drawing, in the inkjet printhead manufactured in a chip state, a plurality of ink chambers and a plurality of nozzles are arranged in one or two rows, and arranged in three or more rows to further increase the resolution. May be

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 의한 잉크젯 프린트 헤드는, 베이스 플레이트(100)와 유로 플레이트(200)와 노즐 플레이트 (300)가 순차 적층된 구조를 가진다. As illustrated, the inkjet printhead according to the method of manufacturing an inkjet printhead according to the present invention has a structure in which the base plate 100, the flow path plate 200, and the nozzle plate 300 are sequentially stacked.

여기서, 유로 플레이트(200)는 잉크가 그 내부에 채워지는 잉크 챔버(220)와 잉크를 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 잉크 챔버(220) 내부로 공급하는 잉크 유로(240)를 한정한다. 즉, 유로 플레이트(200)는 잉크 챔버(220)와 잉크 유로(240)를 둘러싸는 측벽을 이루게 된다. 노즐 플레이트(300)에는 잉크 챔버(220)에 대응하는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(320)이 형성된다.Here, the flow path plate 200 defines an ink chamber 220 in which ink is filled therein and an ink flow path 240 for supplying ink from the ink reservoir (not shown) into the ink chamber 220. That is, the flow path plate 200 forms sidewalls surrounding the ink chamber 220 and the ink flow path 240. The nozzle plate 300 is provided with a nozzle 320 through which ink is discharged at a position corresponding to the ink chamber 220.

베이스 플레이트(100)는 기판(110) 상에 다수의 절연층(120), 히터(130), 전극(140), 보호층(150), 캐비네이션 방지층(160) 등이 적층되어 형성되는 것으로, 기판(110)으로는 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼가 사용된다.The base plate 100 is formed by stacking a plurality of insulating layers 120, a heater 130, an electrode 140, a protective layer 150, a cavitation prevention layer 160, and the like on the substrate 110. As the substrate 110, a silicon wafer that is widely used for manufacturing an integrated circuit is used.

여기서, 절연층(120)은 기판(110)과 히터(130) 사이의 절연뿐만 아니라 히터(130)에서 발생된 열에너지가 기판(110)쪽으로 빠져나가는 것을 억제하기 위한 단열층으로서의 기능도 하게 된다. 절연층(120)은 기판(110)의 표면을 고온에서 산화시켜서 형성된 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진다.Here, the insulating layer 120 serves as a heat insulating layer for suppressing the insulation between the substrate 110 and the heater 130 as well as the heat energy generated from the heater 130 to escape to the substrate 110. The insulating layer 120 is formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) formed by oxidizing the surface of the substrate 110 at a high temperature.

그리고, 절연층(120)의 상면에 형성되는 히터(130)는 다수의 단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 조합된 모자이크(mosaic)형태로 형성되는 것으로, 각 단위 히터셀(130a, 130b)은 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide)에서 선택되지는 다수의 히터셀물질(130a', 130b')에 의해 형성된다.In addition, the heater 130 formed on the upper surface of the insulating layer 120 is formed in a mosaic form combined by a plurality of unit heater cells 130a and 130b, and each unit heater cell 130a and 130b. Silver is formed by a plurality of heater cell materials 130a ', 130b' selected from titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl) or tungsten silicide.

이에 따라, 다수의 단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 조합된 모자이크형태로 형성되는 히터(130)는 각 단위 히터셀(130a, 130b)을 형성하는 히터셀물질(130a', 130b')을 다르게 형성함으로써, 히터(130)에서 발생돼는 열분포를 제어할 수 있어 히터(130)에 의해 형성되는 버블의 형상의 제어가 가능하다. Accordingly, the heater 130 formed in a mosaic form combined by the plurality of unit heater cells 130a and 130b may form the heater cell materials 130a 'and 130b' forming the unit heater cells 130a and 130b. By forming differently, it is possible to control the heat distribution generated in the heater 130, it is possible to control the shape of the bubble formed by the heater 130.

