インクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法
【課題】本発明はインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【解決手段】本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドアセンブリーに関し、より詳細には圧電アクチュエーターを作動するための電気配線及びインクを供給するインク保存タンクの連結形態を改善してインクジェットヘッドの実装所要面積を最小化することで、インクジェットヘッドの高密度化が可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェットヘッドは電気信号を物理的な力に変換し、小さなノズルを通じてインクを液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態で吐出させる構造体である。このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けることができる。その一つは、熱源を利用してインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させ、そのバブルの膨張力によりインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、他の一つは、圧電体を使用し、その圧電体の変形によりインクに加わる圧力によりインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００３】
特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、最近、産業用インクジェットプリンターにおいて広範囲に用いられている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に金、銀などの金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造及び太陽電池などに使用される。
【０００４】
インクジェットヘッドにインクを供給するためにはインク保存タンクが必要であり、一般的に、インクジェットヘッドはシリコーンのＭＥＭＳ工程により製造されるが、インク保存タンクは機械加工で製造される。シリコーン加工工程は、工程許容寸法が数十μｍであるが、一般的な機械加工は構造物の特性と加工法などにより最小数百μｍ以上から数ｍｍに達するため、インクジェットヘッドとインク保存タンクを連結するために必要な面積が大きく、これはインクジェットヘッドの全体幅の増加に繋がる。
【０００５】
一般的に、インクジェットヘッドの製造はウェーハレベルで行われるため、このようにインクジェットヘッドの全体幅が増加すると、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が減少し、これは加工歩留まりの下落及び製造原価の上昇などの生産性の低下に繋がるという問題点がある。
【０００６】
また、最近インクジェットプリンターは、多くのインクジェットヘッドを装着し、高い生産性を有することが重要であるため、インクジェットヘッドをアレイ方式で構成することが核心技術となっており、そのためには、インクジェットヘッドの幅が薄くなる必要がある。従って、インクジェットヘッドの幅の増加は、インクジェットヘッドのアレイ方式の構造を実現することが困難であるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するためのもので、インクジェットヘッドアセンブリーの電気配線をビアーフィル（Ｖｉａ−Ｆｉｌｌ）配線を利用することで、インク保存タンクの連結構造を簡単にし、ウェーハレベルのパッケージで製作可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【０００８】
本発明の他の目的は、インクジェットヘッドの全体幅を減少させることで、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加し、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上したインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、インクジェットヘッドの実装面積を減少させてインクジェットヘッドのアレイ方式の構造が可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【００１１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材をさらに含むことができ、上記連結部材はソルダーボールから成ることができる。
【００１２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記圧電アクチュエーター上に提供され、上記ソルダーボールの漏れ防止のための高分子フィルムをさらに含むことができ、上記高分子フィルムは感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）であってもよい。
【００１３】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記連結部材は、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）またはソルダーバンプであることができる。
【００１４】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記ビアは、一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態であることができる。
【００１５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記ビアは、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）により形成される貫通ホールであることができる。
【００１６】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記パッケージ部は、単結晶シリコーンウェーハまたはＳＯＩウェーハから成ることができる。
【００１７】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部と上記インクジェットヘッドプレートを接合するための中間層をさらに含むことができ、上記中間層は、ガラスウェーハまたはシリコーンウェーハから成ることができる。
【００１８】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記中間層は、上記圧電アクチュエーターの上部を収容する収容部と、上記収容部及び上記ビアと連通する連通ホールを含むことができる。
【００１９】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記収容部は、上記中間層の下部から上部に向かって陥没した溝であり、上記圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有することができる。
【００２０】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部上に形成され、上記圧電アクチュエーターに電圧を印加する外部電源と上記電気接続部を連結する導電性フィルムをさらに含むことができる。
【００２１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記電気接続部は、断面が１字型、Ｔ字型、またはＩ−ビーム形態であることができる。
【００２２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部の上下面と、上記ビアが形成される部分に形成される酸化膜をさらに含むことができる。
【００２３】
他の側面における本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上下部を貫通するビアが形成されたシリコーン層と、上記シリコーン層と上記インクジェットヘッドプレートを接合するためのガラス層から成り、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させるように形成されるパッケージ部と、上記ビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【００２４】
一方、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、インクジェットヘッドプレートにインク流路を形成する段階と、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターを上記圧力チャンバに対応するように形成する段階と、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路及び上下部を貫通するビアが形成されるようにパッケージ部を加工する段階と、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続するように上記ビアに電気接続部を形成する段階と、上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層して接合する段階を含むことができる。
【００２５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、シリコーンウェーハをエッチングする工程により上記流路及び上記ビアを形成することができる。
【００２６】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、上記ビアが一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態になるようにエッチングすることができる。
【００２７】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により上記流路及び上記ビアを形成することができる。
【００２８】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記ビアと連通する連通ホール及び上記圧電アクチュエーターを収容する収容部が形成されるように中間層を加工する段階と、上記中間層上に上記パッケージ部を積層して接合する段階をさらに含むことができる。
【００２９】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層と上記パッケージ部を接合する段階は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）、ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合、ポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合を利用して行うことができる。
【００３０】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層を加工する段階は、サンドブラストまたはエッチング工程により行うことができる。
【００３１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層を加工する段階は、上記中間層の下部から上部に向かって上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有するように上記収容部を形成する段階と、上記収容部の上面の一部と上記ビアを連通するように上記連通ホールを形成する段階を含むことができる。
【００３２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記パッケージ部の上下面及び上記ビアの側面に酸化膜を形成する段階と、上記パッケージ部の下面の酸化膜を除去する段階をさらに含むことができる。
【００３３】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記酸化膜を除去する段階は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程を利用して行うことができる。
【００３４】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記電気接続部を形成する段階は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用して金属を充填することができる。
【００３５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材を形成する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によるインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法によると、電気配線とインク保存タンクの連結構造を簡単にし、インクジェットヘッドアセンブリーをウェーハレベルのパッケージに製造することができる。
【００３７】
また、インクジェットヘッドの全体幅が減少するため、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加する。従って、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上する。
【００３８】
さらに、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インクジェットヘッドの実装面積を減少させたため、インクジェットヘッドをアレイ方式で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略切開斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図である。
【図５】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのインク流路を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【図９ａ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｂ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｃ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｄ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｅ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｆ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｇ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｈ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｉ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ａ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ｂ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ｃ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下では図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などにより、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００４１】
また、各実施形態の図面に示した同じ思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同じ参照符号を使って説明する。
【００４２】
