(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電アクチュエーター、インクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法を提供する。【解決手段】圧電アクチュエーター１２０は、駆動電圧を提供する上部１２７及び下部電極１２３と、上部及び下部電極の間に形成され、インクジェットヘッドに設けられる複数の圧力チャンバー内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電膜１２５と、を含み、圧電膜１２５は、複数の圧力チャンバーそれぞれの上部に個別に設けられる分岐部と、分岐部の一端に複数の分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を含み、大面積部には分岐部を区画する分岐ラインの延長線上に形成されるエッチング溝１２５ｄが設けられることができる。【選択図】図２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧を提供する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に形成され、インクジェットヘッドに設けられる複数の圧力チャンバー内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電膜と、を含み、
前記圧電膜は、前記複数の圧力チャンバーそれぞれに対応して個別に設けられる分岐部と、前記分岐部の一端に複数の前記分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を含み、
前記大面積部には前記分岐部を区画する分岐ラインの延長線上に形成されるエッチング溝が設けられる、圧電アクチュエーター。
【請求項２】
前記エッチング溝は、前記分岐部の伸びる方向に設けられる、請求項１に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項３】
前記第１電極は、前記分岐部から前記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に設けられる、請求項１または２に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項４】
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、
前記インクジェットヘッドプレート内の圧力チャンバーに対応するように形成され、前記圧力チャンバーからノズルへのインク吐出のための駆動力を提供する、請求項１から３の何れか１項に記載の圧電アクチュエーターと、を含むインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項５】
インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバーを含むインク流路を形成する段階と、
前記インクジェットヘッドプレートの上部に予備第２電極、予備圧電膜及び予備第１電極を順に形成する段階と、
前記予備第１電極の上部に前記複数の圧力チャンバーそれぞれに対応するように設けられる分岐部と、一端に複数の前記分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を備える最終圧電膜の形状に対応する第１レジストを形成する段階と、
前記第１レジストが覆われていない部分を予備圧電膜の一部が残るようにエッチングし、前記第１レジストを除去する段階と、
前記予備第１電極の上部に最終第１電極の形状に対応する第２レジストを形成する段階と、
前記第２レジストが覆われていない部分を前記予備第１電極の厚さだけエッチングし、前記第２レジストを除去する段階と、を含む、インクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
【請求項６】
前記第１レジストが覆われていない部分をエッチングする段階で残される前記予備圧電膜の相対厚さは、前記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階でエッチングされる前記予備第１電極の相対厚さより厚いか同一である、請求項５に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
【請求項７】
前記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階は、前記第１レジストが覆われていない部分をエッチングする段階で残された前記予備圧電膜を全てエッチングする、請求項５または６に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
【請求項８】
前記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階において、前記予備圧電膜のうち大面積部を形成する部分が一部エッチングされる、請求項５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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、インクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、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）の形態で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二つに大別することができる。一つは、熱源を用いてインクにバブル（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、もう一つは、圧電体を用いてその圧電体の変形により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】
特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、近年、産業用インクジェットプリンターにおいて幅広く用いられている。例えば、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）上に金、銀などの金属を溶解して製造したインクを噴射して回路パターンを直接形成するか、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用いられる。
【０００４】
圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバーが備えられたインクジェットヘッドプレートの上部に圧電アクチュエーターを設けることで圧力チャンバーに充填されるインクに圧力を加えることができる構造を有する。そのため、上記圧電アクチュエーターの駆動電極に電極配線を施して電圧を供給しなければならない。
【０００５】
上記圧電アクチュエーターには、圧電体液をペースト状に塗布して固化した膜又は圧電体をフィルム状に製造した圧電体フィルム膜が用いられる‐以下、全て「圧電膜」と称する。この場合、長さ方向に長く形成される圧力チャンバーに対応する形状に圧電膜を形成することになり、上記圧電膜の上部にはそれぞれの圧力チャンバーの形状に対応する上部電極が設けられる。
