KR20020009828A - 잉크 젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 비아홀 형성방법은: 기판의 양측면 중 어느하나의 측면에, 비아홀 형성영역에 인접하여 히이터를 포함하는 버블발생수단을 형성하는 단계; 상기 기판의 일측면에, 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제1마스크층을 형성하는 단계; 상기 기판의 타측면에 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제2마스크층을 형성하는 단계; 상기 기판을 일측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제1마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 소정깊이 제1우물을 형성하는 단계; 상기 기판의 타측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제2마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 상기 제1우물에 대응하는 제2우물을 형성하여 상기 비아홀 형성영역에서 상기 제1우물과 제2우물에 의한 비아홀을 형성하는 단계; 상기 제1, 제2마스크를 제거하는 단계;를 포함한다. 따라서, 일시에 비아홀을 다수개 형성할 수 있고, 하나의 웨이퍼에 대한 비아홀 가공소요시간이 종래에 비해 크게 짧아 지고 따라서 대량생산이 보다 촉진될 수 있다. 또한, 샌드를 분사하는 노즐의 크기나 그 마모량에 따른 비아홀의 크기가 변하지 않고 마스크층에 의해 결정되므로 매우 균일한 크기의 비아홀을 고정밀도로 형성할 수 있게 된다.

Description

잉크 젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법{Forming method of via-hole in ink-jet print head}

본 발명은 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법에 관한 것이다.

잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.

도 1은 일반적인 잉크젯 프린트 헤드의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A - A 선단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 상기 잉크젯 프린트 헤드에서 노즐판(2)이 제거된 상태에서 잉크 챔버(3a)의 구조를 보인 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판(1)의 장방향 양 가장자리를 따라서 전극패드(1a)가 소정간격으로 배치되고 있고, 기판(1)의 상면에는 2열로 배치된 잉크 챔버(3a) 및 잉크유로(3b)를 제공하는 매개층(3)이 형성되고 있고, 매개층(3)위에 상기 각 잉크 챔버(3a)에 대응하는 노즐(2a)이 다수 형성된 노즐판(2)이 고정되어 있다.

잉크챔버(3a)의 바닥에는 히이터(5)가 마련되고, 히이터(5)는 신호선(1b,1c)등에 의해 상기 전극패드(1a)에 연결된다. 일반적으로 상기 신호선(1b, 1c)는 전극패드(1a)들과 일체적으로 형성되며, 상기 히이터(5)와 신호선(1b, 1c)의 위에는 절연층(미도시)이 형성되어 있어서, 상기 히이터(5)가 잉크챔버(3a) 내에 존재하는 잉크와 접촉이 되지 않도록 되어 있고, 따라서 도 3에서는 잉크챔버(3a)의 바닥에 마련되는 히이터(5)가 도시되어 있지 않다.

한편, 상기 기판의 중간부분에는 상기 각 열의 잉크챔버(3a)로 잉크유로(3b)통해 잉크를 공급하기 위한 비아홀(4)이 형성되어 있다. 이 비아홀(4)은 잉크가 저장된 잉크통(미도시)과 연결되어 잉크통으로 부터의 잉크가 상기 잉크챔버(3a)로 공급하기 위한 유로이다.

상기와 같은 구조의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀(5)은 기판에 대한 히이터(5), 신호선(1b, 1c) 및 전극패드(1a)등의 형성공정이 완료된 후, 샌드블라스팅에 의해 형성된다.

도 4는 종래 방법에 의한 비아홀(5)의 가공방법을 개략적으로 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비아홀(5)의 단변폭에 대응하는 크기의 노즐관(11a)을 구비하는 샌딩가공기(11)에 의해 고속고압으로 샌드(11b)를 분사하여 기판(1)에 비아홀(5)을 가공한다. 이때에 비아홀(5)이 기판(1)의 길이 방향으로 연장되어 있으므로 도 5에 도시된 바와 같이 피가공체인 기판(1)을 일방향으로 이동시키면서 소정 길이의 비아홀(5)을 가공한다. 상기 비아홀(5)은 상기 히이터(5)가 형성되지 않은 기판(1)의 배면을 통해서 샌드(11b)를 분사하여 기판(1)의 전면까지 관통된다.

