KR20060081706A - 다수의 장벽층 - Google Patents
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Abstract
유체 분출 장치는 제1 표면을 가지는 기판; 상기 제1 표면 상에 형성되는 유체 분출기; 상기 유체 분출기에 대하여 형성된 파이어링 챔버 및 상기 파이어링 챔버 상의 노즐을 결정하는 보호층을 포함한다. 보호층은 적어도 두개의 SU8층에 의해 형성된다.
Description
본 발명은 유체 분출 장치(fluid ejection device)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 유체 분출 장치 내부의 다수의 장벽층에 관한 것이다.
다양한 잉크젯 프린트 장비들이 해당 기술 분야에 알려져 있으며, 이러한 프린트 장비들은 열에 의해 작동하는 프린터 헤드 및 기계적으로 작동하는 프린터 헤드를 둘다 포함한다. 열에 의해 작동하는 프린터 헤드는 잉크 분출을 위하여 저항체(resistive elements) 또는 그와 유사한 다른 요소를 사용하는 경향이 있는 반면에, 기계적으로 작동하는 프린터 헤드는 압전 트랜스듀서(piezoelectric transducers) 또는 그와 유사한 다른 요소를 사용하는 경향이 있다.
대표적인 열성 잉크젯 프린터 헤드는 반도체 기판 상에 설치된 다수의 박막 저항기(resistors)를 가진다. 장벽층은 기판 상의 박막층 위에 증착된다. 장벽층은 각각의 저항기에 대한 파이어링 챔버(firing chamber), 각각의 저항기에 상응하는 구멍 및 각각의 파이어링 챔버에 대한 입구 또는 유체 채널을 결정한다. 흔히, 잉크는 기판 내의 슬롯(slot)으로 유입되어 노즐층(nozzle layer)에 의해 결정된 유체 채널을 통해 파이어링 챔버로 흘러간다. "발화 신호"에 의한 발열 저항기의 작동은 저항기에 상응하는 파이어링 챔버 내의 잉크를 가열시키고 잉크가 저항기에 상응하는 구멍을 통해 배출되도록 한다.
노즐층과 박막층 사이의 지속적인 부착이 필요하다. 프린터 헤드 기판 다이의 경우, 특히 프린터 헤드 기판 다이가 상대적으로 크거나, 가로세로비가 높은 경우 기계적 또는 열적 스트레스로 인해 바람직하지 않은 변형(예컨대 노즐층 균열)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 노즐층은 흔히 반도체 기판과 다른 열팽창 계수를 가진다. 열적 스트레스는 노즐층 또는 다른 박막층의 균열을 야기하여 결국 잉크 유출 그리고/또는 전기적 단락을 유발할 수 있다. 추가적인 예로서, 조립된 웨이퍼 상의 다이가 분리될 때, 균열이 발생할 수 있다. 추가적인 그리고/또는 변형된 예로서, 노즐층은 경화된 후의 수축, 노즐층의 부착, 장치의 조절 및 유체 분출 장치의 열적 순환 동안에 발생하는 구조적인 부착 수축(structural adhesive shrinkage)으로 인해 스트레스를 받을 수 있다.
도 1은 유체 분출 장치(103), 예컨대 프린터 헤드를 포함하는 카트리지(101)의 한 실시예의 투시도이다. 카트리지는 유체 저장물, 예컨대 잉크를 저장한다. 프린터 헤드의 외부면에 보이는 것은 유체가 선택적으로 분출되는 다수의 구멍 또는 노즐이다. 한 실시예에 따르면, 유체는 전기적 연결부(107)를 통해 프린터 헤드와 통신하는 프린터(도시하지 않음)의 명령에 따라 분출된다.
도 2의 실시예는 도 1의 프린터 헤드(103)의 단면도로서, 기판(115)을 통과하여 형성된 슬롯(110)이 있는 단면도를 도시한다. 기판 내의 슬롯 영역(또는 슬롯 에어리어)를 통과하는 슬롯을 형성하는데 사용되는 방법예로는 습식 에칭, 건식 에칭, DRIE(deep reactive ion etching) 및 자외선 레이저 가공이 포함된다.
