KR20100029187A - 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 연결형성방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 연결 형성방법을 제공한다. 이 방법은 (a) 상기 액츄에이터에 연결하기 위한 전극을 포함하는 구동회로의 층을 갖는 기판을 제공하는 단계; (b) 상기 전극 상에 절연재료의 벽을 형성하는 단계; (c) 상기 전극을 노출하는 비어(via)를 적어도 상기 벽에 형성하는 단계; (d) 커넥터 포스트(connector post)를 제공하기 위해 무전해 도금을 사용하여 도전성 재료로 상기 비어를 메꾸는 단계; (e) 상기 커넥터 포스트 상에 상기 액츄에이터의 적어도 일부를 형성하여, 상기 액츄에이터와 상기 전극 사이에 전기적 연결을 제공하는 단계; 를 포함한다.
잉크젯, 노즐 조립체, 서멀 벤드 액츄에이터, 수동 빔, 능동 빔
Description
본 발명은 잉크젯 노즐 조립체들 및 잉크젯 노즐 조립체들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 주로 잉크젯 액츄에이터들에 전원 공급시 전기 손실을 줄이기 위해 개발되었다.
본 출원인은 서멀 벤드 액츄에이션(thermal bend actuation)을 사용하는 다수의 MEMS 잉크젯 노즐을 이전에 설명하였다. 서멀 벤드 액츄에이션이란, 일반적으로 어떤 하나의 재료에 대하여 전류가 통과하는 다른 재료의 열 팽창에 의해 발생되는 굽힘 운동(bend movement)을 말한다. 결과적으로 생기는 굽힘 운동은 노즐 챔버(nozzle chamber) 내에서 압력파(pressure wave)을 일으키는, 패들(paddle) 또는 베인(vane)의 운동을 선택적으로 거쳐 노즐 개구로부터 잉크를 분사하는데 사용될 수 있다.
몇 가지 대표적인 유형의 서멀 벤드 잉크젯 노즐은 위에 열거한 특허들 또는 특허출원들에 예시되어 있고, 상기 특허들 또는 특허출원들의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 출원인의 미국특허 제6,416,167호는 노즐 챔버 내에 위치된 패들과 노즐 챔버의 외부에 위치된 서멀 벤드 액츄에이터를 갖는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. 이 액츄에이터는 비도전성 재료(non-conductive material, 예를 들면, 이산화 실리콘)의 상부 수동 빔(upper passive beam)에 융착된(fused) 도전성 재료의 하부 능동 빔(lower active beam)의 형태를 취한다. 상기 액츄에이터는 노즐 챔버의 벽에 형성된 슬롯(slot)을 통하여 수용되는 아암(arm)을 거쳐 패들에 연결된다. 전류가 하부 능동 빔을 통과할 때, 액츄에이터는 아래쪽으로 구부려지고, 패들은 노즐 챔버의 천정부(roof)에 형성된 노즐 개구를 향하여 움직이고, 이에 의해 잉크방울이 분사된다. 이러한 설계는, 구성이 간소화된다는 장점이 있다. 이러한 설계의 단점은, 패들의 양쪽 면이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성이 있는 잉크에 역작용한다는 것이다.
본 출원인의 미국특허 제6,260,953호(본 출원인에게 양도됨)는, 액츄에이터가 노즐 챔버의 이동식 천정부(moving roof portion)를 형성하는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. 이 액츄에이터는 폴리머 재료에 의해 밀봉된 도전성 재료의 사행(蛇行)형 코어(serpentine core)의 형태를 취한다. 구동시에, 액츄에이터는 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부려져, 챔버 내의 압력이 증가되고 챔버의 천정부에 형성된 노즐 개구로부터 잉크방울을 몰아낸다. 노즐 개구는 상기 천정부의 비이동부(non-moving portion)에 형성된다. 이러한 설계의 장점은, 이동식 천정부의 한쪽 면만이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성을 갖는 잉크에 역작용한다는 것이다. 이러한 설계의 단점은, 폴리머 재료에 의해 밀봉된 사행형 도전성 소자로 액츄에이터 를 형성하는 것이 MEMS 제조과정에서 달성하기가 곤란하다는 것이다.
본 출원인의 미국특허 제6,623,101호는 내부에 노즐 개구가 형성된 이동식 천정부를 갖는 노즐 챔버를 포함하는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. 이동식 천정부는 노즐 챔버의 외부에 위치된 서멀 벤드 액츄에이터에 아암을 거쳐 연결되어 있다. 이 액츄에이터는, 상부 능동 빔이 하부 수동 빔과 이격된 형태를 취한다. 능동 빔과 수동 빔을 이격함으로써, 수동 빔이 능동 빔에 대한 히트 싱크(heat sink)로서 작용하기 때문에 서멀 벤드 효율이 최대화된다. 전류가 상부 능동 빔을 통과할 때, 내부에 노즐 개구가 형성된 이동식 천정부는 노즐 챔버의 바닥을 향하여 회전하게 되고, 이에 의해 노즐 개구를 통하여 분사된다. 노즐 개구가 천정부와 함께 이동하므로, 잉크방울의 비행방향(flight direction)은 노즐 가장자리(rim)의 적절한 형상 변경에 의해 제어될 수 있다. 이러한 설계의 장점은, 이동식 천정부의 한쪽 면만이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성을 갖는 잉크에 역작용한다는 것이다. 또 다른 장점은, 능동 빔과 수동 빔부재(beam member)들을 이격함으로써 열손실이 최소라는 것이다. 이러한 설계의 단점은, 능동 빔과 수동 빔소자들을 이격할 때 구조적 강성이 부족하다는 것이다.
모든 디자인의 MEMS 잉크젯 노즐에 있어서는, 전기 손실을 최소화시킬 필요성이 있다. 노즐의 디자인이 전기 손실의 관점에서 불리한 구성을 나타내는 경우에는 전기 손실을 최소화시키는 것이 특히 중요하다. 예를 들면, 액츄에이터와 이 액츄에이터에 전류를 공급하는 CMOS 전극 사이의 비교적 긴 거리는 전기 손실을 더 악화시킬 수 있다. 더구나, 구부려지거나 구불구불한 전류 경로는 전기 손실을 더 욱 악화시킨다.