이상과 같은 종래 방법에 의해 비아홀 가공은 하나의 비아홀(5)을 가공하기 위하여 기판(1)과 샌딩가공기(11)가 상대적인 운동을 해야 하고, 특히 기판(1)의 각 대해 샌딩가공기(11)가 지정된 가공위치로 얼라인이 되어야 하고, 한번에 하나의 비아홀(4)이 가공되게 된다. 상기 샌딩가공기(11)는 위치고정된 상태이고, 피가공대상은 다수의 기판(1)이 배열된 웨이퍼이다. 웨이퍼는 X-Y-Z 방향으로의 이동이가능한 스테이지에 장착되며, 스테이지는 자동제어장치에 의해 정밀동작된다.

이러한 종래 방법에 의하면, 0.2 내지 0.3mm의 슬릿형 비아홀을 고정밀도가 가공해야 하므로 분사노즐(11)의 구멍크기는 비아홀(4)의 단방향의 폭보다 작아야하는데, 가공시간이 흐름에 따라 내마모성 재료로 된 분사노즐(11)도 같이 마모됨에 따라 이에 대응하여 분사노즐(11)과 피가공물과의 거리가 적절히 조절되어야 한다.

상기와 같은 종래의 비아홀 가공방법의 단점은 다음과 같다.

첫째, 한개의 원형 분사노즐(11)이 비아홀을 하나씩 순차적으로 가공하기 때문에 대량생산체제에 적합하지 않다.

둘째, 샌드를 분사하는 분사노즐(11)이 초소형이며 내마모성이 강한 고가의 재료로 제작되어야 하고, 특히 분사노즐(11)의 소모량이 많기 때문에 이로 인해 제품가격이 상승된다.

셋째, 가공시, 샌드의 충격에 의해 가공되는 비아홀의 개구부 가장자리 부분이 파손되거나 이에 크랙이 발생되어 제품의 수율이 낮다.

넷째, 비아홀의 크기 및 그 가공위치를 정확히 제어하기 위해서 고정밀도의X-Y-Z 스테이지와 이를 정밀하게 제어하기 위한 장치가 요구된다.

본 발명의 제1의 목적은 피가공대사물에 대한 비아홀을 가공시간이 짧아 잉크젯 프린트 헤드의 대량생산이 가능케하는 잉크젯 프린터 헤드의 비아홀 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 비아홀가공시 소요되는 비용을 절감하여 제품의 생산 단가를 낮출 수 있는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 비아홀 가공시 피가공대상물에 대한 충격으로 인한 가공 반대편 모서리부의 손상 및 비아홀의 비정상적인 가공 즉, 가공면 모서리부의 만곡부의 형성을 효과적으로 억제할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제4의 목적을 높은 가공정밀도로 비아홀을 가공하여 균일한 크기의 비아홀을 형성할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 잉크젯 프린트 헤드의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A - A 선 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 잉크젯 프린트 헤드에서 노즐판이 제거된 상태의 평면도이다.

도 4는 잉크젯 프린트 헤드에 비아홀을 형성하는 종래의 방법을 예시한 도면이다.

도 5는 잉크젯 프린트 헤드에 비아홀을 형성하는 종래의 방법을 예시한 도면으로서, 하나의 비아홀을 형성하기 위하여 샌드 분사노즐에 대해 기판이 상대적인 운동하는 상태를 보인다.

도 6a는 잉크젯 프린트 헤드를 위한 기판이 다수 배열된 웨이퍼의 평면도이다.

도 6b는 도 6a의 A 부분의 확대도이다.

도 7 내지 도 13은 본 발명의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성과정을 나타내 보인 공정도이다.

도 14는 본 발명의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법에 있어서, 웨이퍼 단위로 비아홀을 형성하는 상태를 보인 도면이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따르면,

기판의 양측면 중 어느하나의 측면에, 비아홀 형성영역에 인접하여 히이터를 포함하는 버블발생수단을 형성하는 단계;

상기 기판의 일측면에, 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제1마스크층을 형성하는 단계;

상기 기판의 타측면에 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제2마스크층을 형성하는 단계;

상기 기판을 일측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제1마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 소정깊이 제1우물을 형성하는 단계;

상기 기판의 타측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제2마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 상기 제1우물에 대응하는 제2우물을 형성하여 상기 비아홀 형성영역에서 상기 제1우물과 제2우물에 의한 비아홀을 형성하는 단계;

상기 제1, 제2마스크를 제거하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법이 제공된다.

