KR20010066824A - Nozzle plate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드용 노즐 플레이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 프로세스를 이용한 잉크젯 프린터 헤드용 노즐 플레이트를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 노즐 플레이트에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle plate for an inkjet printer head, and more particularly, to a method of manufacturing a nozzle plate for an inkjet printer head using a silicon process, and a nozzle plate manufactured by the method.
잉크젯 프린터 헤드에서 잉크공급장치에 함유되어 있던 잉크는 잉크공급관을 통하여 기록장치에 공급되고, 기록장치는 잉크공급장치로부터 공급받은 잉크를 피기록재에 분사하여 인쇄를 행한다. 이때 잉크는 노즐 플레이트에 형성된 노즐을 통하여 피기록재에 분사된다.Ink contained in the ink supply apparatus in the inkjet printer head is supplied to the recording apparatus through the ink supply tube, and the recording apparatus injects ink supplied from the ink supply apparatus onto the recording material to perform printing. At this time, ink is injected onto the recording material through the nozzle formed on the nozzle plate.
인쇄특성을 향상시키기 위해서는 분사되는 잉크방울의 크기를 작고 균일하게 하는 것이 중요하며, 잉크방울의 크기를 작고 균일하게 하기 위해서는 노즐의 출구부위의 직경이 작고 균일하게 형성되어야 한다.In order to improve the printing characteristics, it is important to make the size of the ejected ink droplets small and uniform. In order to make the ink droplets small and uniform, the diameter of the outlet portion of the nozzle should be made small and uniform.
또한 잉크가 분사된 후에는 분사된 양만큼의 잉크를 충진하기 위한 잉크의 관성흐름으로 인하여 노즐의 출구부위에서 대기에 노출되는 매니스커스(meniscus)가 진동을 일으키게 되며, 매니스커스가 진동하는 동안에는 잉크가 분사될 수 없다. 따라서 다음 잉크분사까지의 시간을 줄이기 위해서는 이 매니스커스의 진동을 빠른 시간안에 감쇄, 안정화시키는 것이 중요하다. 매니스커스의 진동을 빠른 시간에 감쇄시킬 수 있으면 프린터 헤드의 분사주파수를 높일 수 있게 된다.In addition, after the ink is ejected, the meniscus exposed to the atmosphere at the outlet of the nozzle vibrates due to the inertial flow of the ink for filling the ejected amount of ink, while the meniscus vibrates. Ink cannot be ejected. Therefore, in order to reduce the time until the next ink injection, it is important to attenuate and stabilize the vibration of the meniscus in a short time. If the vibration of the meniscus can be attenuated quickly, the injection frequency of the print head can be increased.
매니스커스의 진동을 빨리 감쇄시키기 위한 한 방법으로 노즐 플레이트에 형성된 노즐의 출구부위의 직경을 작게 하여 감쇄기능을 강화시키는 방법이 사용되고 있다.As a method for quickly attenuating the vibration of the meniscus, a method of enhancing the attenuation function by reducing the diameter of the outlet portion of the nozzle formed on the nozzle plate is used.
이와 같이 잉크젯 프린터 헤드에 있어서 노즐 플레이트에 형성된 노즐의 출구부위는 잉크방울의 분사성능, 잉크를 분사한 후의 안정성 및 인쇄특성에 영향을 미치는 중요한 인자이다.As described above, the outlet portion of the nozzle formed on the nozzle plate in the inkjet printer head is an important factor that affects the spraying performance of ink droplets, stability after spraying ink, and printing characteristics.
노즐 플레이트의 출구부위의 직경을 작게 하기 위하여 종래에는 노즐 플레이트의 출구부위의 단면형상이 적당한 길이의 직관부위를 가지도록 하였다.In order to reduce the diameter of the outlet portion of the nozzle plate, conventionally, the cross-sectional shape of the outlet portion of the nozzle plate has a straight pipe portion of an appropriate length.
노즐의 출구부위에 적당한 길이의 직관부위를 가지는 노즐 플레이트는 그 부분의 직경이 다른 부분에 비하여 상대적으로 작아지므로 매니스커스의 진동을 빨리 감쇄시킬 수 있게 된다.Since the nozzle plate having a straight pipe portion of a suitable length at the outlet portion of the nozzle is relatively smaller in diameter than the other portion, the vibration of the meniscus can be quickly attenuated.
출구부위에 적당한 길이의 직관부위를 가지는 노즐 플레이트는 그 위에 유로, 챔버, 액츄에이터 등을 조립하여 프린터 헤드를 구성하고, 잉크를 분사하는 경우에 노즐 플레이트의 출구를 통해 흐르는 잉크가 직관상당부분에서 층류를 형성하게 되므로 잉크의 직진운동성이 향상된다. 따라서 잉크방울이 피기록재에 착지하는 위치의 정도 또는 산포가 향상되어 인쇄상태가 향상된다.The nozzle plate having a straight pipe portion of a suitable length at the outlet portion is assembled with a flow path, a chamber, an actuator, and the like to form a printer head.In the case of ejecting ink, the ink flowing through the outlet of the nozzle plate has a laminar flow in a straight pipe equivalent portion. Since it is to form a straight movement of the ink is improved. Therefore, the degree or spread of the position where the ink droplets land on the recording material is improved, and the printing state is improved.
노즐 플레이트의 재료로는 금속을 사용하는 것이 일반적이며, 금속을 이용하여 노즐 플레이트를 제조하기 위하여 종래에는 전주도금에 의하여 노즐 플레이트를 형성하는 방법과 마이크로펀칭 및 연마공정에 의하여 노즐 플레이트를 형성하는 방법을 사용하여 왔다.Metal is generally used as the material of the nozzle plate, and in order to manufacture the nozzle plate using the metal, conventionally, a method of forming a nozzle plate by electroplating and a method of forming a nozzle plate by micropunching and polishing processes. Has been used.
전주도금(Electroforming)법에서는 기판에 포토레지스트를 얇게 도포한 후 패터닝한다. 패턴이 형성된 기판을 전해액에 넣고 전류를 흘려주면 도금물질이 성장하게 되며, 사용하고자 하는 노즐의 크기만큼 도금물질이 성장하면 도금을 중지한다. 도금이 완료되면 기판과 기판에 형성된 포토레지스트를 제거함으로써 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 완성한다.In electroforming, a thin photoresist is applied to a substrate and then patterned. The plating material is grown by inserting the substrate having the pattern formed into the electrolyte and flowing an electric current. The plating is stopped when the plating material is grown by the size of the nozzle to be used. When the plating is completed, the nozzle plate on which the nozzle is formed is completed by removing the substrate and the photoresist formed on the substrate.