대체로, 잉크젯 노즐에서의 액츄에이터 소재는 여러 기준(criteria)을 만족시키는 소재로부터 선택된다. 기계적 서멀 벤드 액츄에이션형 노즐의 경우, 이러한 기준은 전기 도전율, 열팽창계수, 영 모듈(Young's module) 등을 포함한다. 서멀 기포형성 잉크젯 노즐의 경우, 이러한 기준은 전기 도전율, 내산화성, 내균열성 등을 포함한다. 그러므로, 액츄에이터 소재의 선택이 다양한 물성의 절충조건이며 반드시 최적의 전기 도전율을 구비하지 않아도 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 액츄에이터 소재 자체가 준최적(sub-optimal)의 전기 도전율을 갖는 경우는, 노즐 조립체의 모든 곳에서 전기 손실을 최소화하는 것이 특히 중요하다.
마지막으로, 노즐 디자인의 어떠한 개선도 표준 MEMS 제조과정과 양립될 필요가 있다. 예를 들면, 몇 가지 소재는 제조과정의 오염을 야기하므로 MEMS 처리와 양립할 수 없다.
상기한 사항으로부터, 전기 손실을 최소화하기 위해 잉크젯 노즐의 디자인과 제조성을 개선하고 또한 얻어진 프린트헤드에서의 더 효율적인 잉크방울 분사를 제공할 필요가 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 기계적 서멀 벤드 액츄에이션형 잉크젯 노즐의 디자인과 제조성을 개선하는 것이 특히 필요하며, 여기서 전기 손실은 노즐 디자인의 본질적인 형태로 인해 악화될 수 있을지도 모른다.
발명의 요약
제1 형태에 있어서, 본 발명은 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결을 형성하는 방법에 있어서,
(a) 상기 액츄에이터에 연결하기 위한 전극을 포함하는 구동회로의 층을 갖는 기판을 제공하는 단계;
(b) 상기 전극 상에 절연재료의 벽을 형성하는 단계;
(c) 상기 전극을 노출하는 비어(via)를 적어도 상기 벽에 형성하는 단계;
(d) 커넥터 포스트(connector post)를 제공하기 위해 무전해 도금(electroless plating)을 사용하여 도전성 재료로 상기 비어를 메꾸는 단계;
(e) 상기 커넥터 포스트 상에 상기 액츄에이터의 적어도 일부를 형성하여, 상기 액츄에이터와 상기 전극 사이에 전기적 연결을 제공하는 단계;
를 포함하는, 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법을 제공한다.
선택적으로, 상기 액츄에이터와 상기 전극 사이의 거리는 적어도 5미크론(micron)이다.
선택적으로, 상기 구동회로의 층은 실리콘 기판의 CMOS층이다.
선택적으로, 상기 구동회로는 각 잉크젯 노즐 조립체에 대해 한쌍의 전극을 포함하고, 상기 전극 각각은 각각의 커넥터 포스트로 상기 액츄에이터에 연결된다.
선택적으로, 상기 절연재료의 벽은 이산화 실리콘으로 이루어진다.
선택적으로, 상기 비어는 상기 기판의 면(face)에 수직한 측벽을 갖는다.
선택적으로, 상기 비어는 1미크론 이상의 최소 단면적 치수를 갖는다.
선택적으로, 상기 도전성 재료는 금속이다.
선택적으로, 상기 도전성 재료는 구리이다.
다른 형태에 있어서, 상기 무전해 도금 전에 상기 비어의 베이스(base) 상에 촉매층을 퇴적하는 단계를 더 포함하는 방법이 제공되어 있다.
선택적으로, 상기 촉매는 팔라듐이다.
선택적으로, 상기 도전성 재료는 상기 액츄에이터를 형성하기 전에 화학기계적 평탄화(chemical mechanical planarization)에 의해 평탄화된다.
선택적으로, 상기 액츄에이터는 평면 수동 빔(planar passive beam)과 기계적으로 상호작용하는 평면 능동 빔(planar active beam)을 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)이다.
선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 잉크젯 노즐 조립체에 대해 노즐 챔버의 천정부를 적어도 부분적으로 형성한다.
선택적으로, 상기 절연성 재료의 벽은 상기 노즐 챔버의 측벽을 형성한다.
선택적으로, 상기 단계(e)는 수동 빔 물질 위에 능동 빔 물질를 퇴적한다.
선택적으로, 상기 능동 빔 부재는 상기 능동 빔 물질로 이루어지며, 상기 포스트에 수직한 평면에 상기 커넥터 포스트의 상단으로부터 뻗어 있다.
또 다른 형태에 있어서, 상기 커넥터 포스트로부터 상기 능동 빔 부재로의 전류 흐름을 용이하게 하도록 구성된 제1 금속 패드(metal pad)를 상기 능동 빔 물질의 퇴적 전에 상기 커넥터 포스트의 상단에 퇴적한다.
선택적으로, 상기 평면 능동 빔 부재는 벤트형(bent) 또는 사행(蛇行)형 빔 요소를 포함하고, 상기 빔 요소는 제1 커넥터 포스트 상에 위치된 제1 단부(end)와 제2 커넥터 포스트 상에 위치된 제2 단부를 가지며, 상기 제1 및 제2 커넥터 포스트는 서로 인접하여 있다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 상기 빔 요소의 굽힘 영역에서 전류 흐름을 용이하게 하도록 위치되어 있는 제2 금속 패드를, 상기 능동 빔 물질의 퇴적 전에 상기 수동 빔 물질 위에 퇴적하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.
제2 형태에 있어서, 본 발명은 표면에 복수의 잉크젯 노즐 조립체가 형성되어 있고 상기 노즐 조립체들에 전원을 공급하는 구동회로를 갖는 기판을 포함하는 프린트헤드 집적회로에 있어서, 각각의 노즐 조립체는 잉크를 수용하며 내부에 노즐 개구가 형성된 노즐 챔버; 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 액츄에이터; 상기 기판의 표면에 위치되며 상기 구동회로에 전기적으로 연결되어 있는 한 쌍의 전극; 및 각각 상기 액츄에이터에 각각의 전극을 전기적으로 연결하는 한 쌍의 커넥터 포스트; 를 포함하며, 각 커넥터 포스트는 각각의 전극으로부터 상기 액츄에이터로 선형으로 뻗어 있는 프린트헤드 집적회로를 제공한다.