図１は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略切開斜視図であり、図２は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図であり、図３は図２のＡ部分の拡大断面図である。
【００４３】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００はインク流路が形成されたインクジェットヘッドプレート１１０、インクジェットヘッドプレート１１０にインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター１２０、及び圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する電気配線のためのパッケージ部１３０を含むことができる。
【００４４】
インクジェットヘッドプレート１１０は、インクが流入されるインク流入口１１１、インク流入口１１１に流入されるインクを保存するリザーバー１１２、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に設けられる多数の圧力チャンバ１１４、及びインクを吐出する多数のノズル１１６を含むことができる。リザーバー１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出するとき、圧力チャンバ１１４のインクがリザーバー１１２へと逆流することを抑制するために多数のリストリクター１１３が形成されてもよい。また、圧力チャンバ１１４とノズル１１６は多数のダンパー１１５により連結されてもよい。
【００４５】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上記のインク流路を形成する構成要素を上部基板及び下部基板に適切に形成し、上部基板及び下部基板をシリコーン直接接合（ＳＤＢ）などの方式で接合して形成することができる。このとき、上部基板は単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板であることができ、下部基板はＳＯＩ基板から成ることができる。また、インクジェットヘッドプレート１１０はこれに限らず、さらに多くの基板を使用してインク流路を構成することができ、場合によっては一つの基板で具現することもできる。インク流路を形成する構成要素も例示的なものに過ぎず、求められる条件及び設計仕様に従って多様な構成のインク流路を設けることができる。
【００４６】
圧電アクチュエーター１２０は、インクジェットヘッドプレート１１０の圧力チャンバ１１４に対応するようにインクジェットヘッドプレート１１０の上部に形成され、圧力チャンバ１１４に流入されたインクをノズル１１６へと吐出するための駆動力を提供する。例えば、圧電アクチュエーター１２０は共通電極の役割をする下部電極、電圧の印加により変形される圧電膜、及び駆動電極の役割をする上部電極を含んで構成されることができる。
【００４７】
下部電極はインクジェットヘッドプレート１１０の全表面に形成されることができ、一つの導電性金属物質から成ってもよいが、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）から成る二つの金属薄膜層で構成されることが好ましい。下部電極は共通電極の役割だけではなく、圧電膜とインクジェットヘッドプレート１１０の間の相互拡散を防止する拡散防止層の役割もする。圧電膜は下部電極上に形成され、多数の圧力チャンバ１１４のそれぞれの上部に位置するように配置される。このような圧電膜は圧電物質、好ましくはＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料から成ることができる。上部電極は圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のいずれか一つの物質から成ることができる。
【００４８】
本実施例では、圧電アクチュエーター１２０を使用した圧電駆動方式によりインクが吐出される構成を例に説明したが、インク吐出方式により本発明が制限されたり、限定されず、求められる条件に従って熱駆動方式などの多様な方式でインクが吐出されるように構成されることができる。
【００４９】
パッケージ部１３０は、インク保存タンクから供給されるインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動させるためのインク流路が形成される流路形成層１３０ａ及びパッケージ部１３０とインクジェットヘッドプレート１１０を接合するための中間層１３０ｂから成ることができる。パッケージ部１３０はシリコーンウェーハから成ることができ、このとき流路形成層１３０ａは単結晶シリコーンウェーハで形成され、中間層１３０ｂはガラスウェーハで形成されることができ、流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの接合は陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合などにより行うことができる。
【００５０】
このような本発明のパッケージ部１３０の構成は例示的なものに過ぎず、パッケージ部１３０が一つのシリコーンウェーハ、さらに多くの層から成るシリコーンウェーハ、またはＳＯＩウェーハから成ることができ、求められる条件によって多様に設計変更されることができる。流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの上記構成も例示的なものに過ぎず、中間層１３０ｂがシリコーンウェーハから成って、流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂがシリコーン直接接合により接合されることができ、他にもポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合など多様な設計変更が可能である。
【００５１】
流路形成層１３０ａは、インク保存タンクから供給されるインクが流入されるインクインレット１５１、インクジェットヘッドプレート１１０へとインクを移動させるための流路の役割をするインク移送部１５２、及び圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する電気配線のためのビア１５３を含むことができる。ビア１５３は流路形成層１３０ａの上下部を貫通するように形成され、圧電アクチュエーター１２０の上部の一側に配置されることができる。このとき、インクインレット１５１はビア１５３の反対側に形成されることができる。従って、インクジェットヘッドアセンブリーの実装構造において、インク保存タンクがインクジェットヘッドアセンブリーの配列の中央部に配置され、電気配線をインクジェットヘッドアセンブリーの側端部に連結できるため、インクジェットヘッドアセンブリーの実装面積を縮小することができる。
【００５２】
インクインレット１５１、インク移送部１５２及びビア１５３は、シリコーンウェーハにエッチング工程を通じて形成され、特に、ビア１５３は乾式エッチングにより一定の直径を有する垂直ホールの形状で形成されるか、或いは流路形成層１３０ａの下部に向かうほど直径が徐々に増加する側面が傾いた形状で形成されることができる。乾式エッチングの中でも反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ）、特に、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により形成されることができる。ビア１５３には電気配線用金属を充填し電気接続部１５４を形成する。
【００５３】
電気接続部１５４は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を通じてビア１５３に金属をメッキすることで形成されることができ、ここで使用される金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質から何れか一つの物質であることができる。電気接続部１５４は電気的連結を確実にするために上端及び下端がビア１５３の直径より広く形成され、Ｉ−ビーム形態の断面を有することができる。電気接続部１５４の断面は、これに制限されず、他にも１字型、Ｔ字型などの形態を有することができる。また、電気接続部１５４の側面はビア１５３の形状に対応するように垂直で形成されるか、傾いて形成されることができる。
【００５４】
電気接続部１５４は、圧電アクチュエーター１２０との連結のために下端部に連結部材１５５を含むことができる。連結部材１５５は電気的に短絡されない水準の接合力を有する通電媒質から成り、例えば、ソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）またはソルダーバンプなどの突起型連結部材、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）で構成されることができ、他にも多様な荷重印加通電型媒質を利用することもできる。本実施例では上記連結部材１５５としてソルダーボールを使用する場合を想定している。また、図示は省略するが、圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する外部電源（図示省略）と電気接続部１５４とを連結する導電性フィルムがパッケージ部１３０上に形成されていてもよい。
【００５５】
ソルダーボール１５５の圧電アクチュエーター１２０への接合のためのソルダーのリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するために、圧電アクチュエーター１２０の上面に高分子フィルム１２１を塗布してもよい。このとき、高分子フィルム１２１は、圧電アクチュエーター１２０の上面からソルダーの接合部位を除いて形成される。これは感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）などの素材を現像して形成することができる。
【００５６】
流路形成層１３０ａは、上面、ビア１５３が形成された面、及びインク移送部１５２が形成された面に酸化膜１５６が形成されることができる。酸化膜１５６はシリコーンウェーハから成る流路形成層１３０ａのシリコーン結晶に含まれた不純物が拡散することを防止する役割をする。酸化膜１５６は流路形成層１３０ａのシリコーンを酸化させて流路形成層１３０ａの表面に成膜した後、流路形成層１３０ａの下部表面に形成された酸化膜を化学−機械的研磨（ＣＭＰ）などにより除去して形成することができる。
【００５７】
中間層１３０ｂは、流路形成層１３０ａのインク移送部１５２のインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口に供給する通路１３１、圧電アクチュエーター１２０の上部を収容する収容部１３２、及び収容部１３２とビア１５３を連通する連通ホール１３３を含むことができる。圧電アクチュエーター１２０の収容部１３２は、中間層１３０ｂの下部から上部に向かって陥没した溝であり、圧電アクチュエーター１２０の形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエーター１２０の厚さと加工誤差を加えただけの深さで形成されることができる。このような収容部１３２と連通ホール１３３はガラスウェーハにサンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔ）またはエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行うことで形成されることができる。
【００５８】
流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの陽極接合により形成されたパッケージ部１３０は、インクジェットヘッドプレート１１０の上面に積層されて接合される。具体的には、中間層１３０ｂの下面とインクジェットヘッドプレート１１０の上面が陽極接合またはガラスフリット接合により接合され、このとき、電気接続部１５４の連結部材１５５が圧電アクチュエーター１２０の上面に接合される。本実施例で、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０の接合を支持するのは縁部分の接合部である。
【００５９】
このように、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０がウェーハレベルで接合できるため、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上する。
【００６０】
図４及び図５は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図及び断面図である。
【００６１】
図４及び図５を参照すると、インク保存タンク（不図示）からインクインレット１５１へと流入されたインクは、インク移送部１５２で矢印方向に沿って移送される。このとき、インクは電気接続部１５４を充填するためのビア１５３が形成された壁部の間に移動し、インク移送部１５２の端部で中間層１３０ｂの通路１３１を通じてインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動する。
【００６２】
インク流入口１１１を通じてインクジェットヘッドプレート１１０に流入されたインクの移動経路は図示しなかったが、従来のインクジェットヘッドにおけるインク移動経路と実質的に同一である。すなわち、インク流入口１１１へ流入されたインクは、リザーバー１１２で多数のリストリクター１１３を通じて圧力チャンバ１１４に移動し、圧電アクチュエーター１２０の駆動により圧力チャンバ１１４内のインクは多数のダンパー１１５を経由してノズル１１６から外部に吐出される。
【００６３】
インクジェットヘッドアセンブリー１００の作動について説明すると、インク保存タンク（不図示）からインクインレット１５１を通じて供給されたインクが図４及び図５の矢印方向に移動し、インクジェットヘッドプレート１１０の多数の圧力チャンバ１１４のそれぞれの内部に供給される。このように圧力チャンバ１１４の内部にインクが満たされた状態で、ＦＰＣＢ（フレキシブル印刷回路基板、不図示）と連結された電気接続部１５４を通じて圧電アクチュエーター１２０に電圧が印加されると、圧電膜が変形し、これにより振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が下方に曲がってしまう。上記インクジェットヘッドプレート１１０の上部の曲がり変形により圧力チャンバ１１４の体積が減少し、それによる圧力チャンバ１１４内の圧力上昇により圧力チャンバ１１４内のインクはノズル１１６を通じて外部に吐出される。
【００６４】
次いで、圧電アクチュエーター１２０に印加された電圧が遮断されると、圧電膜は原状復元され、これにより振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が原状に復元されて圧力チャンバ１１４の体積が増加する。これによる圧力チャンバ１１４内の圧力減少とノズル１１６内に形成されたインクのメニスカスによる表面張力によりリザーバー１１２から圧力チャンバ１１４の内部へインクが流入される。
【００６５】
図６及び図７は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略斜視図及び断面図である。
【００６６】
図６及び図７を参照すると、インクジェットヘッドアセンブリーの実装構造は対称となるよう配列された第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂ、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの上部の中央に配置されたインク保存タンク１７０、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの上面に形成され、電気接続部１５４ａ、１５４ｂのそれぞれに連結されたボンディング部１７１ａ、１７１ｂ、及び上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの圧電アクチュエーターに電圧を印加するために、上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂに連結されたＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを含む。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂはエポキシ樹脂から成ることができ、特に、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）で形成されることができる。