전주도금에 의하여 노즐 플레이트를 형성하는 방법은 노즐 플레이트를 제조하는 공정이 간단하며 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 형성된 노즐의 단면형태가 자연스러운 원호의 형태를 가지므로 노즐의 출구부위에 직관부를 형성하는 것이 어렵고, 노즐 플레이트를 프린터 헤드에 접착할 때 프린터 헤드에 접착되는 노즐 플레이트의 면적이 감소하여 접착의 안정성이 낮아지는 문제점이 있다.The method of forming the nozzle plate by electroplating has the advantage that the process of manufacturing the nozzle plate is simple and mass production is possible. However, since the cross-sectional shape of the formed nozzle has the shape of a natural arc, it is difficult to form a straight pipe at the outlet of the nozzle, and when bonding the nozzle plate to the print head, the area of the nozzle plate adhered to the print head is reduced, thereby ensuring stability of the adhesion. There is a problem that this is lowered.
마이크로 펀칭 및 연마공정에 의한 노즐 플레이트의 형성방법에서는 노즐 플레이트로 사용할 금속시트를 마이크로 펀칭핀으로 드로잉하여 금속시트의 반대면 깊이 이상까지 노즐단면을 형성한다. 드로잉 후 금속시트의 돌출된 부분을 연마공정에 의해 제거하고, 연마공정에 의하여 금속시트에 발생하는 거친 표면(burr)은 전해연마나 화학연마에 의하여 제거한다.In the method of forming a nozzle plate by a micro punching and polishing process, a metal sheet to be used as the nozzle plate is drawn by a micro punching pin to form a nozzle section up to a depth greater than or equal to the opposite surface of the metal sheet. After drawing, the protruding portion of the metal sheet is removed by a polishing process, and the burrs generated on the metal sheet by the polishing process are removed by electropolishing or chemical polishing.
이 방법은 사용하는 펀칭핀에 따라 노즐의 단면형태를 자유롭게 제작할 수 있고 노즐의 출구부위에 직관부의 형성이 용이하다는 장점이 있다. 또한 노즐 플레이트를 프린터 헤드에 접착하는 경우 접착면적이 넓어 안정성이 높은 장점이 있다.This method has an advantage that the cross-sectional shape of the nozzle can be freely produced according to the punching pin to be used, and the straight pipe portion can be easily formed at the outlet of the nozzle. In addition, when the nozzle plate is adhered to the print head, there is an advantage of high stability due to the large adhesion area.
그러나 마이크로 펀칭을 한 후 돌출된 부분을 제거하기 위하여 연마공정을거쳐야 하고, 이 연마공정에서 발생하는 거친 표면을 전해연마나 화학연마 등의 연마공정에 의하여 제거하여야 하는 등 가공공정이 복잡하고 대규모의 설비가 필요하다는 문제점이 있다. 또한 펀칭시 마이크로 펀칭핀의 손상이 많아 수명이 짧으므로 생산비용이 상승하는 문제점도 있다.However, after micro-punching, the grinding process must be performed to remove the protruding part, and the rough surface generated by this polishing process must be removed by electrolytic polishing or chemical polishing. There is a problem that equipment is required. In addition, there is a problem in that the production cost is increased because the life of the punching pin is much damaged during the punching.
상기와 같이 금속을 사용하여 노즐 플레이트를 형성하는 경우에는 잉크와 접하는 노즐 및 노즐 플레이트의 표면에 발수처리를 해 주어야 한다.When forming a nozzle plate using a metal as described above should be water-repellent treatment on the surface of the nozzle and the nozzle plate in contact with the ink.
다음으로 레이저를 이용하여 노즐 플레이트를 형성하는 방법에서는 노즐 플레이트의 재료로 폴리이미드 등의 고분자물질을 사용한다. 고분자물질로 된 노즐 플레이트에 핫 레이저(hot laser)를 사용하여 짧은 시간동안 레이저를 조사하여 미세한 패턴으로 노즐을 형성한다.Next, in the method of forming a nozzle plate using a laser, a polymer material such as polyimide is used as the material of the nozzle plate. The nozzle plate made of a polymer material is irradiated with a laser for a short time using a hot laser to form a nozzle in a fine pattern.
이 방법은 고분자물질 자체가 발수효과를 가지므로 별도의 발수처리를 하지 않아도 된다는 장점이 있으나, 수율이 낮고 대면적에 대하여 레이저를 조사할 때 기구에 대한 비용이 많이 드는 문제점이 있다.This method has the advantage of not having to perform a separate water repellent treatment because the polymer material itself has a water repellent effect, but there is a problem in that the yield is low and the apparatus costs a lot when irradiating a laser for a large area.
버블젯이나 박막의 열팽창을 응용한 잉크젯 헤드 및 연속형 잉크젯 헤드에서는 금속대신에 단결정 실리콘을 이용하여 노즐 플레이트를 형성하는 경우가 있다.In inkjet heads and continuous inkjet heads employing bubble jet or thermal expansion of a thin film, nozzle plates may be formed using single crystal silicon instead of metal.
단결정 실리콘을 재료로 하여 노즐 플레이트를 형성하는 경우에는 벌크 마이크로머시닝 기술중 실리콘의 이방성 에칭법을 사용하고 있다.In forming a nozzle plate using single crystal silicon as a material, anisotropic etching of silicon is used in the bulk micromachining technique.
실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 에칭될 부분 외의 부분을 차폐한 후 이방성 에칭액을 사용하여 (100)결정방향의 실리콘기판에 피라미드형 홀을 형성하여 노즐을 형성하고 있다. 이때 노즐의 공간부(cavity)와 노즐끝단의 형상은 에칭에사용되는 에칭액, 에칭시간 및 실리콘의 에칭률로써 조절하고 있다.After shielding portions other than the portions to be etched with the silicon oxide film or the silicon nitride film, pyramidal holes are formed in the silicon substrate in the (100) crystal direction using an anisotropic etching solution to form nozzles. At this time, the cavity of the nozzle and the shape of the nozzle tip are controlled by the etching solution used for etching, the etching time and the etching rate of silicon.
