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、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、上記アクチュエーターと接合する第１接合部より上記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部が上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に形成される中間基板と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、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、上記アクチュエーターと接合する第１接合部より上記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部が上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に形成される中間基板と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、インクジェットヘッドの駆動のために圧電アクチュエーターに電圧を印加するＦＰＣＢの連結構造を改善し、インクジェットヘッドの幅を減少させることにより、インクジェットヘッドの生産性が向上され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、小さいノズルを介してインクが液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態に吐出されるようにする構造体である。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られることができる。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って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、圧電体を利用し、その圧電体の変形によってインクに加えられる圧力によって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】
圧電方式のインクジェットヘッドを駆動するためには、アクチュエーターに電気的信号を印加しなければならないが、一般的にアクチュエーターにフレキシブル印刷回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＦＰＣＢ）を連結し、これをインクジェットヘッドの駆動ドライバーに連結することにより、アクチュエーターに電圧を印加している。
【０００４】
一般的に、アクチュエーターの外側にインクジェットヘッドにインクを供給するためのインクタンクが配置されるため、アクチュエーターにＦＰＣＢを連結する時、ＦＰＣＢがアクチュエーターの連結部から上記インクタンクの上部に曲がるための空間が必要になる。これは、インクジェットヘッドの幅を増加させ、ウエハーレベルで製造されるインクジェットヘッドにおいて、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が減少して、加工収率の低下及び製造コストの上昇など、生産性の低下に繋がるという問題点がある。
【０００５】
また、ＦＰＣＢの撓み変形によってＦＰＣＢに加えられる物理的なストレスが増加し、ＦＰＣＢの弾性によってアクチュエーターとの接合部で電気的に短絡されるなど、接合不良が発生す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】
【０００６】
従って、本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するためのものであり、インクジェットヘッドとＦＰＣＢの連結構造を改善することにより、インクジェットヘッドの全体幅を減少させ、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加して、加工収率の上昇及び製造コストの低減など、生産性が向上され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をその目的とする。
【０００７】
また、本発明はインクジェットヘッドにＦＰＣＢを連結する時、ＦＰＣＢに加えられる物理的なストレスを軽減し、ＦＰＣＢの接合特性を改善することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、上記アクチュエーターと接合する第１接合部より上記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部が上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に形成される中間基板とを含むことができる。
【０００９】
また、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において、上記中間基板には、上記第１接合部と上記第２接合部を連結する導体パターンが形成されることができる。
【００１０】
この際、上記導体パターンの上記第１接合部及び上記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極が夫々形成されることができる。
【００１１】
また、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において、上記中間基板は、上記中間基板の一面に形成される配線パターンと、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち何れか一つから上記中間基板を貫通するように形成され、上記配線パターンと連結されるビア導体とを含むことができる。
【００１２】
また、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において、上記中間基板の下部には、上記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティが形成されることができる。
【００１３】
また、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において、上記第１接合部及び上記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることができる。
【００１４】
また、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において、上記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることができる。
【００１５】
一方、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は、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートを準備する段階と、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板を準備する段階と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように、中間基板に導体パターンを形成する段階と、上記アクチュエーターの上部に第１接合部を形成し、上記第１接合部と上記中間基板の下部を接合する段階と、上記中間基板の上部に上記第１接合部より上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に第２接合部を形成する段階と、上記第２接合部に上記フレキシブル印刷回路基板を接合する段階とを含むことができる。
【００１６】
また、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製造方法において、上記中間基板に導体パターンを形成する段階は、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち何れか一つに対応する位置に、上記中間基板を貫通するようにビアを形成する段階と、上記ビアに導電性物質を充填してビア導体を形成する段階と、上記中間基板の一面に、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち他の一つと上記ビア導体の一端部を連結する配線パターンを形成する段階とを含むことができる。
【００１７】
また、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製造方法は、上記中間基板の下部に上記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティを形成する段階をさらに含むことができる。
【００１８】
また、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製造方法において、上記キャビティを形成する段階は、エッチング方法によって行われることができる。
【００１９】
また、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製造方法において、上記第１接合部及び上記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることができる。
【００２０】
また、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製造方法において、上記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることができる。
【００２１】
また、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製造方法において、上記中間基板に導体パターンを形成する段階は、上記導体パターンの上記第１接合部及び上記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極を夫々形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