【００６７】
このように、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加するための電気配線をインクジェットヘッドアセンブリーの表面にほぼ垂直に形成された電気接続部１５４を通じて連結することで、従来のＦＰＣＢの接合のために求められたインクジェットヘッドアセンブリーの面積が著しく減少する。従って、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは全体幅において、従来のインクジェットヘッドアセンブリーの全体幅のうちＦＰＣＢの接合のための面積とＡＣＦの接合のための面積ほど減少する。このとき、インク保存タンクは、ノズルが交互に形成された対称構造のインクジェットヘッドアセンブリーセットの上部の中央部分に配置されるため、インクジェットヘッドアセンブリーの実装面積が著しく減少する。
【００６８】
このようなインクジェットヘッドアセンブリーの実装面積の減少は、ウェーハレベルのパッケージで形成されるインクジェットヘッドアセンブリーの全体幅を著しく減少させるため、一つのウェーハ当たりにより多い数のインクジェットヘッドアセンブリーを製造することができる。従って、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減など生産性が向上する。
【００６９】
図８は、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【００７０】
図８に図示された本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、電気配線用金属の連結部材がＡＣＦから成る場合であり、その他の構成は、図１から図３に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーと同一であるため、それらの構成に対する詳細な説明は省略し、以下では差異点を中心に説明する。
【００７１】
図８を参照すると、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー２００もインクジェットヘッドプレート２１０、圧電アクチュエーター２２０、及びパッケージ部２３０を含み、インクジェットヘッドプレート２１０はインク流路に沿って形成されたインク流入口２１１、リザーバー２１２、多数のリストリクター２１３、多数の圧力チャンバ２１４、多数のダンパー２１５及び多数のノズル２１６を含む。
【００７２】
パッケージ部２３０はインクインレット２５１、インク移送部２５２及びビア２５３を含む流路形成層２３０ａと、インク移送部２５２とインク流入口２１１の連結通路２３１及び圧電アクチュエーター２２０を収容する収容部２３２を含む中間層２３０ｂと、上記ビア２５３に電気配線用金属を充填して形成される電気接続部２５４を含む。ビア２５３は乾式エッチングにより一定の直径を有する垂直ホールの形状で形成されるか、或いは流路形成層２３０ａの下部に向かうほど直径が増加する傾斜ホールの形状で形成されることができる。
【００７３】
電気接続部２５４は、ビア２５３に電気メッキを通じてＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの金属の何れか一つの金属をメッキすることで形成されることができる。電気接続部１５４の断面はＩ−ビーム、１字型、Ｔ字型などの多様な形態を有することができる。
【００７４】
圧電アクチュエーター２２０の上面において、電気接続部２５４と連結される部分に荷重印加通電媒質としてＡＣＦ２５５が塗布されている。本実施例では、通電媒質としてＡＣＦ２５５を使用したが、これに限定されず、その他に電気伝導性を有する硬化型接着剤を使用することができる。本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、通電媒質としてソルダーボール１５５を使用し、これは圧電アクチュエーター１２０との接合のとき、温度の限界性を有するようになるが、本実施例のＡＣＦ２５５は耐熱性の荷重印加型通電媒質であるため、上記ソルダーボール１５５の限界を克服することができる。また、本実施例では圧電アクチュエーター２２０の上面にソルダーのリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するための高分子フィルムを必要としない。
【００７５】
流路形成層２３０ａと中間層２３０ｂは、陽極接合やガラスフリット接合などにより接合され、このように形成されたパッケージ部２３０とインクジェットヘッドプレート２１０は陽極接合などによりウェーハレベルで接合されることができる。インクジェットヘッドアセンブリー２００の接合部は、中間層２３０ｂの下面とインクジェットヘッドプレート２１０の上面であり、この接合部はインクジェットヘッドアセンブリー２００の外郭部分の接合により支持される。このとき、電気接続部２５４と圧電アクチュエーター２２０の連結はＡＣＦ２５５により行われる。
【００７６】
以下では、上記の構成を有する本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーを製造する方法について説明する。
【００７７】
先ず、本発明の好ましい製造方法を概略的に説明すると、ウェーハ上にインク流路を形成してパッケージ部とインクジェットヘッドプレートをそれぞれ製造し、上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層し接合することで、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーが完成する。一方、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートを製造する段階は、手順に関係なく行われることができる。すなわち、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートの何れか一つが先に製造されることもでき、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートが同時に製造されることもできる。また、インクジェットヘッドプレートを製造する段階は、一般的に、一つ以上のウェーハにインク流路を形成する段階であり、以下では説明の便宜上、インクジェットプレートを製造する段階に対する詳細な説明は省略する。
【００７８】
図９ａから９ｉは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【００７９】
図９ａから９ｆは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部を製造する段階を説明するための図面である。パッケージ部の流路形成層と中間層を製造する段階は、手順にかかわらず行われることができる。但し、説明の便宜上、流路形成層と中間層の順でそれぞれの製造方法を説明する。
【００８０】
先に、図９ａに図示されたように、流路形成層としてシリコーンウェーハ３０１を準備する。シリコーンウェーハ３０１は単結晶シリコーン基板やＳＯ ウェーハを使用することができる。
【００８１】
次に、図９ｂに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１にエッチング工程を通じてインクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成する。具体的には、シリコーンウェーハ３０１の下面にフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストをパターニングして上記インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成するための開口部を形成する。このとき、フォトレジストのパターニングは、露光と現像を含む公知のフォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法により行うことができる。
【００８２】
パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクにし、開口部を通じて露出したシリコーンウェーハ３０１をエッチングし、インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成する。このとき、エッチングは深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）のような乾式エッチング方法が好ましいが、シリコーンエッチング液として、例えば、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を利用した湿式エッチング方法により行われることもできる。ビア３０３はシリコーンウェーハ３０１の上部及び下部を貫通するようにエッチングして形成され、一定の直径を有する垂直ホール、または直径がシリコーンウェーハ３０１の下部に向かうほど徐々に増加する傾斜ホールであることができる。次に、フォトレジストを除去すると、シリコーンウェーハ３０１にインクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４が形成される。
【００８３】
次に、図９ｃに図示されたように、インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４が形成されたシリコーンウェーハ３０１を湿式及び／または乾式酸化させ、シリコーンウェーハ３０１の上面と下面、インクインレット３０２、ビア３０３及びインク移送部３０４の形成面にシリコーン酸化膜３０５を形成する。このとき、シリコーン酸化膜３０５は約５，０００Å〜１５，０００Å程度の厚さを有する。
【００８４】
次に、図９ｄに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１の下面に形成されたシリコーン酸化膜を除去し、図１に図示されたインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部１３０の上層である流路形成層１３０ａを形成する。このとき、シリコーンウェーハ３０１の下面のシリコーン酸化膜の除去は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）方法により行うことができる。
【００８５】
次に、図９ｅに図示されたように、シリコーン酸化膜が形成されたビア３０３に電気接続部３０６を形成する。具体的には、ビア３０３にＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの金属の何れか一つから成る金属を電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によりメッキして電気接続部３０６を形成する。このとき、電気接続部３０６の断面は１字型、Ｔ字型、Ｉ−ビーム形態などから成ることができる。
【００８６】
図９ｆは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００のパッケージ部１３０の下層である中間層１３０ｂを形成する段階を示す図面である。
【００８７】
図９ｆに図示されたように、中間層１３０ｂを形成するためのガラスウェーハ３１１を用意し、ガラスウェーハ３１１をサンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔ）やエッチングして圧電アクチュエーター収容部３１２、ビアと連通する連通ホール３１３、及びインクをインクジェットヘッドプレートのインク流入口に供給する通路３１４を形成する。本実施例では、中間層としてガラスウェーハを使用したが、これに限定されず、求められる条件により多様なウェーハを使用することができる。
【００８８】
ガラスウェーハ３１１をエッチングして上記収容部３１２、連通ホール３１３及び通路３１４を形成する方法は、シリコーンウェーハ３０１のエッチング工程と同じ方法で行われることができる。すなわち、ガラスウェーハ３１１の下面にガラスより選択比の高い物質、例えば、フォトレジストを塗布し、これをパターニングした後、パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクにし、ガラスウェーハ３１１をエッチングして収容部３１２、連通ホール３１３及び通路３１４を形成してフォトレジストを除去する。このとき、エッチングは、同様にＤＲＩＥ方法のような乾式エッチング方法やエッチング液を利用した湿式エッチング方法であることができる。
【００８９】
このとき、収容部３１２は圧電アクチュエーターを収容するようにガラスウェーハ３１１の下部から上部に向かって陥没した溝の形態から成り、圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さで形成されることができる。連通ホール３１３は、収容部３１２の上部及びガラスウェーハ３１１の上部を貫通するように形成され、通路３１４はガラスウェーハ３１１の上部及び下部を貫通するように形成される。
【００９０】
次に、図９ｇに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合し、図１に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部１３０を形成する。このとき、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１の接合は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合による行うことができる。
【００９１】
次に、図９ｈに図示されたように、パッケージ部の電気接続部３０６を圧電アクチュエーターの電極に接合するための連結部材としてソルダーボール３０７を電気接続部３０６の下端部に形成する。ソルダーボール３０７はスズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）などの合金から成ることができ、鉛（Ｐｂ）を含まない無鉛（ｌｅａｄ ｆｒｅｅ）ソルダーボールを使用することもできる。ソルダーボール３０７の形成工程は、周知の工程を利用して行うこともでき、例えば、ソルダーボール付着部位にフラックスをドッティング（ｄｏｔｔｉｎｇ）した後、ソルダーボールを融着して形成することができる。
【００９２】
本実施例では、シリコーンウェーハ３０１のビア３０３に電気接続部３０６を形成し、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合した後、電気接続部３０６の下端部にソルダーボール３０７を形成する工程の順から成ると記載しているが、上記工程が必ずしもこのような順から成るとは限らない。例えば、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を先に接合した後、ビア３０３に電気接続部を形成し、ソルダーボール３０７を形成することもでき、ビア３０３に電気接続部３０６とソルダーボール３０７を形成した後、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合することもできる。このように、上記工程は、工程環境や求められる条件によって本発明の技術分野の熟練者が適切に選択して行うことができる。
【００９３】
次に、図９ｉに図示されたように、パッケージ部をインクジェットヘッドプレート３２１上に積層して接合することで、インクジェットヘッドアセンブリーを完成する。具体的に、パッケージ部の中間層であるガラスウェーハ３１１の下面とインクジェットヘッドプレート３２１の上面を陽極接合などにより接合する。このとき、圧電アクチュエーター３２２の電極はソルダーボール３０７のリフロー工程を通じて電気接続部３０６と連結される。ソルダーボール３０７のリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するために、インクジェットヘッドプレート３２１の製造時、圧電アクチュエーター３２２の上面にフォトレジストのような高分子フィルムを塗布することができる。
【００９４】
本実施例では、電気接続部３０６を圧電アクチュエーターの電極に接合するための連結部材としてソルダーボール３０７を使用したが、本発明はこれに限定されず、その他に電気伝導性を有する硬化型接着剤を使用することができる。