이 방법에 의하여 제조된 노즐은 잉크의 토출시 직진성이 낮아지고, 이방성 에칭을 한 후 등방성 에칭을 하여 노즐을 형성하는 경우에는 에칭이 반복됨에 따라 각 부위의 에칭정도가 달라지게 되어 형성되는 노즐이 균일하지 않은 문제점이 있다.The nozzle manufactured by this method has a low straightness upon ejection of ink, and in the case of forming an nozzle after isotropic etching after anisotropic etching, the etching degree of each part is changed as the etching is repeated. There is a non-uniform problem.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 실리콘웨이퍼를 재료로 사용하고 실리콘프로세스를 이용하여 직관부를 가진 노즐과 크레이터가 형성된 노즐 플레이트를 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 노즐 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method for producing a nozzle plate formed of a nozzle and a crater having a straight pipe using a silicon wafer as a material and a silicon process, and a nozzle plate manufactured by the method. It is done.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 방법의 일실시예를 나타낸 공정도,1 to 9 is a process diagram showing an embodiment of the method of the present invention,
도 10 내지 도 18은 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도,10 to 18 are process diagrams showing another embodiment of the method of the present invention;
도 19 내지 도 27은 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도,19 to 27 are process diagrams showing another embodiment of the method of the present invention;
도 28 내지 도 36은 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도,28 to 36 are process diagrams showing another embodiment of the method of the present invention;
도 37 내지 도 45는 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도,37-45 is a process diagram showing another embodiment of the method of the present invention;
도 46 내지 도 54는 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도,46 to 54 are process diagrams showing another embodiment of the method of the present invention;
도 55 내지 도 63은 본 발명의 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도.55-63 are process diagrams showing another embodiment of the method of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10, 30, 50, 110, 130, 150, 210 : 실리콘웨이퍼10, 30, 50, 110, 130, 150, 210: Silicon wafer
12, 112 : 도핑층12, 112: doping layer
32, 132 : 폴리실리콘층32, 132: polysilicon layer
52, 152 : 금속층52, 152: metal layer
14, 34, 54, 114, 134, 154, 214 : 크레이터층14, 34, 54, 114, 134, 154, 214: crater layer
16, 36, 56, 116, 136, 156, 216 : 노즐 경사부16, 36, 56, 116, 136, 156, 216: nozzle inclination
18, 38, 58, 118, 138, 158, 218 : 직관부18, 38, 58, 118, 138, 158, 218: straight pipe
217 : 노즐상부의 직관부217: straight pipe portion of the nozzle
20, 40, 60, 120, 140, 160, 220 : 크레이터Craters 20, 40, 60, 120, 140, 160, 220
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실리콘웨이퍼를 제공하는 단계와; 실리콘웨이퍼의 하부에 불순물성분을 도핑하거나, 금속을 도금하거나, 폴리실리콘층을 형성하여 직관부층을 형성하는 단계와; 직관부층의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층을 형성하는 단계와; 실리콘웨이퍼를 패터닝한 후 이방성 에칭하여 노즐의 경사부를 형성하는 단계와; 직관부층을 건식에칭하여, 직관부층에 노즐출구부위의 직관부를 형성하는 단계와; 크레이터층을 패터닝한 후 에칭하여, 크레이터층에 크레이터를 형성하는 단계를 포함하는 노즐 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a silicon wafer; Forming a straight pipe layer by doping an impurity component under the silicon wafer, plating a metal, or forming a polysilicon layer; Plating a metal on the lower portion of the straight pipe layer to form a crater layer; Patterning the silicon wafer and then anisotropically etching to form the inclined portion of the nozzle; Dry etching the straight pipe layer to form a straight pipe portion at the nozzle outlet in the straight pipe layer; The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate, including patterning a crater layer and etching the same to form a crater in the crater layer.
또한 본 발명은 실리콘웨이퍼를 제공하는 단계와; 실리콘웨이퍼의 하부에 불순물성분을 도핑하거나, 금속을 도금하거나, 폴리실리콘층을 형성하여 직관부층을형성하는 단계와; 실리콘웨이퍼를 패터닝한 후 이방성 에칭하여 노즐의 경사부를 형성하는 단계와; 직관부층을 건식에칭하여, 직관부층에 노즐출구부위의 직관부를 형성하는 단계와; 직관부층의 하부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 포토레지스트층을 패터닝하여 크레이터부분에만 포토레지스트를 남기는 단계와; 직관부층의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층을 형성하는 단계와; 포토레지스트를 제거하여 크레이터를 형성하는 단계를 포함하는 노즐 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also provides a step of providing a silicon wafer; Forming a straight pipe layer by doping an impurity component under the silicon wafer, plating a metal, or forming a polysilicon layer; Patterning the silicon wafer and then anisotropically etching to form the inclined portion of the nozzle; Dry etching the straight pipe layer to form a straight pipe portion at the nozzle outlet in the straight pipe layer; Forming a photoresist layer under the straight pipe layer; Patterning the photoresist layer to leave photoresist only in the crater portion; Plating a metal on the lower portion of the straight pipe layer to form a crater layer; It relates to a method of manufacturing a nozzle plate comprising the step of removing the photoresist to form a crater.
또한 본 발명은 실리콘웨이퍼와; 도핑층, 금속 또는 폴리실리콘으로 이루어져, 실리콘웨이퍼의 하부에 형성된 직관부층과; 직관부층의 하부에 금속을 도금함으로써 형성된 크레이터층과; 이방성 에칭에 의하여 실리콘웨이퍼에 형성된 노즐의 경사부와; 직관부층을 건식에칭함으로써, 직관부층에 형성된 노즐 출구부위의 직관부와; 크레이터층을 에칭함으로써, 크레이터층에 형성된 크레이터를 포함하여 구성된 노즐 플레이트에 관한 것이다.The present invention also provides a silicon wafer; A straight pipe layer made of a doped layer, metal or polysilicon, and formed under the silicon wafer; A crater layer formed by plating metal on the lower portion of the straight pipe layer; An inclined portion of the nozzle formed on the silicon wafer by the anisotropic etching; By dry etching the straight pipe layer, the straight pipe portion at the nozzle outlet portion formed in the straight pipe layer; By etching a crater layer, it is related with the nozzle plate comprised including the crater formed in the crater layer.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있으며, 먼저 첫 번째 방법에 대하여 설명한다.The manufacturing method of the nozzle plate of the present invention can be largely divided into two, first the first method will be described.
노즐 플레이트의 재료로는 실리콘웨이퍼를 사용한다. 실리콘은 주어진 두께에 대하여 강성이 커서 휨변형을 하지 않으며 웨이퍼단위의 대면적의 공정을 행할 수 있는 특성이 있다.As the material of the nozzle plate, a silicon wafer is used. Silicon has a characteristic of being able to perform a large area of wafer unit without any warpage due to its rigidity for a given thickness.