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、インクジェットヘッドの全体幅が減少するため、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加することにより、加工収率の上昇及び製造コストの低減など、生産性が向上される。
【００２３】
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、ＦＰＣＢ連結時にＦＰＣＢに加えられる物理的ストレスが軽減されるため、ＦＰＣＢ接合特性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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分解斜視図である。
【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切開斜視図である。
【図３】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中間基板の拡大断面図である。
【図５ａ】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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図である。
【図５ｂ】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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図である。
【図６ａ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図６ｂ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図６ｃ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図７ａ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｂ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｃ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｄ】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組立方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、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、同一の思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除等によって、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るが、これもまた本発明の思想の範囲内に含まれるとすべきであろう。
【００２６】
また、各実施形態の図面に示す同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同一または類似の参照番号を用いて説明する。
【００２７】
図１から図３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分解斜視図、概略切開斜視図及び概略断面図であり、図４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中間基板の拡大断面図である。
【００２８】
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、内部に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と、インクジェットヘッドプレート１１０にインク吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエーター１２０と、インクジェットヘッドプレート１１０のインク流路にインクを供給するためのインクタンク１３０と、圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加するためのＦＰＣＢ（フレキシブル印刷回路基板）１４０と、上記圧電アクチュエーター１２０とＦＰＣＢ１４０の電気的連結のための中間基板１５０とを含むことができる。
【００２９】
インクジェットヘッドアセンブリー１００において一つのインクジェットヘッドは、インクジェットヘッドの性能に応じて９６個、２５６個などのノズルを備える多数のヘッドセルが一つのセットをなし、本実施例におけるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、二つのセットのインクジェットヘッドがインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向に配置されている構造である。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッドプレート１１０の方向を定義すると、長さ方向は多数のヘッドセルにおいて一つのヘッドセルから他のヘッドセルに向かう方向を示し、幅方向はインクジェットヘッドプレート１１０の水平面における上記長さ方向に垂直な方向を示す。また幅方向は、インクジェットヘッドプレート１１０の水平面におけるインク流路が形成される方向、すなわちインクジェットヘッドプレート１１０の水平面におけるインクタンク１３０からノズルにインクが向かう方向と定義してもよい。
【００３１】
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と、インク流入口１１１に流入されるインクを各ヘッドセルのインク流路に移送するマニホールド１１２と、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に備えられる多数の圧力チャンバ１１４と、インクを吐出する多数のノズル１１６とを含むことができる。マニホールド１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出される時、圧力チャンバ１１４のインクがマニホールド１１２に逆流することを抑制するための多数のリストリクター１１３が形成されることができる。また、圧力チャンバ１１４とノズル１１６は、多数のダンパー１１５によって連結されることができる。
【００３２】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上述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た後、上部基板及び下部基板をシリコーン直接接合（ＳＤＢ）などの方式に利用して接合することにより形成することができる。この際、上部基板は単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板からなり、下部基板はＳＯＩ基板からなることができる。また、インクジェットヘッドプレート１１０はこれに限らず、より多くの基板を用い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を用いて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応じて多様な構成のインク流路が形成されることができる。
【００３３】
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に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と、電圧の印加に応じて変形される圧電膜と、駆動電極の役割をする上部電極とを含んで構成されることができる。
【００３４】
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なることができるが、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）からな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ようになる。圧電膜は下部電極上に形成され、多数の圧力チャンバ１１４の夫々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）セラミックス材料からなることができる。上部電極は圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質からなることができる。
【００３５】
本実施例では、圧電アクチュエーター１２０を用いた圧電駆動方式によってインクが吐出される構成を例として説明しているが、インク吐出方式によって本発明が制限または限定されるものではなく、求められる条件に応じ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。
【００３６】
インクタンク１３０は、インクジェットヘッドプレート１１０のインク流路にインクを供給するようにインク流入口１１１と連結され、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において上記圧電アクチュエーター１２０の外側に配置される。
【００３７】
中間基板１５０は圧電アクチュエーター１２０とＦＰＣＢ１４０を電気的に連結するためのものであり、中間基板１５０には一定の形態の導体パターンが形成されている。
【００３８】
図４を参照すると、中間基板１５０の下面には圧電アクチュエーター１２０と接合するための第１接合部１５１が形成され、上面にはＦＰＣＢ１４０と接合するための第２接合部１５２が形成される。上記第２接合部１５２は、上記第１接合部１５１より上記インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において内側に形成されることができる。
【００３９】