한 실시예에 따르면, 기판(115)은 실리콘이다. 다양한 실시예에서, 기판은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 갈륨아세나이드, 유리, 실리카, 세라믹 또는 반도체 물질 중 어느 하나로 이루어진다. 가능한 기판 물질들로서 열거된 다양한 물질들은 반드시 호환성을 가질 필요는 없으며, 물질들이 사용되는 응용예에 따라 선택된다.
도 2의 실시예에 따르면, 박막 스택(thin film stack)(116){예컨대 활성층(active layer), 전도층(electrically conductive layer) 및 마이크로 일렉트로닉스에 관련된 층}이 기판(115)의 전면(front) 또는 제1면(또는 표면) 상에 형성 또는 증착된다. 한 실시예에 따르면, 박막 스택(116)은 기판의 제1 표면 상에 형성된 캡핑층(117)을 포함한다. 캡핑층(capping layer)(117)은 예컨대 필드 산화층, 이산화실리콘, 산화알루미늄, 탄화실리콘, 질화실리콘 및 유리(phosphosilicate glass; PSG)와 같이 다양한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 층(119)이 캐핑층(117) 상에 증착 또는 성장된다. 상세한 실시예에 따르면, 층(119)은 질화티타늄, 티타늄텅스텐, 티타늄, 티타늄합금, 질화금속, 탄탈륨알루미늄 및 알루미늄실리콘 중 하나이다.
이러한 실시예에서, 전도층(121)은 층(119) 상에 전도성 물질을 증착함으로써 형성된다. 전도성 물질은 알루미늄, 약 50% 구리가 포함된 알루미늄, 구리, 금 및 20% 실리콘이 포함된 알루미늄을 포함하는 여러 물질들 중 적어도 하나로 다양하게 형성되며, 예컨대 스퍼터링 및 증발 등의 방법으로 증착될 수 있다. 전도층(121)은 전도 트레이스(trace)를 형성하기 위하여 패터닝 및 에칭된다. 전도 트레이스를 형성한 후, 저항물질(125)이 에칭된 전도물질(121) 상에 증착된다. 예컨대 유체 분출기, 저항기, 가열부 및 거품 생성기 등과 같은 분출부(201)를 형성하기 위하여 저항물질이 에칭된다. 적당한 저항물질은 탄탈륨알루미늄, 니켈크롬, 질화텅스텐실리콘 및 질화티타늄을 포함하여 해당 기술 분야의 당업자에게 다양하게 알려져 있으며, 저항물질은 저항성을 조정하기 위하여 예컨대 산소, 질소 및 탄소와 같은 불순물을 임의로 도핑할 수 있다.
도 2의 실시예에 도시된 바와 같이, 박막 스택(116)은 저항물질 상에 형성된 절연 보호층(insulating passivation layer)(127)을 더 포함한다. 보호층(127)은 예컨대 이산화실리콘, 산화알루미늄, 탄화실리콘, 질화실리콘 및 유리와 같은 적당한 물질로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 캐비테이션층(cavitation layer)(129)이 보호층(127) 상에 추가된다. 상세한 실시예에 따르면, 캐비테이션층은 탄탈륨이다.
한 실시예에 따르면, 예컨대 장벽층과 같은 커버층(124)이 박막 스택(116), 더 상세하게는 캐비테이션층(129) 상에 증착된다. 한 실시예에 따르면, 커버층(124)은 예컨대 감광성 에폭시(IBM에서 개발된 SU8), 감광성 폴리머와 같은 급속 교차결합 폴리머, 또는 예컨대 ShinEtsuTM 에서 제조된 SINR-3010 와 같은 감광성 실리콘 유전체, 또는 예컨대 Polyset Co. Inc. in Mechanicsville, NY 에서 제조된 PCX30 와 같은 에폭시 실록산 등으로 구성된다. 또다른 실시예에 따르면 커버층(124)은 잉크의 부식 작용에 충분히 불활성인 유기 폴리머의 혼합물로 만들어진다. 이러한 목적에 적합한 폴리머에는 E.I. DuPont de Nemours and Co. of Wilmington, Del 에서 제조된 "VACREL and RISTON" 라는 상표로 판매되는 제품이 있다.