【００９５】
図１０ａから図１０ｃは、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。以下では、図１０ａから図１０ｃを参照し、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を説明する。
【００９６】
本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、連結部材として耐熱性の荷重印加型通電媒質であるＡＣＦを使用しているという点で、図１に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーと異なるため、以下では差異点を主に説明する。
【００９７】
図１０ａを参照すると、ビア４０３に電気接続部４０６が充填されたシリコーンウェーハ４０１と、圧電アクチュエーターの収容部４１２が形成されたガラスウェーハ４１１が接合されてパッケージ部を形成する。本実施例の図１０ａに図示されたパッケージ部の形成過程は、本発明の一実施例の図９ａから図９ｉに図示された工程のうち、シリコーンウェーハにビアを形成し、ビアに電気接続部を形成し、シリコーンウェーハとガラスウェーハを接合してパッケージ部を形成する工程、すなわち、図９ａから図９ｇに該当する工程と実質的に同一である。従って、パッケージ部を形成する工程に対する具体的な説明は省略する。
【００９８】
図１０ｂを参照すると、圧電アクチュエーター４２３の上面における圧電アクチュエーター４２３と電気接続部４０６の連結部位に連結部材として荷重印加通電媒質が塗布される。例えば、ＡＣＦ４２５が塗布されることができる。ＡＣＦ４２５は耐熱性の荷重印加型通電媒質であり、本発明の一実施例でソルダーボール１５５が圧電アクチュエーター１２０との接合時に温度の限界性を有することを克服することができる。本実施例による場合、ソルドの漏れ現象を防止するために圧電アクチュエーターの上面にフォトレジストを塗布する工程は省略される。
【００９９】
次に、ＡＣＦ４２５が塗布されたインクジェットヘッドプレート４２１の上面にパッケージ部を積層して接合することで、インクジェットヘッドアセンブリーを完成する。具体的に、パッケージ部の中間層であるガラスウェーハ４１１の下面とインクジェットヘッドプレート４２１の上面が陽極接合により接合され、電気接続部４０６はＡＣＦ４２５を媒介に圧電アクチュエーター４２３の電極と連結される。このとき、インクジェットヘッドプレートとパッケージ部の接合を支持するのは縁部分の接合部である。このように、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インクジェットヘッドプレートとパッケージ部がウェーハレベルで接合されることができる。
【０１００】
図示はしなかったが、以下では、図６及び図７に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を参照し、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装方法を説明する。
【０１０１】
図６及び図７に図示されたように、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは対称となる構造で形成されることが一般的である。第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂの上面の側端部に電気接続部１５４ａ、１５４ｂとＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを電気的に連結するためのボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成する。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂは電気伝導性を有する硬化型接着剤で形成することができ、例えば、ＡＣＦまたはエポキシ樹脂を使用することができる。
【０１０２】
次に、ＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂと電気接続部１５４ａ、１５４ｂを上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂを通じて連結する。
【０１０３】
第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂの上部の中央にインク保存タンク１７０を設ける。インク保存タンク１７０を設ける工程と、インクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂにボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成してＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを連結する工程は手順が決まっておらず、インク保存タンク１７０を設ける工程を先にした後、インクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂにボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成してＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを連結することもできる。
【０１０４】
以上、本発明の好ましい実施例を詳しく説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者には、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点は自明である。例えば、本発明でインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部の各構成要素を形成する方法は、単に例示されたものであり、多様なエッチング方法を適用することができ、製造方法の各段階の手順も例示されたものと異ならせることができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲により決まるべきである。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、２００ インクジェットヘッドアセンブリー
１１０、２１０ インクジェットヘッドプレート
１２０、２２０ 圧電アクチュエーター
１３０、２３０ パッケージ部
１５３、２５３ ビア
１５４、２５４ 電気接続部
１５５ ソルダーボール
２５５ ＡＣＦ
１７０ インク保存タンク
１７１ａ、１７１ｂ ボンディング部
１７２ａ、１７２ｂ ＦＰＣＢ
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドアセンブリーに関し、より詳細には圧電アクチュエーターを作動するための電気配線及びインクを供給するインク保存タンクの連結形態を改善してインクジェットヘッドの実装所要面積を最小化することで、インクジェットヘッドの高密度化が可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェットヘッドは電気信号を物理的な力に変換し、小さなノズルを通じてインクを液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態で吐出させる構造体である。このようなインクジェットヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けることができる。その一つは、熱源を利用してインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させ、そのバブルの膨張力によりインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、他の一つは、圧電体を使用し、その圧電体の変形によりインクに加わる圧力によりインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００３】
特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、最近、産業用インクジェットプリンターにおいて広範囲に用いられている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に金、銀などの金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造及び太陽電池などに使用される。
【０００４】
インクジェットヘッドにインクを供給するためにはインク保存タンクが必要であり、一般的に、インクジェットヘッドはシリコーンのＭＥＭＳ工程により製造されるが、インク保存タンクは機械加工で製造される。シリコーン加工工程は、工程許容寸法が数十μｍであるが、一般的な機械加工は構造物の特性と加工法などにより最小数百μｍ以上から数ｍｍに達するため、インクジェットヘッドとインク保存タンクを連結するために必要な面積が大きく、これはインクジェットヘッドの全体幅の増加に繋がる。
【０００５】
一般的に、インクジェットヘッドの製造はウェーハレベルで行われるため、このようにインクジェットヘッドの全体幅が増加すると、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が減少し、これは加工歩留まりの下落及び製造原価の上昇などの生産性の低下に繋がるという問題点がある。
【０００６】
また、最近インクジェットプリンターは、多くのインクジェットヘッドを装着し、高い生産性を有することが重要であるため、インクジェットヘッドをアレイ方式で構成することが核心技術となっており、そのためには、インクジェットヘッドの幅が薄くなる必要がある。従って、インクジェットヘッドの幅の増加は、インクジェットヘッドのアレイ方式の構造を実現することが困難であるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するためのもので、インクジェットヘッドアセンブリーの電気配線をビアーフィル（Ｖｉａ−Ｆｉｌｌ）配線を利用することで、インク保存タンクの連結構造を簡単にし、ウェーハレベルのパッケージで製作可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【０００８】
本発明の他の目的は、インクジェットヘッドの全体幅を減少させることで、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加し、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上したインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、インクジェットヘッドの実装面積を減少させてインクジェットヘッドのアレイ方式の構造が可能なインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【００１１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材をさらに含むことができ、上記連結部材はソルダーボールから成ることができる。
【００１２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記圧電アクチュエーター上に提供され、上記ソルダーボールの漏れ防止のための高分子フィルムをさらに含むことができ、上記高分子フィルムは感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）であってもよい。
【００１３】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記連結部材は、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）またはソルダーバンプであることができる。
【００１４】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記ビアは、一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態であることができる。
【００１５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記ビアは、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）により形成される貫通ホールであることができる。
【００１６】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記パッケージ部は、単結晶シリコーンウェーハまたはＳＯＩウェーハから成ることができる。
【００１７】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部と上記インクジェットヘッドプレートを接合するための中間層をさらに含むことができ、上記中間層は、ガラスウェーハまたはシリコーンウェーハから成ることができる。
【００１８】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記中間層は、上記圧電アクチュエーターの上部を収容する収容部と、上記収容部及び上記ビアと連通する連通ホールを含むことができる。
【００１９】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記収容部は、上記中間層の下部から上部に向かって陥没した溝であり、上記圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有することができる。
【００２０】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部上に形成され、上記圧電アクチュエーターに電圧を印加する外部電源と上記電気接続部を連結する導電性フィルムをさらに含むことができる。
【００２１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの上記電気接続部は、断面が１字型、Ｔ字型、またはＩ−ビーム形態であることができる。
【００２２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、上記パッケージ部の上下面と、上記ビアが形成される部分に形成される酸化膜をさらに含むことができる。
【００２３】
他の側面における本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、上下部を貫通するビアが形成されたシリコーン層と、上記シリコーン層と上記インクジェットヘッドプレートを接合するためのガラス層から成り、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させるように形成されるパッケージ部と、上記ビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部を含むことができる。
【００２４】
一方、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、インクジェットヘッドプレートにインク流路を形成する段階と、上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターを上記圧力チャンバに対応するように形成する段階と、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路及び上下部を貫通するビアが形成されるようにパッケージ部を加工する段階と、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続するように上記ビアに電気接続部を形成する段階と、上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層して接合する段階を含むことができる。
【００２５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、シリコーンウェーハをエッチングする工程により上記流路及び上記ビアを形成することができる。