여기서, 상술한 히터(130)는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이 사각형 또는 원형의 형태로 형성될 수 있으며, 사각형 형태의 히터(130)의 경우에는 상술한 바와 같이 다수의 단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 격자형태로 형성되며, 원형 형태의 히터(130)의 경우에는 다수의 단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 구획되는 트랙과 섹터 형태로 형성될 수 있다. Here, the above-described heater 130 may be formed in the shape of a rectangle or a circle as shown in Figures 4 to 5, in the case of a square heater 130, as described above a plurality of unit heater cells ( It is formed in a grid form by the 130a, 130b, in the case of a circular heater 130 may be formed in the form of tracks and sectors partitioned by a plurality of unit heater cells (130a, 130b).

또한, 히터(130)의 상면 외측에는 잉크 챔버(220) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위하여 히터(130)에 전류를 인가하기 위한 전극(140)이 마련되며, 전극(140)은 하나의 금속층으로 이루어질 수도 있으나, 2종 이상의 금속층이 적층되어 이루어질 수도 있으며, 도전성이 양호한 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 또는 탄탈륨 질화물(TaN)로 이루어진다.In addition, an electrode 140 for applying a current to the heater 130 is provided outside the upper surface of the heater 130 to generate a bubble by heating the ink in the ink chamber 220. It may be made of a metal layer, but may be formed by laminating two or more kinds of metal layers, and may be formed of a highly conductive metal such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). Is done.

그리고, 히터(130)와 전극(140) 위에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer)(150)이 형성된다. 보호층(150)은 히터(130)와 전극(140)이 산화되거나 잉크와 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로, 실리콘 질화막(SiN)이나 폴리실리콘 막으로 이루어진다.A passivation layer 150 is formed on the heater 130 and the electrode 140 to protect them. The protection layer 150 is for preventing the heater 130 and the electrode 140 from being oxidized or coming into direct contact with ink. The protective layer 150 is formed of a silicon nitride film (SiN) or a polysilicon film.

또한, 보호층(150) 상면에는 잉크 챔버(220)가 형성되는 부위에 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)(160)이 형성된다. 캐비테이션 방지층(160)은 그 상면이 잉크 챔버(220)의 바닥면을 형성하여 잉크챔버(220) 내의 버블이 소멸될 때 발생하는 높은 압력에 의해 히터(130)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 탄탈륨(Ta) 박막 또는 텅스텐(W) 박막으로 형성된다.In addition, an anti-cavitation layer 160 is formed on a portion where the ink chamber 220 is formed on the protective layer 150. The cavitation prevention layer 160 is to prevent the heater 130 from being damaged by the high pressure generated when the upper surface forms the bottom surface of the ink chamber 220 and the bubbles in the ink chamber 220 disappear. It is formed of a tantalum (Ta) thin film or a tungsten (W) thin film.

이하, 상술한 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the inkjet printhead according to the present invention having the structure as described above will be described.

도 6a 내지 도 6t는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도이다.6A to 6T are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an inkjet printhead according to the present invention.

먼저, 도 6a를 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼를 300 ~ 500㎛ 정도의 두께로 가공하여 사용한다. 실리콘 웨이퍼는 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 것으로서, 대량생산에 효과적이다. 한편, 도 6a에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조될 수 있다.First, referring to FIG. 6A, a silicon wafer is processed to a thickness of about 300 to 500 μm as the substrate 110 in this embodiment. Silicon wafers are widely used in the manufacture of semiconductor devices and are effective for mass production. On the other hand, shown in Figure 6a 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 절연층(120)을 형성한다. 절연층(120)은 기판(110)의 표면을 고온에서 산화시킬 때 그 표면에 형성되는 대략 1 ~ 3㎛ 정도의 두께를 가진 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어질 수 있다.The insulating layer 120 is formed on the prepared upper surface of the silicon substrate 110. The insulating layer 120 may be formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 1 to 3 μm formed on the surface of the substrate 110 when the surface of the substrate 110 is oxidized at a high temperature.