커버층의 물리적인 배열 및 박막의 기본 구조에 대한 예시는 1994년 2월자 Hewlett-Packard 저널의 44페이지에 설명되어 있다. 프린터 헤드에 대한 예시는 공동 양수된 미국 특허 제4,719,477호, 제5,317,346호 및 제6,162,589호에 설명되어 있다. 본 발명의 실시예들은 응용예에 따라 기판 상에 형성 또는 증착된 임의의 유형 및 임의의 개수의 층을 갖는 예들을 포함한다.
상세한 실시예에 따르면, 커버층(124)은 상응하는 분출부(201)에 의해 유체가 가열되는 파이어링 챔버(202) 및 가열된 유체가 분출되는 노즐 구멍(105)을 결정한다. 유체는 슬롯(110)에서 커버층(124)에 형성된 채널(203)을 통해 파이어링 챔버(202)로 흘러들어간다. 저항기를 통한 전류 또는 "발화 신호"가 전달됨으로써 상응하는 파이어링 챔버 내의 유체가 가열되고 상응하는 노즐(105)을 통해 분출된다.
도 2 및 도 3 에 각각 도시된 단면도 및 투시도에 개시된 바와 같이, 커버층(124)은 두개의 층(205, 207)을 포함한다. 제1 층(205){이를테면 프리머층(primer layer) 및 바닥층(bottom layer)}은 층(129) 상에 형성되고, 제2 층(207)(이를테면 탑코트(top coat)층, 챔버(chamber)층 및 노즐층)은 층(205) 상에 형성된다. 이러한 실시예에서, 제1 층(205)은 적어도 부분적으로 파이어링 챔버(202)를 결정하고, 제2 층(207)은 유체 채널의 천장, 파이어링 챔버와 벽의 나머지 부분 및 노즐(105)을 결정한다. 도시되지 않았으나 또다른 실시예에 따르면, 제1 층(205)은 파이어링 챔버 벽을 결정하고 제2 층(207)은 노즐을 결정한다.
한 실시예에 따르면, 층(205 및 207)은 서로 다른 물질로 형성된다. 본 실시예에서는, 층(205 및 207)은 동일한 물질로 형성된다. 또다른 실시예에서, 층(205 및 207)은 두께가 거의 동일하거나, 층(207)이 층(205)보다 더 두껍거나, 층(205)이 층(207)보다 더 두껍다. 본 실시예에서는, 층(205)이 층(207)보다 더 얇다. 한 실시예에서, 층(205)은 약 2 내지 15㎛, 바람직하게는 2 내지 6㎛, 바람직하게는 2㎛의 두께를 가진다. 한 실시예에 따르면, 층(207)은 약 20 내지 60㎛, 바람직하게는 30㎛의 두께를 가진다. 한 실시예에 따르면, 프리머층의 두께는 층(124)의 전체 두께의 약 50%보다 얇다.
한 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 210℃에서 경화되는 낮은 점도의 SU8 물질이다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)의 물질은 잉크에 대한 저항성과, 박막 스택(116) 및 노즐 또는 챔버층에 대한 부착성에 따라 선택된다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 커버층(124)의 다른 층들보다 더 유연하다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 커버층(124)의 다른 층들보다 더 높은 잉크 저항성을 가진다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 더 낮은 계수의 SU8 구조인 NANOTM SU8 Flex CP로 형성된다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)는 유연화된 에폭시이다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리아미드(polyamide)층이다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 물질이 감광성이 되도록 하는 선택적인 광산 발생제(Photo-Acid-Generator; 이하 PAG)인 첨가제를 포함하는 SU8이다. 또다른 실시예에 따르면, 프리머층(205)은 커버층(124) 내의 다른 층들보다 더 높은 온도에서 경화된다. 이처럼 온도가 더 높을수록 잉크에 대한 더 많은 저항과 더 많은 스트레스(stress)가 발생할 수 있다. 그러나 층(205)의 두께는 바람직하지 않은 균열을 감소시키기 위하여 상대적으로 얇은 상태로 남아있다.