中間基板１５０は、一面に導体パターンが印刷された印刷回路基板からなり、エポキシ樹脂系基板、例えばＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板からなることができる。
【００４０】
中間基板１５０に形成される導体パターンは、第１接合部１５１から中間基板１５０を貫通するビア１５３に充填されるビア導体１５４と、中間基板１５０の上面に第２接合部１５２から上記ビア導体１５４の上端まで形成される配線パターン１５５とを含むことができる。即ち、上記ビア導体１５４の下端は第１接合部１５１に、上端は配線パターン１５５に夫々連結されることができる。
【００４１】
中間基板１５０にビア１５３を形成するためには、印刷回路基板に機械的な穿孔またはレーザーを利用した穿孔工程を利用することができ、上記ビア導体１５４は電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用してビア１５３に金属をメッキすることにより形成されることができる。これに用いられる金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質であることができる。
【００４２】
この際、中間基板１５０に形成される導体パターンは、第１及び第２接合部１５１、１５２と連結される部分に、電気的連結を確実にするための端子電極を含むことができる。即ち、第１接合部１５１と連結される上記ビア導体１５４の下端には第１端子電極１５６が形成され、第２接合部１５２と連結される上記配線パターン１５５の部分には第２端子電極１５７が形成されることができる。
【００４３】
第１接合部１５１及び第２接合部１５２は電気的に短絡されない水準の接合力を有する通電媒体からなり、例えば、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）または半田バンプなどの突起型連結部材、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）で構成されることができ、その他にも多様な荷重印加通電型媒体を利用することもできる。本実施例では、上記第１接合部１５１及び第２接合部１５２としてＡＣＦを用いる場合を想定している。
【００４４】
第２接合部１５２を中間基板１５０に接合する時、中間基板１５０の上面に形成された配線パターン１５５を保護するために、上記配線パターン１５５の上部に高分子フィルム（未図示）が塗布されることができる。
【００４５】
中間基板１５０の下部には、圧電アクチュエーター１２０の振動空間を確保するためのキャビティ１５８が形成されることができる。即ち、上記キャビティ１５８は、圧電アクチュエーター１２０の振動時、上記中間基板１５０によって振動が妨害を受けないようにするための空間である。
【００４６】
上記キャビティ１５８はエッチング工程によって形成されることができ、具体的には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）のような乾式エッチング方法や、シリコーン用エッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）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を利用することができる。
【００４７】
本実施例では、中間基板１５０の下部にキャビティ１５８が形成されることを図示して説明しているが、本発明はこれに限らず、キャビティ１５８が形成されないことも可能である。これは、圧電アクチュエーター１２０の振動において、振幅の１／２が第１接合部１５１と第１端子電極１５６の厚さを合わせた程度を超えないためである。
【００４８】
ＦＰＣＢ１４０は上記第２接合部１５２と結合して中間基板１５０に接合される。この際、第２接合部１５２が第１接合部１５１よりインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において内側、即ち、中心部付近に配置されるため、第２接合部１５２から圧電アクチュエーター１２０の外側までに至る撓み変形空間を確保することができる。なお、本実施例におけるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、二つのセットのインクジェットヘッドがインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向に配置されている構造なので、第２接合部１５２が第１接合部１５１よりインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向における中心部付近に配置される形態を説明している。本実施例による効果は、第２接合部１５２がインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において第１接合部１５１よりもノズルに近くに配置されていれば、得ることができる。
【００４９】
これにより、圧電アクチュエーター１２０とインクタンク１３０の間にＦＰＣＢ１４０の曲げのための空間を別に備えることが不要になるため、インクジェットヘッドアセンブリーの全体幅を約２５％程度減少させることができる。仮に中間基板１５０が介在されなかった場合、圧電アクチュエーターがＦＰＣＢと接続される箇所は、本実施例の第１接合部１５１が形成される箇所になる。したがって、ＦＰＣＢの曲げのための撓み変形空間を確保するためには、本実施例の第１接合部１５１が形成される箇所とは離れた箇所にインクタンクを配置せざるを得ず、インクジェットヘッドアセンブリーの全体幅は増大する。
【００５０】
また、ＦＰＣＢ１４０と圧電アクチュエーター１２０の間に中間基板１５０が介在されるため、ＦＰＣＢ１４０がインクタンク１３０の上部に曲がる高さが中間基板１５０の厚さだけ減少される。
【００５１】
従って、ＦＰＣＢ１４０の撓み変形時、ＦＰＣＢ１４０が緩い曲線状に曲がることにより、ＦＰＣＢ１４０に加えられる物理的ストレスが顕著に減少し、ＦＰＣＢ１４０の接合が確実になされるため、弾性を有するＦＰＣＢ１４０の特性上、第２接合部１５２で電気的短絡が発生することを防止することができる。
【００５２】
以下、上述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を説明する。
【００５３】
まず、本発明の好ましい製造方法を概略的に説明すると、ウエハー上にインク流路を形成してインクジェットヘッドプレートを製造し、基板に導体パターンを形成して中間基板を製造し、上記インクジェットヘッドプレート上に上記中間基板を積層して接合した後、上記中間基板にフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）を接合することにより、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される。一方、中間基板とインクジェットヘッドプレートを製造する段階は順番に関係なく行われることができる。即ち、中間基板とインクジェットヘッドプレートのうち何れか一つが先に製造されることもでき、中間基板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。但し、以下では説明の便宜上、インクジェットヘッドプレートを製造する工程を先に説明する。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エハー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、インクジェットヘッド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。
【００５４】
図５ａから図５ｂ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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図であり、図６ａから図６ｃ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うち中間基板の製造方法を示す工程図であり、図７ａから図７ｄ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組立方法を示す工程図である。
【００５５】
まず、図５ａに図示されたように、インクジェットヘッドプレート１１０にインク流路を形成する。インク流路の構成要素には、インクが流入されるインク流入口１１１と、インク流入口１１１に流入されるインクを各ヘッドセルのインク流路に移送するマニホールド１１２と、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に備えられる多数の圧力チャンバ１１４と、インクを吐出する多数のノズル１１６とを含むことができる。マニホールド１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出される時、圧力チャンバ１１４のインクがマニホールド１１２に逆流することを抑制するための多数のリストリクター１１３が形成されることができ、圧力チャンバ１１４とノズル１１６の間には多数のダンパー１１５が形成されることができる。
【００５６】
これらインク流路の構成要素は、単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板からなるインクジェットヘッドプレート１１０にエッチング工程によって形成されることができ、具体的には、ＩＣＰを利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような乾式エッチング方法や、ＴＭＡＨまたはＫＯＨを利用した湿式エッチング方法を利用することができる。
【００５７】
図５ｂに図示されたように、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の上部に、圧電アクチュエーター１２０を形成することができる。圧電アクチュエーター１２０は、圧力チャンバ１１４に対応する位置に形成され、共通電極の役割をする下部電極と、電圧の印加に応じて変形される圧電膜と、駆動電極の役割をする上部電極とが形成されることができる。
【００５８】