【０００６】
この場合、高解像度のインクジェットプリンティング技術が求められるにつれて高集積度のノズルを実現するために圧力チャンバーが非常に稠密に設けられる。
【０００７】
このような状況で上記上部電極に電源供給のためにフレキシブル印刷回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を連結することが容易でないだけでなく、一旦連結しても短絡するなど不良が発生する恐れがある。
【０００８】
したがって、上記圧電膜の形状を新しくしてこのような短絡の発生を防止する技術が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消するためのものであり、フレキシブル印刷回路の連結が容易であり、短絡の発生率を低減することができる圧電アクチュエーター及びインクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、圧電アクチュエーターの製造過程で共通電極（下部電極）が露出する可能性があるという短所を補完して不良率を低減することができる圧電アクチュエーター及びこれを用いたインクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例による圧電アクチュエーターは、駆動電圧を提供する上部及び下部電極と、上記上部及び下部電極の間に形成され、インクジェットヘッドに設けられる複数の圧力チャンバー内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電膜と、を含み、上記圧電膜は、複数の上記圧力チャンバーそれぞれの上部に個別に設けられる分岐部と、上記分岐部の一端に複数の上記分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を含み、上記大面積部には上記分岐部を区画する分岐ラインの延長線上に形成されるエッチング溝が設けられることができる。
【００１２】
本発明の一実施例による圧電アクチュエーターにおいて、上記エッチング溝は、上記大面積部を長さ方向に横切って設けられることができる。
【００１３】
本発明の一実施例による圧電アクチュエーターにおいて、上記上部電極は、上記分岐部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に設けられることができる。
【００１４】
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ーに対応するように形成され、上記圧力チャンバーからノズルへの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と、を含み、上記圧電アクチュエーターは、駆動電圧を提供する上部及び下部電極と、上記上部及び下部電極の間に形成され、インクジェットヘッドに設けられる複数の圧力チャンバー内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電膜と、を含み、上記圧電膜は、複数の上記圧力チャンバーそれぞれの上部に個別に設けられる分岐部と、上記分岐部の一端に複数の上記分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を含み、上記大面積部には上記分岐部を区画する分岐ラインの延長線上に形成されるエッチング溝が設けられることができる。
【００１５】
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において、上記エッチング溝は、上記大面積部を長さ方向に横切って設けられることができる。
【００１６】
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において、上記上部電極は、上記分岐部から上記大面積部に延長形成されるようにそれぞれ個別に設けられることができる。
【００１７】
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の製造方法は、インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバーを含む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の上部に予備下部電極、予備圧電膜及び予備上部電極を順に形成する段階と、上記予備上部電極の上部に複数の上記圧力チャンバーそれぞれに対応するように設けられる分岐部と、一端に複数の上記分岐部とそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部と、を備える最終圧電膜の形状に対応する第１レジストを形成する段階と、上記第１レジストが覆われていない部分を予備圧電膜の一部が残るようにエッチングし、上記第１レジストを除去する段階と、上記予備上部電極の上部に最終上部電極の形状に対応する第２レジストを形成する段階と、上記第２レジストが覆われていない部分を上記予備上部電極の厚さだけエッチングし、上記第２レジストを除去する段階と、を含むことができる。
【００１８】
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の製造方法において、上記第１レジストが覆われていない部分をエッチングする段階で残される上記予備圧電膜の相対厚さは、上記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階でエッチングされる上記予備上部電極の相対厚さより厚いか同一であることができる。
【００１９】
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の製造方法において、上記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階は、上記第１レジストが覆われていない部分をエッチングする段階で残された上記予備圧電膜を全てエッチングすることができる。
【００２０】
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の製造方法において、上記第２レジストが覆われていない部分をエッチングする段階において、上記予備圧電膜のうち大面積部を形成する部分が一部エッチングされることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明を用いると、フレキシブル印刷回路の連結が容易であり、短絡の発生率を低減することができる圧電アクチュエーター及びインクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法を提供することができる。
【００２２】
また、本発明を用いると、圧電アクチュエーターの製造過程で共通電極（下部電極）が露出する可能性があるという短所を補完して不良率を低減することができる圧電アクチュエーター及びこれを用いたインクジェットヘッドアセンブリ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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を示す概略切開斜視図である。
