KR100408272B1 - 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법 - Google Patents

잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법에 관한 것으로 특히, 진동판과 챔버판이 일체로 형성된 상태에서 압전체가 안착되어야 하는 부분 이외의 영역에 포토 레지스터를 형성하는 제 1과정과; 진동판 전체 면적에 대해 접착제를 도포하는 제 2과정과; 압전체와 하부전극이 일체로 형성되어 있는 압전체판의 하부전극면을 도포되어 있는 접착제를 통해 상기 진동판에 접착하는 제 3과정과; 상기 제 3과정을 통해 노출되어 있는 압전체의 표면을 가공하여 압전체의 두께를 조정한 후 상부전극을 형성하는 제 4공정과; 상기 제 4공정을 통해 상부전극이 형성된 영역 이외의 영역에 대해 노출되어 있는 상기 압전체를 에칭하여 압전체를 패터닝하는 제 5공정; 및 상기 제 5공정에서의 압전체의 패터닝 공정을 통해 노출되는 하부전극을 에칭하여 상기 진동판에 잔존하는 접착제와 포토레지스터를 제거하는 제 6공정을 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법을 제공하면, 종래의 접착 방식으로는 접합제를 실제적으로 전체 면적이 대해 고루 분포하여야 하기 때문에 비활성화되어 있는 접합제의 낭비가 심하며, 접합제의 두께 제어가 용이하지 않다는 문제점과 또한 접착제를 전면에 바르게 됨으로 인해 도전성 접착제를 사용할 수 없고, 하부전극의 배선이 그대로 존재하기 때문에 배선의 어려움이 많다는 등등의 문제점의 발생을 제거할 수 있다.