次に、図６ａに図示されたように、中間基板１５０を形成するための基板を準備する。中間基板１５０としてはエポキシ樹脂系基板を用いることができ、例えばＦＲ−４基板を用いることができる。
【００５９】
図６ｂに図示されたように、中間基板１５０にビア１５３を形成するための孔及びキャビティ１５８を形成するための溝を形成する。これは、エッチング工程によって行われることができ、具体的には、ＩＣＰを利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような乾式エッチング方法や、ＴＭＡＨまたはＫＯＨを利用した湿式エッチング方法を利用することができる。
【００６０】
図６ｃに図示されたように、上記ビア１５３に導電性物質を充填してビア導体１５４を形成し、中間基板１５０の上面に配線パターン１５５を形成する。ビア導体１５４の形成は電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用してビア１５３に金属をメッキすることにより行われることができ、これに用いられる金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質であることができる。また、配線パターン１５５の形成は上記金属物質を印刷したり、スパッタリングすることにより行われることができる。
【００６１】
ビア導体１５４の下端部には、圧電アクチュエーター１２０との接合を確実にするための第１端子電極１５６が形成されることができ、配線パターン１５５のＦＰＣＢ側端部には上記ＦＰＣＢ１４０との接合を確実にするための第２端子電極１５７が形成されることができる。
【００６２】
また、中間基板１５０の上面には、第２端子電極１５７が形成された部分を除いて、上記配線パターン１５５を保護するための高分子フィルム（未図示）が塗布されることができる。
【００６３】
一方、本実施例では、ビア導体１５４が第１接合部１５１に連結され、配線パターン１５５が第２接合部１５２に連結されることを図示して説明しているが、本発明はこれに限らず、中間基板１５０の下面に第１接合部１５１と連結されるように配線パターンが形成され、ビア導体が第２接合部１５２と連結されるように形成されることもでき、その他にも求められる条件及び設計仕様に応じて多様に変更されることができることは勿論である。
【００６４】
次に、図７ａから図７ｄを参照して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の組立方法を説明すると、図７ａに図示されたように、圧電アクチュエーター１２０の上面に第１接合部１５１を形成する。第１接合部１５１は、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において圧電アクチュエーター１２０の外側に形成され、第１端子電極１５６上に形成されることができる。
【００６５】
図７ｂに図示されたように、上記第１接合部１５１の位置と中間基板１５０のビア導体１５４が形成された位置を整列して配置し、インクジェットヘッドプレート１１０上に中間基板１５０を結合する。この際、上記第１接合部１５１による上記結合は、熱圧着を利用して仮接合した後、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ）を利用して本接合することにより行われることができる。
【００６６】
図７ｃに図示されたように、中間基板１５０の配線パターン１５５の一端部にＦＰＣＢ１４０との結合のための第２接合部１５２を形成する。即ち、第２接合部１５２は、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において中心部付近に形成され、上記配線パターン１５５の第２端子電極１５７上に形成されることができる。
【００６７】
図７ｄに図示されたように、中間基板１５０上にＦＰＣＢ１４０を整列してして配置し、上記第２接合部１５２を介して結合する。この際、上記結合は熱圧着による仮接合及び超音波による本接合によって行われることができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これらから多様な変形及び均等な他の実施例を想到し得るということを理解するであろう。例えば、本発明でインクジェットヘッドアセンブリーの中間基板にビア導体及び配線パターンを形成する方法は単なる例示に過ぎず、多様な方法が適用されることができ、製造方法の各段階の順序も例示されたものと異にすることができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲によって決まるべきであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１００ インクジェットヘッドアセンブリー
１１０ インクジェットヘッドプレート
１２０ 圧電アクチュエーター
１３０ インクタンク
１４０ ＦＰＣＢ
１５０ 中間基板
１５１ 第１接合部
１５２ 第２接合部
１５３ ビア
１５４ ビア導体
１５５ 配線パターン
１５６、１５７ 第１及び第２端子電極
１５８ キャビティ
【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、インクジェットヘッドの駆動のために圧電アクチュエーターに電圧を印加するＦＰＣＢの連結構造を改善し、インクジェットヘッドの幅を減少させることにより、インクジェットヘッドの生産性が向上され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、小さいノズルを介してインクが液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）の形態に吐出されるようにする構造体である。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られることができる。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って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、圧電体を利用し、その圧電体の変形によってインクに加えられる圧力によって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】
圧電方式のインクジェットヘッドを駆動するためには、アクチュエーターに電気的信号を印加しなければならないが、一般的にアクチュエーターにフレキシブル印刷回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＦＰＣＢ）を連結し、これをインクジェットヘッドの駆動ドライバーに連結することにより、アクチュエーターに電圧を印加している。
【０００４】
一般的に、アクチュエーターの外側にインクジェットヘッドにインクを供給するためのインクタンクが配置されるため、アクチュエーターにＦＰＣＢを連結する時、ＦＰＣＢがアクチュエーターの連結部から上記インクタンクの上部に曲がるための空間が必要になる。これは、インクジェットヘッドの幅を増加させ、ウエハーレベルで製造されるインクジェットヘッドにおいて、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が減少して、加工収率の低下及び製造コストの上昇など、生産性の低下に繋がるという問題点がある。
【０００５】
また、ＦＰＣＢの撓み変形によってＦＰＣＢに加えられる物理的なストレスが増加し、ＦＰＣＢの弾性によってアクチュエーターとの接合部で電気的に短絡されるなど、接合不良が発生す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】
【０００６】
従って、本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するためのものであり、インクジェットヘッドとＦＰＣＢの連結構造を改善することにより、インクジェットヘッドの全体幅を減少させ、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加して、加工収率の上昇及び製造コストの低減など、生産性が向上され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をその目的とする。
【０００７】
また、本発明はインクジェットヘッドにＦＰＣＢを連結する時、ＦＰＣＢに加えられる物理的なストレスを軽減し、ＦＰＣＢの接合特性を改善することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、上記アクチュエーターと接合する第１接合部より上記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部が上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に形成される中間基板とを含むことができる。
【０００９】
また、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において、上記中間基板には、上記第１接合部と上記第２接合部を連結する導体パターンが形成されることができる。
【００１０】
この際、上記導体パターンの上記第１接合部及び上記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極が夫々形成されることができる。
【００１１】
また、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において、上記中間基板は、上記中間基板の一面に形成される配線パターンと、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち何れか一つから上記中間基板を貫通するように形成され、上記配線パターンと連結されるビア導体とを含むことができる。
【００１２】
また、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において、上記中間基板の下部には、上記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティが形成されることができる。
【００１３】