【００２６】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、上記ビアが一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態になるようにエッチングすることができる。
【００２７】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記パッケージ部を加工する段階は、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により上記流路及び上記ビアを形成することができる。
【００２８】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記ビアと連通する連通ホール及び上記圧電アクチュエーターを収容する収容部が形成されるように中間層を加工する段階と、上記中間層上に上記パッケージ部を積層して接合する段階をさらに含むことができる。
【００２９】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層と上記パッケージ部を接合する段階は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）、ガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合、ポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合を利用して行うことができる。
【００３０】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層を加工する段階は、サンドブラストまたはエッチング工程により行うことができる。
【００３１】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記中間層を加工する段階は、上記中間層の下部から上部に向かって上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有するように上記収容部を形成する段階と、上記収容部の上面の一部と上記ビアを連通するように上記連通ホールを形成する段階を含むことができる。
【００３２】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記パッケージ部の上下面及び上記ビアの側面に酸化膜を形成する段階と、上記パッケージ部の下面の酸化膜を除去する段階をさらに含むことができる。
【００３３】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記酸化膜を除去する段階は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程を利用して行うことができる。
【００３４】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法の上記電気接続部を形成する段階は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用して金属を充填することができる。
【００３５】
また、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法は、上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材を形成する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によるインクジェットヘッドアセンブリー及びその製造方法によると、電気配線とインク保存タンクの連結構造を簡単にし、インクジェットヘッドアセンブリーをウェーハレベルのパッケージに製造することができる。
【００３７】
また、インクジェットヘッドの全体幅が減少するため、一つのウェーハに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加する。従って、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上する。
【００３８】
さらに、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インクジェットヘッドの実装面積を減少させたため、インクジェットヘッドをアレイ方式で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略切開斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図である。
【図５】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのインク流路を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【図９ａ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｂ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｃ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｄ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｅ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｆ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｇ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｈ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図９ｉ】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ａ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ｂ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【図１０ｃ】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下では図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などにより、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００４１】
また、各実施形態の図面に示した同じ思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同じ参照符号を使って説明する。
【００４２】
図１は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略切開斜視図であり、図２は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図であり、図３は図２のＡ部分の拡大断面図である。
【００４３】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００はインク流路が形成されたインクジェットヘッドプレート１１０、インクジェットヘッドプレート１１０にインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター１２０、及び圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する電気配線のためのパッケージ部１３０を含むことができる。
【００４４】
インクジェットヘッドプレート１１０は、インクが流入されるインク流入口１１１、インク流入口１１１に流入されるインクを保存するリザーバー１１２、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に設けられる多数の圧力チャンバ１１４、及びインクを吐出する多数のノズル１１６を含むことができる。リザーバー１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出するとき、圧力チャンバ１１４のインクがリザーバー１１２へと逆流することを抑制するために多数のリストリクター１１３が形成されてもよい。また、圧力チャンバ１１４とノズル１１６は多数のダンパー１１５により連結されてもよい。
【００４５】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上記のインク流路を形成する構成要素を上部基板及び下部基板に適切に形成し、上部基板及び下部基板をシリコーン直接接合（ＳＤＢ）などの方式で接合して形成することができる。このとき、上部基板は単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板であることができ、下部基板はＳＯＩ基板から成ることができる。また、インクジェットヘッドプレート１１０はこれに限らず、さらに多くの基板を使用してインク流路を構成することができ、場合によっては一つの基板で具現することもできる。インク流路を形成する構成要素も例示的なものに過ぎず、求められる条件及び設計仕様に従って多様な構成のインク流路を設けることができる。
【００４６】
圧電アクチュエーター１２０は、インクジェットヘッドプレート１１０の圧力チャンバ１１４に対応するようにインクジェットヘッドプレート１１０の上部に形成され、圧力チャンバ１１４に流入されたインクをノズル１１６へと吐出するための駆動力を提供する。例えば、圧電アクチュエーター１２０は共通電極の役割をする下部電極、電圧の印加により変形される圧電膜、及び駆動電極の役割をする上部電極を含んで構成されることができる。
【００４７】
下部電極はインクジェットヘッドプレート１１０の全表面に形成されることができ、一つの導電性金属物質から成ってもよいが、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）から成る二つの金属薄膜層で構成されることが好ましい。下部電極は共通電極の役割だけではなく、圧電膜とインクジェットヘッドプレート１１０の間の相互拡散を防止する拡散防止層の役割もする。圧電膜は下部電極上に形成され、多数の圧力チャンバ１１４のそれぞれの上部に位置するように配置される。このような圧電膜は圧電物質、好ましくはＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料から成ることができる。上部電極は圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のいずれか一つの物質から成ることができる。
【００４８】
本実施例では、圧電アクチュエーター１２０を使用した圧電駆動方式によりインクが吐出される構成を例に説明したが、インク吐出方式により本発明が制限されたり、限定されず、求められる条件に従って熱駆動方式などの多様な方式でインクが吐出されるように構成されることができる。
【００４９】
パッケージ部１３０は、インク保存タンクから供給されるインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動させるためのインク流路が形成される流路形成層１３０ａ及びパッケージ部１３０とインクジェットヘッドプレート１１０を接合するための中間層１３０ｂから成ることができる。パッケージ部１３０はシリコーンウェーハから成ることができ、このとき流路形成層１３０ａは単結晶シリコーンウェーハで形成され、中間層１３０ｂはガラスウェーハで形成されることができ、流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの接合は陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合などにより行うことができる。
【００５０】
このような本発明のパッケージ部１３０の構成は例示的なものに過ぎず、パッケージ部１３０が一つのシリコーンウェーハ、さらに多くの層から成るシリコーンウェーハ、またはＳＯＩウェーハから成ることができ、求められる条件によって多様に設計変更されることができる。流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの上記構成も例示的なものに過ぎず、中間層１３０ｂがシリコーンウェーハから成って、流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂがシリコーン直接接合により接合されることができ、他にもポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合など多様な設計変更が可能である。
【００５１】
流路形成層１３０ａは、インク保存タンクから供給されるインクが流入されるインクインレット１５１、インクジェットヘッドプレート１１０へとインクを移動させるための流路の役割をするインク移送部１５２、及び圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する電気配線のためのビア１５３を含むことができる。ビア１５３は流路形成層１３０ａの上下部を貫通するように形成され、圧電アクチュエーター１２０の上部の一側に配置されることができる。このとき、インクインレット１５１はビア１５３の反対側に形成されることができる。従って、インクジェットヘッドアセンブリーの実装構造において、インク保存タンクがインクジェットヘッドアセンブリーの配列の中央部に配置され、電気配線をインクジェットヘッドアセンブリーの側端部に連結できるため、インクジェットヘッドアセンブリーの実装面積を縮小することができる。
【００５２】
インクインレット１５１、インク移送部１５２及びビア１５３は、シリコーンウェーハにエッチング工程を通じて形成され、特に、ビア１５３は乾式エッチングにより一定の直径を有する垂直ホールの形状で形成されるか、或いは流路形成層１３０ａの下部に向かうほど直径が徐々に増加する側面が傾いた形状で形成されることができる。乾式エッチングの中でも反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ）、特に、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により形成されることができる。ビア１５３には電気配線用金属を充填し電気接続部１５４を形成する。
【００５３】
電気接続部１５４は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を通じてビア１５３に金属をメッキすることで形成されることができ、ここで使用される金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質から何れか一つの物質であることができる。電気接続部１５４は電気的連結を確実にするために上端及び下端がビア１５３の直径より広く形成され、Ｉ−ビーム形態の断面を有することができる。電気接続部１５４の断面は、これに制限されず、他にも１字型、Ｔ字型などの形態を有することができる。また、電気接続部１５４の側面はビア１５３の形状に対応するように垂直で形成されるか、傾いて形成されることができる。
【００５４】
電気接続部１５４は、圧電アクチュエーター１２０との連結のために下端部に連結部材１５５を含むことができる。連結部材１５５は電気的に短絡されない水準の接合力を有する通電媒質から成り、例えば、ソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）またはソルダーバンプなどの突起型連結部材、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）で構成されることができ、他にも多様な荷重印加通電型媒質を利用することもできる。本実施例では上記連結部材１５５としてソルダーボールを使用する場合を想定している。また、図示は省略するが、圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加する外部電源（図示省略）と電気接続部１５４とを連結する導電性フィルムがパッケージ部１３０上に形成されていてもよい。
【００５５】
