KR20100049352A - 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 기판과 챔버층 사이에 접착층(glud layer)가 형성되며, 이 접착층에는 노광 공정시 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)가 포함된다.
Description
열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다.
잉크젯 프린트헤드는 노즐을 통하여 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 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 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 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. 이와 같은 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는 인쇄 품질을 향상시키기 위해서는 노즐들이 일정한 형상으로 균일하게 형성될 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
잉크피드홀이 형성된 기판;
상기 기판 상에 형성되는 것으로, 복수의 잉크챔버를 가지는 챔버층;
상기 챔버층 상에 형성되는 것으로, 복수의 노즐을 가지는 노즐층; 및
상기 기판과 챔버층 사이에 형성되는 것으로, 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착층(glue layer);을 구비하는 잉크젯 프린트헤드가 개시된다.
상기 접착층 및 챔버층은 네가티브형 감광성 수지를 포함하고, 상기 접착층에 포함된 감광성 수지와 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상되는 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착층에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지이고, 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지가 될 수 있다. 또한, 상기 접착층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지이고, 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지가 될 수도 있다.
상기 가교결합 억제제는 노광 공정시 상기 접착층에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질이 될 수 있다. 이러한 가교결합 억제제는 빛 흡수 염료(light absorbing dye)를 포함할 수 있다. 이러한 빛 흡수 염료는 노광에 의해 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 photoacid generator(PAG)와 동일한 파장의 빛을 흡수함으로써 상기 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질이 될 수 있다.
상기 빛 흡수 염료는 예를 들면, benzophenone compounds, salicylic acid compounds, phenylacrylate compounds, benzotriazole compounds, coumarin compounds 및 thioxanthone compounds로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질이 될 수 있다. 이러한 빛 흡수 염료의 함량은 상기 접착층에 포함되는 감광성 수지 100 중량부(part by weight) 기준으로 0.03 ~ 5 중량부가 될 수 있다.
상기 잉크젯 프린트헤드는, 상기 기판 상에 형성되는 절연층; 상기 절연층 상에 순차적으로 형성되는 복수의 히터들 및 전극들; 및 상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
기판에 잉크피드홀을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착 물질층(glue material layer)을 형성하고, 이를 노광하는 단계;
상기 접착 물질층 상에 챔버 물질층을 형성하고, 이를 노광 현상하는 단계;
상기 챔버층 상에 노즐 물질층을 형성하고, 이를 노광하는 단계; 및
상기 노즐 물질층 및 접착 물질층을 현상하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법이 개시된다.
상기 잉크피드홀은 상기 기판의 상면으로부터 상기 기판의 하면을 관통함으로써 형성될 수 있다. 상기 접착 물질층, 챔버 물질층 및 노즐 물질층은 감광성 드라이 필름(photosensitive dry film)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
기판 상에 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착 물질층(glue material layer)을 형성하고, 이를 노광하는 단계;
상기 접착 물질층 상에 챔버 물질층을 형성하고, 이를 노광 현상하는 단계;
상기 챔버층 상에 노즐 물질층을 형성하고, 이를 노광하는 단계;
상기 노즐 물질층 및 접착 물질층을 현상하는 단계; 및
상기 기판에 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법이 개시된다. 상기 챔버 물질층 및 노즐 물질층은 감광성 드라이 필름으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 챔버층 사이에 가교결합 억제제(cross link inhibitor)를 포함하는 접착 물질층을 형성함으로써 노즐의 형상을 균일화할 수 있다. 이에 따라, 안정적인 토출특성에 의한 인쇄 품질의 향상을 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 존재할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 물질층이 형성된 기판(110) 상에 접착층(glue layer,121), 챔버층(120) 및 노즐층(130)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 기판(110)은 예를 들면 실리콘으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 잉크 피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 챔버층(120)에는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있으며, 상기 노즐층(130)에는 복수의 노즐(132)이 형성되어 있다.