また、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において、上記第１接合部及び上記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることができる。
【００１４】
また、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において、上記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることができる。
【００１５】
一方、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は、内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートを準備する段階と、上記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板を準備する段階と、上記アクチュエーターと上記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように、中間基板に導体パターンを形成する段階と、上記アクチュエーターの上部に第１接合部を形成し、上記第１接合部と上記中間基板の下部を接合する段階と、上記中間基板の上部に上記第１接合部より上記インクジェットヘッドプレートの幅方向において内側に第２接合部を形成する段階と、上記第２接合部に上記フレキシブル印刷回路基板を接合する段階とを含むことができる。
【００１６】
また、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製造方法において、上記中間基板に導体パターンを形成する段階は、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち何れか一つに対応する位置に、上記中間基板を貫通するようにビアを形成する段階と、上記ビアに導電性物質を充填してビア導体を形成する段階と、上記中間基板の一面に、上記第１接合部及び上記第２接合部のうち他の一つと上記ビア導体の一端部を連結する配線パターンを形成する段階とを含むことができる。
【００１７】
また、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製造方法は、上記中間基板の下部に上記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティを形成する段階をさらに含むことができる。
【００１８】
また、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製造方法において、上記キャビティを形成する段階は、エッチング方法によって行われることができる。
【００１９】
また、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製造方法において、上記第１接合部及び上記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることができる。
【００２０】
また、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製造方法において、上記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることができる。
【００２１】
また、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製造方法において、上記中間基板に導体パターンを形成する段階は、上記導体パターンの上記第１接合部及び上記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極を夫々形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
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、インクジェットヘッドの全体幅が減少するため、一つのウエハーに製造可能なインクジェットヘッドの数が増加することにより、加工収率の上昇及び製造コストの低減など、生産性が向上される。
【００２３】
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、ＦＰＣＢ連結時にＦＰＣＢに加えられる物理的ストレスが軽減されるため、ＦＰＣＢ接合特性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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分解斜視図である。
【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切開斜視図である。
【図３】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中間基板の拡大断面図である。
【図５ａ】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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図である。
【図５ｂ】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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図である。
【図６ａ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図６ｂ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図６ｃ】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うち中間基板の製造方法を示す工程図である。
【図７ａ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｂ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｃ】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組立方法を示す工程図である。
【図７ｄ】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組立方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、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、同一の思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除等によって、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るが、これもまた本発明の思想の範囲内に含まれるとすべきであろう。
【００２６】
また、各実施形態の図面に示す同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同一または類似の参照番号を用いて説明する。
【００２７】
図１から図３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分解斜視図、概略切開斜視図及び概略断面図であり、図４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中間基板の拡大断面図である。
【００２８】
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、内部に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と、インクジェットヘッドプレート１１０にインク吐出のための駆動力を提供する圧電アクチュエーター１２０と、インクジェットヘッドプレート１１０のインク流路にインクを供給するためのインクタンク１３０と、圧電アクチュエーター１２０に電圧を印加するためのＦＰＣＢ（フレキシブル印刷回路基板）１４０と、上記圧電アクチュエーター１２０とＦＰＣＢ１４０の電気的連結のための中間基板１５０とを含むことができる。
【００２９】
インクジェットヘッドアセンブリー１００において一つのインクジェットヘッドは、インクジェットヘッドの性能に応じて９６個、２５６個などのノズルを備える多数のヘッドセルが一つのセットをなし、本実施例におけるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、二つのセットのインクジェットヘッドがインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向に配置されている構造である。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッドプレート１１０の方向を定義すると、長さ方向は多数のヘッドセルにおいて一つのヘッドセルから他のヘッドセルに向かう方向を示し、幅方向はインクジェットヘッドプレート１１０の水平面における上記長さ方向に垂直な方向を示す。また幅方向は、インクジェットヘッドプレート１１０の水平面におけるインク流路が形成される方向、すなわちインクジェットヘッドプレート１１０の水平面におけるインクタンク１３０からノズルにインクが向かう方向と定義してもよい。
【００３１】
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と、インク流入口１１１に流入されるインクを各ヘッドセルのインク流路に移送するマニホールド１１２と、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に備えられる多数の圧力チャンバ１１４と、インクを吐出する多数のノズル１１６とを含むことができる。マニホールド１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出される時、圧力チャンバ１１４のインクがマニホールド１１２に逆流することを抑制するための多数のリストリクター１１３が形成されることができる。また、圧力チャンバ１１４とノズル１１６は、多数のダンパー１１５によって連結されることができる。