ソルダーボール１５５の圧電アクチュエーター１２０への接合のためのソルダーのリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するために、圧電アクチュエーター１２０の上面に高分子フィルム１２１を塗布してもよい。このとき、高分子フィルム１２１は、圧電アクチュエーター１２０の上面からソルダーの接合部位を除いて形成される。これは感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）などの素材を現像して形成することができる。
【００５６】
流路形成層１３０ａは、上面、ビア１５３が形成された面、及びインク移送部１５２が形成された面に酸化膜１５６が形成されることができる。酸化膜１５６はシリコーンウェーハから成る流路形成層１３０ａのシリコーン結晶に含まれた不純物が拡散することを防止する役割をする。酸化膜１５６は流路形成層１３０ａのシリコーンを酸化させて流路形成層１３０ａの表面に成膜した後、流路形成層１３０ａの下部表面に形成された酸化膜を化学−機械的研磨（ＣＭＰ）などにより除去して形成することができる。
【００５７】
中間層１３０ｂは、流路形成層１３０ａのインク移送部１５２のインクをインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口に供給する通路１３１、圧電アクチュエーター１２０の上部を収容する収容部１３２、及び収容部１３２とビア１５３を連通する連通ホール１３３を含むことができる。圧電アクチュエーター１２０の収容部１３２は、中間層１３０ｂの下部から上部に向かって陥没した溝であり、圧電アクチュエーター１２０の形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエーター１２０の厚さと加工誤差を加えただけの深さで形成されることができる。このような収容部１３２と連通ホール１３３はガラスウェーハにサンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔ）またはエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行うことで形成されることができる。
【００５８】
流路形成層１３０ａと中間層１３０ｂの陽極接合により形成されたパッケージ部１３０は、インクジェットヘッドプレート１１０の上面に積層されて接合される。具体的には、中間層１３０ｂの下面とインクジェットヘッドプレート１１０の上面が陽極接合またはガラスフリット接合により接合され、このとき、電気接続部１５４の連結部材１５５が圧電アクチュエーター１２０の上面に接合される。本実施例で、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０の接合を支持するのは縁部分の接合部である。
【００５９】
このように、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０がウェーハレベルで接合できるため、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減などの生産性が向上する。
【００６０】
図４及び図５は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部のインク流路を示す概略平面図及び断面図である。
【００６１】
図４及び図５を参照すると、インク保存タンク（不図示）からインクインレット１５１へと流入されたインクは、インク移送部１５２で矢印方向に沿って移送される。このとき、インクは電気接続部１５４を充填するためのビア１５３が形成された壁部の間に移動し、インク移送部１５２の端部で中間層１３０ｂの通路１３１を通じてインクジェットヘッドプレート１１０のインク流入口１１１に移動する。
【００６２】
インク流入口１１１を通じてインクジェットヘッドプレート１１０に流入されたインクの移動経路は図示しなかったが、従来のインクジェットヘッドにおけるインク移動経路と実質的に同一である。すなわち、インク流入口１１１へ流入されたインクは、リザーバー１１２で多数のリストリクター１１３を通じて圧力チャンバ１１４に移動し、圧電アクチュエーター１２０の駆動により圧力チャンバ１１４内のインクは多数のダンパー１１５を経由してノズル１１６から外部に吐出される。
【００６３】
インクジェットヘッドアセンブリー１００の作動について説明すると、インク保存タンク（不図示）からインクインレット１５１を通じて供給されたインクが図４及び図５の矢印方向に移動し、インクジェットヘッドプレート１１０の多数の圧力チャンバ１１４のそれぞれの内部に供給される。このように圧力チャンバ１１４の内部にインクが満たされた状態で、ＦＰＣＢ（フレキシブル印刷回路基板、不図示）と連結された電気接続部１５４を通じて圧電アクチュエーター１２０に電圧が印加されると、圧電膜が変形し、これにより振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が下方に曲がってしまう。上記インクジェットヘッドプレート１１０の上部の曲がり変形により圧力チャンバ１１４の体積が減少し、それによる圧力チャンバ１１４内の圧力上昇により圧力チャンバ１１４内のインクはノズル１１６を通じて外部に吐出される。
【００６４】
次いで、圧電アクチュエーター１２０に印加された電圧が遮断されると、圧電膜は原状復元され、これにより振動板の役割をするインクジェットヘッドプレート１１０の上部が原状に復元されて圧力チャンバ１１４の体積が増加する。これによる圧力チャンバ１１４内の圧力減少とノズル１１６内に形成されたインクのメニスカスによる表面張力によりリザーバー１１２から圧力チャンバ１１４の内部へインクが流入される。
【００６５】
図６及び図７は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を示す概略斜視図及び断面図である。
【００６６】
図６及び図７を参照すると、インクジェットヘッドアセンブリーの実装構造は対称となるよう配列された第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂ、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの上部の中央に配置されたインク保存タンク１７０、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの上面に形成され、電気接続部１５４ａ、１５４ｂのそれぞれに連結されたボンディング部１７１ａ、１７１ｂ、及び上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂの圧電アクチュエーターに電圧を印加するために、上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂに連結されたＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを含む。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂはエポキシ樹脂から成ることができ、特に、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）で形成されることができる。
【００６７】
このように、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加するための電気配線をインクジェットヘッドアセンブリーの表面にほぼ垂直に形成された電気接続部１５４を通じて連結することで、従来のＦＰＣＢの接合のために求められたインクジェットヘッドアセンブリーの面積が著しく減少する。従って、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは全体幅において、従来のインクジェットヘッドアセンブリーの全体幅のうちＦＰＣＢの接合のための面積とＡＣＦの接合のための面積ほど減少する。このとき、インク保存タンクは、ノズルが交互に形成された対称構造のインクジェットヘッドアセンブリーセットの上部の中央部分に配置されるため、インクジェットヘッドアセンブリーの実装面積が著しく減少する。
【００６８】
このようなインクジェットヘッドアセンブリーの実装面積の減少は、ウェーハレベルのパッケージで形成されるインクジェットヘッドアセンブリーの全体幅を著しく減少させるため、一つのウェーハ当たりにより多い数のインクジェットヘッドアセンブリーを製造することができる。従って、加工歩留まりの上昇及び製造原価の節減など生産性が向上する。
【００６９】
図８は、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーを示す概略断面図である。
【００７０】
図８に図示された本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、電気配線用金属の連結部材がＡＣＦから成る場合であり、その他の構成は、図１から図３に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーと同一であるため、それらの構成に対する詳細な説明は省略し、以下では差異点を中心に説明する。
【００７１】
図８を参照すると、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー２００もインクジェットヘッドプレート２１０、圧電アクチュエーター２２０、及びパッケージ部２３０を含み、インクジェットヘッドプレート２１０はインク流路に沿って形成されたインク流入口２１１、リザーバー２１２、多数のリストリクター２１３、多数の圧力チャンバ２１４、多数のダンパー２１５及び多数のノズル２１６を含む。
【００７２】
パッケージ部２３０はインクインレット２５１、インク移送部２５２及びビア２５３を含む流路形成層２３０ａと、インク移送部２５２とインク流入口２１１の連結通路２３１及び圧電アクチュエーター２２０を収容する収容部２３２を含む中間層２３０ｂと、上記ビア２５３に電気配線用金属を充填して形成される電気接続部２５４を含む。ビア２５３は乾式エッチングにより一定の直径を有する垂直ホールの形状で形成されるか、或いは流路形成層２３０ａの下部に向かうほど直径が増加する傾斜ホールの形状で形成されることができる。
【００７３】
電気接続部２５４は、ビア２５３に電気メッキを通じてＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの金属の何れか一つの金属をメッキすることで形成されることができる。電気接続部１５４の断面はＩ−ビーム、１字型、Ｔ字型などの多様な形態を有することができる。
【００７４】
圧電アクチュエーター２２０の上面において、電気接続部２５４と連結される部分に荷重印加通電媒質としてＡＣＦ２５５が塗布されている。本実施例では、通電媒質としてＡＣＦ２５５を使用したが、これに限定されず、その他に電気伝導性を有する硬化型接着剤を使用することができる。本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、通電媒質としてソルダーボール１５５を使用し、これは圧電アクチュエーター１２０との接合のとき、温度の限界性を有するようになるが、本実施例のＡＣＦ２５５は耐熱性の荷重印加型通電媒質であるため、上記ソルダーボール１５５の限界を克服することができる。また、本実施例では圧電アクチュエーター２２０の上面にソルダーのリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するための高分子フィルムを必要としない。
【００７５】
流路形成層２３０ａと中間層２３０ｂは、陽極接合やガラスフリット接合などにより接合され、このように形成されたパッケージ部２３０とインクジェットヘッドプレート２１０は陽極接合などによりウェーハレベルで接合されることができる。インクジェットヘッドアセンブリー２００の接合部は、中間層２３０ｂの下面とインクジェットヘッドプレート２１０の上面であり、この接合部はインクジェットヘッドアセンブリー２００の外郭部分の接合により支持される。このとき、電気接続部２５４と圧電アクチュエーター２２０の連結はＡＣＦ２５５により行われる。
【００７６】
以下では、上記の構成を有する本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーを製造する方法について説明する。
【００７７】
先ず、本発明の好ましい製造方法を概略的に説明すると、ウェーハ上にインク流路を形成してパッケージ部とインクジェットヘッドプレートをそれぞれ製造し、上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層し接合することで、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーが完成する。一方、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートを製造する段階は、手順に関係なく行われることができる。すなわち、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートの何れか一つが先に製造されることもでき、パッケージ部とインクジェットヘッドプレートが同時に製造されることもできる。また、インクジェットヘッドプレートを製造する段階は、一般的に、一つ以上のウェーハにインク流路を形成する段階であり、以下では説明の便宜上、インクジェットプレートを製造する段階に対する詳細な説明は省略する。
【００７８】
図９ａから９ｉは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。
【００７９】
図９ａから９ｆは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部を製造する段階を説明するための図面である。パッケージ部の流路形成層と中間層を製造する段階は、手順にかかわらず行われることができる。但し、説明の便宜上、流路形成層と中間層の順でそれぞれの製造方法を説明する。
【００８０】
先に、図９ａに図示されたように、流路形成層としてシリコーンウェーハ３０１を準備する。シリコーンウェーハ３０１は単結晶シリコーン基板やＳＯ ウェーハを使用することができる。
【００８１】
次に、図９ｂに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１にエッチング工程を通じてインクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成する。具体的には、シリコーンウェーハ３０１の下面にフォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストをパターニングして上記インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成するための開口部を形成する。このとき、フォトレジストのパターニングは、露光と現像を含む公知のフォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法により行うことができる。
【００８２】
パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクにし、開口部を通じて露出したシリコーンウェーハ３０１をエッチングし、インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４を形成する。このとき、エッチングは深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）のような乾式エッチング方法が好ましいが、シリコーンエッチング液として、例えば、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を利用した湿式エッチング方法により行われることもできる。ビア３０３はシリコーンウェーハ３０１の上部及び下部を貫通するようにエッチングして形成され、一定の直径を有する垂直ホール、または直径がシリコーンウェーハ３０１の下部に向かうほど徐々に増加する傾斜ホールであることができる。次に、フォトレジストを除去すると、シリコーンウェーハ３０１にインクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４が形成される。
【００８３】
次に、図９ｃに図示されたように、インクインレット３０２、ビア３０３、及びインク移送部３０４が形成されたシリコーンウェーハ３０１を湿式及び／または乾式酸化させ、シリコーンウェーハ３０１の上面と下面、インクインレット３０２、ビア３０３及びインク移送部３０４の形成面にシリコーン酸化膜３０５を形成する。このとき、シリコーン酸化膜３０５は約５，０００Å〜１５，０００Å程度の厚さを有する。