한 실시예에 따르면, 층(207)은 높은 해상도의 포토리소그래픽 특성을 가진다. 한 실시예에 따르면, 층(207)은 170℃ 에서 경화된다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 실시예에 따르면, 두개의 층(205,207)인 장벽층(124)을 형성하는 프로세스가 도시되어 있다. 도 5의 실시예는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 프로세스에 따른 흐름도를 개시하고 있다. 프리머층(205)은 단계 500에서 코팅되고, 단계 510에서 노광된다. 노즐층 물질(207a)은 도 4a에 도시된 바와 같이 단계 520에서 프리머층(205) 위에 코팅된다. 단계 530에서 노즐층(207)이 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 두개의 마스크 내에 노광된다. 단계 540에서 도 4d에 도시된 바와 같이 잔존하는 노광되지 않은 노즐층 물질(207a)이 현상되어 제거된다. 노즐층은 파이어링 챔버(202) 및 노즐(105)을 형성한다.
도 6에 도시된 실시예에 따르면, 추가적인 탑코트(209)가 노즐층(207) 상에 형성된다. 한 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 광으로 이미지 구현 가능하다(photodefinable). 한 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 SU8로 형성된다. 한 실시예에 따르면, 탑코트는 소수성(non-wetting)이다. 또다른 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 대개 거친 노즐층의 윤곽을 평탄화하는 평탄층이다. 또다른 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 푸들링(puddling)을 감소시키기 위해 원추형 구멍(countersunk bore)을 만들도록 그려진 마스크이다. 또다른 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 낮은 표면 에너지를 가진다. 또다른 실시예에 따르면, 탑코트(209)는 실록산 기재의 물질(siloxane based material)이다. 또다른 실시예에 따르면 플루오르중합체 기재의 물질(fluoropolymer based material)이다. 한 실시예에 따르면, 층(209)의 두께는 약 0.5 내지 5㎛ 의 범위에 있으며, 바람직하게는 1.1㎛ 이다.
도 7a 내지 도 7h에 개시된 실시예에 따르면, 세개의 층(205,206,208)인 장벽층(124)을 형성하는 프로세스가 도시되어있다. 도 8의 실시예는 도 7a 내지 도 7h에 도시된 프로세스에 대응하는 흐름도이다. 단계 800에서 유체 분출기를 생성하는 박막(116)이 기판 상에 증착된다. 단계 810에서 프리머층(205)이 박막층(116) 상에 스핀온되고 패터닝된다. 단계 820에서 도 7a에 도시된 바와 같이 챔버층을 형성하는 물질(206a)이 스핀온된다. 도 7b에 도시된 바와 같이 물질(206a)은 챔버층(206)을 형성하기 위하여 패터닝 또는 노광된다. 도 7c에 도시된 바와 같이 단계 820에서 물질(206a)은 현상되어 제거된다. 도 7d에 도시된 바와 같이 단계 830에서 예컨대 레지스트와 같은 충전 물질(300)이 챔버층(206)을 코팅한다. 도 7e에 도시된 바와 같이 단계 840에서 충전 물질(300)이 예컨대 기계적-화학적 폴리싱(CMP), 패터닝 및 물질의 현상 등과 같은 방법으로 평탄화된다. 도 7f에 도시된 바와 같이 단계 850에서 챔버층(206) 및 평탄화된 물질(300)이 노즐층을 형성하는 물질(208a)로 코팅된다. 도 7g에 도시된 바와 같이 노즐층(208)이 노광된다. 단계 850에서 물질(208a)은 현상된다. 도 7h에 도시된 바와 같이 단계 860에서 충전 물질(예컨대 레지스트)이 제거된다. 도 7a 내지 도 7h에 도시되고 도 8의 흐름도에 도시된 방법은 로스트 왁스(lost wax) 방법이라 불리기도 한다.
이러한 실시예에서 도 7h의 프리머층은 약 2 내지 15㎛, 상세하게는 2 내지 6 ㎛, 좀더 상세하게는 2㎛의 두께를 가진다. 이러한 실시예에서, 챔버층(206) 및 노즐층(208)은 각각 약 10 내지 30㎛ 범위의 두께를 가진다. 더 상세한 실시예에서 층(206 및 208) 중 적어도 하나는 약 15 내지 20㎛ 범위의 두께를 가진다. 또다른 실시예에 따르면, 층(206 및 208) 중 적어도 하나는 15 또는 20㎛의 두께를 가진다.