실리콘웨이퍼는 5-500㎛의 범위에서 두께를 자유롭게 선택할 수 있다. 실리콘웨이퍼의 두께가 얇으면 노즐간의 간격을 좁힐 수 있어 고집적화할 수 있으며 실리콘웨이퍼의 두께가 두꺼우면 노즐 플레이트의 강성이 높아지므로 원하는 특성에 따라 그 두께를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.The silicon wafer can be freely selected in the range of 5-500 µm. If the thickness of the silicon wafer is thin, the gap between the nozzles can be narrowed, so that it can be highly integrated. If the thickness of the silicon wafer is thick, the rigidity of the nozzle plate is increased, so the thickness can be appropriately selected according to desired characteristics.
실리콘웨이퍼의 하부에 직관부층을 형성한다. 직관부층은 1-30㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 5-10㎛의 두께로 형성하는 것이 특히 바람직하다.A straight pipe layer is formed under the silicon wafer. It is preferable to form a straight pipe part layer in thickness of 1-30 micrometers, and it is especially preferable to form in thickness of 5-10 micrometers.
직관부층은 다음의 3가지 방법을 사용하여 형성할 수 있다.The straight pipe layer can be formed using the following three methods.
첫 번째 방법은 실리콘웨이퍼의 하부를 도핑(doping)하여 도핑층을 형성하는 것이다. 실리콘웨이퍼의 하부에 불순물성분을 첨가하여 도핑하면 도핑된 부분은 전기적 특성을 가지게 되어 상부의 실리콘웨이퍼와는 다른 특성을 가지게 된다.The first method is to doping the bottom of the silicon wafer to form a doped layer. When the dopant is added to the lower portion of the silicon wafer to be doped, the doped portion has an electrical characteristic, which is different from that of the upper silicon wafer.
두 번째 방법은 실리콘웨이퍼의 하부에 폴리실리콘(poly-Si)층을 형성하는 것이다. 폴리실리콘층은 스퍼터링, 증착과 같은 건식방법(dry process)이나 졸-겔법과 같은 습식방법(wet process)으로 형성한다.The second method is to form a polysilicon layer under the silicon wafer. The polysilicon layer is formed by a dry process such as sputtering or vapor deposition or a wet process such as sol-gel method.
세 번째 방법은 실리콘웨이퍼의 하부에 금속을 도금하여 금속층을 형성하는 것이다. 금속층의 재료로는 일반적인 금속들을 사용할 수 있으며, 니켈(Ni), 니켈-크롬(Ni-Cr), 니켈-코발트-텅스텐(Ni-Co-W) 등의 내잉크성 금속을 사용하는 것이 바람직하다.The third method is to plate a metal on the bottom of the silicon wafer to form a metal layer. General metals may be used as the material of the metal layer, and it is preferable to use ink resistant metals such as nickel (Ni), nickel-chromium (Ni-Cr), and nickel-cobalt-tungsten (Ni-Co-W). .
직관부층 또는 에칭중지층의 하부에 금속을 도금하여 크레이터(crater)층을 형성한다. 크레이터층을 형성하는 금속으로는 여러 가지 금속을 사용할 수 있으며, 니켈, 니켈-크롬, 니켈-코발트-텅스텐 등의 내잉크성 금속을 사용하는 것이 바람직하다.The crater layer is formed by plating a metal on the lower portion of the straight pipe layer or the etch stop layer. Various metals can be used as a metal which forms a crater layer, It is preferable to use ink-resistant metals, such as nickel, nickel-chromium, nickel- cobalt- tungsten.
직관부층으로 금속층을 형성하는 경우에는 금속층의 하부에 에칭중지층을 형성할 수도 있다. 에칭중지층은 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금 등의 금속을 사용하여 전주도금 또는 스퍼터링에 의하여 형성한다. 에칭중지층을 형성하지 않는 경우에는 직관부층의 재료가 되는 금속과는 다른 성분의 금속으로 크레이터층을 형성하는 것이 바람직하다.In the case of forming the metal layer with the straight pipe layer, the etching stop layer may be formed under the metal layer. The etching stop layer is formed by electroplating or sputtering using a metal such as gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), or an alloy thereof. When the etching stop layer is not formed, it is preferable to form the crater layer with a metal having a different component from that of the metal used as the material of the straight pipe layer.
크레이터층은 1-15㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 5-10㎛의 두께로 형성하는 것이 특히 바람직하다.It is preferable to form a crater layer in thickness of 1-15 micrometers, and it is especially preferable to form in thickness of 5-10 micrometers.
크레이터층의 도금이 완료되면, 실리콘웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고 노광하여 패터닝한 후 습식 또는 건식에칭하여 경사진 노즐부위를 형성한다. 실리콘웨이퍼는 이방성 에칭을 하여야 하므로 에칭액으로 수산화칼륨(KOH), 트리메틸아민 하이드록사이드(trimethylamine hydroxide, TMAH) 등의 이방성 에칭액을 사용하며, (100)결정방향의 실리콘웨이퍼에 경사진 형태의 홀을 형성한다.When the plating of the crater layer is completed, a photoresist is applied to the silicon wafer, exposed and patterned, and then wet or dry etched to form a slanted nozzle portion. Since silicon wafers must be anisotropically etched, anisotropic etching solutions such as potassium hydroxide (KOH) and trimethylamine hydroxide (TMAH) are used as etching liquids. Form.
실리콘웨이퍼를 에칭할 때 실리콘웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고 노광하여 패터닝한 후 에칭함으로써 V자 형상의 그루브를 형성하는 공정을 반복하여 노즐을 형성할 수도 있다. 이와 같은 방법에 의하여 실리콘웨이퍼를 에칭하는 경우에는 실리콘웨이퍼의 하부에 노즐의 경사부가 형성되면서 노즐 경사부의 상부에는 직관부가 형성된다. 노즐 경사부의 상부에 직관부가 형성된 경우에는 잉크젯 프린터 헤드의 몸체와 결합하는 공정에서 접착공정을 줄일 수 있게 된다.When etching the silicon wafer, a nozzle may be formed by repeating the process of forming a V-shaped groove by applying a photoresist to the silicon wafer, exposing and patterning it, and then etching. In the case of etching the silicon wafer by the above method, the inclined portion of the nozzle is formed on the lower portion of the silicon wafer, and the straight pipe portion is formed on the upper portion of the nozzle inclined portion. When the straight pipe portion is formed on the top of the nozzle inclination portion, the bonding process can be reduced in the process of engaging with the body of the inkjet printer head.