이후, 절연층(120)의 상면에 히터(130)를 형성한다. 여기서, 절연층(120) 위에 형성되는 히터(130)는 다수의 단위 히터셀에 의해 모자이크형태로 형성되는 것으로 2종 이상의 단위셀로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 2종의 단위셀을 실시예로 하여 설명한다. Thereafter, the heater 130 is formed on the upper surface of the insulating layer 120. Here, the heater 130 formed on the insulating layer 120 is formed in a mosaic form by a plurality of unit heater cells may be formed of two or more unit cells, in the present invention, two types of unit cells It demonstrates as follows.

도 6b 내지 6h는 절연층(120) 위에 히터(130)를 형성하는 단계를 도시한 도 면들이다.6B to 6H are views illustrating a step of forming the heater 130 on the insulating layer 120.

구체적으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 절연층(120) 위에 제 1히터셀물질(130a')을 증착시킨다. 여기서, 제 1히터셀물질(130a')은 예컨대, 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide) 중 선택되며, 스퍼터링(sputtering)과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)에 의해 수행될 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 6B, the first heater cell material 130a ′ is deposited on the insulating layer 120. Here, the first heater cell material 130a ′ is selected from, for example, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), or tungsten silicide, such as sputtering. It may be performed by physical vapor deposition (PVD).

이후, 도 6c 내지 6e에 도시한 바와 같이 증착된 제 1히터셀물질(130a')의 표면에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 포토리소그라피(photolithography)(PR1)에 의해 패터닝하여 제 1식각마스크(M1)를 형성한다.Thereafter, a photoresist is applied to the surface of the first heater cell material 130a ′ deposited as shown in FIGS. 6C to 6E, and then patterned by photolithography (PR 1 ) to form a first etching mask. To form (M 1 ).

이어서, 제 1히터셀물질(130a') 중 제 1식각마스크(M1)에 의해 노출된 부분을 건식 또는 습식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트 립에 의해 제 1식각마스크(M1)를 제거하며, 도 6f에 도시된 바와 같이 소정의 형상으로 패터닝된 제 1단위 히터셀(130a)이 형성된다. Subsequently, the portion of the first heater cell material 130a 'exposed by the first etching mask M 1 is removed by dry or wet etching, and the first photoresist is removed by ashing and strip, which is a conventional photoresist removing process. The etching mask M 1 is removed and a first unit heater cell 130a patterned into a predetermined shape is formed as shown in FIG. 6F.

이후, 도 6g에 도시된 바와 같이 소정형상으로 형성된 제 1단위 히터셀(130a)과 절연층(120)의 표면에 제 2히터셀물질(130b')을 증착시키며, 이때 증착되는 제 2히터셀물질(130b')은 제 1단위 히터셀(130a)과 제 1단위 히터셀(130a)이 형성된 절연층(120)을 모두 덮는 상태로 제 1단위 히터셀(130a)의 두께보다 두껍게 형성된다. Thereafter, as shown in FIG. 6G, the second heater cell material 130b ′ is deposited on the surfaces of the first unit heater cell 130a and the insulating layer 120 formed in a predetermined shape, and the second heater cell is deposited. The material 130b ′ is formed thicker than the thickness of the first unit heater cell 130a while covering both the first unit heater cell 130a and the insulating layer 120 on which the first unit heater cell 130a is formed.

여기서, 제 2히터셀물질(130b')은 예컨대, 제 1히터셀물질(130a')이 선택된 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨-알루미늄 합금(TaAl) 또는 텅스텐 실리사이드(tungsten silicide) 중에서 제 1히터셀물질(130a')로 선택된 물질을 제외한 나머지 물질중에 선택되며, 스퍼터링(sputtering)과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)에 의해 수행될 수 있다. Here, the second heater cell material 130b 'may be formed of, for example, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tantalum-aluminum alloy (TaAl), or tungsten silicide in which the first heater cell material 130a' is selected. ) Is selected from the remaining materials except for the material selected as the first heater cell material 130a ', and may be performed by physical vapor deposition (PVD), such as sputtering.