한 실시예에 따르면, 노즐층(208)은 위에서 설명한 층(207)과 유사한 물질로 형성된다. 한 실시예에 따르면, 챔버층(206)은 위에서 설명한 층(207)과 유사한 물질로 형성된다. 또다른 실시예에 따르면, 챔버층(206)은 z-콘트라스트(z-contrast)를 위해 광퇴색성(photobleachable) 염료를 포함하는 SU8로 형성된다. 한 실시예에 따르면 z-콘트라스트는 충분히 평평한 기판에 수직인 방향을 말한다. 좀더 상세한 실시예에 따르면, z-콘트라스트는 상부부터 하부까지 광도(light intensity)를 소멸시키는 형태가 되도록 흡수재(absorbing material)를 배치시키는 것을 의미한다. 이러한 실시예에서, '콘트라스트'는 SU8물질이 현상기에 의해 용해되지 않는 광산(photo acid)의 농도와 현상기에 의해 용해되는 광산의 농도 간의 변이의 첨예도(sharpness)를 의미한다. 한 실시예에 따르면 변이가 첨예해질수록 더 사각형의 형태가 된다. 이러한 실시예에서 광퇴색성 다이는 전자기적인 에너지의 충분한 투여로 탈색되고 투명해진다.
도 9에 도시된 실시예에 따르면, 추가적인 탑코트(209)가 노즐층(208) 상에 형성된다. 탑코트는 도 6과 관련하여 설명된 탑코트(209)와 유사하다.
도 10a 내지 10f에 도시된 실시예에 따르면, 4개의 층(205,1206,1000,1208)인 장벽층(124)을 형성하는 프로세스가 도시된다. 도 11의 실시예는 도 10a 내지 도 10f에 도시된 프로세스에 상응하는 흐름도를 개시한다. 단계 1100 및 도 10a에서, 챔버층을 형성하기 위한 물질(1206a)이 프리머층(205) 상에 코팅된다. 단계 1110 및 도 10b에서, 챔버층(1206)이 노광됨으로써 챔버에 대한 벽을 형성하고 챔버 영역 내의 노광되지 않은 물질(1206a)을 남겨둔다. 단계 1120 및 도 10c에서, 광자 장벽층(photon barrier layer)을 형성하기 위한 물질(1000a)이 챔버층(1206) 및 물질(1206a) 상에 코팅된다. 단계 1130 및 도 10d에서, 노즐층에 대한 물질(1208a)이 광자 장벽층 물질(1000a) 상에 코팅된다. 단계 1140 및 도 10e에서, 노즐층(1208) 및 광자 장벽층(1000)이 노광된다. 물질(1206a)은 챔버(202) 내에 남아있고 물질(1000a 및 1208a)은 노즐(105) 내에 남아있다. 단계 1150 및 도 10f에서, 물질(1206a,1000a 및 1208a)이 현상되어 챔버 및 노즐로부터 제거된다.
이러한 실시예에서, 광자 장벽층(1000)은 에폭시 또는 아크릴 수지, 결합제(binder), 용매, PAG(감광성) 및 i-라인 염료(i-line dye)(광자 장벽) 중 적어도 하나를 포함하는 용액으로부터 형성된다. 한 실시예에 따르면, 광자 장벽층(1000)의 두께는 약 0.5 내지 2㎛의 범위, 바람직하게는 0.5㎛이다. 또다른 실시예에 따르면, 광자 장벽층은 최소화되지만, 충분한 흡수성(absorbent)을 갖는다.
한 실시예에 따르면, 챔버층(1206)및 노즐층(1208)이 위에 설명된 층(207)과 유사한 물질로 형성된다. 한 실시예에 따르면, 층(1206)은 층(206)과 유사한 물질을 포함한다. 또다른 실시예에 따르면, 광자 장벽층(1000)은 위에서 설명한 층(206)의 실시예에 관하여 설명된 바와 유사한 광퇴색성 염료를 포함하는 SU8로 형성된다. 한 실시예에 따르면, 광퇴색성 염료를 포함하는 SU8은 방향 조절이 더 용이해지고 모서리가 더 곧게 형성되도록 한다. 예를 들어, 도 10f에 도시된 바와 같이 챔버 및 노즐 사이의 구석 모서리가 거의 사각형 형태의 모서리이다.
