KR20080008868A - 잉크젯 헤드의 제조방법. - Google Patents
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Abstract
잉크젯 헤드의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 제1 면 및 상기 제1 면과 대향되는 제2 면을 갖는 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소들을 형성하는 것을 구비한다. 상기 기판 상에 유로 구조물을 형성한다. 상기 유로 구조물을 덮는 페녹시 수지 보호층(phenoxy resin protection layer)을 제1 면 상에 형성한다. 상기 제2 면으로 부터 상기 기판을 식각하여 잉크 공급홀을 형성한다.
페녹시 수지, 잉크젯, 습식식각
Description
도 1 및 도 2는 종래 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
* 도면의 주요부분들에 대한 설명 *
100 : 기판 102 : 압력 생성요소
104 : 패드 106 : 챔버층
108 : 희생층 110 : 노즐층
112 : 페녹시 수지 보호층 116 : 잉크 공급홀
본 발명은 잉크젯 헤드의 제조방법에 관한 것으로 특히, 페녹시 수지 보호층(Phenoxy resin protection layer)을 사용하는 잉크젯 헤드의 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록장치(ink jet recording device)는 인쇄용 잉크의 미소한 액적을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 기록장치는 가격이 저렴하고 수 많은 종류의 색상을 높은 해상도로 인쇄할 수 있어 광범위하게 사용되고 있다. 상기 잉크젯 기록장치는 기본적으로 잉크가 실질적으로 토출되는 잉크젯 헤드(ink jet head)와 상기 잉크젯 헤드와 유체 연통되는 잉크 수납용기를 포함한다. 상기 잉크 수납용기에 함유되어 있던 잉크는 잉크 공급홀을 통하여 상기 잉크젯 헤드에 공급되고, 상기 잉크젯 헤드는 상기 잉크 수납용기로 부터 공급받은 잉크를 인쇄매체에 토출하여 인쇄를 행한다.
상기 잉크젯 헤드를 제조하는 공정은 상기 잉크젯 헤드를 구성하는 챔버층과 노즐층을 형성하는 방법에 따라 하이브리드(hybrid) 방식과 모노리식(monolithic) 방식으로 구분될 수 있다. 상기 하이브리드 방식에 의하면, 잉크 토출을 위한 압력 생성요소를 갖는 기판 상에 챔버층을 형성하는 공정과 잉크가 토출되는 노즐을 갖는 노즐층을 형성하는 공정이 별도로 진행된다. 이후, 상기 챔버층 상에 상기 노즐층을 접착시킴으로써 잉크젯 헤드를 제조한다. 그러나, 상기 하이브리드 방식 에 의하면 상기 챔버층 상에 상기 노즐층을 부착시키는 과정에서 상기 압력생성요소와 상기 노즐간에 오정렬(misalignment)가 발생하기 쉽다. 또한, 상기 챔버층과 상기 노즐층을 별도의 공정을 통하여 제조하게 됨으로써 공정이 복잡해지는 단점이 있다. 반면, 상기 모노리식 방식에 따른 잉크젯 헤드의 제조방법은 상기 하이브리드 방식에 비하여 보다 정교하게 상기 챔버층 및 상기 노즐층을 정렬시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 간소한 제조 공정으로 인하여 제조 원가의 절감과 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 정밀한 정렬이 필요한 고 해상도용 잉크젯 헤드의 제조에 채용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 잉크젯 헤드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 압력 생성요소들(12)을 형성한다. 상기 압력 생성요소들(12)은 고저항 금속으로 형성된 발열저항체일 수 있다. 이후, 수지를 사용하여 유로(ink flow path)가 형성될 영역을 덮는 몰드층(14)을 형성한다. 다음으로, 상기 몰드층(14)을 덮는 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 감광성 수지층에 대한 노광 및 현상을 수행하여 상기 압력 생성요소들(12)과 대응되는 노즐들(16´)을 갖는 유로 구조물(16)을 형성한다. 이후, 상기 기판(10)의 뒷면에 상기 기판(10)의 소정영역을 노출시키는 마스크 패턴(18)을 형성한다.
도 2를 참조하면, 상기 기판(10) 상에 상기 유로 구조물(16)을 덮는 보호층(20)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(18)을 사용하여 상기 기판(10)을 습식 식각하여 상기 기판(10)을 관통하는 잉크 공급홀(22)을 형성한다. 이후, 상기 보호 층(20) 및 상기 몰드층(14)을 제거한다.