선택적으로, 각 커넥터 포스트는 상기 기판의 표면에 대해 직각이다.
선택적으로, 상기 액츄에이터와 상기 전극들 사이의 최단 거리는 적어도 5미크론이다.
선택적으로, 상기 커넥터 포스트들의 최소 단면적은 2미크론 이상이다.
선택적으로, 상기 노즐 조립체들은 복수의 노즐 행(row)으로 배열되며, 상기 노즐 행들은 상기 기판을 따라 길이방향으로 뻗어 있다.
선택적으로, 하나의 노즐 행 안에서 인접한 노즐 사이의 거리는 50미크론 미만이다.
선택적으로, 상기 액츄에이터는 평면 수동 빔과 기계적으로 상호작용하는 평면 능동 빔을 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터이다.
선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 노즐 챔버의 천정부를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 노즐 개구는 상기 천정부에 형성된다.
선택적으로, 상기 절연성 재료의 벽은 상기 노즐 챔버의 측벽을 형성한다.
선택적으로, 상기 능동 빔 부재는 상기 커넥터 포스트들의 상단에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 상기 능동 빔 부재의 일부는 상기 커넥터 포스트들의 상단에 걸쳐 위치된다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 각각의 커넥터 포스트로부터 상기 능동 빔 부재로의 전류 흐름을 용이하게 하도록 구성되며, 상기 능동 빔 물질와 각 커넥터 포스트의 상단 사이에 위치된 제1 금속 패드를 더 포함하는 프린트헤드 집적회로를 제공한다.
선택적으로, 상기 능동 빔 부재는 알루미늄 합금; 티탄 질화물 및 티탄 알루니늄 질화물로 이루어지는 군에서 선택된 능동 빔 물질로 이루어진다.
선택적으로, 상기 능동 빔 부재는 바나듐-알루미늄 합금으로 이루어진다.
선택적으로, 상기 평면 능동 빔 부재는 벤트형 또는 사행형 빔 요소를 포함하고, 상기 빔 요소는 제1 커넥터 포스트 상에 위치된 제1 단부와 제2 커넥터 포스트 상에 위치된 제2 단부를 가지며, 상기 제1 및 제2 커넥터 포스트는 서로 인접하여 있다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 상기 빔 요소의 굽힘 영역에서 전류 흐름을 용이하게 하도록 위치되어 있는 적어도 하나의 제2 금속 패드를 더 포함하는 프린트헤드 집적회로를 제공한다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 상기 천정부 상에 소수성 폴리머(hydrophobic polymer)의 외부 표면층을 더 포함하는 프린트헤드 집적회로를 제공한다.
선택적으로, 상기 외부 표면층은 상기 프린트헤드 집적회로의 평면 잉크분사면(ink ejection face)을 형성하며, 상기 평면 잉크분사면은 상기 노즐 개구들과 이격되어 실질적인 컨투어(substantial contour)들을 갖지 않는다.
선택적으로, 상기 소수성 폴리머는 상기 서멀 벤드 액츄에이터와 상기 노즐 챔버 사이의 간극(gap)을 기계적으로 씰링(sealing)한다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 표면에 복수의 잉크젯 노즐 조립체가 형성되어 있고 상기 노즐 조립체들에 전원을 공급하는 구동회로를 갖는 기판을 포함하는 프린트헤드 집적회로를 구비하는 페이지폭 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 각각의 노즐 조립체는 잉크를 수용하며 내부에 노즐 개구가 형성된 노즐 챔버; 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 액츄에이터; 상기 기판의 표면에 위치되며 상기 구동회로에 전기적으로 연결되어 있는 한 쌍의 전극; 및 각각 상기 액츄에이터에 각각의 전극을 전기적으로 연결하는 한 쌍의 커넥터 포스트; 를 포함하며, 각 커넥터 포스트는 각각의 전극으로부터 상기 액츄에이터로 선형으로 뻗어 있는 페이지폭 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.
도 1은 전극과 액츄에이터 사이에 얇은 사행형 연결부(tortuous connection)를 갖는 서멀 벤드 액츄에이션형 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 2는 도 1에 도시한 노즐 조립체의 절결 사시도.
도 3은 실리콘 산화물 벽 에칭을 위한 마스크를 나타낸 도면.
도 4는 노즐 챔버 측벽들을 형성하는 제1 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 5는 도 4에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 6은 노즐 챔버에 폴리이미드를 충진하는 제2 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 7은 도 6에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 8은 에칭을 통한 전극용 마스크를 나타낸 도면.
도 9는 커넥터 포스트들을 챔버 천정부까지 형성하는 제3 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 10은 도 9에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 11은 금속 플레이트 에칭용 마스크를 나타낸 도면.
도 12는 도전성 금속 플레이트를 형성하는 제4 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 13은 도 12에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 14는 능동 빔 부재 에칭용 마스크를 나타낸 도면.
도 15는 서멀 벤드 액츄에이터의 능동 빔 부재를 형성하는 제5 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 16은 도 15에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 17은 실리콘 산화물 천정부재 에칭용 마스크를 나타낸 도면.
도 18은 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 가동 천정부를 형성하는 제6 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 19는 도 18에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 20은 포토 패턴형성 가능한(photopatternable) 소수성 폴리머의 패터닝용 마스크를 나타낸 도면.
도 21은 소수성 폴리머 층을 퇴적하여 포토 패턴화하는 제7 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 22는 도 21에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 23은 하지(下地; underlying)의 MEMS 층들이 점선으로 도시된 도 22의 사시도.
도 24는 이면측(bachside) 잉크공급채널 에칭용 마스크를 나타낸 도면.
도 25는 본 발명에 따른 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 26은 도 25에 도시한 잉크젯 노즐 조립체의 절결 사시도.