【図２ａ】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を示す概略的な縦断面図（Ａ‐Ａ）である。
【図２ｂ】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を示す概略的な横断面図（Ｂ‐Ｂ）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を示す概略平面図である。
【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の実装構造を示す概略斜視図である。
【図５】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を示す概略切開斜視図である。
【図６】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を示す概略断面図である。
【図７】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を示す概略平面図である。
【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９】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のインク流路を示す断面図である。
【図１０】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の実装構造を示す概略斜視図であある。
【図１１ａ】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を製造する過程を図示した図面である。
【図１１ｂ】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を製造する過程を図示した図面である。
【図１１ｃ】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を製造する過程を図示した図面である。
【図１１ｄ】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を製造する過程を図示した図面である。
【図１１ｅ】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を製造する過程を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２５】
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を示す概略切開斜視図であり、図２ａ及び図２ｂ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を示す概略的な縦断面図（Ａ‐Ａ）及び横断面図（Ｂ‐Ｂ）であり、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を示す概略平面図である。
【００２６】
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、を含むことができる。
【００２７】
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貯留するリザーバー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設けられる多数の圧力チャンバー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。リザーバー１１２と圧力チャンバー１１４との間にはインクが吐出される際に圧力チャンバー１１４のインクがリザーバー１１２に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が形成されることができる。また、圧力チャンバー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。
【００２８】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上述した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ン直接接合（ＳＤＢ）などの方式により接合して形成することができる。この際、上部基板は単結晶シリコン基板又はＳＯＩ基板であることができ、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はこれに限定されず、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で実現することもできる。インク流路を形成する構成要素もまた例示的なものに過ぎず、要求される条件及び設計仕様に応じて様々な構成のインク流路が設けられることができる。
【００２９】
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の圧力チャンバー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、圧力チャンバー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１２３と、電圧の印加により変形される圧電膜１２５と、駆動電極の役割をする上部電極１２７と、を含んで構成されることができる。
【００３０】
下部電極１２３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１２３は共通電極の役割だけでなく、圧電膜１２５とインクジェットヘッドプレート１１０との間の相互拡散を防止する拡散防止層の役割もする。
【００３１】
圧電膜１２５は、下部電極１２３上に形成されることができ、ペースト状の圧電体液が固化した膜又は圧電体をフィルム状に製造した圧電フィルム膜であることができ、複数の圧力チャンバー１１４それぞれの上部に個別に設けられる分岐部１２５ａと、上記分岐部１２５ａの一端に複数の上記分岐部１２５ａとそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部１２５ｂと、を含むことができる。すなわち、圧力チャンバー１１４の上部部分では個別に分岐された分岐部１２５ａと、その他の部分では全体的に連結された大面積部１２５ｂと、を含んで全体的に略フォーク（ｆｏｒｋ）のヘッド形状を有する圧電膜１２５を形成することができる。
【００３２】
一方、上記大面積部１２５ｂは、上記分岐部１２５ａを区画する分岐ライン１２５ｃの延長線上に形成されるエッチング溝１２５ｄを備えることができる。すなわち、上記大面積部１２５ｂにおいて長さ方向に上記上部電極１２７の間に上記エッチング溝１２５ｄが設けられることができる。これについては、以下、図１１ａから図１１ｅを参照して詳述する。
【００３３】
本発明の実施例では、上記圧電膜１２５に上記大面積部１２５ｂを設ける。すなわち、圧電膜に広い面積（大面積）を有する大面積部１２５ｂを設けてその上部に形成される上部電極（駆動電極）１２７にフレキシブル印刷回路を連結することで短絡の発生を防止するとともに確実かつ堅固な連結を可能にする。
【００３４】