상술한 바와 같이, 상기 잉크 공급홀(22)은 습식 식각을 통하여 형성되는데, 상기 보호층(20)은 이 과정에서 상기 기판(10)의 전면 상에 형성된 상기 유로 구조물(16) 및 회로 배선등의 구조물들이 손상되는 것을 방지하기 위하여 형성된다. 종래, 상기 보호층(20)은 테프론 지그(Teflon Jig), 왁스(Wax) 또는 고무계 수지로 형성되어 왔다. 그러나, 테프론 지그 또는 왁스로 상기 보호층(20)을 형성하는 경우에는 양산성이나 재현성에 문제가 있을 수 있다. 특히, 상기 테프론 지그를 사용하는 경우에는 지그에 기판을 장착하는 과정에서 기판이 손상될 수 있으며, 왁스는 휘발성을 가지기 때문에 하부의 구조물을 충분히 보호하지 못할 수 있다. 또한, 고무계 수지를 상기 보호층(20)으로 사용하는 경우에는 기판과의 접착성(adhesion)이 불량하여, 특히 기판의 에지부위에서 벗겨지는 현상이 발생한다. 따라서, 고무계 수지를 상기 보호층(20)으로 사용하기 위하여는 기판의 에지부위에 별도의 접착층이 요구되는 단점이 있다. 또한, 고무계 수지는 건식 식각에 의하여 제거되기 때문에 공정이 복잡해지고 비용이 증가하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 내화학성이 우수하고 공정 적응성이 우수한 물질을 사용하여 보호층을 형성함으로써 향상된 양산성 및 신뢰성을 갖는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 페녹시 수지를 보호층으로 사 용하는 잉크젯 헤드의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 제1 면 및 상기 제1 면과 대향되는 제2 면을 갖는 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소들을 형성하는 것을 구비한다. 상기 기판 상에 유로 구조물을 형성한다. 상기 유로 구조물을 덮는 페녹시 수지 보호층(phenoxy resin protection layer)을 제1 면 상에 형성한다. 상기 제2 면으로 부터 상기 기판을 식각하여 잉크 공급홀을 형성한다.
일실시예에서, 상기 잉크 공급홀을 형성한 후에 상기 페녹시 수지 보호층을 제거할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 잉크 공급홀을 형성하는 것은, 상기 제2 면 상에 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 제2 면으로 부터 상기 기판을 습식식각하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 유로 구조물을 형성하는 것은, 상기 제1 면 상에 유로의 측벽을 한정하는 챔버층을 형성하고, 상기 제1 면 상에 상기 챔버층을 덮는 희생 수지층을 형성하고, 상기 챔버층이 노출되도록 상기 희생 수지층을 평탄화시켜 상기 챔버층 사이를 채우는 희생층을 형성하고, 상기 챔버층 및 상기 희생층 상에 상기 압력 생성요소들과 대응되는 노즐들을 갖는 노즐층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 희생층은 감광성 수지층 또는 비감광성 수지층으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 잉크 공급구를 형성한 후에, 상기 페녹시 수지 보호층 및 상기 희생층을 제거할 수 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 제1 면(100a) 및 상기 제1 면(100a)과 대향되는 제2 면(100b)을 갖는 기판(100)이 준비된다. 상기 기판(100)은 반도체 소자의 제조공정에 사용되며, 약 500㎛의 두께를 갖는 실리콘 기판일 수 있다. 상기 제1 면(100a) 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소들(102)을 형성한다. 상기 압력 생성요소들(102)은 탄탈륨 또는 텅스텐과 같은 고저항 금속, 탄탈륨 알루미늄 같이 상기 고저항 금속을 포함하는 합금 또는 불순물이온이 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 발열저항체(heat-generating resistors)일 수 있다. 또한, 상기 제1 면(100a) 상에는 상기 기판(100)의 양측을 따라서 잉크젯 프린트 헤드의 내부 회로와의 전기적 연결을 위한 패드들(104)이 형성될 수 있다. 그 밖에 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 면(100a) 상에는 상기 압력 생성요소들(102)에 전기적 신호를 공급하기 위한 배선들이 더 형성될 수 있다. 상기 패드 들(104)은 상기 배선들과 같은 공정단계에서 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 면(100a) 상에 잉크 유로의 측벽을 한정하는 챔버층(106)을 형성한다. 상기 챔버층(106)은 상기 제1 면(100a) 상에 감광성 수지층을 형성한 후 상기 감광성 수지층을 노광 및 현상함으로써 형성될 수 있다. 상기 감광성 수지층은 액상의 감광성 수지를 사용한 스핀 코팅법에 의하여 형성되거나, 감광성 드라이 필름층을 라미네이션 방법으로 가열 압착하여 형성될 수 있다.