상기 기판(110)의 상면에는 기판(110)과 후술하는 히터들(114) 사이에 단열을 위한 절연층(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버들(122) 내의 잉크를 가열하여 버블들을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)가 형성되어 있다. 이러한 히터들(114)은 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에는 복수의 전극(116)이 형성되어 있다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등과 같은 전기전도성이 우수한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 히터들(114) 및 전극들(116)의 상면에는 보호층(passivation layer,118)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 보호층(118)은 상기 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸 시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로 히터들(114)을 보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)과 기판(110) 사이의 접착력을 증대시키기 위한 접착층(glue layer,121)이 형성되어 있다. 상기 접착층(121)의 두께는 예를 들면 대략 0.5 ~ 10㎛, 구체적으로 2 ~ 5㎛ 정도가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 접착층(121)에는 감광성 수지, 구체적으로 네가티브형 감광성 수지(negative type photosensitive resin)가 포함될 수 있다. 여기서, 상기 접착층(121)에 포함되는 감광성 수지와 후술하는 챔버층(120)에 포함되는 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상되는 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착층(121)에 포함되는 감광성 수지는 용매 가용성 수지이고, 상기 챔버층(120)에 포함되는 감광성 수지는 알카리 가용성 수지가 될 수 있다. 또한, 상기 접착층(121)에 포함되는 감광성 수지가 알카리 가용성 수지가 되고, 상기 챔버층(120)에 포함되는 감광성 수지가 용매 가용성 수지가 될 수도 있다. 이에 대해서는 후술하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에서 상세히 설명한다.
상기 접착층(121)에는 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)가 포함되어 있다. 상기 가교결합 억제제는 노광 공정시 상기 접착층(121)에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질이 될 수 있다. 구체적으로, 상기 가교결합 억제제는 후술하는 바와 같이 노즐 물질층(도 9의 130')의 노광 공정시 접착 물질층(도 9의 121')에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 역할을 한다. 따라서, 노즐 물질층(130')의 노광 공정에 의해 노즐 물질층(130')의 노광 부분에서는 감광성 수지의 가교결합이 발생하게 되지만, 접착 물질층(121')에서는 감광성 수지의 가교결합이 발생되지 않는다. 이에 대해서는 후술하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에서 상세히 설명한다. 이러한 가교결합 억제제로는 예를 들면, 빛 흡수 염료(light absorbing dye)가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 빛 흡수 염료는 노광에 의해 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 photoacid generator(PAG)와 동일한 파장의 빛을 흡수함으로써 상기 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질이 될 수 있다. 상기 빛 흡수 염료는 예를 들면, benzophenone compounds, salicylic acid compounds, phenylacrylate compounds, benzotriazole compounds, coumarin compounds 및 thioxanthone compounds로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질이 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 접착층(121)에 포함된 빛 흡수 염료의 함량은 상기 접착층(121)에 포함되는 감광성 수지 100 중량부(part by weight) 기준으로 대략 0.03 ~ 5 중량부가 될 수 있다. 한편, 이상에서 설명된 빛 흡수 염료는 가교결합 억제제의 일례로서 설명된 것이며, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.
상기 접착층(121) 상에는 챔버층(120)이 적층되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)로부터 공급된 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)과 잉크챔버들(122)을 연 결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor,124)가 더 형성될 수도 있다. 이러한 챔버층(120)에는 네가티브형 감광성 수지(negative type photosensitive resin)가 포함될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 상기 챔버층(120)에 포함된 감광성 수지와 상기 접착층(121)에 포함된 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상될 수 있다. 그리고, 상기 챔버층(120) 상에는 노즐층(130)이 적층되어 있다. 이러한 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐(132)이 형성되어 있다. 상기 노즐층(130)에는 네가티브형 감광성 수지가 포함될 수 있다.
본 실시예에서는 기판(110)과 챔버층(120) 사이에 가교결합 억제제를 포함하는 접착층(121)을 형성함으로써 후술하는 바와 같이 노즐 물질층(도 9의 130')의 노광시 발생될 수 있는 난반사를 방지할 수 있고, 이에 따라, 원하는 형상의 노즐들(132)을 균일하게 형성할 수 있다.