이후, 제 1단위 히터셀(130a) 및 제 1단위 히터셀(130a)을 모두 덮는 상태로 증착된 제 2단위 히터셀(130b)을 화학기계적연마(chemical mechanical polishing, CMP)를 실시하면, 도 6h에 도시한 바와 같이 제 1단위 히터셀(130a)이 형성된 나머지 부분의 잉여공간에 제 2단위 히터셀(130b)이 형성된 히터(130)가 형성된다. Thereafter, chemical mechanical polishing (CMP) is performed on the second unit heater cell 130b deposited while covering both the first unit heater cell 130a and the first unit heater cell 130a. As shown in 6h, the heater 130 in which the second unit heater cell 130b is formed is formed in the surplus space of the remaining portion in which the first unit heater cell 130a is formed.

이러한, 제 1, 2단위 히터셀(130a, 130b)로 형성된 히터(130)는 상술한 바와 같은 공정을 반복적으로 수행함으로, 2종 이상으로 선택되어지는 히터셀물질에 의해 형성될 수 있으며, 히터(130)를 형성하는 각 단위 히터셀(130a, 130b)의 히터셀물질과 배열을 변경하여 히터(130)의 온도분포를 조절할 수 있어 히터(130)에 의해 형성되는 버블의 형상을 잉크 챔버 및 잉크 토출방식에 따라 조절할 수 있다 The heater 130 formed of the first and second unit heater cells 130a and 130b may be formed by a heater cell material selected from two or more types by repeatedly performing the above process. It is possible to control the temperature distribution of the heater 130 by changing the heater cell material and the arrangement of the unit heater cells 130a and 130b forming the 130 to form the shape of the bubble formed by the heater 130 in the ink chamber and Can be adjusted according to the ink ejecting method

즉, 히터(130)를 형성하는 제 1, 2단위 히터셀(130a, 130b)의 히터셀물질을 각기 다른 발열량을 갖는 이종(異種)의 히터셀물질을 선택하여 형성시키며, 각 단위 히터셀(130a, 130b)의 배열을 다르게 형성함으로써, 히터(130)에서 발생돼는 열분포를 제어할 수 있어 히터(130)에 의해 형성되는 버블의 형상을 제어할 수 있다. That is, the heater cell materials of the first and second unit heater cells 130a and 130b forming the heater 130 are selected and formed by selecting different types of heater cell materials having different amounts of heat, and each unit heater cell ( By forming different arrangements of the 130a and 130b, the heat distribution generated from the heater 130 can be controlled to control the shape of the bubble formed by the heater 130.

여기서, 상술한 히터(130)는 사각형 또는 원형의 형태로 형성될 수 있으며, 사각형 형태의 히터(130)의 경우에는 X축 및 Y축의 방향으로 각각 2종 이상으로 구성된 다수의 단위 히터셀(130a, 130b)이 격자형태로 형성되며, 원형 형태의 히터 (130)의 경우에는 트랙 및 섹터으로 구분되어 각 트랙 및 섹터가 각각 2종 이상으로 구성된 다수의 각 단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 형성될 수 있다.Here, the above-described heater 130 may be formed in a rectangular or circular shape, in the case of the rectangular heater 130, a plurality of unit heater cells 130a each composed of two or more in the direction of the X-axis and Y-axis , 130b) is formed in a lattice shape, and in the case of the circular heater 130, each of the plurality of unit heater cells 130a and 130b is divided into tracks and sectors, and each track and sector is composed of two or more kinds. Can be formed.

상술한 바와 같은 공정에 의해 도 6h에 도시한 바와 같은 제 1, 2단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 히터(130)가 형성된다. The heater 130 is formed by the first and second unit heater cells 130a and 130b as shown in FIG. 6H by the above-described process.

이후, 도 6i 내지 6l에 도시된 바와 같이, 제 1, 2단위 히터셀(130a, 130b)에 의해 형성된 히터(130)의 상측에 전극(140)을 형성하기 위한 전극층(140')을 형성한다. 전극층(140')은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN) 또는 탄탈륨 질화물(TaN)과 같은 도전성이 양호한 금속 물질을 스퍼터링(sputtering)에 의해 대략 5,000Å ~ 2㎛ 정도의 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다.6I to 6L, an electrode layer 140 ′ is formed on the upper side of the heater 130 formed by the first and second unit heater cells 130a and 130b. . The electrode layer 140 ′ is formed by sputtering a metal material having good conductivity such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). It can be formed by depositing to a thickness of about 2㎛.