발명의 상세한 설명
도 1 및 도 2는 본 출원인이 2002년 12월 4일자에 선출원한 미국출원 제11/607,976호(대리인 문서번호 IJ70US)에 설명된 바와 같은 노즐 조립체를 도시한 것으로, 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 노즐 조립체(400)는 실리콘 기판(403)의 부동태화된 CMOS층(passivated CMOS layer)(402) 상에 형성된 노즐 챔버(401)를 포함한다. 노즐 챔버는 천정부(404)와 천정부로부터 부동태화된 CMOS층(402)으로 뻗는 측벽부(405)에 의해 형성된다. 잉크는 실리콘 기판의 후면측으로부터 잉크를 수용하는 잉크공급채널(407)과 유체연통(fluid communication)하는 상태로 잉크 유입구(406)에 의해 노즐 챔버(401)에 공급된다. 잉크는 천정부(404)에 형성된 노즐 개구(408)에 의해 노즐 챔버(401)로부터 분사된다. 노즐 개구(408)는 잉크 유입구(406)로부터 옵셋(offset)되어 있다.
도 2에 더 명확히 도시된 바와 같이, 천정부(404)는 천정부 총면적의 실질적인 부분을 이루는 이동부(409)를 갖는다. 노즐 개구(408)와 노즐 가장자리(415)는 이동부(409)에 형성되므로, 노즐 개구와 노즐 가장자리는 이동부와 함께 이동된다.
이동부(409)는 평면(planar) 상부 능동 빔(411)과 평면 하부 수동 빔(412)을 갖는 서멀 벤드 액츄에이텨(410)에 의해 형성된다. 능동 빔(411)은 한 쌍의 전극 접점(416)(포지티브(positive)와 접지(ground))에 연결된다. 전극(416)들은 CMOS 층들 내의 구동회로와 연결된다.
노즐 챔버(401)로부터 잉크방울을 분사할 것이 요구되면, 전류는 2개의 접점(416) 사이에서 능동 빔(411)을 통해 흐른다. 능동 빔(411)은 전류에 의해 급속히 가열되어 수동 빔(412)에 대해 팽창되며, 이에 의해 액츄에이터(410)(천정 부(404)의 이동부(409)를 형성함)가 기판(403)을 향해 아래쪽으로 구부려지게 된다. 액츄에이터(410)의 이와 같은 운동은 노즐 챔버(401) 내의 급속한 압력 증가에 의해 노즐 개구(408)로부터 잉크를 분사시키게 한다. 전류 흐름이 중단되면, 천정부(404)의 이동부(409)는 다음 분사를 대비하여, 잉크를 유입구(406)로부터 노즐 챔버(401)로 빨아들이는 그 정지위치로 복귀되게 된다.
도 1 및 도 2에 도시한 노즐 디자인에서는, 액츄에이터(410)가 노즐 챔버(401)의 천정부(404)의 적어도 일부를 형성하는 것이 유리하다. 이는, 액츄에이터(410)의 1개의 면만이 비교적 점성을 지닌 잉크에 역작용을 하기 때문에, 노즐 조립체(400)의 전체 디자인과 제조를 간소화할 뿐만 아니라, 보다 높은 분사 효율을 제공한다. 대조적으로, 액츄에이터의 양쪽 면이 노즐 챔버 내의 잉크에 역작용을 하기 때문에, 노즐 챔버 내에 위치된 액츄에이터 패들(paddle)을 갖는 노즐 조립체들은 효율이 떨어진다.
그러나, 액츄에이터(410)가 챔버(401)의 천정부를 적어도 부분적으로 형성하는 경우, 능동 빔(411)과 능동 빔이 연결되는 전극(416)들 사이의 거리가 불가피하게 비교적 길다. 더구나, 전극(416)들과 능동 빔(411) 사이의 전류경로는 빔 소재의 비교적 얇은 층 내에 여러 굽이로 굽어져 있다. 전극(416)과 액츄에이터(410) 사이의 비교적 넓은 거리의 조합, 구불구불한 전류경로 및 빔 소재의 두께는 상당한 전기 손실을 야기시킨다.
지금까지, 잉크젯 노즐들의 MEMS 제조는 노즐 구조를 구성하기 위해 주로 표준 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 및 마스크/에칭 단계에 의 존하였다. 전극(416)에의 연결부와 능동 빔(411)을 동시에 퇴적하기 위해 PECVD를 사용하면, MEMS 제조관점으로부터 유리한 점이 있지만 불가피하게 얇은 사행(蛇行)형 연결을 야기하여, 전류손실의 측면에서 불리한 점이 있다. 전류손실은, 빔 소재가 최적의 도전율을 갖지 않을 때 더 악화된다. 예를 들면, 바나듐-알루미늄 합금은 우수한 열탄성 성질(thermoelastic property)을 갖지만, 예컨대 알루미늄에 비해 전기 도전율이 나쁘다.
PECVD의 또 다른 불리점은, 경사진 측벽들을 갖는 비어(via)(418)가 그 측벽들 상에 효과적인 퇴적을 위해 요구된다는 것이다. 플라즈마의 방향성 때문에 PECVD에 의해 수직 측벽 위에 물질을 퇴적할 수 없다. 이러한 경사진 측벽들과 관련하여 몇 가지 문제점이 있다. 첫째로, 경사지 측벽들을 갖는 포토레지스트 스캐폴드(photoresist scaffold)가 요구된다. 이는 전형적으로는 아웃포커스(out of focus) 포토레지스트 노광을 사용하여 달성되는데, 불가피하게 어느 정도 정확도 손실을 야기시킨다. 두번째로, 노즐 조립체의 전체 풋프린트 면적(foorprint area)이 증가되고, 이에 의해 노즐 팩킹 밀도(packing density)가 감소된다. 이러한 면적의 증가는, 노즐 챔버의 높이가 증가되는 경우 상당히 악화된다.
노즐 조립체(400)에서의 전류손실의 문제를 완화하기 위한 하나의 시도는 전극 접점(416)과 능동 빔 소재(411) 사이에 티탄 또는 알루미늄과 같은 높은 도전성 층간층(417)을 도입하는 것이다(도 1 참조). 이 중간층(417)은 어느 정도 전류손실을 줄이지만, 상당한 전류손실이 여전히 그대로 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 노즐 조립체의 또 다른 불리점은, 프린트헤드의 잉크 분사면이 전극 비어(418)들로 인해 비평면(non-planar)이라는 것이다. 잉크분사면의 비평면성(non-planarity)운 프린트헤드 유지보수 중에 구조적인 취약점과 문제점을 야기할 수도 있다.