이하에서는 전술한 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 3 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)을 준비한 다음, 이 기판(110)의 상면에 절연층(112)을 형성한다. 상기 기판(110)으로는 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 절연층(112)은 기판(110)과 후술하는 히터들(114) 사이의 절연을 위한 층으로, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 절연층(112)의 상면에 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)를 형성한다. 상기 히터들(114)은 절연층(112)의 상면에 예를 들면 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물 또는 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체를 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에 상기 히터들(114)에 전류를 인가하기 위한 복수의 전극(116)을 형성한다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)의 상면에 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 금 또는 은 등과 같은 전기전도성이 우수한 금속을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
상기 절연층(112) 상에는 상기 히터들(114) 및 전극들(116)을 덮도록 보호층(passivation layer,118)을 형성할 수 있다. 상기 보호층(118)은 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화하거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)이 더 형성될 수 있다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)로부터 히터(114)을 보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨으로 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기판(110)에 잉크 공급을 잉크피드홀(111)을 형성한다. 상기 잉크피드홀(111)은 상기 보호층(118), 절연층(112) 및 기판(110)을 순차적으로 가공함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)은 예를 들면, 건식 식각, 습식 식각, 또는 레이저 가공 등에 의하여 형성될 수 있다. 상기 잉크피드홀(111)은 상기 기판(110)의 상면쪽으로부터 하면쪽으로 기판(110)을 관통하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 기판(110)의 상면 쪽으로부터 기판(110)을 가공하여 잉크피드홀(111)을 형성하게 되면, 잉크피드홀(111)의 상부를 기판(100) 상부의 원하는 위치에 정확하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 잉크피드홀(111)로부터 각 잉크챔버들(도 10의 122)로 유입되는 잉크의 흐름이 균일하게 될 수 있다. 한편, 상기 잉크피드홀(111)은 기판(110)의 하면쪽으로부터 상면쪽으로 기판(110)을 관통하도록 형성되는 것도 가능하다.
도 5를 참조하면, 상기 보호층(118) 상에 접착 물질층(121')을 형성한다. 상기 접착 물질층(121')은 대략 0.5 ~ 10㎛의 두께, 구체적으로 2 ~ 5㎛ 의 두께로 형성될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 접착 물질층(121')에는 네가티브형 감광성 수지, photoacid generator(PAG) 및 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)가 포함되어 있다. 상기 접착 물질층(121')은 전술한 네가티브형 감광성 수지, PAG 및 가교결합 억제제를 포함하는 감광성 드라이 필름(photosensitive dry film)을 보호층(118) 상에 라이네이션(lamination)함으로써 형성될 수 있다. 상기 PAG는 접착 물질층(121')의 노광 공정시 소정 파장의 빛을 흡수하여 산(H+)을 발생시킴으로써 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 역할을 한다. 상기 가교결합 억제제는 상기 접착 물질층(121')의 노광 공정시 소정의 노광량 범위 내에서는 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 역할을 한다. 그리고, 상기 소정의 노광량 범위보다 큰 노광량에서는 상기 가교결합 억제제는 그 기능을 잃게 되고, 이에 따라 상기 PAG에 의하여 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다.
상기 가교결합 억제제로는 예를 들면, 빛 흡수 염료(light absorbing dye)가 사용될 수 있다. 상기 빛 흡수 염료는 상기 PAG와 동일한 파장의 빛을 먼저 흡수함으로써 상기 PAG가 빛을 흡수하는 것을 방해한다. 이에 따라, 접착 물질층(121')의 노광부분에서 감광성 수지의 가교결합을 억제할 수 있다. 이러한 빛 흡수 염료는 예를 들면, benzophenone compounds, salicylic acid compounds, phenylacrylate compounds, benzotriazole compounds, coumarin compounds 및 thioxanthone compounds로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질이 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 빛 흡수 염료의 함량은 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지 100 중량부(part by weight) 기준으로 대략 0.03 ~ 5 중량부가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착 물질층(121')은 네가티브형 감광성 수지 100 중량부, PAG 4 중량부 및 빛 흡수 염료 2 중량부로 구성될 수 있다.