그리고, 이와 같이 형성된 전극층(140')의 표면에 포토레지스트를 도포한 후 이를 포토리소그라피(photolithography)(PR2)에 의해 패터닝하여 제 2식각마스크(M2)를 형성한다. 이어서, 전극층(140') 중 제 2식각마스크(M2)에 의해 노출된 부분을 건식 또는 습식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 제 2식각마스크(M2)를 제거하면, 도 6l에 도시된 바와 같이 히터(130)의 상면 외측에 전극(140)이 형성된다.The photoresist is coated on the surface of the electrode layer 140 ′ formed as described above, and then patterned by photolithography PR 2 to form a second etching mask M 2 . Subsequently, a portion of the electrode layer 140 ′ exposed by the second etching mask M 2 is removed by dry or wet etching, and the second etching mask M 2 is removed by ashing and strip, which is a conventional photoresist removing process. ), The electrode 140 is formed outside the upper surface of the heater 130 as shown in FIG. 6L.

한편, 전극(140)은 전술한 바와 같이 두 개 이상의 금속층으로 이루어 질 수 있으며, 전극(140)이 두 개의 금속층으로 이루어지는 경우에는, 서로 다른 금속 물질로 이루어진 두 개의 금속층을 증착한 후, 식각 마스크를 이용하여 두 개의 금속 층을 함께 식각하여 전극(140)을 형성한다.Meanwhile, as described above, the electrode 140 may be formed of two or more metal layers. When the electrode 140 is formed of two metal layers, the electrode 140 may be formed by depositing two metal layers made of different metal materials, and then etching masks. The two metal layers are etched together to form electrodes 140.

다음으로, 도 6m에 도시된 바와 같이, 히터(130)과 전극(140)의 표면에 보호층(150)을 형성한다. 보호층(150)은 히터(130)와 전극(140)을 보호하기 위한 것으로, PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 실리콘 질화막(SiN)을 대략 1 ~ 3㎛ 두께로 증착하거나 폴리실리콘을 증착함으로써 형성한다.Next, as shown in FIG. 6m, the protective layer 150 is formed on the surfaces of the heater 130 and the electrode 140. The protective layer 150 protects the heater 130 and the electrode 140, and deposits a silicon nitride film (SiN) to about 1 μm to 3 μm by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). Or by depositing polysilicon.

이후, 보호층(150)의 위에 캐비테이션 방지층(160)을 형성한다. 도 6n 내지 도 6r은 보호층(150) 위에 캐비테이션 방지층(160)을 형성하는 단계를 도시한 도면들이다.Thereafter, the cavitation prevention layer 160 is formed on the protective layer 150. 6N to 6R illustrate a step of forming the cavitation prevention layer 160 on the protective layer 150.

구체적으로, 도 6n에 도시된 바와 같이, 스퍼터링(sputtering)에 의해 보호층(150) 위에 예컨대 탄탈륨 박막(160')을 대략 0.1 ~ 1.0㎛ 정도의 두께로 증착한다. 이 때, 탄탈륨 박막(160')은 텅스텐 박막으로 대체될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 6N, a tantalum thin film 160 ′ is deposited on the protective layer 150 by sputtering to a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm. In this case, the tantalum thin film 160 ′ may be replaced with a tungsten thin film.

그리고, 이와 같이 형성된 탄탈륨 박막(160')의 표면에 포토레지스트를 도포 한 후 이를 포토리소그라피(photolithography)(PR3)에 의해 패터닝하여 제 3식각마스크(M3)를 형성한다. 이어서, 탄탈륨 박막(160') 중 제 3식각마스크(M3)에 의해 노출된 부분을 건식 또는 습식식각에 의해 제거하고, 통상의 포토레지스트 제거공정인 애슁 및 스트립에 의해 제 3식각마스크(M3)를 제거한다.Then, after the photoresist is applied to the surface of the tantalum thin film 160 ′ formed as described above, it is patterned by photolithography (PR 3 ) to form a third etching mask (M 3 ). Subsequently, a portion of the tantalum thin film 160 ′ exposed by the third etching mask M 3 is removed by dry or wet etching, and the third etching mask M is removed by ashing and strip which is a conventional photoresist removing process. 3 ) Remove.