상술한 문제점들에 비추어, 본 출원인은 CMOS 접점으로부터 액츄에이터에 연결부들을 형성하는 PECVD에 의존하지 않은 채, 기계적 서멀 벤드 잉크젯 노즐 조립체를 제조하기 위한 새로운 방법을 개발하였다. 이후 더 상세히 설명하는 바와 같이, 최종의 잉크젯 노즐 조립체는 최소의 전기 손실을 갖고 평면 잉크분사면의 추가적인 구조적 이점을 갖는다. 본 발명에 대해 기계적 서멀 벤드 잉크젯 노즐 조립체를 참조하여 예시하겠지만, 본 발명이 MEMS 기술에 의해 제조된 어떠한 유형의 잉크젯 노즐에도 적용될 수도 있음을 즉시 알 수 있을 것이다.
도 3 내지 도 26은 도 25 및 도 26에 도시한 잉크젯 노즐 조립체에 대한 일련의 MEMS 제조단계를 도시한 것이다. MEMS 제조를 위한 출발점은 실리콘 웨이퍼의 상부 부위에 형성된 CMOS 구동회로를 갖는 표준 CMOS 웨이퍼이다. MEMS 제조과정의 끝에서, 이 웨이퍼는 개별적인 프린트헤드 집적회로(ICs)에 다이싱(dicing)되는데, 각각의 IC는 구동회로와 복수의 노즐 조립체를 포함한다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(1)은 그 상부 부위에 형성된 전극(2)을 갖는다. 전극(2)은 잉크젯 노즐(100)의 액츄에이터에 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 인접한 전극(포지티브(positive)와 어스(earth)) 중 하나이다. 이 전극들은 기판(1)의 상부층들의 CMOS 구동회로(도시하지 않음)로부터 전원을 공급받는다.
도 4 및 도 5에 도시한 다른 전극(3)은 인접한 잉크젯 노즐에 전원을 공급하기 위한 것이다. 일반적으로, 이 도면들은 노즐 조립체들의 어레이(array)의 하나인 노즐 조립체에 대한 MEMS 제조단계를 나타내고 있다. 다음의 설명은 이러한 노즐 조립체들 중 하나에 대한 제조단계에 촛점을 맞춘 것이다. 그러나, 대응하는 단계들이 웨이퍼 상에 형성되어 있는 모든 노즐 조립체에 대해 동시에 실행됨을 당연히 알 수 있을 것이다. 상기 도면들에서는 인접한 노즐 조립체가 부분적으로 도시되어 있지만, 이는 본 목적을 위해 무시될 수 있다. 따라서, 이하에서는 인접한 노즐 조립체의 모든 특징과 전극(3)에 대하여 상세히 설명하지 않을 것이다. 실제로, 명확성을 위해, 인접한 노즐 조립체들에 대해 몇 가지 MEMS 제조단계가 도시되지 않을 것이다.
도 3 및 도 5로 돌아가면, CMOS 웨이퍼로부터 시작하는 제1 MEMS 제조 단계의 순서가 예시되어 있다. 먼저, 기판(1) 상에 이산화 실리콘의 8미크론 층이 퇴적된다. 실리콘 이산화물의 깊이는 잉크젯 노즐에 대한 노즐 챔버(5)의 깊이를 규정한다. 요구되는 노즐 챔버(5)의 크기에 따라, 이산화 실리콘 층은 4∼20미크론, 즉 6∼12미크론의 깊이를 가져도 좋다. 본 발명의 이점은, 이산화 실리콘이 비교적 깊이가 깊은 노즐 챔버(예를 들면 ＞ 6미크론)를 갖는 노즐 조립체들을 제조하는데 사용될 수도 있다는 것이다.
SiO2층의 퇴적 후, 벽(4)을 형성하도록 에칭되는데, 이 벽(4)은 도 5에 가장 명확히 도시된 바와 같이 노즐 챔버(5)의 측벽이 된다. 도 3에 도시한 다크 톤 마 스크(dark tone mask)는 상기 에칭을 이루는 패턴 포토레지스트(도시하지 않음)에 사용된다. 이러한 에칭 단계를 위해, SiO2에 적합한 어떤 표준 이방성 DRIE(예들들면, C4F8/O2 플라즈마)를 사용하여도 좋다. 더구나, SiO2 대신에 어떤 퇴적가능한 절연물질(예를 들면, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 알루미늄 산화물)을 사용하여도 좋다. 도 4 및 도 5는 제1 SiO2 퇴적 및 에칭 단계의 순서 후에 웨이퍼를 도시한 것이다.
제2 단계의 순서에서, 노즐 챔버(5)에는 연속 퇴적단계를 위해 희생 스캐폴드(sacrificial scaffold)로서 작용하는 포토레지스트 또는 폴리이미드(6)가 채워진다. 폴리이미드(6)은 표준기술을 사용하여 웨이퍼 상에 스피닝(spining)되고, UV 경화 및/또는 하드베이킹(hardbaking)되고 나서, SiO2의 상단 표면에서 정지하는 화학기계연마(chemical mechanical planarization; CMP)처리를 받게 된다. 도 6 및 도 7은 제2 단계의 순서 후에 노즐 조립체를 도시한 것이다. 다음의 퇴적단계를 준비함에 있어서, 폴리이미드(6)의 상단 표면과 SiO2 벽(4)의 상단 표면이 동일평면(coplanar)이 되도록 보장하는 것이 중요하다. 또한, SiO2 벽(4)의 상단 표면이 CMP 후에 세정되도록 보장하는 것도 중요하며, 이 경우를 보장하기 위해 간단한 세정 에칭(clean up etch)을 사용할 수도 있다.