【００３２】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上述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た後、上部基板及び下部基板をシリコーン直接接合（ＳＤＢ）などの方式に利用して接合することにより形成することができる。この際、上部基板は単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板からなり、下部基板はＳＯＩ基板からなることができる。また、インクジェットヘッドプレート１１０はこれに限らず、より多くの基板を用い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を用いて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応じて多様な構成のインク流路が形成されることができる。
【００３３】
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に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と、電圧の印加に応じて変形される圧電膜と、駆動電極の役割をする上部電極とを含んで構成されることができる。
【００３４】
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なることができるが、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）からな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ようになる。圧電膜は下部電極上に形成され、多数の圧力チャンバ１１４の夫々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）セラミックス材料からなることができる。上部電極は圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質からなることができる。
【００３５】
本実施例では、圧電アクチュエーター１２０を用いた圧電駆動方式によってインクが吐出される構成を例として説明しているが、インク吐出方式によって本発明が制限または限定されるものではなく、求められる条件に応じ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。
【００３６】
インクタンク１３０は、インクジェットヘッドプレート１１０のインク流路にインクを供給するようにインク流入口１１１と連結され、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において上記圧電アクチュエーター１２０の外側に配置される。
【００３７】
中間基板１５０は圧電アクチュエーター１２０とＦＰＣＢ１４０を電気的に連結するためのものであり、中間基板１５０には一定の形態の導体パターンが形成されている。
【００３８】
図４を参照すると、中間基板１５０の下面には圧電アクチュエーター１２０と接合するための第１接合部１５１が形成され、上面にはＦＰＣＢ１４０と接合するための第２接合部１５２が形成される。上記第２接合部１５２は、上記第１接合部１５１より上記インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において内側に形成されることができる。
【００３９】
中間基板１５０は、一面に導体パターンが印刷された印刷回路基板からなり、エポキシ樹脂系基板、例えばＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板からなることができる。
【００４０】
中間基板１５０に形成される導体パターンは、第１接合部１５１から中間基板１５０を貫通するビア１５３に充填されるビア導体１５４と、中間基板１５０の上面に第２接合部１５２から上記ビア導体１５４の上端まで形成される配線パターン１５５とを含むことができる。即ち、上記ビア導体１５４の下端は第１接合部１５１に、上端は配線パターン１５５に夫々連結されることができる。
【００４１】
中間基板１５０にビア１５３を形成するためには、印刷回路基板に機械的な穿孔またはレーザーを利用した穿孔工程を利用することができ、上記ビア導体１５４は電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用してビア１５３に金属をメッキすることにより形成されることができる。これに用いられる金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質であることができる。
【００４２】
この際、中間基板１５０に形成される導体パターンは、第１及び第２接合部１５１、１５２と連結される部分に、電気的連結を確実にするための端子電極を含むことができる。即ち、第１接合部１５１と連結される上記ビア導体１５４の下端には第１端子電極１５６が形成され、第２接合部１５２と連結される上記配線パターン１５５の部分には第２端子電極１５７が形成されることができる。
【００４３】
第１接合部１５１及び第２接合部１５２は電気的に短絡されない水準の接合力を有する通電媒体からなり、例えば、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）または半田バンプなどの突起型連結部材、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、異方性導電フィルム）で構成されることができ、その他にも多様な荷重印加通電型媒体を利用することもできる。本実施例では、上記第１接合部１５１及び第２接合部１５２としてＡＣＦを用いる場合を想定している。
【００４４】
第２接合部１５２を中間基板１５０に接合する時、中間基板１５０の上面に形成された配線パターン１５５を保護するために、上記配線パターン１５５の上部に高分子フィルム（未図示）が塗布されることができる。
【００４５】
中間基板１５０の下部には、圧電アクチュエーター１２０の振動空間を確保するためのキャビティ１５８が形成されることができる。即ち、上記キャビティ１５８は、圧電アクチュエーター１２０の振動時、上記中間基板１５０によって振動が妨害を受けないようにするための空間である。
【００４６】
上記キャビティ１５８はエッチング工程によって形成されることができ、具体的には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）のような乾式エッチング方法や、シリコーン用エッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）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を利用することができる。
【００４７】
本実施例では、中間基板１５０の下部にキャビティ１５８が形成されることを図示して説明しているが、本発明はこれに限らず、キャビティ１５８が形成されないことも可能である。これは、圧電アクチュエーター１２０の振動において、振幅の１／２が第１接合部１５１と第１端子電極１５６の厚さを合わせた程度を超えないためである。
【００４８】
ＦＰＣＢ１４０は上記第２接合部１５２と結合して中間基板１５０に接合される。この際、第２接合部１５２が第１接合部１５１よりインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において内側、即ち、中心部付近に配置されるため、第２接合部１５２から圧電アクチュエーター１２０の外側までに至る撓み変形空間を確保することができる。なお、本実施例におけるインクジェットヘッドアセンブリー１００は、二つのセットのインクジェットヘッドがインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向に配置されている構造なので、第２接合部１５２が第１接合部１５１よりインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向における中心部付近に配置される形態を説明している。本実施例による効果は、第２接合部１５２がインクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において第１接合部１５１よりもノズルに近くに配置されていれば、得ることができる。
【００４９】
これにより、圧電アクチュエーター１２０とインクタンク１３０の間にＦＰＣＢ１４０の曲げのための空間を別に備えることが不要になるため、インクジェットヘッドアセンブリーの全体幅を約２５％程度減少させることができる。仮に中間基板１５０が介在されなかった場合、圧電アクチュエーターがＦＰＣＢと接続される箇所は、本実施例の第１接合部１５１が形成される箇所になる。したがって、ＦＰＣＢの曲げのための撓み変形空間を確保するためには、本実施例の第１接合部１５１が形成される箇所とは離れた箇所にインクタンクを配置せざるを得ず、インクジェットヘッドアセンブリーの全体幅は増大する。
【００５０】
また、ＦＰＣＢ１４０と圧電アクチュエーター１２０の間に中間基板１５０が介在されるため、ＦＰＣＢ１４０がインクタンク１３０の上部に曲がる高さが中間基板１５０の厚さだけ減少される。
【００５１】
従って、ＦＰＣＢ１４０の撓み変形時、ＦＰＣＢ１４０が緩い曲線状に曲がることにより、ＦＰＣＢ１４０に加えられる物理的ストレスが顕著に減少し、ＦＰＣＢ１４０の接合が確実になされるため、弾性を有するＦＰＣＢ１４０の特性上、第２接合部１５２で電気的短絡が発生することを防止することができる。
【００５２】
以下、上述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を説明する。
【００５３】