한편, 상기 빛 흡수 염료는 가교결합 억제제의 일례로서 이외에도 다양한 물질이 가교결합 억제제로 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 가교결합 억제제로 소정의 염기성 물질(base material)이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 염기성 물질에 포함된 염기(OH-)는 노광 공정시 소정의 노광량 범위 내에서 상기 PAG로부터 발생되는 산(H+)과 결합함으로써 감광성 수지의 가교결합을 억제하게 된다.
그리고, 본 실시예에서 상기 접착 물질층(121') 내에 포함된 감광성 수지는 후술하는 챔버 물질층 내에 포함된 감광성 수지와는 다른 현상액에 의하여 현상되 는 물질로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 접착 물질층(121')의 비노광부분에 포함된 네가티브형 감광성 수지와 상기 챔버 물질층의 비노광 부분에 포함된 네가티브형 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의하여 현상되는 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지이고, 상기 챔버 물질층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지가 될 수 있다. 상기 용매 가용성 수지로는 예를 들면, Micro Chem사의 Su-8 등이 사용될 수 있으며, 상기 알카리 가용성 수지로는 예를 들면, AZ사의 ANR, Shinetsu사의 SPS, JSR사의 WPR 등이 사용될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 네가티브형 감광성 수지가 용매 가용성 수지인 경우, 상기 접착 물질층(121')의 비노광 부분(121b)을 현상하는데 사용되는 현상액으로는 예를 들면 PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate), GBL(gamma-butyrolactone), CP(cyclopentanon) 또는 MIBK(methyl isobutyl ketone) 등이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 챔버 물질층에 포함된 네가티브형 감광성 수지가 알카리 가용성 수지인 경우, 상기 챔버 물질층의 비노광 부분을 현상하는데 사용되는 현상액으로는 예를 들면, AZ사의 300MIF, 400K 또는 CD30 등이 사용될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 실시예에서, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지이고, 상기 챔버 물질층에 포함된 감광성 수지가 용매 가용성 수지가 될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 접착 물질층(121')에 노광 공정을 실시한다. 상기 노광 공정은 상기 접착 물질층(121') 상부에 소정 패턴(예를 들면, 후술하는 잉크챔 버 패턴과 동일한 패턴)이 형성된 포토마스크(미도시)를 마련한 다음, 상기 포토마스크 상에 소정 파장의 자외선(UV)을 조사함으로써 수행될 수 있다. 여기서, 상기 접착 물질층(121')의 노광 공정에서는 가교결합 억제제가 기능을 발휘할 수 있는 소정의 노광량 범위보다 큰 노광량을 접착 물질층(121') 상에 조사한다. 이에 따라, 상기 접착 물질층(121')의 노광 부분(121a)에서는 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다. 도 6에서 참조부호 121b는 접착 물질층(121')의 비노광 부분을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상기 접착 물질층(121') 상에 챔버층(120)을 형성한다. 상기 챔버층(120)은 상기 접착 물질층(121') 상에 챔버 물질층(미도시)을 형성하고, 이 챔버 물질층을 노광 현상함으로써 형성될 수 있다. 상기 챔버 물질층은 네가티브형 감광성 수지 및 PAG를 포함하는 감광성 드라이 필름을 접착 물질층(121') 상에 라이네이션함으로써 형성될 수 있다. 상기 챔버 물질층의 노광 공정은 상기 챔버 물질층 상부에 소정의 잉크챔버 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 마련한 다음, 상기 포토마스크 상에 소정 파장의 자외선(UV)을 조사함으로써 수행될 수 있다. 이러한 챔버 물질층의 노광 공정에 의하여 상기 챔버 물질층의 노광 부분에서는 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다. 한편, 전술한 바와 같이 상기 챔버 물질층에 포함된 감광성 수지는 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지와는 다른 현상액에 의하여 현상되는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지이고, 상기 챔버 물질층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지가 될 수 있다. 이 경우, 상기 챔버 물질층의 비노광 부분을 현상하기 위한 현상액으로는 예를 들면, 예를 들면, AZ사의 300MIF, 400K 또는 CD30 등이 사용될 수 있다. 이와 같이, 챔버 물질층을 소정의 현상액으로 현상하게 되면, 가교결합이 일어나지 않은 상기 챔버 물질층의 비노광부분이 제거됨으로써 복수의 잉크챔버(122)를 가지는 챔버층(120)이 형성된다. 상기 챔버층(120)에는 상기 잉크챔버들(122)과 잉크피드홀(111)을 형성하는 복수의 리스트릭터가 더 형성될 수 있다.