제3 단계의 순서에서는, 노즐 챔버(5)의 천정부(7) 뿐만 아니라 전극(2)들까지 내려간 고도전성(highly conductive) 커넥터 포스트(8)들이 형성된다. 먼저, 폴리이미드(6)와 벽(4) 상에 1.7미크론의 SiO2 층을 퇴적한다. 다음으로, 표준 이방성 DRIE를 사용하여 전극(2)들까지 내려간 벽(4)에 한쌍의 비어가 형성된다. 도 8에 도시한 다크 톤 마스크는 이러한 에칭을 규정하는 패턴 포토레지스트(도시하지 않음)에 사용된다. 이 에칭은, 비어 측벽들이 바람직하게는 기판(1)의 표면에 수직할 정도로 높은 이방성이다. 이는, 노즐 챔버의 어떠한 깊이도 웨이퍼 상의 노즐 조립체의 전체 풋프린트 면적에 영향을 끼침이 없이 조정할 수도 있다는 것을 의미한다. 이러한 에칭은 각각의 비어를 통해 한쌍의 전극(2)을 노출시킨다.
다음으로, 비어들에는 무전해 도금(electroless pating)을 사용하여 구리 등의 도전성이 높은 금속이 채워진다. 구리 무전해 도금 방법은 해당 분야에서 잘 알려져 있으며 팹(fab)에 바로 통합될 수도 있다. 전형적으로는, 구리 복합물(copper complex), 알데히드(예들 들면, 포름알데히드) 및 수산화 염기(hydroxide base)를 포함하는 전해질이 기판의 노출 표면 상에 구리 피복물을 퇴적한다. 대체로, 무전해 도금은 도금과정을 촉매하는 시드 금속(seed metal)(예를 들면, 팔라듐)의 초박형(very thin) 피복물(예들 들면, 0.3미크론 이하)에 의해 진행된다. 그러므로, 비어들의 무전해 도금은 CDV에 의해 팔라듐과 같은 적합한 촉매 시드층(seed layer)을 퇴적함으로써 진행될 수도 있다.
이와 같은 제3 단계의 순서의 최종 단계에서, 퇴적된 구리가 CMP처리되어, SiO2 천정부(7)에서 정지되어 평면구조를 제공한다. 도 9 및 도 10은 이러한 제3 단계의 순서를 따르는 노즐 조립체를 도시한 것이다. 이 도면에서는, 천정부(7)까 지 선형의 도전성 경로를 제공하기 위해 무전해 구리 도금 중에 형성된 구리 커넥터 포스트(8)들이 각각의 전극(2)과 마주침을 알 수 있다. 이러한 도전성 경로는 굽힘(bend) 또는 비틀림(kink)를 전혀 포함하지 않으며 적어도 1미크론, 적어도 1.5미크론, 적어도 2미크론, 또는 적어도 3미크론의 최소 단면적 치수를 갖는다. 따라서, 구리 커넥터 포스트(8)들은 잉크젯 노즐 조립체의 액츄에이터에 전원을 공급할 때 최소의 전류손실을 나타낸다.
제4 단계의 순서에서는, 도전성 금속 패드(9)들이 형성되는데, 이 패드들은 잠재적으로 높은 저항을 갖는 어떤 영역들에서도 전력손실을 최소화하도록 구성되어 있다. 이러한 영역들은 전형적으로는, 열탄성 요소와 커넥터 포스트(8)들과의 접합부와 그 열탄성 요소의 어느 굽힘부에 있다. 이러한 열탄성 요소는 다음의 단계에 형성되며, 노즐 조립체들이 완전히 형된한 상태에서 노즐 조립체에 대한 설명이 이루어지기만 하면 금속 패드(9)들의 기능을 바로 이해할 수 있을 것이다.
금속 패드(9)들은 천정부(7)와 커넥터 포스트(8)들 위에 0.3미크론의 알루미늄층을 먼저 퇴적함으로써 형성된다. 고도전성 금속(예를 들면, 알루미늄, 티탄 등)은 어떠한 것을 사용하여도 좋고 노즐 조립체의 전체 평면성에 대해 너무 심한 영향을 주지 않기 위해 약 0.5미크론 이하의 두께로 퇴적되어야 한다. 알루미늄층의 퇴적에 이어서, 금속 패드(9)들을 형성하기 위해 표준 금속 에칭(예를 들면, Cl2/BCl3)을 사용한다. 도 11에 도시한 클리어 톤 마스크(clear tone mask)는 이러한 에칭을 형성하는 패턴 포토레지스트(도시하지 않음)에 사용된다.
도 12 및 도 13은 제4 단계의 순서 후에 노즐 조립체를 도시한 것인데, 여기서 금속 패드(9)들은 열탄성 능동 빔부재의 소정의 '굽힘 영역(bend region)들'에 있는 천정부(7)와 커넥터 포스트(8)들에 형성되어 있고, 이는 연속적으로 형성된 것이다. 명확성을 위해, 도 13에서는 금속 패드(9)들이 횡방향으로 인접한 노즐 조립체들 상에 도시되어 있지 않다. 그러나, 어레이에서의 모든 노즐 조립체가 동시에 그리고 본 명세서에서 설명한 제조단계들에 따라 제조됨을 당연히 알 수 있을 것이다.
도 14 내지 도 16에 의해 예시한 제5 단계의 순서에서, SiO2 천정부(7) 상에 열탄성 능동 빔부재(10)가 형성된다. 능동 빔부재(10)에 융착(fuse)됨에 의해, SiO2 천정부(7)의 일부는 능동 빔(10)과 수동 빔(16)에 의해 형성되는 기계적 서멀 벤드 액츄에이터의 하부 수동 빔부재(16)로서 작용한다. 열탄성 능동 빔부재(10)는 티탄 질화물, 티탄 알루미늄 질화물 및 알루미늄 합금 등의 적합한 열탄성 물질이라면 어떠한 것으로 이루어져도 좋다. 본 출원인의 함께 계류중인 2002년 12월 4일자 출원된 미국특허출원 제11/607,976호(대리인 문서번호 IJ70US)에 설명한 바와 같이, 바나듐-알루미늄 합금이 바람직한 물질이다. 그 이유는 이 합금이 높은 열팽창, 낮은 밀도, 높은 영 모듈과 같은 유리한 성질을 조합하고 있기 때문이다.
능동 빔부재(10)를 형성하기 위해, 1.5미크론의 능동 빔 물질의 층은 먼저 표준 PECVD에 의해 퇴적된다. 다음으로, 표준 금속 에칭을 사용하여 빔 물질을 에칭하여 능동 빔부재(10)를 형성한다. 도 14에 도시한 클리어 톤 마스크는 이러한 에칭을 형성하는 패턴 포토레지스트(도시하지 않음)에 사용된다.