このような圧電膜１２５は、圧電物質、好ましくはＰＺＴ（Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料からなることができる。また、上述したように、上記圧電膜１２５は、圧電体フィルム又はペースト状の圧電体液を塗布して固化した膜であることができる。
【００３５】
上部電極１２７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。上記上部電極１２７は、上記分岐部１２５ａから上記大面積部１２５ｂに延長形成されるようにそれぞれ個別に設けられることができる。すなわち、上部電極１２７は相互に連結されることなく、各圧力チャンバー１１４に対応する個数で設けられて各圧力チャンバー１１４の駆動電極の役割をすることができる。
【００３６】
ここで、上記大面積部１２５ｂの上部に位置する上記上部電極１２７部分には、上部電極１２７に電圧印加のための電気配線のために他の部分より幅が広く設けられる接続部１２７ａを備えることができる。上記接続部１２７ａは、上部電極１２７とフレキシブル印刷回路１６５の連結をより正確にするためのものであり、上記上部電極１２７が上記フレキシブル印刷回路１６５と連結される部分にはより広い接続面積を提供することができる。
【００３７】
また、上記接続部１２７ａは、複数の上記上部電極１２７において長さ方向に互いに異なる位置に設けられることができる。すなわち、各上部電極１２７において接続部１２７ａが設けられる位置を異にして、幅が広く設けられる部分が隣接する上部電極１２７と短絡することを防止することができる。より詳細には、上記接続部１２７ａは、複数の上記上部電極１２７にジグザグに配置されるように設けられることができる。
【００３８】
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の実装構造を示す概略斜視図である。
【００３９】
図４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の実装構造は、互いに対称となるように配列された第１のインクジェットヘッドアセンブリ１００ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００ｂと、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００ａ、１００ｂの両側端部に配置されたインク貯留タンク１６０ａ、１６０ｂと、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００ａ、１００ｂの上部電極と連結されるフレキシブル印刷回路１６５ａ、１６５ｂと、を含む。
【００４０】
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では、上述したように、上部電極に接続部１２７ａを設け、圧電膜１２５においてフレキシブル印刷回路１６５ａ、１６５ｂが連結される部分に対応する部分を平坦に形成してその上部に設けられる上部電極１２７が平坦に設けられるようにすることで、フレキシブル印刷回路と上部電極の連結を容易かつ、正確で堅固に行われるようにすることができる。
【００４１】
一方、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は、上述した一実施例においてインク貯留タンクが各ヘッドアセンブリごとに一つずつ備えられなければならないため、通常左右に配置される場合、二つのインク貯留タンクが必須に要求され、小型化及び軽量化の傾向を反映するために一つのインク貯留タンクのみを備えるインクジェットヘッドアセンブリ１００´を提供する。
【００４２】
これは上述した一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリによるインクジェットヘッドプレート１１０及び圧電アクチュエーター１２０の構成に、以下で説明するパッケージ部１３０の構成を追加したものに該当する。したがって、以下ではパッケージ部１３０について詳述する。
【００４３】
図５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を示す概略切開斜視図であり、図６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を示す概略断面図であり、図７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を示す概略平面図である。
【００４４】
図５から図７を参照すると、上記パッケージ部１３０は、インク貯留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と、パッケージ部１３０とインクジェットヘッドプレート１１０の接合のための中問層１３０ｂと、からなることができる。パッケージ部１３０は、シリコンウェハーからなることができ、この際、流路形成層１３０ａは単結晶シリコンウェハーで形成され、中問層１３０ｂはガラスウェハーで形成されることができ、流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂの接合は陽極接合（ａｎｏｄｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ）又はガラスフリット（ｇｌａｓｓ  ｆｒｉｔ）接合などによって行われることができる。
【００４５】
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が一つのシリコンウェハー、より多くの層からなるシリコンウェハー、又はＳＯＩウェハーからなることができ、要求される条件に応じて様々に設計変更されることができる。流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂの上記構成もまた例示的なものに過ぎず、中問層１３０ｂがシリコンウェハーからなり流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂがシリコン直接接合によって接合されることができ、その他にもポリマー接合、プラズマを用いた低温シリコン直接接合、又は金属共晶接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）などの様々な設計変更が可能である。
【００４６】
流路形成層１３０ａは、インク貯留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と、インクジェットヘッドプレート１１０に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と、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と、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の上部一側に配置されることができる。この際、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。したがって、インクジェットヘッドアセンブリの実装構造において、インク貯留タンクがインクジェットヘッドアセンブリの配列中央部に配置され、電気配線をインクジェットヘッドアセンブリの側端部に連結することができ、インクジェットヘッドアセンブリの実装面積を縮小することができる。