그러면, 도 6r에 도시된 바와 같이 캐비테이션 방지층(160)이 형성되고, 기판(110), 절연층(120), 히터(130), 전극(140), 보호층(150) 및 캐비테이션 방지층 (160)으로 이루어진 베이스 플레이트(100)가 완성된다.Then, as illustrated in FIG. 6R, the cavitation prevention layer 160 is formed, and the substrate 110, the insulating layer 120, the heater 130, the electrode 140, the protective layer 150, and the cavitation prevention layer 160 are formed. Base plate 100 consisting of is completed.

다음으로, 도 6s에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(100) 위에 잉크 챔버(220)와 잉크 유로(240)를 한정하는 유로 플레이트(200)를 적층한다.Next, as shown in FIG. 6S, the flow path plate 200 defining the ink chamber 220 and the ink flow path 240 is stacked on the base plate 100.

유로 플레이트(200)는 감광성 폴리머(photosensitive polymer), 예컨대 폴리이미드(polyimide)를 베이스 플레이트(100) 상에 소정 두께로 도포한 뒤, 이를 포토리소그라피에 의해 패터닝함으로써 형성될 수 있다.The flow path plate 200 may be formed by applying a photosensitive polymer such as polyimide to the base plate 100 to a predetermined thickness and then patterning it by photolithography.

여기서, 감광성 폴리머의 도포 두께는 대략 25 ~ 35㎛ 정도이며, 이는 토출되는 잉크 액적의 부피에 따라 요구되는 잉크 챔버(220)의 높이에 의해 적정하게 정해지며, 예시된 높이와는 다른 범위의 높이를 가질 수도 있다.Here, the coating thickness of the photosensitive polymer is about 25 to 35㎛, which is appropriately determined by the height of the ink chamber 220 required according to the volume of the ink droplets ejected, the height of the range different from the illustrated height May have

구체적으로, 감광성 폴리머로는 건조되어 필름화된 것이거나 액상의 것이 사용될 수 있다. 감광성 폴리머가 건조된 필름(dry film)인 경우에는, 이를 베이스 플레이트(100) 상에 가열, 가압하여 압착하는 라미네이션(lamination) 방법에 의해 도포되며, 감광성 폴리머가 액상인 경우에는, 이를 베이스 플레이트(100) 상에 스핀 코팅 방법에 의해 도포하게 된다. Specifically, the photosensitive polymer may be dried or filmed or liquid. When the photosensitive polymer is a dry film, it is applied by a lamination method of heating, pressing and compressing it on the base plate 100. When the photosensitive polymer is a liquid, the base plate ( 100) by a spin coating method.

이와 같이 베이스 플레이트(100) 상에 도포된 감광성 폴리머를 잉크 챔버(220)와 잉크 유로(240)가 형성될 부위를 보호하는 포토마스크를 사용하여 선택적으로 노광시키면, 노광된 부위는 경화됨으로써 내화학성 및 높은 기계적강도를 갖게 된다.As such, when the photosensitive polymer coated on the base plate 100 is selectively exposed using a photomask that protects the portion where the ink chamber 220 and the ink flow path 240 are to be formed, the exposed portion is cured and thus chemically resistant. And high mechanical strength.

이어서, 감광성 폴리머의 경화되지 않은 부위를 용매를 사용하여 용해시켜 제거하면, 잉크 챔버(220)와 잉크 유로(240)가 형성됨과 동시에 노광에 의해 경화 된 부위는 이들을 둘러싸는 유로 플레이트(200)를 형성하게 된다.Subsequently, when the uncured portion of the photosensitive polymer is dissolved and removed by using a solvent, the ink chamber 220 and the ink flow passage 240 are formed, and at the same time, the portion cured by exposure forms the flow path plate 200 surrounding them. To form.