실리콘웨이퍼를 에칭할 때 직관부층은 실리콘웨이퍼와 물성이 다르므로 에칭이 되지 않아 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.When etching the silicon wafer, since the straight pipe layer has different physical properties from that of the silicon wafer, the straight pipe layer cannot be etched and thus can function as an etch stop layer.
상기의 방법들에 의하여 실리콘웨이퍼를 에칭하여 경사진 노즐부위를 형성한후 직관부층을 건식에칭하여 노즐출구부위의 직관부를 형성한다. 건식에칭은 ICP(Inductively Coupled Plasma) 또는 ICP-RIE(Inductively Coupled Plasma-Reaction Ion Etching) 등의 장비를 사용하여 행할 수 있다.The silicon wafer is etched by the above methods to form the inclined nozzle portion, and then, the straight pipe layer is dry-etched to form the straight pipe portion of the nozzle outlet portion. Dry etching can be performed using equipment, such as inductively coupled plasma (ICP) or inductively coupled plasma-reaction ion etching (ICP-RIE).
노즐의 출구부위에 직관부가 형성되면 매니스커스(maniscus)의 진동을 감쇄시켜 주파수특성이 향상되고 잉크 젯팅시 직진성이 향상된다.When the straight pipe portion is formed at the outlet of the nozzle, the vibration of the maniscus is reduced to improve the frequency characteristic and the straightness when ink jetting is improved.
직관부를 형성한 후에는 크레이터층을 포토레지스트 등으로 패터닝한 후 에칭하여 크레이터를 형성한다.After forming the straight pipe portion, the crater layer is patterned with a photoresist or the like and then etched to form the crater.
상기의 방법에 의하여 경사진 부위와 출구부위에 직관부를 가지는 노즐과 그 하부에 크레이터가 형성된 노즐 플레이트가 만들어진다.By the above method, a nozzle having a straight pipe portion at an inclined portion and an outlet portion and a nozzle plate having a crater formed thereon are formed.
다음으로 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법중 두 번째 방법에 대하여 설명한다.Next, a second method of manufacturing the nozzle plate of the present invention will be described.
노즐 플레이트의 재료로는 실리콘웨이퍼를 사용하며, 실리콘웨이퍼는 5-500㎛의 범위에서 두께를 자유롭게 선택할 수 있다.As the material of the nozzle plate, a silicon wafer is used, and the silicon wafer can be freely selected in the range of 5-500 µm.
실리콘웨이퍼의 하부에 직관부층을 형성한다. 직관부층은 첫 번째 방법에서와 같은 3가지 방법으로 형성할 수 있다. 이때에도 직관부층은 1-30㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 5-10㎛의 두께로 형성하는 것이 특히 바람직하다.A straight pipe layer is formed under the silicon wafer. The straight pipe layer can be formed in three ways as in the first method. At this time, the straight pipe layer is preferably formed to a thickness of 1-30 μm, particularly preferably 5-10 μm.
직관부층을 형성한 후, 실리콘웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고 노광하여 패터닝한 후 습식 또는 건식에칭하여 노즐의 경사부를 형성한다.After forming the straight pipe layer, a photoresist is applied to the silicon wafer, exposed and patterned, followed by wet or dry etching to form the inclined portion of the nozzle.
실리콘웨이퍼를 에칭할 때 실리콘웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고 노광하여 패터닝한 후 에칭하여 V자 형상의 그루브를 형성하는 공정을 반복하여 노즐을형성할 수도 있다. 이와 같은 방법에 의하여 실리콘웨이퍼를 에칭하는 경우에는 실리콘웨이퍼의 하부에 노즐의 경사부가 형성되면서 경사부의 상부에 직관부가 형성된다. 노즐 경사부의 상부에 직관부을 형성한 경우에는 잉크젯 프린터 헤드의 몸체와 결합하는 공정에서 접착공정을 줄일 수 있게 된다.When etching the silicon wafer, a photoresist may be applied to the silicon wafer, exposed, and patterned, and then etched to form a V-shaped groove, thereby forming a nozzle. When the silicon wafer is etched by the above method, the inclined portion of the nozzle is formed on the lower portion of the silicon wafer, and the straight pipe portion is formed on the upper portion of the inclined portion. When the straight pipe portion is formed on the top of the nozzle inclination portion, the bonding process can be reduced in the process of bonding with the body of the inkjet printer head.
이때에도 직관부층은 실리콘웨이퍼와 물성이 다르므로 에칭이 되지 않아 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.In this case, since the straight pipe layer has different physical properties from that of the silicon wafer, it is not etched and can function as an etch stop layer.
상기의 방법들에 의하여 실리콘웨이퍼를 에칭하여 경사진 노즐부위를 형성한 후 직관부층을 건식에칭하여 노즐출구부위의 직관부를 형성한다. 건식에칭법으로는 첫 번째 방법과 동일한 방법을 사용한다.After the silicon wafer is etched by the above methods to form the inclined nozzle portion, the straight pipe layer is dry-etched to form the straight pipe portion at the nozzle outlet. The dry etching method is the same as the first method.
실리콘웨이퍼와 직관부층을 에칭한 후, 직관부층의 하부에 형성하고자 하는 크레이터층의 두께만큼 포토레지스트층을 형성한다. 따라서 포토레지스트은 1-15㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 5-10㎛의 두께로 형성하는 것이 특히 바람직하다. 포토레지스트로는 드라이 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 드라이 필름을 라미네이팅하여 포토레지스트층을 형성한다.After etching the silicon wafer and the straight pipe layer, a photoresist layer is formed on the lower portion of the straight pipe layer by the thickness of the crater layer to be formed. Therefore, the photoresist is preferably formed to a thickness of 1-15 μm, particularly preferably 5-10 μm. It is preferable to use a dry film as a photoresist, and a dry film is laminated and a photoresist layer is formed.
형성한 포토레지스트층을 패터닝한 후 크레이터가 형성될 부분에만 포토레지스트를 남기고 나머지 부분의 포토레지스트를 제거한다.After the formed photoresist layer is patterned, the photoresist is left only on the portion where the crater is to be formed, and the remaining photoresist is removed.