상기 본 발명의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법에 있어서, 상기 공정 들은 다수의 기판이 배열된 하나의 웨이퍼 단위로 이루어지며, 상기 고속 고압의 샌드는 웨이퍼의 각 측면에 대해 각각 분사된다. 이때에 다수의 기판이 마련된 웨이퍼에 대한 샌드의 분사영역은 다수의 기판을 포함된 크기를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 샌드 분사영역은 상기 웨이퍼의 각 측면에 대해 이동하며, 따라서 상기 샌드를 분사하는 장치와 상기 웨이퍼는 분사영역의 이동을 위한 상대운동이 일어나야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 가공방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

이하의 설명에서는 비아홀 형성 단계 이전에 이루어 지는 버블발생수단의 형성공정의 설명은 제외된다. 버블발생수단의 형성과정은 일반적으로 알려진 공정들을 통해 이루어 지며, 이는 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 여기에서 버블발생수단은 히이터와, 히이터에 연결되는 신호선, 신호선의 종단에 마련되는 전극패드, 상기 요소들을 보호하여 잉크와 접촉을 방지하는 절연층등이 포함된다. 즉, 본 발명에 잉크젯 프린트 헤드는 종래의 기술에서 설명된 도 1의 구조를 실질적으로 유지하며, 본 발명의 형성과정에 따른 비아홀의 형상은 약간의 차이를 보일 수 있다.

도 6은 웨이퍼(100a)에 다수의 잉크젯 프린트 헤드용 기판(100)이 밀집배치되어 있고, 각 기판(100)마다 3개의 비아홀(105)이 이미 형성되어 있는 상태를 보이며, 도 7은 도 6의 A 부분의 확대도이다. 각 기판(100) 별로 형성된 비아홀(105)의 갯수는 설계적 사항으로서 하나가 될 수 도 있고, 셋 이상이 될수도 있다. 비아홀(105)이 마련된 각 기판(100)에는 상기한 버블발생수단이 마련되어 있다. 웨이퍼(100a) 상의 각 기판(100)에 대한 버블발생수단은 일반적인 반도체 제조공정에서와 같이 웨이퍼 단위로 가공형성된다. 도 7에서 참조번호 104는 버블발생수단의 한요소인 전극패드이다. 그리고 버블발생수단의 나머지 요소인 히이터, 신호선 등은 기판의 표면에 형성되는 절연층에 의해 보호되므로 실제 도 6에 도시된 바와 같이 외부에서 보이지 않으며, 다만 외부로 노출된 전극패드(104)만 보인다.

이하에서는 본 발명의 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법을 공정순서대로 설명한다. 여기에서 이해를 쉽게 하기 위하여 비록 공정이 웨이퍼 단위로 이루어 지지만 하나의 기판에 대한 공정을 설명한다.

도 7은 기판(100)에 버블발생수단(500)이 형성되어 있는 상태를 보인다. 기판(100)의 비아홀 형성영역(400)을 중심으로 상기 버블발생수단(500)이 그 양측에 형성되어 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)의 양측면에 강한 내마모성을 가지는 제1마스크층(601)과 제2마스크층(602)을 형성하고 각 제1, 제2마스크층(601, 602)의 위에는 제1, 제2마스크층(601, 602)을 패터닝하기 위한 제3, 제4마스크층(603, 604)를 형성한다.

상기 제1, 제2마스크층(601, 602)은 샌딩가공시 고속고압의 샌드에 대해 강한 내모마성을 가지는 것으로 열적인 압착을 위한 라미네이팅 공정에 의해 부착된 드라이필름이다. 상기 제3, 제4마스크층(603, 604)는 라미네이션이나 스피닝 공정에 의해 형성된 포토레지스트층이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제3, 제4마스크층(603, 604)에서 상기 비아홀형성영역(400)의 대응하는 부분을 식각하여 비아홀형성영역에서 상기 제1, 제2마스크층(601, 602)가 노출되게 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제3, 제4마스크층(603, 604)를 식각마스크로 이용해 비아홀형성영역에서 제1, 제2마스크(601, 602)의 노출부분을 식각하여 기판(100)의 표면이 노출되는 개구부(601', 602')를 형성한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제3, 제4마스크(603, 604)를 제거한 후, 기판(100)의 일측 방향에서 샌딩가공기(20)로 부터 고속 고압의 샌드(19)를 분사하여, 상기 제1마스크(601)의 개구부(601')를 통해 노출된 기판(100)의 비아홀형성영역(400)에 바닥부분(111)을 가지는 소정깊이의 제1우물(110)을 형성한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)의 타측방향에서 샌딩가공기(20)로 부터 고속 고압의 샌드(19)를 분사하여, 상기 제2마스크(601)의 개구부(602')를 통해 노출된 기판(100)의 비아홀형성영역(400)에 제2우물(120)을 형성하면서 상기 제1우물(110)의 바닥부분(111)을 제거한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2마스크(601, 602)를 제거한다.