Description

잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법{Manufacturing method of micro actuator for inkjet print head}
본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법에 관한 것으로 특히, 전극이 형성된 압전체가 진동판에 접합되는 면적을 일정하게 하기 위해 포토레지스터를 이용하여 접착제를 비활성화(lift-off)하여 패터닝하는 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터는 리스트릭터와 리저버 및 챔버와 노즐을 형성한 바디를 제외한 실질적으로 외부로부터 인가되는 전원에 의해 구동하게 되는 상부 전극과 압전체와 하부 전극, 그리고 진동판과 챔버판을 통칭하는 구성이다.
마이크로 액츄에이터는 압전체의 상하부에 형성되는 상부 전극과 하부 전극으로 전압이 인가되게 하므로서 그 사이의 압전체가 압축 및 팽창하는 작용에 의해 압전체와 일체로 결합된 진동판을 구동시켜 챔버판의 액실내 체적 변화에 의해 액실내 잉크가 토출되거나 유입되도록 하여 인쇄작용을 수행하게 된다.
도 1 은 이러한 마이크로 액츄에이터의 구성을 도시한 측단면도를 도시한 것으로서, 마이크로 액츄에이터는 전기한 바와같이 크게 상부 전극(6)과 압전체(1)와 하부 전극(2)과 진동판(3) 및 챔버판(5)으로 이루어지는 구성이다.
보다 상세하게 설명하면 액실(5a)이 형성된 챔버판(5)에는 일측면으로 진동판(3)이 결합되고, 이 진동판(3)에는 이면으로 하부 전극(2)이 형성되며, 하부 전극(2)에는 압전체(1)와 상부 전극(6)이 차례로 적층되는 구성이다.
이와 같이 다수의 박막을 적층시킨 구조인 마이크로 액츄에이터에서 특히 압전체(1)는 상부 전극(6)과 하부 전극(2)간의 통전상태에 따라 압축 및 팽창을 하면서 진동판(3)을 진동시키게 되는 실질적인 구동수단이다.
이때의 압전체(1)는 통상 졸-겔법에 의해서 진동판(3)에 직접 형성하거나 스퍼터링에 의해 증착시키기도 하나 현재 가장 많이 사용되는 방법으로는 스크린 프린팅에 의해 형성이다.
그러나 이러한 방식들이 상당히 다양한 문제점을 발생시키기 때문에 근래에는 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 참조번호 10과 20을 일체로 따로이 제조하고, 참조번호 30과 50을 또한 일체로 따로 제작한 이후에 접착제를 이용하여 진동판(30)과 하부전극(20)을 접합하는 방식이다.
이때 챔버판(50)에는 이미 액실(51)이 형성되게 할 수도 있고, 이후에 형성되게 할 수도 있으나 액실(51)은 습식 에칭에 의해서 형성하게 되므로 진동판(30)과 챔버판(50)의 사이에는 도 3에서와 같이 액실(51)을 형성시 진동판(30)의 에칭이 방지될 수 있도록 하기 위하여 에칭스탑층(40)이 형성되게 하는 것이 가장 좋다.
상기와 같이 압전체판(10)의 일측으로 하부 전극(20)과 진동판(30) 및 챔버판(50)을 구비한 후 그와 대응되는 면으로는 도 4에서와 같이 래핑에 의해서 재차 압전체판(10)을 연마하여 두께가 약 5~40㎛가 되게 한다.
그리고 이렇게 연마한 면은 다시 초음파를 이용한 클리닝공정에 의해 표면가공을 한다.
압전체판(10)의 표면 가공한 면으로는 일정한 두께로 포토 레지스터를 도포한 후 노광 및 현상과 세척에 의해 불필요한 부분만 제거되도록 하고, 이렇게 포토 레지스터가 제거된 부위에는 리프트 오프법에 의해 상부 전극(60)이 형성되도록 한 후 남아있던 포토 레지스터를 제거하면 도 5에서와 같은 형상으로 상부 전극(60)이 구비된다.
한편 상부 전극(60)을 포함하여 압전체판(10)으로 재차 포토 레지스터를 다시 균일하게 도포한 후 노광 및 현상과 세척에 의해서 포토 레지스터의 필요로 되는 부분만 남기고 나머지는 제거한다.
이와 같이 포토 레지스터가 제거된 부위로 에칭 용액을 주입하게 되면 압전체판(10)이 에칭되면서 도 6에서와 같은 형상으로 압전체(10)를 패터닝하게 된다.
이와 같은 공정에 따라 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터를 형성하게 되면 압전체(10)는 보다 우수한 물성을 유지하게 되므로 구동 성능을 극대화시킬 수가 있게 된다.
그러나, 상술한 근래의 방식에서는 하부전극(20)과 진동판(30)의 접합을 위해서 접합제는 실제적으로 전체 면적이 대해 고루 분포하여야 하기 때문에 비활성화되어 있는 접합제의 낭비가 심하며, 접합제의 두께 제어가 용이하지 않다는 문제점이 발생되었다.
또한, 접착제를 전면에 바르게 됨으로 인해 도전성 접착제를 사용할 수 없고, 하부전극의 배선이 그대로 존재하기 때문에 배선의 어려움이 많다는 등등의 문제점이 발생되었다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 전극이 형성된 압전체가 진동판에 접합되는 면적을 일정하게 하기 위해 포토레지스터를 이용하여 접착제를 비활성화(lift-off)하여 패터닝하는 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 단면 구조도.
도 2는 근래의 제조 방식으로 하부 전극에 챔버판을 접합시킨 상태를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에서 진동판과 챔버판의 사이에 에칭 스탑층이 구비되는 상태를 도시한 단면도.
도 4는 도 2에 도시되어 있는 방식에 따라 압전체판을 2차 래핑시킨 상태를 도시한 단면도.
도 5는 도 2에 도시되어 있는 방식에 따라 압전체판에 상부 전극을 증착시킨 상태를 도시한 단면도.
도 6은 도 2에 도시되어 있는 방식에 따라 압전체가 패터닝된 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 단면 구조도.