도 12에 도시된 실시예에 따르면, 추가적인 탑코트(209)가 노즐층(1208) 상에 형성된다. 탑코트(209)는 도 6과 관련하여 설명된 탑코트(209)와 유사하다.
한 실시예에 따르면, 전술한 실시예들 중 하나에서 설명된 커버층(124)에 포함되는 층들 중 적어도 하나가 동일한 초기 기초 코팅 물질(initial basic coating material)로 형성된다. 그러나 그 물질은 커버층(124) 내의 다른 층들과 다른 특성을 가지도록 하기 위하여 다른 프로세스를 거친다. 예컨대 한 실시예에 따르면, 한 층은 커버층(124)의 나머지 층들과 다른 전자기 에너지 양에 노광되거나, 다른 온도에서 경화된다.
한 실시예에 따르면, 커버층(124) 내의 층들을 형성하는 물질은 다음의 특징들 중 적어도 하나의 특성에 대하여 선택된다: 열팽창계수 매칭(CTE matching), 잉크 저항성(ink resistance), 스트레스 제거(stress relief), 소수성(non-wetting ability), 친수성(wetting ability), 광경화성(ability to photocure), 높은 용해능력(high resolution processing capability), 평탄한 표면(smooth surface), 융화성(compatibility) 및 혼합 능력(intermixing capability).
한 실시예에 따르면, 전술한 실시예들 중 하나에서 설명된 커버층(124)에 포함된 층들 중 적어도 하나가 다음의 방법들 중 적어도 하나를 사용하여 패터닝 또는 에칭된 물질로 형성된다: 연마 샌드 블라스팅(abrasive sand blasting), 건식 에칭, 습식 에칭, 자외선 유도 습식 에칭, 노광 및 현상, DRIE 및 자외선 레이저 가공. 한 실시예에 따르면, 전술한 실시예들 중 하나에서 설명된 커버층(124) 내의 층들 중 적어도 하나는 드라이 필름으로 형성된다.
한 실시예에 따르면, 프리머, 챔버 그리고/또는 노즐층을 형성하는 물질은 i-라인 노광을 통해 광이미지가 형성된다(photodefined). i-라인 노광은 노광의 한 유형으로서, 더 상세하게는 약 368㎚의 파장에 노광한다. 한 실시예에 따르면, 이렇게 광이미지 형성된 패턴은 레지스트 물질로 덮혀진다. 한 실시예에 따르면, 레지스트는 양성 포토레지스트이며, 더 상세한 실시예에 따르면 SPR-220이다. 레지스트는 다음 단계의 평탄화와 구멍 또는 노즐층 처리를 위하여 레지스트를 안정화하도록 110℃ 내지 190℃ 사이의 온도에서 대류식 오븐(convection oven)으로 구워진다. 어떤 실시예의 경우, 레지스트를 제거하기 위하여 노광되지 않은 챔버 및 노즐층을 제거하는 용매 현상 프로세스가 또한 사용된다.
한 실시예에 따르면, 위에 설명된 실시예들 중 적어도 하나는 구멍-챔버 배열의 변형을 감소시킴으로써 경로 제어력을 최대화한다.
한 실시예에 따르면 원료, 첨가제의 비율 및 SU8 저중합체의 분자량이 위에서 언급된 물질의 특성에 있어서 범위를 부여하기 위해 조절된다.
본 발명은 상세히 설명된 바 이외의 형태로도 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대 본 발명은 열에 의해 작동되는 유체 분출 장치에 한정되지 않으며, 예컨대 압전성 물질에 의해 작동하는 유체 분출 장치 및 다른 기계적으로 적동하는 프린터 헤드와 다른 유체 분출 장치도 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 본 발명의 커버층(124)은 다수의 층, 예컨대 4개층, 5개층, 6개층 등을 포함한다. 이러한 층들 각각은 응용예에 따라 서로 동일하거나 다른 물질 구성을 가질 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 예시적인 것이고 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 하며, 발명의 범위는 전술한 설명 이외에 첨부된 청구항들에 의해 나타나는 것이다. 청구항에 "a" 또는 "제1" 관련된 등가의 구성요소를 언급함에 있어서, 이러한 청구항은 하나 이상의 구성요소의 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 두개 이상의 구성요소를 청구하거나 배제하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 유체 분출 카트리지의 한 실시예에 대한 투시도.