상기 챔버층(106)을 형성한 후에, 상기 제1 면(100a) 상에 상기 챔버층(106)을 덮는 희생 수지층(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 희생 수지층은 후속 공정에서 용매에 의하여 제거될 수 있는 감광성 수지 또는 비감광성 수지로 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 챔버층(106)의 상부면이 노출되도록 상기 희생 수지층에 대한 화학적 기계적 연마(Chemical mechanical polishing;CMP)를 수행하여 상기 챔버층(106) 사이를 채우는 희생층(108)을 형성한다. 결과적으로, 상기 희생층(108)은 상기 챔버층(106)을 갖는 상기 제1 면(100a)을 덮도록 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 희생층(108)을 형성한 후에, 상기 챔버층(106) 및 상기 희생층(108) 상에 상기 압력 생성요소들(102)과 대응되는 복수개의 노즐들(110´)을 구비하는 노즐층(110)을 형성한다. 상기 노즐층(110)은 다음과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다. 먼저, 챔버층(106) 및 상기 희생층(108) 상에 노즐 물질층(nozzle material layer)를 형성한다. 상기 노즐 물질층은 스핀 코팅법을 사용하여 감광성 수지층 또는 열경화성 수지층으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 노즐들(114′)을 갖는 상기 노즐층(114)을 형성한다. 상기 노즐 물질층이 감광성 수지층인 경우에 상기 감광성 수지층은 노광 및 현상 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 노즐 물질층이 열경화성 수지층인 경우에 상기 열경화성 수지층은 포토리소그래피 공정 및 산소 플라즈마를 사용한 이방성식각 공정에 의하여 패터닝될 수 있다. 상기 챔버층(106) 및 상기 노즐층(110)은 잉크의 유로를 한정하는 유로 구조물을 구성한다.
다음으로, 상기 제1 면(100)의 전면 상에 상기 노즐층(110)을 덮는 페녹시 수지 보호층(112)을 형성한다. 상기 페녹시 수지 보호층(112)은 후속의 습식식각 공정에서 잉크 공급홀을 형성하는 동안 상기 제1 면(100) 상에 미리 형성된 상기 유로 구조물 및 회로 배선등을 보호하기 위하여 형성된다. 상기 페녹시 수지 보호층(112)은 상기 제1 면(100) 상에 페녹시 수지를 스핀코팅한 후, 상기 페녹시 수지를 베이크(bake)함으로써 형성될 수 있다. 상기 페녹시 수지는 반복개수 'n'이 34 이상이고, 10,000 이상의 수평균분자량을 갖는 고형 에폭시 수지의 일종으로써 우수한 내화학성을 갖는다. 따라서, 상기 페녹시 수지 보호층(112)은 후속의 습식식각 공정 중에 상기 제1 면(100a) 상에 형성된 구조물들을 신뢰성있게 보호할 수 있다. 또한, 상기 페녹시 수지는 상온에서 스핀코팅이 가능하여 공정이 용이하며, 기판과의 접착성이 우수하여 별도의 다른 접착층이 요구되지 않는다. 예를 들어, 상기 페녹시 수지는 아래 [화학식 1]에 나타낸 구조식을 갖는 비스페놀-A 형 에폭시 수지(bisphenol-A type epoxy resin)일 수 있다. 상기 비스페놀-A 형 에폭시 수지는 약 100의 'n' 값을 갖는다.