도 8내지 도 11은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터의 제조 공정 순서 예시도.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 특징은, 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법에 있어서: 진동판과 챔버판이 일체로 형성된 상태에서 압전체가 안착되어야 하는 부분 이외의 영역에 포토 레지스터를 형성하는 제 1과정과; 진동판 전체 면적에 대해 접착제를 도포하는 제 2과정과; 압전체와 하부전극이 일체로 형성되어 있는 압전체판의 하부전극면을 도포되어 있는 접착제를 통해 상기 진동판에 접착하는 제 3과정과; 상기 제 3과정을 통해 노출되어 있는 압전체의 표면을 가공하여 압전체의 두께를 조정한 후 상부전극을 형성하는 제 4과정과; 상기 제 4과정을 통해 상부전극이 형성된 영역 이외의 영역에 대해 노출되어 있는 상기 압전체를 에칭하여 압전체를 패터닝하는 제 5과정; 및 상기 제 5과정에서의 압전체의 패터닝 공정을 통해 노출되는 하부전극을 에칭하여 상기 진동판에 잔존하는 접착제와 포토레지스터를 제거하는 제 6과정을 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 구조의 예시도로서, 상기와 같은 구조는 실제로 접착이 필요한 부분에만 접착제를 사용하여 고정하도록 함으로써 불필요한 하부전극의 잔존으로 인한 설계패턴의 어려움이나, 도전성 접착제를 사용하지 못하던 문제점등을 해소하게 된 구조이다.
상기 도 7에 도시되어 있는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 구조가 생성되는 제조 공정을 첨부한 도 8 내지 도 11을 참조하여 살펴보기로 한다.
첨부한 도 8에서와 같이 진동판(30a)과 챔버판(50a)이 일체로 형성된 상태에서 압전체가 안착되어야 하는 부분 이외의 영역에 마스킹 공정을 통한 노광 및 현상과 세척에 의해 소정 두께의 포토 레지스터(PR)를 형성시킨다.
이후, 첨부한 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 전체 면적에 접착제(100)를 도포하고, 도시하지는 않았으나 첨부한 도 4와 도 5에서의 공정과 같이 래핑에 의해서 재차 압전체판을 연마하여 두께가 약 5~40㎛가 되게 한 후 연마한 면은 다시 초음파를 이용한 클리닝공정에 의해 표면 가공을 한다.
이후, 압전체판의 표면 가공한 면으로는 일정한 두께로 포토 레지스터를 도포한 후 노광 및 현상과 세척에 의해 불필요한 부분만 제거되도록 하고, 이렇게 포토 레지스터가 제거된 부위에는 리프트 오프법에 의해 상부 전극이 형성되도록 한후 남아있던 포토 레지스터를 제거하여 상부 전극이 구비된다.
이상의 과정은 종래의 과정과 동일하기 때문에 도시하지 않았으며, 이후 상부 전극(60a)을 포함하여 압전체판(10a)으로 재차 포토 레지스터를 다시 균일하게 도포한 후 노광 및 현상과 세척에 의해서 포토 레지스터의 필요로 되는 부분만 남기고 나머지는 제거하며, 포토 레지스터가 제거된 부위로 에칭 용액을 주입하게 되면 압전체판(10a)이 에칭되어 첨부한 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 압전체(10a)가 패터닝하게 된다.
이때, 종래에는 진동판의 손상을 우려하여 압전체만을 패터닝하였으나, 본 발명에서는 첨부한 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 실질적으로 불필요한 영역에도 존재하는 하부전극(20a)의 아래에는 포토레지스터(PR)가 존재하기 때문에 하부전극(20a)을 다시 패터닝하면서 해당 영역의 접착제(100)와 포토레지스터(PR)를 제거하게 되면 첨부한 도 11에 도시되어 있는 바와 같은 구조의 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터를 얻을 수 있게 되는 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법을 제공하면, 종래의 접착 방식으로는 접합제를 실제적으로 전체 면적이 대해 고루 분포하여야 하기 때문에 비활성화되어 있는 접합제의 낭비가 심하며, 접합제의 두께 제어가 용이하지 않다는 문제점과 또한 접착제를 전면에 바르게 됨으로 인해 도전성 접착제를 사용할 수 없고, 하부전극의 배선이 그대로 존재하기 때문에 배선의 어려움이 많다는 등등의 문제점의 발생을 제거할 수 있다.

Claims (1)

  1. 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법에 있어서:
    진동판과 챔버판이 일체로 형성된 상태에서 압전체가 안착되어야 하는 부분 이외의 영역에 포토 레지스터를 형성하는 제 1과정과;
    진동판 전체 면적에 대해 접착제를 도포하는 제 2과정과;
    압전체와 하부전극이 일체로 형성되어 있는 압전체판의 하부전극면을 도포되어 있는 접착제를 통해 상기 진동판에 접착하는 제 3과정과;
    상기 제 3과정을 통해 노출되어 있는 압전체의 표면을 가공하여 압전체의 두께를 조정한 후 상부전극을 형성하는 제 4과정과;
    상기 제 4과정을 통해 상부전극이 형성된 영역 이외의 영역에 대해 노출되어 있는 상기 압전체를 에칭하여 압전체를 패터닝하는 제 5과정; 및
    상기 제 5과정에서의 압전체의 패터닝 공정을 통해 노출되는 하부전극을 에칭하여 상기 진동판에 잔존하는 접착제와 포토레지스터를 제거하는 제 6과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 마이크로 액츄에이터 제조방법.
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