한편, 이상에서는 접착 물질층(121')에 노광 공정을 수행한 다음, 챔버 물질층에 노광 공정을 수행하는 경우가 설명되었으나, 상기 접착 물질층(121')의 노광 공정 및 챔버 물질층의 노광 공정은 동시에 수행될 수도 있다. 즉, 보호층(118) 상에 접착 물질층(121')과 챔버 물질층을 순차적으로 형성한 다음, 잉크챔버 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 이용하여 상기 접착 물질층(121')과 챔버 물질층에 노광 공정을 동시에 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 챔버층(120) 상에 노즐 물질층(130')을 형성한다. 상기 노즐 물질층(130')에는 네가티브형 감광성 수지 및 PAG가 포함되어 있다. 여기서, 상기 노즐 물질층(130')에 포함되는 감광성 수지는 예를 들어 상기 접착 물질층(121')에 포함되는 감광성 수지와 동일한 물질이 될 수 있다. 상기 노즐 물질층(130')은 전술한 네가티브형 감광성 수지 및 PAG 포함하는 감광성 드라이 필름(photosensitive dry film)을 챔버층(120) 상에 라이네이션(lamination)함으로써 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 노즐 물질층(130')에 노광 공정을 수행한다. 상기 노 즐 물질층(130')의 노광공정은 상기 노즐 물질층(130')의 상부에 노즐 패턴이 형성된 포토마스크(170)를 마련한 다음, 소정 파장의 자외선을 상기 포토마스크(170) 상에 조사함으로써 수행될 수 있다. 이러한 노광 공정에 의하여 상기 노즐 물질층(130')의 노광 부분(130a)에서는 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다. 도면에서 참조부호 130b는 노즐 물질층(130')의 비노광 부분을 나타낸다. 한편, 이러한 노즐 물질층(130')의 노광 공정에서, 상기 노즐 물질층(130')을 투과한 자외선은 보호층(118) 상에 형성된 접착 물질층(121')에 의해 차단됨으로써 자외선을 난반사를 방지할 수 있게 되고, 이에 따라 노즐들(도 10의 132)을 원하는 형상으로 균일하게 형성할 수 있게 된다. 한편, 이러한 노즐 물질층(130')의 노광 공정에서는 상기 접착 물질층(121')에 포함된 가교결합 억제제로 인하여 상기 접착 물질층(121')에서는 가교결합이 일어나지 않게 된다.
도 11은 보호층(118) 상에 가교결합 억제제를 포함하는 접착 물질층(도 9의 121')이 형성되지 않은 경우에 노즐 물질층(130')을 노광하는 모습을 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 노즐 물질층(130')의 노광시 노즐 물질층(130')을 투과한 자외선은 캐비테이션 방지층(119) 상에서 난반사를 일으키기게 된다. 구체적으로, 일반적인 잉크젯 프린트헤드의 제조과정에서, 히터(114) 상에 형성된 전극 물질을 패터닝하게 되면 전극(116)의 단부에 단차가 생기게 된다. 따라서, 상기 전극(116)의 단부에 대응되는 위치의 캐비테이션 방지층(119) 상에도 단차(162)가 생기게 된다. 그리고, 전극 물질은 예를 들면 알루미늄 내에 실리콘이나 구리 등과 같은 불순물들이 포함되어 만들어지게 된다. 이러한 전극 물질을 패터닝하여 전극(116)을 형성하게 되면 알루미늄이 습식 식각에 의하여 제거되는데, 이 과정에서 실리콘이나 구리 등과 같은 불순물들은 히터(114) 상에 남아 있게 된다. 그리고, 이후의 공정에서 히터(114) 상에 보호층(118) 및 캐비테이션 방지층(119)이 순차적으로 형성되므로, 상기 캐비테이션 방지층(119) 상에는 히터(114) 상에 남아 있는 불순물들에 대응하는 돌기부들(161)이 생기게 된다. 이와 같이, 캐비테이션 방지층(119) 상에 돌기부들(161)이나 단차(162)가 형성되면, 노즐 물질층(130')의 노광 과정에서 노즐 물질층(130')을 투과한 자외선은 상기 단차(162)나 돌기부들(161)에 의해 난반사를 일으키게 된다. 그리고, 이렇게 난반사된 자외선에 의해 노즐 물질층(130')의 원하지 않는 부분까지 노광됨으로써 균일하지 않은 형상의 노즐(132)이 형성될 수 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 보호층(118) 상에 가교결합 억제제를 포함하는 접착 물질층(121')을 형성하게 되면, 노즐 물질층(130')의 노광 시 노즐 물질층(130')을 투과한 자외선은 접착 물질층(121')에 의하여 차단될 수 있다. 따라서, 노즐 물질층(130') 중에서 원하는 부분만이 노광될 수 있으므로 균일한 형상의 노즐들(132)을 형성할 수 있게 된다.