【００８４】
次に、図９ｄに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１の下面に形成されたシリコーン酸化膜を除去し、図１に図示されたインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部１３０の上層である流路形成層１３０ａを形成する。このとき、シリコーンウェーハ３０１の下面のシリコーン酸化膜の除去は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）方法により行うことができる。
【００８５】
次に、図９ｅに図示されたように、シリコーン酸化膜が形成されたビア３０３に電気接続部３０６を形成する。具体的には、ビア３０３にＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの金属の何れか一つから成る金属を電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）法によりメッキして電気接続部３０６を形成する。このとき、電気接続部３０６の断面は１字型、Ｔ字型、Ｉ−ビーム形態などから成ることができる。
【００８６】
図９ｆは、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１００のパッケージ部１３０の下層である中間層１３０ｂを形成する段階を示す図面である。
【００８７】
図９ｆに図示されたように、中間層１３０ｂを形成するためのガラスウェーハ３１１を用意し、ガラスウェーハ３１１をサンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔ）やエッチングして圧電アクチュエーター収容部３１２、ビアと連通する連通ホール３１３、及びインクをインクジェットヘッドプレートのインク流入口に供給する通路３１４を形成する。本実施例では、中間層としてガラスウェーハを使用したが、これに限定されず、求められる条件により多様なウェーハを使用することができる。
【００８８】
ガラスウェーハ３１１をエッチングして上記収容部３１２、連通ホール３１３及び通路３１４を形成する方法は、シリコーンウェーハ３０１のエッチング工程と同じ方法で行われることができる。すなわち、ガラスウェーハ３１１の下面にガラスより選択比の高い物質、例えば、フォトレジストを塗布し、これをパターニングした後、パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクにし、ガラスウェーハ３１１をエッチングして収容部３１２、連通ホール３１３及び通路３１４を形成してフォトレジストを除去する。このとき、エッチングは、同様にＤＲＩＥ方法のような乾式エッチング方法やエッチング液を利用した湿式エッチング方法であることができる。
【００８９】
このとき、収容部３１２は圧電アクチュエーターを収容するようにガラスウェーハ３１１の下部から上部に向かって陥没した溝の形態から成り、圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さで形成されることができる。連通ホール３１３は、収容部３１２の上部及びガラスウェーハ３１１の上部を貫通するように形成され、通路３１４はガラスウェーハ３１１の上部及び下部を貫通するように形成される。
【００９０】
次に、図９ｇに図示されたように、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合し、図１に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部１３０を形成する。このとき、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１の接合は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合による行うことができる。
【００９１】
次に、図９ｈに図示されたように、パッケージ部の電気接続部３０６を圧電アクチュエーターの電極に接合するための連結部材としてソルダーボール３０７を電気接続部３０６の下端部に形成する。ソルダーボール３０７はスズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）などの合金から成ることができ、鉛（Ｐｂ）を含まない無鉛（ｌｅａｄ ｆｒｅｅ）ソルダーボールを使用することもできる。ソルダーボール３０７の形成工程は、周知の工程を利用して行うこともでき、例えば、ソルダーボール付着部位にフラックスをドッティング（ｄｏｔｔｉｎｇ）した後、ソルダーボールを融着して形成することができる。
【００９２】
本実施例では、シリコーンウェーハ３０１のビア３０３に電気接続部３０６を形成し、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合した後、電気接続部３０６の下端部にソルダーボール３０７を形成する工程の順から成ると記載しているが、上記工程が必ずしもこのような順から成るとは限らない。例えば、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を先に接合した後、ビア３０３に電気接続部を形成し、ソルダーボール３０７を形成することもでき、ビア３０３に電気接続部３０６とソルダーボール３０７を形成した後、シリコーンウェーハ３０１とガラスウェーハ３１１を接合することもできる。このように、上記工程は、工程環境や求められる条件によって本発明の技術分野の熟練者が適切に選択して行うことができる。
【００９３】
次に、図９ｉに図示されたように、パッケージ部をインクジェットヘッドプレート３２１上に積層して接合することで、インクジェットヘッドアセンブリーを完成する。具体的に、パッケージ部の中間層であるガラスウェーハ３１１の下面とインクジェットヘッドプレート３２１の上面を陽極接合などにより接合する。このとき、圧電アクチュエーター３２２の電極はソルダーボール３０７のリフロー工程を通じて電気接続部３０６と連結される。ソルダーボール３０７のリフローのとき、ソルダーの漏れ現象を防止するために、インクジェットヘッドプレート３２１の製造時、圧電アクチュエーター３２２の上面にフォトレジストのような高分子フィルムを塗布することができる。
【００９４】
本実施例では、電気接続部３０６を圧電アクチュエーターの電極に接合するための連結部材としてソルダーボール３０７を使用したが、本発明はこれに限定されず、その他に電気伝導性を有する硬化型接着剤を使用することができる。
【００９５】
図１０ａから図１０ｃは、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を示す工程図である。以下では、図１０ａから図１０ｃを参照し、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法を説明する。
【００９６】
本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーは、連結部材として耐熱性の荷重印加型通電媒質であるＡＣＦを使用しているという点で、図１に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーと異なるため、以下では差異点を主に説明する。
【００９７】
図１０ａを参照すると、ビア４０３に電気接続部４０６が充填されたシリコーンウェーハ４０１と、圧電アクチュエーターの収容部４１２が形成されたガラスウェーハ４１１が接合されてパッケージ部を形成する。本実施例の図１０ａに図示されたパッケージ部の形成過程は、本発明の一実施例の図９ａから図９ｉに図示された工程のうち、シリコーンウェーハにビアを形成し、ビアに電気接続部を形成し、シリコーンウェーハとガラスウェーハを接合してパッケージ部を形成する工程、すなわち、図９ａから図９ｇに該当する工程と実質的に同一である。従って、パッケージ部を形成する工程に対する具体的な説明は省略する。
【００９８】
図１０ｂを参照すると、圧電アクチュエーター４２３の上面における圧電アクチュエーター４２３と電気接続部４０６の連結部位に連結部材として荷重印加通電媒質が塗布される。例えば、ＡＣＦ４２５が塗布されることができる。ＡＣＦ４２５は耐熱性の荷重印加型通電媒質であり、本発明の一実施例でソルダーボール１５５が圧電アクチュエーター１２０との接合時に温度の限界性を有することを克服することができる。本実施例による場合、ソルドの漏れ現象を防止するために圧電アクチュエーターの上面にフォトレジストを塗布する工程は省略される。
【００９９】
次に、ＡＣＦ４２５が塗布されたインクジェットヘッドプレート４２１の上面にパッケージ部を積層して接合することで、インクジェットヘッドアセンブリーを完成する。具体的に、パッケージ部の中間層であるガラスウェーハ４１１の下面とインクジェットヘッドプレート４２１の上面が陽極接合により接合され、電気接続部４０６はＡＣＦ４２５を媒介に圧電アクチュエーター４２３の電極と連結される。このとき、インクジェットヘッドプレートとパッケージ部の接合を支持するのは縁部分の接合部である。このように、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは、インクジェットヘッドプレートとパッケージ部がウェーハレベルで接合されることができる。
【０１００】
図示はしなかったが、以下では、図６及び図７に図示された本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装構造を参照し、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーの実装方法を説明する。
【０１０１】
図６及び図７に図示されたように、本発明によるインクジェットヘッドアセンブリーは対称となる構造で形成されることが一般的である。第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂの上面の側端部に電気接続部１５４ａ、１５４ｂとＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを電気的に連結するためのボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成する。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂは電気伝導性を有する硬化型接着剤で形成することができ、例えば、ＡＣＦまたはエポキシ樹脂を使用することができる。
【０１０２】
次に、ＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂと電気接続部１５４ａ、１５４ｂを上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂを通じて連結する。
【０１０３】
第１のインクジェットヘッドアセンブリー１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリー１００ｂの上部の中央にインク保存タンク１７０を設ける。インク保存タンク１７０を設ける工程と、インクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂにボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成してＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを連結する工程は手順が決まっておらず、インク保存タンク１７０を設ける工程を先にした後、インクジェットヘッドアセンブリー１００ａ、１００ｂにボンディング部１７１ａ、１７１ｂを形成してＦＰＣＢ１７２ａ、１７２ｂを連結することもできる。
【０１０４】
以上、本発明の好ましい実施例を詳しく説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者には、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点は自明である。例えば、本発明でインクジェットヘッドアセンブリーのパッケージ部の各構成要素を形成する方法は、単に例示されたものであり、多様なエッチング方法を適用することができ、製造方法の各段階の手順も例示されたものと異ならせることができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲により決まるべきである。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、２００ インクジェットヘッドアセンブリー
１１０、２１０ インクジェットヘッドプレート
１２０、２２０ 圧電アクチュエーター
１３０、２３０ パッケージ部
１５３、２５３ ビア
１５４、２５４ 電気接続部
１５５ ソルダーボール
２５５ ＡＣＦ
１７０ インク保存タンク
１７１ａ、１７１ｂ ボンディング部
１７２ａ、１７２ｂ ＦＰＣＢ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、
上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、
上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項２】
上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項３】
上記連結部材は、ソルダーボールから成ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項４】
上記圧電アクチュエーター上に提供され、上記ソルダーボールの漏れ防止のための高分子フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項５】
上記高分子フィルムは、感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項６】
上記連結部材は、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）、またはソルダーバンプであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項７】
上記ビアは、一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項８】
上記ビアは、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）により形成される貫通ホールであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項９】
上記パッケージ部は、単結晶シリコーンウェーハ、またはＳＯＩウェーハから成ることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１０】
上記パッケージ部と上記インクジェットヘッドプレートを接合するための中間層をさらに含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１１】
上記中間層は、ガラスウェーハまたはシリコーンウェーハから成ることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１２】
上記中間層は、
上記圧電アクチュエーターの上部を収容する収容部と、
上記収容部及び上記ビアと連通される連通ホールと
を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１３】
上記収容部は、上記中間層の下部から上部に向かって陥没した溝であり、上記圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有することを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１４】
上記パッケージ部上に形成され、上記圧電アクチュエーターに電圧を印加する外部電源と上記電気接続部を連結する導電性フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１５】
上記電気接続部は、断面が１字型、Ｔ字型、またはＩビーム形態であることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１６】