도 15 및 도 16에 도시한 메탈 에칭의 완료 후에, 능동 빔부재(10)는 부분적인 노즐 개구(11)와 빔요소(12)를 포함하며, 이 빔요소(12)는 그 각 단부에서 커넥터 포스트(8)들을 거쳐 포지티브(positive) 및 접지 전극(2)에 전기적으로 연결되어 있다. 평면 빔요소(12)는 제1(포지티브) 커넥터 포스트의 상단으로부터 뻗어 있고 제2(접지) 커넥터 포스트의 상단으로 되돌아가도록 약 180도로 구부려져 있다. 물론, 사행형 빔요소 형태는 본 출원인의 함께 계류중인 미국특허출원 제11/607,976호에 설명한 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있다.
도 15 및 도 16에 가장 명확히 도시된 바와 같이, 금속 패드(9)들은 잠재적으로 높은 저항의 영역에서 전류 흐름을 용이하게 하도록 위치되어 있다. 하나의 금속 패드(9)는 빔요소(12)의 굽힘 영역에 위치되며 능동 빔부재(10)와 수동 빔부재(16) 사이에 개재되어 있다. 다른 하나의 금속 패드(9)는 커넥터 포스트(8)들의 상단과 빔요소(12)의 말단 사이에 위치되어 있다. 금속 패드(9)들이 이러한 영역에서 저항을 줄이다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 17 내지 도 19에 예시한 제6 단계의 순서에서는, SiO2 천정부(7)를 에칭하여 노즐 개구(13)와 천정부의 이동부(14)를 완전히 형성한다. 도 17에 도시한 다크 톤 마스크는 이러한 에칭을 형성하는 패턴 포토레지스트(도시하지 않음)에 사용된다.
도 18 및 도 19에서 가장 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 천정부의 이동 부(14)는 이러한 에칭에 의해 형성되며 서멀 벤드 액츄에이터(15)를 포함한다. 이 액츄에이터는 그 자체가 능동 빔부재(10)와 하지(下地)의 능동 빔부재(16)로 이루어진다. 노즐 개구(13)는 천정부의 가동부(14)에 형성되므로 구동 중에 액츄에이터에 따라 움직인다. 물론, 노즐 개구(13)가 가동부(14)에 대해 고정되는 형태 또한 미국특허출원 제11/607,976호에 설명한 바와 같이 가능하며 본 발명의 범위 내에 속한다.
천정부의 이동부(14) 주변의 주변간극(Perimeter gap)(17)은 이동부와 천정부의 고정부(stationary portion)를 분리한다. 이러한 간극(17)에 의해, 이동부(14)가 노즐 챔버(5)쪽으로 그리고 액츄에이터(15)의 구동시 기판(1)을 향하여 구부려지게 된다.
도 20 내지 도 23에 예시한 제7 단계의 순서에서는, 전체 노즐 조립체 상에 포토패턴 형성 가능한(photopatternable) 소수성 폴리머(9)를 퇴적하고 포토 패턴화하여 노즐 개구(13)를 다시 형성한다. 도 20에 도시한 다크 톤 마스크는 소수성 폴리머(9)를 패턴화하는데 사용된다.
노즐 조립체들의 어레이들을 피복하기 위해 포토 패턴 형성 가능한 폴리머를 사용하는 방식은 본 출원인에 의해 2007년 3월 12일자에 출원된 미국특허출원 제11/685,084호 및 2007년 4월 27일자에 출원된 미국특허출원 제11/740,925호(대리인 문서번호 CPH003, CPH006)에 광범위하게 설명되어 있다. 상기한 미국특허출원들의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 전형적으로는, 소수성 폴리머는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS) 또는 퍼플루오리네이티드 폴리에틸 렌(perfluorinated polyethylene; PFPE)이다. 이러한 폴리머는 포토 패턴 형성 가능하고 높은 소수성과 낮은 영 모듈을 갖기 때문에 특히 유리하다.
상술한 미국특허출원들에 설명한 바와 같이, MEMS 제조단계들의 정확한 순서는 소수성 폴리머를 통합하여 비교적 융통성이 있다. 예를 들면, 소수성 폴리머(19)의 퇴적 후에 노즐 개구(13)를 에칭하고 노즐 에칭용 마스크로서 이러한 폴리머를 사용하는 것이 완전히 가능하다. MEMS 제조단계들의 정확한 순서 변경도 숙련자의 범위 내에 속하며, 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨을 알 수 있을 것이다.
소수성 폴리머 층(19)은 몇 가지 작용을 행한다. 첫째로, 천정부의 이동부(14) 주변의 주변간극(17)에 대한 기계적인 씰링을 제공한다. 폴리머의 낮은 영 모듈(＜1000 MPa)은 액츄에이터의 굽힘을 상당할 정도로 저지하지 않지만, 구동 중에 잉크가 주변간극(17)을 통해 빠져나가는 것을 방지한다는 것을 의미한다. 두번째로, 폴리머는 잉크가 비교적 친수성 노즐 챔버(hydrophilic nozzle chamber)와 프린트헤드의 잉크분사면(21)으로 유출되는 경향을 최소화시키는 높은 친수성을 갖는다. 세번째로, 폴리머는 프린트헤드 유지보수를 용이하게 하는 보호층으로서 작용한다.
도 24 내지도 26에 예시한 최종의 제8 단계의 순서에서는, 기판(1)의 후면(backside)으로부터 노즐 챔버(5)를 통해 잉크공급채널(20)을 에칭한다. 도 24에 도시한 다크 톤 마스크는 이러한 에칭을 형성하는 후면 포토레지스트(도시하지 않음)을 패턴화하는데 사용된다. 도 25 및 도 도 26에서는 잉크공급채널(20)이 의 노즐 개구(13)와 정렬되는 상태로 도시되어 있지만, 도 1에 도시한 노즐 조립체(400)로 예시한 바와 같이 노즐 개구로부터 당연히 오프셋(offset)될 수 있다.
잉크공급채널의 에칭에 이어서, 노즐 챔버(5)에 채워지는 폴리이미드(6)를, 예를 들면 Ｏ2 플라즈마를 사용하여 애싱(ashing)(전면 애싱 또는 후면 애싱 중 어느 하나)하여 제거함으로써 노즐 조립체(100)을 형성한다.