도 13도에 도시된 바와 같이, 상호 연통하는 제1우물(110)과 제2우물(120)에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 비아홀(440)이 형성되게 된다.

도 14는 상기와 같은 과정이 웨이퍼 단위로 이루어질때에 샌딩가공기(20)에 의한 비아홀가공상태를 보인다.

도 14를 참조하면, 샌딩가공기(20)는 위치 고정되어 있고, 그 하부에서는 다수의 기판이 배열된 웨이퍼(100a)가 일방향으로 천천히 이송되면서 비아홀을 위한 우물이 형성된다. 샌딩가공기(20)는 특정한 기판에 대해 샌드(19)를 분사하지 않고 웨이퍼(100a) 표면 전체에 일정한 범위의 크기 또는 노즐 영역의 크기로 샌드를 순차적으로 분사한다. 분사된 샌드는 제1마스크(601)에 덮히지 않은 부분에 제1우물(110)이 순차적으로 형성된다. 모든 비아홀 형성영역에 제1우물(110)을 형성하기 위해서는 상기 웨이퍼(100a)의 전면에 샌드(19)가 분사되어야 하고, 따라서 웨이퍼(100a)는 이에 대응하도록 이동되어야 한다. 제2마스크(602)에 덮히지 않은 부분에 대한 전술한 제2우물의 형성과정도 위와 같은 방법으로 이루어 진다.

이상과 같은 본원 발명은 종래와 같이 하나의 비아홀에 대해 샌딩가공기의 분사노즐을 일치시키지 않고 웨이퍼의 일부 영역에 샌드가 분사되도록 함으로써, 마스크에 덮히지 않은 부분에 샌드에 의해 우물이 형성되고, 이러한 우물이 기판의 양측에서 상호 대응하게 형성됨으로써 이들의 연통에 의한 비아홀이 형성되게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 웨이퍼의 표면으로 부터 일정거리를 두고 샌드를 분사하는 과정을 통해서 목적하는 비아홀을 형성할 수 있게 된다. 이러한 본원 발명에 따르면, 일시에 비아홀을 다수개 형성할 수 있고, 특히 그 갯수는 웨이퍼에 대한 샌드분사영역의 크기에 의해 조절된다. 이와 같은 특징에 따르면, 결과적으로 하나의 웨이퍼에 대한 비아홀 가공소요시간이 종래에 비해 크게 짧아 지고 따라서 대량생산이 보다 촉진될 수 있다. 또한, 샌드를 분사하는 노즐의 크기나 그 마모량에 의존하여 비아홀의 크기 등이 변하지 않고 마스크층에 의해 결정되므로 매우 균일한 크기의 비아홀을 고정밀도로 형성할 수 있게 된다.

또한, 샌드 분사시 비아홀 형성영역을 제외한 부분이 마스크층에 의해 보호되고 있으므로 웨이퍼 또는 기판에 대한 비정상적인 마모 또는 충격 등이 완화되고, 특히 마스크층이 샌드에 의한 충격을 흡수함으로써 기판에 대한 물리적 충격을 감소시킨다.

Claims (6)

1. 기판의 양측면 중 어느하나의 측면에, 비아홀 형성영역에 인접하여 히이터를 포함하는 버블발생수단을 형성하는 단계;

   상기 기판의 일측면에, 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제1마스크층을 형성하는 단계;

   상기 기판의 타측면에 상기 비아홀 형성영역을 제외한 부분을 커버하는 제2마스크층을 형성하는 단계;

   상기 기판을 일측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제1마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 소정깊이 제1우물을 형성하는 단계;

   상기 기판의 타측면에 고속 고압의 샌드를 분사하여 상기 제2마스크에 덮히지 않은 기판의 비아홀 형성영역에 상기 제1우물에 대응하는 제2우물을 형성하여 상기 비아홀 형성영역에서 상기 제1우물과 제2우물에 의한 비아홀을 형성하는 단계;

   상기 제1, 제2마스크를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판에 대한 공정은 다수의 기판이 배열된 하나의 웨이퍼 단위로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 고속 고압의 샌드가 분사되는 영역은 다수의 기판을 포괄하여 일시에 다수 기판에서 우물형성이 일어나도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 고속 고압의 샌드의 분사는 고정된 위치에서 일어나고,

   상기 웨이퍼는 상기 샌드 분사위치에 대해 상대적이 운동을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 하나의 기판에 대한 비아홀 형성영역은 다수개인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 하나의 기판에 대한 비아홀 형성영역은 다수개인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 비아홀 형성방법.