도 10을 참조하면, 상기 노즐 물질층(130') 및 접착 물질층(121')을 소정의 현상액으로 현상하면 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. 여기서, 상기 노즐 물질층(130')의 현상 및 접착 물질층(121')의 현상은 순차적으로 수행될 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다. 이러한 현상 공정에 의하여 가교결합이 일어나지 않은 상기 노즐 물질층(130')의 비노광부분(130b) 및 상기 접착 물질층(121')의 비노광 부분(121b)은 제거된다. 예를 들어, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지 및 노즐 물질층(130')에 포함된 감광성 수지가 용매 가용성 수지인 경우, 상기 접착 물질층(121')의 비노광 부분(121b) 및 상기 노즐 물질층(130')의 비노광부분(130b)의 현상에 사용되는 현상액으로는 예를 들면, PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate), GBL(gamma-butyrolactone), CP(cyclopentanon) 또는 MIBK(methyl isobutyl ketone) 등이 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버층(120) 상에는 복수의 노즐(132)을 가지는 노즐층(130)이 형성되며, 상기 보호층(118)과 챔버층(120) 사이에는 접착층(121)이 형성된다.
도 12 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 기판(110) 상에 절연층(112), 복수의 히터(114) 및 전극(116), 보호층(118) 및 캐비테이션 방지층(119)을 순차적으로 형성한다. 이에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 도 13을 참조하면, 상기 보호층(118) 상에 네가티브형 감광성 수지, PAG 및 가교결합 억제제가 포함된 접착 물질층(121')을 형성하고, 이 접착 물질층(121')을 노광한다. 여기서, 전술한 바와 같이 상기 접착 물질층(121')의 노광 부분(121a)에서는 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다. 그리고, 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지는 후술하는 챔버 물질층에 포함된 감광성 수지와 다른 현상액에 의해 현상되는 물질이 될 수 있다. 여기서, 상기 접착 물질층(121')은 보호층(118) 상에 액상의 감광성 물질을 도포하거나 감광성 드라이 필름을 라이네이션함으로써 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 접착 물질층(121') 상에 네가티브형 감광성 수지 및 PAG를 포함하는 챔버 물질층(미도시)을 형성하고, 이 챔버 물질층을 노광 현상함으로써 챔버층(120)을 형성한다. 상기 챔버 물질층은 상기 접착 물질층(121') 상에 네가티브형 감광성 수지 및 PAG를 포함하는 감광성 드라이 필름을 라미네이션함으로써 형성될 수 잇다. 한편, 전술한 바와 같이, 상기 챔버 물질층에 포함되는 감광성 수지는 상기 접착 물질층(121')에 포함된 감광성 수지와 다른 현상액에 의해 현상되는 물질이 될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버층(120)에는 복수의 잉크챔버(122) 및 복수의 리스트릭터(124)가 형성될 수 있다. 상기 접착 물질층(121')의 노광 공정 및 챔버 물질층의 노광 공정은 동시에 수행될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 상기 챔버층(120) 상에 노즐 물질층(130')을 형성한다. 상기 노즐 물질층(130')은 네가티브형 감광성 수지 및 PAG를 포함하는 감광성 드라이 필름을 챔버층(120) 상에 라이네이션함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 노즐 물질층(130')에 포함되는 감광성 수지는 예를 들어 상기 접착 물질층(121')에 포함되는 감광성 수지와 동일한 물질이 될 수 있다. 도 16을 참조하면, 상기 노즐 물질층(130')에 노광 공정을 수행한다. 상기 노즐 물질층(130')의 노광공정은 상기 노즐 물질층(130')의 상부에 노즐 패턴이 형성된 포토마스크(170)를 마련한 다음, 소정 파장의 자외선을 상기 포토마스크(170) 상에 조사함으로써 수행될 수 있다. 이러한 노광 공정에 의하여 상기 노즐 물질층(130')의 노광 부분(130a)에서는 감광성 수지의 가교결합이 일어나게 된다. 그리고, 전술한 바와 같이, 상기 노즐 물질 층(130')의 노광 공정에서는 접착 물질층(121')에 포함된 가교결합 억제제로 인하여 상기 접착 물질층(121')에서는 가교결합이 일어나지 않게 된다. 이러한 노즐 물질층(130')의 노광 공정에서, 상기 노즐 물질층(130')을 투과한 자외선은 보호층(118) 상에 형성된 접착 물질층(121')에 의해 차단됨으로써 자외선을 난반사를 방지할 수 있게 되고, 이에 따라 노즐들(도 17의 132)을 원하는 형상으로 균일하게 형성할 수 있게 된다.