포토레지스트를 제거한 후 직관부층의 하부에서 금속을 도금하여 크레이터층을 형성한다. 크레이터층을 형성하는 금속으로는 여러 가지 금속을 사용할 수 있으며, 니켈, 니켈-크롬, 니켈-코발트-텅스텐 등의 내잉크성 금속을 사용하는 것이 바람직하다.After removing the photoresist, a metal is plated under the straight pipe layer to form a crater layer. Various metals can be used as a metal which forms a crater layer, It is preferable to use ink-resistant metals, such as nickel, nickel-chromium, nickel- cobalt- tungsten.
크레이터층을 형성한 후에는 남아있는 포토레지스트를 제거하여 크레이터를 형성한다.After forming the crater layer, the remaining photoresist is removed to form the crater.
상기의 방법에 의하여 경사진 부위와 출구부위에 직관부를 가지는 노즐과 그 하부에 크레이터가 형성된 노즐 플레이트가 만들어진다.By the above method, a nozzle having a straight pipe portion at an inclined portion and an outlet portion and a nozzle plate having a crater formed thereon are formed.
상기의 방법들에 의하여 제조된 노즐 플레이트는 별도의 친수 또는 발수처리없이 사용할 수도 있으나, 노즐 및 노즐 플레이트와 잉크가 접하게 되는 유로와 접하는 쪽 및 잉크가 분사되는 부위에 친수 또는 발수처리를 하여 친수성 또는 발수성을 높일 수 있다. 이때 친수처리방법으로는 실리콘의 표면에 실리콘산화막을 형성하는 방법, 실리콘의 표면에 실리콘질화막을 형성하는 방법, 또는 실리콘의 표면에 금속을 증착시키는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 발수처리방법으로는 실리콘의 표면에 붕소(B)를 도핑(doping)하는 방법, 실리콘의 표면을 환원(Si-H)시키는 방법, 실리콘의 표면을 HF 등으로 처리하는 방법, 또는 실리콘의 표면에 메탈리제이션(metallization)한 후 발수성 유기폴리머를 박막코팅하는 방법 등을 사용하는 것이 바람직하다. 메탈리제이션을 위해서는 도전성 금속을 실리콘표면에 증착시키며, 도전성 금속 중에서 니켈(Ni), 니켈-바나듐(Ni-V) 또는 니켈-크롬(Ni-Cr)을 사용하는 것이 바람직하다. 발수성 유기폴리머로는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 또는 테플론(Teflon)을 사용하며, 유기폴리머를 박막코팅하는 방법으로는 도금, 스핀코팅, 증착 등의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.The nozzle plate manufactured by the above methods may be used without a separate hydrophilicity or water repellent treatment, but the hydrophilicity or water repellent treatment may be performed by hydrophilic or water repellent treatment on the side where the nozzle and the nozzle plate are in contact with the ink and the area where ink is sprayed. It can improve water repellency. In this case, it is preferable to use a method of forming a silicon oxide film on the surface of silicon, a method of forming a silicon nitride film on the surface of silicon, or a method of depositing a metal on the surface of silicon. In addition, as a water repellent treatment method, a method of doping boron (B) on the surface of silicon, a method of reducing the surface of silicon (Si-H), a method of treating the surface of silicon with HF, or the surface of silicon It is preferable to use a method of thin-film coating of the water-repellent organic polymer after metallization. For metallization, a conductive metal is deposited on the silicon surface, and nickel (Ni), nickel-vanadium (Ni-V) or nickel-chromium (Ni-Cr) is preferably used among the conductive metals. As the water-repellent organic polymer, PTFE (polytetrafluoroethylene) or Teflon (Teflon) is used, and as the method for thin film coating the organic polymer, it is preferable to use a method such as plating, spin coating, and deposition.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나 다음의 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following examples are illustrative of the invention and do not limit the scope of the invention.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 일실시예를 나타낸 것이다.1 to 9 show one embodiment of a method of manufacturing a nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(10)의 하부에 불순물성분을 도핑하여 직관부층이 되는 도핑층(12)을 형성한다. 직관부층이 되는 도핑층(12)의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층(14)을 형성한다.First, a doping layer 12 serving as a straight pipe layer is formed by doping an impurity component under the silicon wafer 10. The crater layer 14 is formed by plating a metal on the lower portion of the doped layer 12 serving as the straight pipe layer.
크레이터층(14)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(10)를 패터닝한 후 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(10)에 노즐의 경사부(16)를 형성한다. 이때 도핑층(12)은 실리콘웨이퍼(10)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.After forming the crater layer 14, the silicon wafer 10 is patterned, and then anisotropically etched to form the inclined portion 16 of the nozzle on the silicon wafer 10. In this case, since the doped layer 12 has different physical properties from the silicon wafer 10, the doped layer 12 may function as an etch stop layer.
실리콘웨이퍼(10)를 에칭한 후 도핑층(12)을 건식에칭하여, 도핑층(12)에 노즐출구부위의 직관부(18)를 형성한다. 도핑층(12)에 직관부(18)를 형성한 후에는, 크레이터층(14)을 패터닝한 후 에칭하여 크레이터층(14)에 크레이터(20)를 형성하여 노즐 플레이트를 완성한다.After the silicon wafer 10 is etched, the doped layer 12 is dry-etched to form a straight pipe portion 18 at the nozzle outlet in the doped layer 12. After forming the straight pipe | tube part 18 in the doping layer 12, the crater layer 14 is patterned and etched, and the crater 20 is formed in the crater layer 14, and a nozzle plate is completed.
도 10 내지 도 18은 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.10 to 18 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(30)의 하부에 직관부층이 되는 폴리실리콘층(32)을 형성한다. 직관부층이 되는 폴리실리콘층(32)의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층(34)을 형성한다.First, a polysilicon layer 32 that becomes a straight pipe layer is formed under the silicon wafer 30. The crater layer 34 is formed by plating metal on the lower portion of the polysilicon layer 32 serving as the straight pipe layer.
크레이터층(34)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(30)를 패터닝한 후 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(30)에 노즐의 경사부(36)를 형성한다. 이때 폴리실리콘층(32)은실리콘웨이퍼(30)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.After forming the crater layer 34, the silicon wafer 30 is patterned, and then anisotropically etched to form the inclined portion 36 of the nozzle on the silicon wafer 30. In this case, since the polysilicon layer 32 has different physical properties from the silicon wafer 30, the polysilicon layer 32 may function as an etching stop layer.