마지막으로, 도 6t에 도시된 바와 같이, 유로 플레이트(200) 위에는 노즐(320)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(300)가 적층된다. 노즐 플레이트(300)는 폴리이미드(polyimide) 또는 니켈로 이루어져 있으며, 유로 플레이트(200)를 이루는 감광성 폴리머의 접착성을 이용하여 유로 플레이트(200) 위에 가열, 가압하여 접착하게 된다.Finally, as shown in FIG. 6t, the nozzle plate 300 having the nozzle 320 is formed on the flow path plate 200. The nozzle plate 300 is made of polyimide or nickel, and is heated and pressed onto the flow path plate 200 by using the adhesiveness of the photosensitive polymer forming the flow path plate 200.

상기한 단계들을 거치게 되면, 도 6t에 도시된 바와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.After the above steps, an inkjet printhead according to the present invention having a structure as shown in Fig. 6T is completed.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 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.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.

또한, 각 단계에서 예시된 구체적인 수치는 제조된 프린트헤드가 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 예시된 범위를 벗어나 조정가능하다. 그리고, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법이 적용될 수 있다.In addition, the specific numerical values exemplified in each step may be adjusted beyond the exemplified ranges within the range in which the manufactured printhead can operate normally. In addition, as a method of laminating and forming each material is merely illustrated, various deposition methods may be applied.

특히, 본 발명은 베이스 플레이트의 히터 형성방법에 주된 특징이 있는 것이므로, 그 위에 적층되는 유로 플레이트와 노즐 플레이트 는 상기한 방법과는 달리 알려진 여러가지 다른 방법에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 노즐 플레이트는 유로 플레이트와 동일한 물질을 이용하여 일체로 형성될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
In particular, since the present invention has a main feature in the heater forming method of the base plate, the flow path plate and the nozzle plate laminated thereon may be formed by various other methods known from the above-described method. For example, the nozzle plate may be integrally formed using the same material as the flow path plate. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 따르면, 다수의 히터셀로 형성된 히터를 마련함으로써, 히터에 의해 형성되는 버블의 형상을 제어할 수 있어, 노즐로 토출되는 잉크 토출특성을 개선할 수 있으며, 이에 따라 잉크젯 프틴트 헤드의 인쇄 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the manufacturing method of the inkjet printhead according to the present invention, by providing a heater formed of a plurality of heater cells, it is possible to control the shape of the bubble formed by the heater, discharge the ink discharged to the nozzle It is possible to improve the characteristics, thereby improving the printing performance of the inkjet print head.

또한, 버블에 의해 발생되는 케비테이션이 히터의 일부분에 집중적으로 발생하는 것을 방지하여 히터의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, there is an effect that can prevent the cavitation generated by the bubble is concentrated in a portion of the heater to extend the life of the heater.

또한, 잉크젯 헤드의 챔버 형상과 관계없이 히터에 의해 형성되는 버블의 형상을 제어하여 토출방식에 따른 적합한 버블을 형성시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, regardless of the chamber shape of the inkjet head, by controlling the shape of the bubble formed by the heater there is an effect that can form a suitable bubble according to the discharge method.

Claims (5)