도 17을 참조하면, 상기 노즐 물질층(130') 및 접착 물질층(121')을 소정의 현상액으로 현상한다. 여기서, 상기 노즐 물질층(130')의 현상 및 접착 물질층(121')의 현상은 순차적으로 수행될 수도 있다. 이러한 현상 공정에 의하여 가교결합이 일어나지 않은 상기 노즐 물질층(130')의 비노광부분(130b) 및 상기 접착 물질층(121')의 비노광 부분(121b)은 제거된다. 이에 따라, 상기 챔버층(120) 상에는 복수의 노즐(132)을 가지는 노즐층(130)이 형성되며, 상기 보호층(118)과 챔버층(120) 사이에는 접착층(121)이 형성된다. 도 18을 참조하면, 상기 기판(110)에 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(111)을 형성하면 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. 여기서, 상기 잉크피드홀(111)은 기판(110)의 하면으로부터 상면 쪽으로 기판(110)을 관통하도록 식각함으로써 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 상세히 설명되었지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 이로부터 당업자에 의하여 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 보호층 상에 가교결합 억제제를 포함하는 접착 물질층이 형성되지 않은 경우에 노즐 물질층을 노광하는 모습을 도시한 것이다.
도 12 내지 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111... 잉크피드홀
112... 절연층 114... 히터
116... 전극 118... 보호층
119... 캐비테이션 방지층 120... 챔버층
121'... 접착 물질층 121... 접착층
121a... 접착 물질층의 노광부분
121b... 접착 물질층의 비노광부분
122... 잉크챔버 124... 리스트릭터
130'... 노즐 물질층 130... 노즐층
130a... 노즐 물질층의 노광부분
130b... 노즐 물질층의 비노광부분
132... 노즐 170... 포토마스크
Claims (25)
- 잉크피드홀이 형성된 기판;상기 기판 상에 형성되는 것으로, 복수의 잉크챔버를 가지는 챔버층;상기 챔버층 상에 형성되는 것으로, 복수의 노즐을 가지는 노즐층; 및상기 기판과 챔버층 사이에 형성되는 것으로, 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착층(glue layer);을 구비하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 접착층 및 챔버층은 네가티브형 감광성 수지를 포함하고, 상기 접착층에 포함된 감광성 수지와 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상되는 물질인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 2 항에 있어서,상기 접착층에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지이고, 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 2 항에 있어서,상기 접착층에 포함된 감광성 수지는 알카리 가용성 수지이고, 상기 챔버층에 포함된 감광성 수지는 용매 가용성 수지인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 2 항에 있어서,상기 가교결합 억제제는 노광 공정시 상기 접착층에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 2 항에 있어서,상기 가교결합 억제제는 빛 흡수 염료(light absorbing dye)를 포함하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 6 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료는 노광에 의해 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 photoacid generator(PAG)와 동일한 파장의 빛을 흡수함으로써 상기 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 6 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료는 benzophenone compounds, salicylic acid compounds, phenylacrylate compounds, benzotriazole compounds, coumarin compounds 및 thioxanthone compounds로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 6 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료의 함량은 상기 접착층에 포함되는 감광성 수지 100 중량부(part by weight) 기준으로 0.03 ~ 5 중량부인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 상에 형성되는 절연층;상기 절연층 상에 순차적으로 형성되는 복수의 히터들 및 전극들; 및상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;을 더 구비하는 잉크젯 프린트헤드.