실리콘웨이퍼(30)를 에칭한 후 폴리실리콘층(32)을 건식에칭하여, 폴리실리콘층(32)에 노즐출구부위의 직관부(38)를 형성한다. 폴리실리콘층(32)에 직관부(38)를 형성한 후에는, 크레이터층(34)을 패터닝한 후 에칭하여 크레이터층(34)에 크레이터(40)를 형성하여 노즐 플레이트를 완성한다.After etching the silicon wafer 30, the polysilicon layer 32 is dry-etched to form a straight pipe portion 38 at the nozzle outlet portion in the polysilicon layer 32. After forming the straight pipe part 38 in the polysilicon layer 32, the crater layer 34 is patterned and etched, and the crater 40 is formed in the crater layer 34, and a nozzle plate is completed.
도 19 내지 도 27은 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.19 to 27 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(50)의 하부에 직관부층이 되는 금속층(52)을 형성한다. 직관부층이 되는 금속층(52)의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층(54)을 형성한다.First, a metal layer 52 serving as a straight pipe layer is formed below the silicon wafer 50. The crater layer 54 is formed by plating metal on the lower portion of the metal layer 52 serving as the straight pipe layer.
크레이터층(54)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(50)를 패터닝한 후 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(50)에 노즐의 경사부(56)를 형성한다. 이때 금속층(52)은 실리콘웨이퍼(50)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.After forming the crater layer 54, the silicon wafer 50 is patterned, and then anisotropically etched to form the inclined portion 56 of the nozzle on the silicon wafer 50. In this case, since the metal layer 52 is different from the silicon wafer 50, the metal layer 52 may function as an etching stop layer.
실리콘웨이퍼(50)를 에칭한 후 금속층(52)을 건식에칭하여, 금속층(52)에 노즐출구부위의 직관부(58)를 형성한다. 금속층(52)에 직관부(58)를 형성한 후에는, 크레이터층(54)을 패터닝한 후 에칭하여 크레이터층(54)에 크레이터(60)를 형성하여 노즐 플레이트를 완성한다.After etching the silicon wafer 50, the metal layer 52 is dry-etched to form a straight pipe portion 58 at the nozzle outlet portion in the metal layer 52. After forming the straight pipe part 58 in the metal layer 52, the crater layer 54 is patterned and etched, and the crater 60 is formed in the crater layer 54, and a nozzle plate is completed.
도 28 내지 도 36은 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.28 to 36 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(110)의 하부에 불순물성분을 도핑하여 직관부층이 되는도핑층(112)을 형성한다. 도핑층(112)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(110)를 패터닝하고 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(110)에 노즐의 경사부(116)를 형성한다. 이때 도핑층(112)은 실리콘웨이퍼(110)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.First, a doping layer 112 to be a straight pipe layer is formed by doping an impurity component under the silicon wafer 110. After the doping layer 112 is formed, the silicon wafer 110 is patterned and anisotropically etched to form the inclined portion 116 of the nozzle on the silicon wafer 110. In this case, since the doped layer 112 has different physical properties from that of the silicon wafer 110, the doped layer 112 may function as an etch stop layer.
실리콘웨이퍼(110)를 에칭한 후 도핑층(112)을 건식에칭하여, 도핑층(112)에 노즐출구부위의 직관부(118)를 형성한다.After etching the silicon wafer 110, the doped layer 112 is dry-etched to form a straight pipe portion 118 at the nozzle outlet portion in the doped layer 112.
직관부(118)를 형성한 후 도핑층(112)의 하부에 포토레지스트층(113)을 형성하고, 포토레지스트층(113)을 패터닝하여 크레이터가 형성될 부분에만 포토레지스트를 남기고 나머지 부분의 포토레지스트를 제거한다.After forming the straight pipe portion 118, a photoresist layer 113 is formed below the doping layer 112, and the photoresist layer 113 is patterned to leave photoresist only in the portion where the crater is to be formed, and the photo of the remaining portion. Remove the resist.
포토레지스트를 제거한 후 직관부층이 되는 도핑층(112)의 하부에서 금속을 도금하여 크레이터층(114)을 형성한다. 크레이터층(114)을 형성한 후 남아있는 포토레지스트(113)를 제거하여 크레이터(120)를 형성함으로써 노즐 플레이트를 완성한다.After the photoresist is removed, the crater layer 114 is formed by plating a metal under the doped layer 112 which becomes a straight pipe layer. After forming the crater layer 114, the remaining photoresist 113 is removed to form the crater 120, thereby completing the nozzle plate.
도 37 내지 도 45는 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.37 to 45 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(130)의 하부에 직관부층이 되는 폴리실리콘층(132)을 형성한다. 폴리실리콘층(132)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(130)를 패터닝하고 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(130)에 노즐의 경사부(136)를 형성한다. 이때 폴리실리콘층(132)은 실리콘웨이퍼(130)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.First, a polysilicon layer 132 serving as a straight pipe layer is formed under the silicon wafer 130. After forming the polysilicon layer 132, the silicon wafer 130 is patterned and anisotropically etched to form the inclined portion 136 of the nozzle on the silicon wafer 130. In this case, since the polysilicon layer 132 has different physical properties from that of the silicon wafer 130, the polysilicon layer 132 may function as an etching stop layer.
실리콘웨이퍼(130)를 에칭한 후 폴리실리콘층(132)을 건식에칭하여, 폴리실리콘층(132)에 노즐출구부위의 직관부(138)를 형성한다.After etching the silicon wafer 130, the polysilicon layer 132 is dry-etched to form a straight pipe portion 138 at the nozzle outlet portion in the polysilicon layer 132.
직관부(138)를 형성한 후 폴리실리콘층(132)의 하부에 포토레지스트층(133)을 형성하고, 포토레지스트층(133)을 패터닝하여 크레이터가 형성될 부분에만 포토레지스트를 남기고 나머지 부분의 포토레지스트를 제거한다.After forming the straight pipe portion 138, a photoresist layer 133 is formed below the polysilicon layer 132, and the photoresist layer 133 is patterned to leave photoresist only in the portion where the crater is to be formed, Remove the photoresist.
포토레지스트를 제거한 후 직관부층이 되는 폴리실리콘층(132)의 하부에서 금속을 도금하여 크레이터층(134)을 형성한다. 크레이터층(134)을 형성한 후 남아있는 포토레지스트(133)를 제거하여 크레이터(140)를 형성함으로써 노즐 플레이트를 완성한다.After the photoresist is removed, the crater layer 134 is formed by plating a metal under the polysilicon layer 132 serving as a straight pipe layer. After forming the crater layer 134, the remaining photoresist 133 is removed to form the crater 140 to complete the nozzle plate.