上記パッケージ部の上下面と、上記ビアが形成される部分に形成される酸化膜をさらに含むことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１７】
インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、
上下部を貫通するビアが形成されたシリコーン層と、上記シリコーン層と上記インクジェットヘッドプレートを接合するためのガラス層から成り、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させるように形成されるパッケージ部と、
上記ビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１８】
インクジェットヘッドプレートにインク流路を形成する段階と、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターを上記圧力チャンバに対応するように形成する段階と、
外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路及び上下部を貫通するビアが形成されるようにパッケージ部を加工する段階と、
上記圧電アクチュエーターと電気的に接続するように上記ビアに電気接続部を形成する段階と、
上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層して接合する段階と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項１９】
上記パッケージ部を加工する段階は、シリコーンウェーハをエッチングする工程により上記流路及び上記ビアを形成することを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２０】
上記パッケージ部を加工する段階は、上記ビアが一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態になるようにエッチングすることを特徴とする請求項１８または１９に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２１】
上記パッケージ部を加工する段階は、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により上記流路及び上記ビアを形成することを特徴とする請求項１８から２０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２２】
上記ビアと連通する連通ホール及び上記圧電アクチュエーターを収容する収容部が形成されるように中間層を加工する段階と、
上記中間層上に上記パッケージ部を積層して接合する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２１の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２３】
上記中間層と上記パッケージ部を接合する段階は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）またはガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合、ポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合を利用して行うことを特徴とする請求項２２に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２４】
上記中間層を加工する段階は、サンドブラストまたはエッチング工程から成ることを特徴とする請求項２２または２３に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２５】
上記中間層を加工する段階は、上記中間層の下部から上部に向かって上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有するように上記収容部を形成する段階と、
上記収容部の上面の一部と上記ビアを連通するように上記連通ホールを形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項２２から２４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２６】
上記パッケージ部の上下面及び上記ビアの側面に酸化膜を形成する段階と、
上記パッケージ部の下面の酸化膜を除去する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２５の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２７】
上記酸化膜を除去する段階は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程を利用して行うことを特徴とする請求項２６に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２８】
上記電気接続部を形成する段階は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用して金属を充填することを特徴とする請求項１８から２７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２９】
上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２８の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項１】
インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、
上記インクジェットヘッドプレート上に積層され、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路が形成されるパッケージ部と、
上記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項２】
上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項３】
上記連結部材は、ソルダーボールから成ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項４】
上記圧電アクチュエーター上に提供され、上記ソルダーボールの漏れ防止のための高分子フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項５】
上記高分子フィルムは、感光性ポリマー（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項６】
上記連結部材は、ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）、またはソルダーバンプであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項７】
上記ビアは、一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項８】
上記ビアは、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）により形成される貫通ホールであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項９】
上記パッケージ部は、単結晶シリコーンウェーハ、またはＳＯＩウェーハから成ることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１０】
上記パッケージ部と上記インクジェットヘッドプレートを接合するための中間層をさらに含むことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１１】
上記中間層は、ガラスウェーハまたはシリコーンウェーハから成ることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１２】
上記中間層は、
上記圧電アクチュエーターの上部を収容する収容部と、
上記収容部及び上記ビアと連通される連通ホールと
を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１３】
上記収容部は、上記中間層の下部から上部に向かって陥没した溝であり、上記圧電アクチュエーターの形状に対応する形状を有し、上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有することを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１４】
上記パッケージ部上に形成され、上記圧電アクチュエーターに電圧を印加する外部電源と上記電気接続部を連結する導電性フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１５】
上記電気接続部は、断面が１字型、Ｔ字型、またはＩビーム形態であることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１６】
上記パッケージ部の上下面と、上記ビアが形成される部分に形成される酸化膜をさらに含むことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１７】
インク流路が形成されるインクジェットヘッドプレートと、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバに対応するように形成され、上記圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターと、
上下部を貫通するビアが形成されたシリコーン層と、上記シリコーン層と上記インクジェットヘッドプレートを接合するためのガラス層から成り、外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させるように形成されるパッケージ部と、
上記ビアに充填され、上記圧電アクチュエーターと電気的に接続する電気接続部と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項１８】
インクジェットヘッドプレートにインク流路を形成する段階と、
上記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバからノズルへとインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーターを上記圧力チャンバに対応するように形成する段階と、
外部から流入されるインクを上記インクジェットヘッドプレートの流入口に移動させる流路及び上下部を貫通するビアが形成されるようにパッケージ部を加工する段階と、
上記圧電アクチュエーターと電気的に接続するように上記ビアに電気接続部を形成する段階と、
上記インクジェットヘッドプレート上に上記パッケージ部を積層して接合する段階と
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項１９】
上記パッケージ部を加工する段階は、シリコーンウェーハをエッチングする工程により上記流路及び上記ビアを形成することを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２０】
上記パッケージ部を加工する段階は、上記ビアが一定の直径を有する垂直ホール、または上記パッケージ部の下部に向かうほど直径が徐々に大きくなる傾斜ホールの形態になるようにエッチングすることを特徴とする請求項１８または１９に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２１】
上記パッケージ部を加工する段階は、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程により上記流路及び上記ビアを形成することを特徴とする請求項１８から２０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２２】
上記ビアと連通する連通ホール及び上記圧電アクチュエーターを収容する収容部が形成されるように中間層を加工する段階と、
上記中間層上に上記パッケージ部を積層して接合する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２１の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２３】
上記中間層と上記パッケージ部を接合する段階は、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）またはガラスフリット（ｇｌａｓｓ ｆｒｉｔ）接合、ポリマー接合、プラズマを利用した低温シリコーン直接接合、または金属（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）接合を利用して行うことを特徴とする請求項２２に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２４】
上記中間層を加工する段階は、サンドブラストまたはエッチング工程から成ることを特徴とする請求項２２または２３に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２５】
上記中間層を加工する段階は、上記中間層の下部から上部に向かって上記圧電アクチュエーターの厚さと加工誤差を加えただけの深さを有するように上記収容部を形成する段階と、
上記収容部の上面の一部と上記ビアを連通するように上記連通ホールを形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項２２から２４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２６】
上記パッケージ部の上下面及び上記ビアの側面に酸化膜を形成する段階と、
上記パッケージ部の下面の酸化膜を除去する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２５の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２７】
上記酸化膜を除去する段階は、化学・機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程を利用して行うことを特徴とする請求項２６に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２８】
上記電気接続部を形成する段階は、電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用して金属を充填することを特徴とする請求項１８から２７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項２９】
上記電気接続部と上記圧電アクチュエーターを電気的に連結させる連結部材を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８から２８の何れか１項に記載のインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図９ｄ】
【図９ｅ】
【図９ｆ】
【図９ｇ】
【図９ｈ】
【図９ｉ】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図９ｄ】
【図９ｅ】
【図９ｆ】
【図９ｇ】
【図９ｈ】
【図９ｉ】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【公開番号】特開２０１１−２２４９７９（Ｐ２０１１−２２４９７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５３４７（Ｐ２０１１−６５３４７）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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