도 6을 참조하면, 상기 페녹시 수지 보호층(112)을 형성한 후 상기 제2 면(100b) 상에 마스크 패턴(114)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(114)은 상기 제2 면(100b)의 소정영역을 노출시키도록 형성된다. 상기 마스크 패턴(114)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴(114)을 식각마스크로 사용하여 상기 기판(110)을 상기 제2 면(100b)으로 부터 습식식각하여 상기 기판(100)을 관통하는 잉크 공급홀(116)을 형성한다. 상기 습식식각은 상기 희생층(108)이 노출되도록 수행될 수 있다. 또한, 상기 습식식각은 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide) 또는 KOH와 같은 강알칼리성 용액을 식각액으로 사용하여 수행될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상기 제1 면(100a)은 내화학성이 우수한 상기 페녹시 수지 보호층(112)에 의하여 보호된다. 따라서, 상기 제1 면(100a) 상에 형성된 구조물들은 상기 습식식각 중에 신뢰성 있게 보호될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 잉크 공급홀(116)을 형성한 후에, 상기 페녹시 수지 보호층(112)을 용해하여 제거한다. 상기 페녹시 수지 보호층(112)은 예를 들어, 글리콜 에테르(glycol ether), 메틸 락태이트(methyl lactate) 또는 에틸 락태이트(ethyl lactate)와 같은 용매를 사용하여 제거할 수 있다. 또한, 상기 페녹시 수지 보호층(112)을 제거하는 동안 상기 희생층(108) 역시 제거될 수 있다. 상기 페녹시 수지 보호층(112) 및 상기 희생층(108)은 별개의 공정들을 통하여 제거될 필요없이, 동일한 용매를 사용하여 동시에 제거될 수 있다. 따라서, 잉크젯 헤드의 제조공정이 보다 간소화될 수 있다. 상기 희생층(108)이 제거된 결과, 상기 희생층(108)이 제거된 영역에 잉크챔버(C) 및 잉크채널(H)를 포함하는 잉크 유로가 최종적으로 형성된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 8을 참조하면, 도 3에서 설명된 바와 같은 공정을 수행하여 상기 기판(100)의 상기 제1 면(100a) 상에 압력 생성요소들(102) 및 패드들(104)을 형성한다. 이후, 상기 제1 면(100a) 상에 잉크 유로가 형성될 영역을 덮는 몰드층(206)을 형성한다. 상기 몰드층(206)은 감광성 수지 또는 비감광성 수지로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 몰드층(206)을 갖는 상기 제1 면(100a) 상에 유로 물질층을 형성한다. 상기 유로 물질층은 감광성 수지층 또는 열경화성 수지층으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 유로 물질층을 패터닝하여 상기 압력 생성요소들(102)과 대응되는 노즐들(208′)을 갖는 유로 구조물(208)을 형성한다.
도 10을 참조하면, 상기 제1 면(100a) 상에 상기 유로 구조물(208)을 덮는 페녹시 수지 보호층(112)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 상기 페녹시 수지 보호층(112)은 내화학성이 우수하기 때문에, 후속의 습식식각 공정 중에 상기 제1 면(100a) 상에 형성된 구조물들을 신뢰성있게 보호할 수 있다. 상기 페녹시 수지 보호층(112)을 형성한 후에, 도 6 및 도 7에서 설명된 바와 같은 공정들을 수행하여, 상기 제2 면(100b) 상에 마스크 패턴(114)을 형성하고, 상기 마스크 패턴(114)을 식각마스크로 사용하여 상기 기판(100)을 상기 제2 면(100b)으로 부터 습식식각하여 잉크 공급홀(116)을 형성한다. 이후, 상기 페녹시 수지 보호층(112) 및 상기 몰드층(206)을 제거한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 잉크젯 헤드의 제조방법은 내화학성이 우수하고 공정 적응성이 우수한 페녹시 수지 보호층 사용함으로써 보다 단순한 공정에 의하여 신뢰성 있는 잉크젯 헤드를 제조할 수 있다.
Claims (6)
- 제1 면 및 상기 제1 면과 대향되는 제2 면을 갖는 기판 상에 잉크 토출을 위한 압력을 생성시키는 압력 생성요소들을 형성하고,상기 기판 상에 유로 구조물을 형성하고,상기 유로 구조물을 덮는 페녹시 수지 보호층(phenoxy resin protection layer)을 제1 면 상에 형성하고,상기 제2 면으로 부터 상기 기판을 식각하여 잉크 공급홀을 형성하는 것을 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크 공급홀을 형성한 후에 상기 페녹시 수지 보호층을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 잉크 공급홀을 형성하는 것은,상기 제2 면 상에 마스크 패턴을 형성하고,상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 제2 면으로 부터 상기 기판을 습식식각하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유로 구조물을 형성하는 것은,상기 제1 면 상에 유로의 측벽을 한정하는 챔버층을 형성하고,상기 제1 면 상에 상기 챔버층을 덮는 희생 수지층을 형성하고,상기 챔버층이 노출되도록 상기 희생 수지층을 평탄화시켜 상기 챔버층 사이를 채우는 희생층을 형성하고,상기 챔버층 및 상기 희생층 상에 상기 압력 생성요소들과 대응되는 노즐들을 갖는 노즐층을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 희생층은 감광성 수지층 또는 비감광성 수지층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 잉크 공급구를 형성한 후에, 상기 페녹시 수지 보호층 및 상기 희생층을 제거하는 것을 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019025704A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-02-21 | セイコーエプソン株式会社 | Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、及び、ｍｅｍｓデバイス |
-
2006
- 2006-07-21 KR KR1020060068680A patent/KR20080008868A/ko not_active Application Discontinuation
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