도 46 내지 도 54는 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.46 to 54 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(150)의 하부에 직관부층이 되는 금속층(152)을 형성한다. 금속층(152)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(150)를 패터닝하고 이방성 에칭하여 실리콘웨이퍼(150)에 노즐의 경사부(156)를 형성한다. 이때 금속층(152)은 실리콘웨이퍼(150)와 물성이 다르므로 에칭중지층으로서의 기능을 할 수 있다.First, a metal layer 152 that becomes a straight pipe layer is formed under the silicon wafer 150. After forming the metal layer 152, the silicon wafer 150 is patterned and anisotropically etched to form the inclined portion 156 of the nozzle on the silicon wafer 150. In this case, since the metal layer 152 has different physical properties from the silicon wafer 150, the metal layer 152 may function as an etching stop layer.
실리콘웨이퍼(150)를 에칭한 후 금속층(152)을 건식에칭하여, 금속층(152)에 노즐출구부위의 직관부(158)를 형성한다.After etching the silicon wafer 150, the metal layer 152 is dry-etched to form a straight pipe portion 158 at the nozzle outlet portion in the metal layer 152.
직관부(158)를 형성한 후 금속층(152)의 하부에 포토레지스트층(153)을 형성하고, 포토레지스트층(153)을 패터닝하여 크레이터가 형성될 부분에만 포토레지스트를 남기고 나머지 부분의 포토레지스트를 제거한다.After forming the straight pipe portion 158, a photoresist layer 153 is formed below the metal layer 152, and the photoresist layer 153 is patterned to leave photoresist only in the portion where the crater is to be formed, and the photoresist of the remaining portion. Remove it.
포토레지스트를 제거한 후 직관부층이 되는 금속층(152)의 하부에서 금속을 도금하여 크레이터층(154)을 형성한다. 크레이터층(154)을 형성한 후 남아있는 포토레지스트(153)를 제거하여 크레이터(160)를 형성함으로써 노즐 플레이트를 완성한다.After the photoresist is removed, the crater layer 154 is formed by plating a metal under the metal layer 152 serving as the straight pipe layer. After forming the crater layer 154, the remaining photoresist 153 is removed to form the crater 160 to complete the nozzle plate.
도 55 내지 도 63은 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.55 to 63 show another embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of the present invention.
먼저 실리콘웨이퍼(210)의 하부에 불순물성분을 도핑하여 직관부층이 되는 도핑층(212)을 형성한다. 직관부층이 되는 도핑층(212)의 하부에 금속을 도금하여 크레이터층(214)을 형성한다.First, a doping layer 212 serving as a straight pipe layer is formed by doping an impurity component under the silicon wafer 210. The crater layer 214 is formed by plating a metal on the lower portion of the doped layer 212 serving as the straight pipe layer.
크레이터층(214)을 형성한 후 실리콘웨이퍼(210)를 패터닝한 후 에칭하여 도 59에 나타낸 바와 같이 V자 형상의 그루브를 형성한다. 이와 같은 단계를 반복하여 실리콘웨이퍼(210)에 노즐 경사부(216)와 노즐 경사부의 상부에 형성되는 직관부(217)를 형성한다.After forming the crater layer 214, the silicon wafer 210 is patterned and then etched to form a V-shaped groove as shown in FIG. By repeating the above steps, the nozzle inclined portion 216 and the straight pipe portion 217 formed on the nozzle inclined portion are formed on the silicon wafer 210.
실리콘웨이퍼(210)에 노즐 경사부(216)와 직관부(217)를 형성한 후 도핑층(212)을 건식에칭하여, 도핑층(212)에 노즐출구부위의 직관부(218)를 형성한다. 도핑층(212)에 직관부(218)를 형성한 후, 크레이터층(214)을 패터닝하고 에칭하여 크레이터층(214)에 크레이터(220)를 형성함으로써 노즐 플레이트를 완성한다.After the nozzle inclined portion 216 and the straight pipe portion 217 are formed on the silicon wafer 210, the doped layer 212 is dry-etched to form a straight pipe portion 218 at the nozzle outlet portion in the doped layer 212. . After forming the straight pipe portion 218 in the doped layer 212, the crater layer 214 is patterned and etched to form the crater 220 in the crater layer 214 to complete the nozzle plate.
상기와 같은 본 발명에서는 실리콘웨이퍼를 사용하여 노즐 플레이트를 형성하므로 노즐부 재료선택의 폭이 다양해질 수 있다. 또한 웨이퍼단위의 대면적에대한 공정이 용이하게 이루어질 수 있으므로 멀티노즐 제작수율이 높으며 고정밀 배치프로세스(Batch Process)가 용이하고 양산공정에 용이하게 적용할 수 있다.In the present invention as described above, since the nozzle plate is formed using a silicon wafer, the width of the nozzle material selection can be varied. In addition, since the process for the large area of the wafer unit can be easily made, the multi-nozzle manufacturing yield is high, the high precision batch process is easy, and it can be easily applied to the mass production process.
또한 간단한 공정에 의하여 노즐 플레이트의 잉크와 접하는 면에 친수 또는 발수처리를 할 수 있어 유로 및 잉크토출부의 표면특성을 용이하게 제어할 수 있다.In addition, the hydrophilic or water repellent treatment may be performed on the surface of the nozzle plate in contact with the ink by a simple process, thereby easily controlling the surface characteristics of the flow path and the ink discharge portion.
또한 노즐의 출구부위에 형성되어 잉크의 분사능을 향상시켜서 인쇄능을 향상시키는 직관부 및 노즐 플레이트 하부에 형성되어 노즐을 보호하는 크레이터를 디자인하는데 있어서 자유도가 높다.In addition, the degree of freedom in designing a crater that is formed at the outlet portion of the nozzle and is formed at the bottom of the nozzle plate and the lower portion of the nozzle plate to improve the jetting ability of the ink to improve the printing performance is protected.
Claims (84)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020000031398A KR20010066824A (en) | 1999-12-22 | 2000-06-08 | Nozzle plate and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| KR19990060087 | 1999-12-22 | ||
| KR1019990060087 | 1999-12-22 | ||
| KR1020000031398A KR20010066824A (en) | 1999-12-22 | 2000-06-08 | Nozzle plate and manufacturing method thereof |
Publications (1)
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Family
ID=26636510
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020000031398A KR20010066824A (en) | 1999-12-22 | 2000-06-08 | Nozzle plate and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20010066824A (en) |
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2000
- 2000-06-08 KR KR1020000031398A patent/KR20010066824A/en not_active Application Discontinuation
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