- 기판에 잉크피드홀을 형성하는 단계;상기 기판 상에 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착 물질층(glue material layer)을 형성하고, 이를 노광하는 단계;상기 접착 물질층 상에 챔버 물질층을 형성하고, 이를 노광 현상하는 단계;상기 챔버층 상에 노즐 물질층을 형성하고, 이를 노광하는 단계; 및상기 노즐 물질층 및 접착 물질층을 현상하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 접착 물질층 및 챔버 물질층은 네가티브형 감광성 수지를 포함하고, 상 기 접착 물질층의 비노광부분에 포함된 감광성 수지와 상기 챔버 물질층의 비노광부분에 포함된 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 가교결합 억제제는 노광 공정시 상기 접착 물질층에 포함된 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 물질인 잉크젯 프린트헤드.
- 제 12 항에 있어서,상기 가교결합 억제제는 빛 흡수 염료(light absorbing dye)를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료는 노광에 의해 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 photoacid generator(PAG)와 동일한 파장의 빛을 흡수함으로써 상기 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료는 benzophenone compounds, salicylic acid compounds, phenylacrylate compounds, benzotriazole compounds, coumarin compounds 및 thioxanthone compounds로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질인 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 빛 흡수 염료의 함량은 상기 접착 물질층에 포함되는 감광성 수지 100 중량부(part by weight) 기준으로 0.03 ~ 5 중량부인 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 잉크피드홀은 상기 기판의 상면으로부터 상기 기판의 하면을 관통함으로써 형성되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 접착 물질층, 챔버 물질층 및 노즐 물질층은 감광성 드라이 필름(photosensitive dry film)으로 이루어지는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;상기 절연층 상에 복수의 히터들 및 전극들을 순차적으로 형성하는 단계; 및상기 히터들 및 전극들을 덮도록 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 잉 크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 기판 상에 가교결합 억제제(crosslink inhibitor)를 포함하는 접착 물질층(glue material layer)을 형성하고, 이를 노광하는 단계;상기 접착 물질층 상에 챔버 물질층을 형성하고, 이를 노광 현상하는 단계;상기 챔버층 상에 노즐 물질층을 형성하고, 이를 노광하는 단계;상기 노즐 물질층 및 접착 물질층을 현상하는 단계; 및상기 기판에 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 접착 물질층 및 챔버 물질층은 네가티브형 감광성 수지를 포함하고, 상기 접착 물질층의 비노광부분에 포함된 감광성 수지와 상기 챔버 물질층의 비노광부분에 포함된 감광성 수지는 서로 다른 현상액에 의해 현상되는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 가교결합 억제제는 빛 흡수 염료(light absorbing dye)를 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 빛 흡수 물질은 노광에 의해 감광성 수지의 가교결합을 발생시키는 photoacid generator(PAG)와 동일한 파장의 빛을 흡수함으로써 상기 감광성 수지의 가교결합을 억제하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 챔버 물질층 및 노즐 물질층은 감광성 드라이 필름(dry film)으로 이루어지는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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