도 25 및 도 26에 도시한 최종의 노즐 조립체(100)는 도 1 및 도 2에 도시한 노즐 조립체(400)에 비해 몇 가지 추가적인 이점을 갖는다. 첫째로, 노즐 조립체(100)는 액츄에이터의 능동 빔(10)과 전극(2)들 간의 연결시에 전기 손실을 최소화시킨다는 것이다. 구리 커넥터 포스트(8)들은 도전율이 우수하다. 이는 그 자체의 비교적 큰 단면적 치수(＞1.5미크론); 구리의 본질적인 고도전율; 및 연결시의 어떠한 굽힘의 부재(不在)에 기인한다. 따라서, 구리 커넥터 포스트(8)들은 구동회로로부터 액츄에이터에 전력 전달을 최소화시킨다. 대조적으로, 도 1 및 도 2에 도시한 노즐 조립체에서의 대응하는 연결은 비교적 얇고 구불구불하며 능동 빔(411)과 같은 물질로 거의 형성되어 있다.
두번째로, 커넥터 포스트(8)들은 기판(1)의 표면으로부터 수직으로 뻗어 있어, 노즐 챔버(5)의 높이가 노즐 조립체(100)의 전체 풋프린트 면적에 영향을 끼침이 없이 증가되게 된다는 것이다. 대조적으로, 노즐 조립체(400)는 연결부가 PECVD에 의해 형성될 수 있도록 전극(416)과 는동 빔부재(411) 사이에 경사진 연결을 필요로 한다. 이러한 경사는 노즐 조립체(400)의 전체 풋프린트 면적에 확실히 영향을 주며, 이는 노즐 챔버(401)의 높이가 증가되었을 경우(예를 들면, 개선된 잉크방울 분사특성을 제공하기 위해) 특히 불리하다. 본 발명에 따라, 비교적 큰 부피의 노즐 챔버를 갖는 노즐 조립체들은 예를 들면, 50미크론 미만의 노즐 피치(pitch)로 여러 행으로 배열될 수 있다.
세번째로, 노즐 조립체(100)는 전극(2)들의 영역에 어떠한 피트(pit)도 비어(via)도 없으므로 높은 평면 잉크분사면(21)을 가진다는 것이다. 잉크분사면의 평면성은 어떤 유지보수장치의 부드럽게 세척할 수 있는 표면이 존재하기 때문에 프린트헤드 유지보수를 위해 유리한 점이 있다. 또한, 입자들이 잉크분사면의 다른 외형적 구조나 전극 비어들에 영구적으로 트랩(trap)될 위험이 전혀 없다.
이상 본 발명을 실시예에 의해서만 설명하였지만 세부적인 변경이 본 명세서에서 설명한 바와 같이 발명의 범위 내에서 행해질 수도 있다는 것을 당연히 알 수 있을 것이다.
Claims (20)
- 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결을 형성하는 방법에 있어서,(a) 상기 액츄에이터에 연결하기 위한 전극을 포함하는 구동회로의 층을 갖는 기판을 제공하는 단계;(b) 상기 전극 상에 절연재료의 벽을 형성하는 단계;(c) 상기 전극을 노출하는 비어(via)를 적어도 상기 벽에 형성하는 단계;(d) 커넥터 포스트(connector post)를 제공하기 위해 무전해 도금(electroless plating)을 사용하여 도전성 재료로 상기 비어를 메꾸는 단계;(e) 상기 커넥터 포스트 상에 상기 액츄에이터의 적어도 일부를 형성하여, 상기 액츄에이터와 상기 전극 사이에 전기적 연결을 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 액츄에이터와 상기 전극 사이의 거리는 적어도 5미크론(micron)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 구동회로의 층은 실리콘 기판의 CMOS층인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 구동회로는 각 잉크젯 노즐 조립체에 대해 한쌍의 전극을 포함하고, 상기 전극 각각은 각각의 커넥터 포스트로 상기 액츄에이터에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 절연재료의 벽은 이산화 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 비어는 상기 기판의 면(face)에 수직한 측벽을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 비어는 1미크론 이상의 최소 단면적 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 도전성 재료는 금속인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 도전성 재료는 구리인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 무전해 도금 전에 상기 비어의 베이스(base) 상에 촉매층을 퇴적하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제10항에 있어서,상기 촉매는 팔라듐인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 도전성 재료는 상기 액츄에이터를 형성하기 전에 화학기계적 평탄화(chemical mechanical planarization)에 의해 평탄화되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 액츄에이터는 평면 수동 빔(planar passive beam)과 기계적으로 상호작용하는 평면 능동 빔(planar active beam)을 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 잉크젯 노즐 조립체에 대해 노즐 챔버의 천정부를 적어도 부분적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제14항에 있어서,상기 절연성 재료의 벽은 상기 노즐 챔버의 측벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 단계(e)는 수동 빔 물질 위에 능동 빔 물질을 퇴적하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제16항에 있어서,상기 능동 빔 부재는 상기 능동 빔 물질로 이루어지며, 상기 포스트에 수직한 평면에 상기 커넥터 포스트의 상단으로부터 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제17항에 있어서,상기 커넥터 포스트로부터 상기 능동 빔 부재로의 전류 흐름을 용이하게 하도록 구성된 제1 금속 패드(metal pad)를 상기 능동 빔 물질의 퇴적 전에 상기 커넥터 포스트의 상단에 퇴적하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제17항에 있어서,상기 평면 능동 빔 부재는 벤트형(bent) 또는 사행(蛇行)형 빔 부재를 포함하고, 상기 빔 부재는 제1 커넥터 포스트 상에 위치된 제1 단부(end)와 제2 커넥터 포스트 상에 위치된 제2 단부를 가지며, 상기 제1 및 제2 커넥터 포스트는 서로 인접하여 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
- 제19항에 있어서,상기 빔 부재의 굽힘 영역에서 전류 흐름을 용이하게 하도록 위치되어 있는 제2 금속 패드를, 상기 능동 빔 물질의 퇴적 전에 상기 수동 빔 물질 위에 퇴적하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 노즐 조립체에서의 전극과 액츄에이터 사이의 전기적 연결 형성방법.
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