기판의 상면에 절연층을 형성하는 절연층형성단계;An insulating layer forming step of forming an insulating layer on an upper surface of the substrate; 상기 절연층 상에 각기 다른 재질로 형성된 다수의 단위 히터셀을 단층의 조합된 모자이크형태로 화학기계적연마에 의해 히터를 형성하는 히터형성단계;A heater forming step of forming a heater by chemical mechanical polishing of a plurality of unit heater cells formed of different materials on the insulating layer in a combined mosaic form of a single layer; 상기 히터의 상측에 전극을 형성하는 전극형성단계;An electrode forming step of forming an electrode above the heater; 상기 히터 및 상기 전극의 상측에 보호층을 형성하는 보호층형성단계;A protective layer forming step of forming a protective layer on the heater and the electrode; 상기 보호층의 상측에 잉크 챔버와 잉크 유로를 형성하는 유로플레이트를 형성하는 유로플레이트형성단계;A flow path plate forming step of forming a flow path plate forming an ink chamber and an ink flow path above the protective layer; 상기 유로플레이트의 상측에 상기 잉크 챔버에 대응되는 노즐이 형성된 노즐플레이트를 형성하는 노즐플레이트형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법.And a nozzle plate forming step of forming a nozzle plate having a nozzle corresponding to the ink chamber on an upper side of the flow path plate. 잉여공간이 형성된 모자이크 형상으로 형성되는 다수의 제 1단위 히터셀을 증착 형성시키는 제 1단위 히터셀형성단계;A first unit heater cell forming step of depositing and forming a plurality of first unit heater cells formed in a mosaic shape in which an excess space is formed; 상기 제 1단위 히터셀 및 상기 제 1단위 히터셀의 잉여공간에 상기 제 1단위 히터셀과 다른 재질로 형성되는 제 2단위 히터셀을 형성하고, 상기 제 1단위 히터셀과 상기 제 2단위 히터셀을 화학기계적연마하여 단층으로 조합된 모자이크 상태의 히터를 형성하는 제 2단위 히터셀형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트헤드의 제조방법.A second unit heater cell formed of a material different from the first unit heater cell is formed in the surplus space of the first unit heater cell and the first unit heater cell, and the first unit heater cell and the second unit heater And a second unit heater cell forming step of chemically polishing the cells to form a mosaic heater combined into a single layer. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 단위 히터셀은,The method of claim 1 or 2, wherein each unit heater cell, 상기 히터의 X축의 방향으로 두개 이상으로 구획되는 형성되는 X축 단위 히터셀과;An X-axis unit heater cell formed to be divided into two or more in the direction of the X-axis of the heater; 상기 히터의 Y축의 방향으로 두개 이상 구획되는 형성되는 Y축 단위 히터셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.The inkjet printhead manufacturing method according to claim 1, wherein the heater unit is formed of a Y-axis unit heater cell which is formed by partitioning two or more in the Y-axis direction of the heater. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 단위 히터셀은,The method of claim 1 or 2, wherein each unit heater cell, 상기 히터의 중심에서 동심원상으로 확장되는 두개 이상의 구획되는 트랙 단위 히터셀과;Two or more partitioned track unit heater cells extending concentrically from the center of the heater; 상기 히터의 중심에서 상기 트랙 단위 히터셀을 두 개 이상 구획되는 섹터 단위 히터셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.And a sector unit heater cell in which at least two track unit heater cells are partitioned at the center of the heater. 제 1항에 있어서, 상기 히터형성단계는,The method of claim 1, wherein the heater forming step, 상기 절연층 위에 제 1히터셀물질을 증착시키는 제 1히터셀물질증착단계;Depositing a first heater cell material on the insulating layer; 상기 제 1히터셀물질의 표면에 포토레지스트를 도포한 후, 포토리소그라피에 의해 패터닝하여 제 1식각마스크를 형성하는 제 1시각마스크 형성단계;Forming a first etching mask by coating a photoresist on the surface of the first heater cell material and then patterning the photoresist by photolithography; 상기 제 1식각마스크에 의해 노출된 부분을 식각공정을 통해 제거하고, 상기 제 1식각마스크를 제거하여 잉여공간이 형성된 모자이크 형태로 제 1단위 히터셀을 형성하는 제 1단위 히터셀형성단계;A first unit heater cell forming step of removing a portion exposed by the first etching mask through an etching process and removing the first etching mask to form a first unit heater cell in a mosaic form with excess space; 상기 제 1단위 히터셀과 상기 절연층의 표면에 제 2히터셀물질을 상기 제 1단위 히터셀의 두께보다 두껍게 증착시키는 제 2히터셀물질증착단계;A second heater cell material deposition step of depositing a second heater cell material thicker than a thickness of the first unit heater cell on surfaces of the first unit heater cell and the insulating layer; 상기 제 2히터물질과 상기 제 1히터물질을 화학기계적연마에 의해 연마하여 상기 제 1단위 히터셀이 형성된 잉여공간에 제 2단위 히터셀을 형성하는 제 2단위 히터셀형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.And a second unit heater cell forming step of forming the second unit heater cell in the excess space in which the first unit heater cell is formed by polishing the second heater material and the first heater material by chemical mechanical polishing. A method of manufacturing an inkjet printhead, characterized by the above-mentioned.
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