도 2는 도 1의 2-2 영역을 통해 나타나는 유체 분출 장치의 한 실시예의 단면도.
도 3은 장벽 아일랜드(barrier island) 및 그에 대한 파이어링 챔버의 한 실시예에 대한 투시도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 대한 프로세스의 한 실시예의 단면도.
도 5는 도 4a 내지 도 4d의 도면에 대한 흐름도.
도 6은 도 4d에 도시된 바에 추가된 층을 포함하는 본 발명의 한 실시예에 대한 단면도.
도 7a 내지 도 7h 는 본 발명의 프로세스의 한 실시예에 대한 단면도.
도 8은 도 7a 내지 도 7h의 도면에 대한 흐름도.
도 9는 도 7h에 도시된 바에 추가된 층을 포함하는 본 발명의 한 실시예에 대한 단면도.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 프로세스의 한 실시예의 단면도.
도 11은 도 10a 내지 도 10f의 도면에 대한 흐름도.
도 12는 도 10f에 도시된 바에 추가된 층을 포함하는 본 발명의 한 실시예에 대한 단면도.
Claims (12)
- 유체 분출 장치로서,제1 표면을 포함하는 기판;상기 제1 표면 상에 형성된 유체 분출기; 및상기 유체 분출기에 대하여 형성되는 파이어링 챔버(firing chamber)와 상기 파이어링 챔버 상의 노즐을 결정하는 커버층을 포함하며,상기 커버층은 적어도 두개의 SU8층에 의해 형성되는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 SU8층 각각은 동일한 물질로 형성되는 유체 분출 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 SU8층 각각은 다르게 처리되는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층은 프리머층(primer layer) 및 노즐층(nozzle layer)을 가지며, 상기 프리머 층은 상기 커버층의 두께의 50% 이하인 두께를 가지는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 프리머층은 210℃ 에서 경화되는 낮은 점도의 SU8인 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층은 박막층들에 코팅된 프리머층, 상기 파이어링 챔버를 결정하는 챔버층 및 상기 노즐을 결정하는 노즐층을 포함하는 적어도 세개의 층을 포함하는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층 상에 형성된 탑코트층(top coat layer)을 더 포함하는 유체 분출 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 커버층을 형성하는 층들 중 적어도 하나는 로스트 왁스 방법(lost wax method)으로 형성되는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층을 형성하는 층들에 대한 물질들은 열팽창계수 매칭(CTE matching), 잉크 저항성(ink resistance), 스트레스 제거(stress relief), 소수성(non-wetting ability), 친수성(wetting ability), 광경화성(ability to photocure), 높은 용해능력(high resolution processing capability), 평탄한 표면(smooth surface), 융화성(compatibility) 및 혼합 능력(intermixing capability) 중 적어도 하나의 특성에 대하여 선택되는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층을 형성하는 층들 중 적어도 하나는 드라이 필름(dry film)으로 형성되는 유체 분출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 커버층은 박막층들에 코팅된 프리머층, 상기 파이어링 챔버를 결정하는 챔버층, 상기 노즐을 결정하는 노즐층이 포함된 광자 장벽층을 포함하는 적어도 4개의 층을 포함하는 유체 분출 장치.
- 유체 분출 장치의 형성 방법으로서,유체 분출기를 포함하는 박막 스택(thin film stack)을 제1 물질로 코팅하는 단계;상기 제1 물질을 노광하여 제1 SU8 커버층을 형성하는 단계;상기 제1 물질을 제2 물질로 코팅하는 단계;상기 제2 물질을 노광하여 챔버를 결정하는 제2 SU8 커버층을 형성하는 단계;상기 챔버로부터 상기 노광되지 않은 제2 물질을 제거하기 위하여 현상하는 단계;상기 챔버를 레지스트로 채우는 단계;상기 레지스트를 평탄화하는 단계;상기 레지스트를 제3 물질로 코팅하는 단계;상기 제3 물질을 노광하여 노즐을 결정하는 제3 SU8 커버층을 형성하는 단계; 및상기 레지스트 및 상기 제3 물질을 제거하기 위하여 현상하는 단계를 포함하 는 유체 분출 장치의 형성 방법.
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