まず、本発明の好ましい製造方法を概略的に説明すると、ウエハー上にインク流路を形成してインクジェットヘッドプレートを製造し、基板に導体パターンを形成して中間基板を製造し、上記インクジェットヘッドプレート上に上記中間基板を積層して接合した後、上記中間基板にフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）を接合することにより、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される。一方、中間基板とインクジェットヘッドプレートを製造する段階は順番に関係なく行われることができる。即ち、中間基板とインクジェットヘッドプレートのうち何れか一つが先に製造されることもでき、中間基板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。但し、以下では説明の便宜上、インクジェットヘッドプレートを製造する工程を先に説明する。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エハー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、インクジェットヘッド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。
【００５４】
図５ａから図５ｂ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うちインクジェットヘッドプレートの製造方法を示す工程図であり、図６ａから図６ｃ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うち中間基板の製造方法を示す工程図であり、図７ａから図７ｄ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組立方法を示す工程図である。
【００５５】
まず、図５ａに図示されたように、インクジェットヘッドプレート１１０にインク流路を形成する。インク流路の構成要素には、インクが流入されるインク流入口１１１と、インク流入口１１１に流入されるインクを各ヘッドセルのインク流路に移送するマニホールド１１２と、圧電アクチュエーター１２０が装着される位置の下部に備えられる多数の圧力チャンバ１１４と、インクを吐出する多数のノズル１１６とを含むことができる。マニホールド１１２と圧力チャンバ１１４の間には、インクが吐出される時、圧力チャンバ１１４のインクがマニホールド１１２に逆流することを抑制するための多数のリストリクター１１３が形成されることができ、圧力チャンバ１１４とノズル１１６の間には多数のダンパー１１５が形成されることができる。
【００５６】
これらインク流路の構成要素は、単結晶シリコーン基板やＳＯＩ基板からなるインクジェットヘッドプレート１１０にエッチング工程によって形成されることができ、具体的には、ＩＣＰを利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような乾式エッチング方法や、ＴＭＡＨまたはＫＯＨを利用した湿式エッチング方法を利用することができる。
【００５７】
図５ｂに図示されたように、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の上部に、圧電アクチュエーター１２０を形成することができる。圧電アクチュエーター１２０は、圧力チャンバ１１４に対応する位置に形成され、共通電極の役割をする下部電極と、電圧の印加に応じて変形される圧電膜と、駆動電極の役割をする上部電極とが形成されることができる。
【００５８】
次に、図６ａに図示されたように、中間基板１５０を形成するための基板を準備する。中間基板１５０としてはエポキシ樹脂系基板を用いることができ、例えばＦＲ−４基板を用いることができる。
【００５９】
図６ｂに図示されたように、中間基板１５０にビア１５３を形成するための孔及びキャビティ１５８を形成するための溝を形成する。これは、エッチング工程によって行われることができ、具体的には、ＩＣＰを利用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のような乾式エッチング方法や、ＴＭＡＨまたはＫＯＨを利用した湿式エッチング方法を利用することができる。
【００６０】
図６ｃに図示されたように、上記ビア１５３に導電性物質を充填してビア導体１５４を形成し、中間基板１５０の上面に配線パターン１５５を形成する。ビア導体１５４の形成は電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）を利用してビア１５３に金属をメッキすることにより行われることができ、これに用いられる金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち何れか一つの物質であることができる。また、配線パターン１５５の形成は上記金属物質を印刷したり、スパッタリングすることにより行われることができる。
【００６１】
ビア導体１５４の下端部には、圧電アクチュエーター１２０との接合を確実にするための第１端子電極１５６が形成されることができ、配線パターン１５５のＦＰＣＢ側端部には上記ＦＰＣＢ１４０との接合を確実にするための第２端子電極１５７が形成されることができる。
【００６２】
また、中間基板１５０の上面には、第２端子電極１５７が形成された部分を除いて、上記配線パターン１５５を保護するための高分子フィルム（未図示）が塗布されることができる。
【００６３】
一方、本実施例では、ビア導体１５４が第１接合部１５１に連結され、配線パターン１５５が第２接合部１５２に連結されることを図示して説明しているが、本発明はこれに限らず、中間基板１５０の下面に第１接合部１５１と連結されるように配線パターンが形成され、ビア導体が第２接合部１５２と連結されるように形成されることもでき、その他にも求められる条件及び設計仕様に応じて多様に変更されることができることは勿論である。
【００６４】
次に、図７ａから図７ｄを参照して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の組立方法を説明すると、図７ａに図示されたように、圧電アクチュエーター１２０の上面に第１接合部１５１を形成する。第１接合部１５１は、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において圧電アクチュエーター１２０の外側に形成され、第１端子電極１５６上に形成されることができる。
【００６５】
図７ｂに図示されたように、上記第１接合部１５１の位置と中間基板１５０のビア導体１５４が形成された位置を整列して配置し、インクジェットヘッドプレート１１０上に中間基板１５０を結合する。この際、上記第１接合部１５１による上記結合は、熱圧着を利用して仮接合した後、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ）を利用して本接合することにより行われることができる。
【００６６】
図７ｃに図示されたように、中間基板１５０の配線パターン１５５の一端部にＦＰＣＢ１４０との結合のための第２接合部１５２を形成する。即ち、第２接合部１５２は、インクジェットヘッドプレート１１０の幅方向において中心部付近に形成され、上記配線パターン１５５の第２端子電極１５７上に形成されることができる。
【００６７】
図７ｄに図示されたように、中間基板１５０上にＦＰＣＢ１４０を整列してして配置し、上記第２接合部１５２を介して結合する。この際、上記結合は熱圧着による仮接合及び超音波による本接合によって行われることができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これらから多様な変形及び均等な他の実施例を想到し得るということを理解するであろう。例えば、本発明でインクジェットヘッドアセンブリーの中間基板にビア導体及び配線パターンを形成する方法は単なる例示に過ぎず、多様な方法が適用されることができ、製造方法の各段階の順序も例示されたものと異にすることができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲によって決まるべきであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１００ インクジェットヘッドアセンブリー
１１０ インクジェットヘッドプレート
１２０ 圧電アクチュエーター
１３０ インクタンク
１４０ ＦＰＣＢ
１５０ 中間基板
１５１ 第１接合部
１５２ 第２接合部
１５３ ビア
１５４ ビア導体
１５５ 配線パターン
１５６、１５７ 第１及び第２端子電極
１５８ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、
前記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、
前記アクチュエーターと前記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、前記アクチュエーターと接合する第１接合部と、前記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部とが、前記インクジェットヘッドプレートの幅方向における異なる箇所に形成される中間基板と
を含むインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項２】
前記中間基板には、前記第１接合部と前記第２接合部を連結する導体パターンが形成される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】
前記導体パターンの前記第１接合部及び前記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極が夫々形成され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】
前記導体パターンは、
前記中間基板の一面に形成される配線パターンと、
前記第１接合部及び前記第２接合部のうち何れか一つから前記中間基板を貫通するように形成され、前記配線パターンと連結されるビア導体と
を含むことを特徴とする請求項２または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】
前記中間基板の下部には、前記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティが形成されることを特徴とする請求項１から４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６】
前記第１接合部及び前記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることを特徴とする請求項１から５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７】
前記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板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】
内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートを準備する段階と、
前記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板を準備する段階と、
前記アクチュエーターと前記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように、中間基板に導体パターンを形成する段階と、
前記アクチュエーターの上部に第１接合部を形成し、前記第１接合部と前記中間基板の下部を接合する段階と、
前記中間基板の上部に、前記インクジェットヘッドプレートの幅方向における、前記第１接合部が形成されている箇所と異なる箇所に第２接合部を形成する段階と、
前記第２接合部に前記フレキシブル印刷回路基板を接合する段階と
を含むインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項９】
前記中間基板に導体パターンを形成する段階は、
前記第１接合部及び前記第２接合部のうち何れか一つに対応する位置に、前記中間基板を貫通するようにビアを形成する段階と、
前記ビアに導電性物質を充填してビア導体を形成する段階と、
前記中間基板の一面に、前記第１接合部及び前記第２接合部のうち他の一つと前記ビア導体の一端部を連結する配線パターンを形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項８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１０】
前記中間基板の下部に前記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８または９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１１】
前記キャビティを形成する段階は、エッチング方法によって行われ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の製造方法。
【請求項１２】
前記第１接合部及び前記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることを特徴とする請求項８から１１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１３】
前記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることを特徴とする請求項８から１２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１４】
前記中間基板に導体パターンを形成する段階は、前記導体パターンの前記第１接合部及び前記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極を夫々形成することを特徴とする請求項８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の製造方法。
【請求項１】
内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートと、
前記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）と、
前記アクチュエーターと前記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように提供され、前記アクチュエーターと接合する第１接合部と、前記フレキシブル印刷回路基板と接合する第２接合部とが、前記インクジェットヘッドプレートの幅方向における異なる箇所に形成される中間基板と
を含むインクジェットヘッドアセンブリー。
【請求項２】
前記中間基板には、前記第１接合部と前記第２接合部を連結する導体パターンが形成される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】
前記導体パターンの前記第１接合部及び前記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極が夫々形成され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】
前記導体パターンは、
前記中間基板の一面に形成される配線パターンと、
前記第１接合部及び前記第２接合部のうち何れか一つから前記中間基板を貫通するように形成され、前記配線パターンと連結されるビア導体と
を含むことを特徴とする請求項２または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】
前記中間基板の下部には、前記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティが形成されることを特徴とする請求項１から４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６】
前記第１接合部及び前記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることを特徴とする請求項１から５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７】
前記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板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】
内部にインク流路が形成され、上部にインク吐出のための駆動力を提供するアクチュエーターが形成されたインクジェットヘッドプレートを準備する段階と、
前記アクチュエーターに電圧を印加するためのフレキシブル印刷回路基板を準備する段階と、
前記アクチュエーターと前記フレキシブル印刷回路基板を電気的に連結するように、中間基板に導体パターンを形成する段階と、
前記アクチュエーターの上部に第１接合部を形成し、前記第１接合部と前記中間基板の下部を接合する段階と、
前記中間基板の上部に、前記インクジェットヘッドプレートの幅方向における、前記第１接合部が形成されている箇所と異なる箇所に第２接合部を形成する段階と、
前記第２接合部に前記フレキシブル印刷回路基板を接合する段階と
を含むインクジェットヘッドアセンブリーの製造方法。
【請求項９】
前記中間基板に導体パターンを形成する段階は、
前記第１接合部及び前記第２接合部のうち何れか一つに対応する位置に、前記中間基板を貫通するようにビアを形成する段階と、
前記ビアに導電性物質を充填してビア導体を形成する段階と、
前記中間基板の一面に、前記第１接合部及び前記第２接合部のうち他の一つと前記ビア導体の一端部を連結する配線パターンを形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項８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１０】
前記中間基板の下部に前記アクチュエーターの振動空間を確保するためのキャビティを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８または９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１１】
前記キャビティを形成する段階は、エッチング方法によって行われ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の製造方法。
【請求項１２】
前記第１接合部及び前記第２接合部はＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｆｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）であることを特徴とする請求項８から１１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１３】
前記中間基板はＦＲ−４（ガラスエポキシ）基板であることを特徴とする請求項８から１２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１４】
前記中間基板に導体パターンを形成する段階は、前記導体パターンの前記第１接合部及び前記第２接合部に対応する位置に、第１端子電極及び第２端子電極を夫々形成することを特徴とする請求項８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の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【公開番号】特開２０１２−３０５７２（Ｐ２０１２−３０５７２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１８８４（Ｐ２０１１−８１８８４）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【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２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【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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