【００４７】
インクインレット１５１、インク移送部１５２及びビア１５３は、シリコンウェハーにエッチング工程を施して形成され、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孔の形状に形成されるか、流路形成層１３０ａの下部に向かって直径が徐々に増加する側面が傾斜した形状に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、ディープ反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ‐Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程によって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て電気接続部１５４を形成する。
【００４８】
電気接続部１５４は電気メッキ法（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）によりビア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が挙げられる。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の周縁より広く形成され、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の断面はこれに限定されず、その他にも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に形成されるか、傾斜して形成されることができる。
【００４９】
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は電気的に短絡しないレベルの接合力を有する通電媒質からなり、例えば、半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）又は半田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、その他にも様々な荷重印加通電型媒質を用いてもよい。本実施例では、上記連結部材１５５として半田ボールを用いる場合を想定している。上記連結部材１５５が上述した上部電極１２７の接続部１２７ａと連結されることができる。
【００５０】
半田ボール１５５の圧電アクチュエーター１２０への接合のための半田のリフロー時に半田の溢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が塗布されることができる。この際、高分子フィルム１２１は、圧電アクチュエーター１２０の上面において半田の接合部位以外に形成される。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。
【００５１】
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、シリコンウェハーからなる流路形成層１３０ａのシリコン結晶に含有さ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。
【００５２】
中問層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と、圧電アクチュエーター１２０の上部を収容する収容部１３２と、収容部１３２とビア１５３を連通する連通孔１３３と、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は中問層１３０ｂの下部から上部に向かって窪んだ溝からなり、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合算した程度の深さに形成されることができる。このような収容部１３２と連通孔１３３はガラスウェハーにサンドブラスト（ｓａｎｄ  ｂｌａｓｔ）又はエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を行うことで形成されることができる。
【００５３】
流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂの陽極接合によって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、中問層１３０ｂの下面とインクジェットヘッドプレート１１０の上面が陽極接合又はガラスフリット接合により接合され、この際、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。本実施例において、インクジェットヘッドプレート１１０とパッケージ部１３０の接合を支持するものは周縁部分の接合部となる。
【００５４】
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がウェハーレベルで接合されることができ、これにより加工収率が上昇し、製造コストが低減するなど、生産性が向上する。
【００５５】
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のパッケージ部のインク流路を示す概略平面図であり、図９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のインク流路を示す断面図である。
【００５６】
図８及び図９を参照すると、インク貯留タンク（不図示）からインクインレット１５１に流入されたインクは、インク移送部１５２から矢印方向に沿って移送される。この際、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てインク移送部１５２の端部から中問層１３０ｂの通路１３１を介し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。
【００５７】
インク流入口１１１を介し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、図示していないが、従来のインクジェットヘッドでの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に流入されたインクは、リザーバー１１２から多数のリストリクター１１３を介して圧力チャンバー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ー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。
【００５８】
インクジェットヘッドアセンブリ１００´の作動について説明すると、インク貯留タンク（不図示）からインクインレット１５１を介して供給されたインクが図８及び図９の矢印方向に移動して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ー１１４それぞれの内部に供給される。このように圧力チャンバー１１４内部にインクが充填された状態で、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を介し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の上部が下方に反る。上記インクジェットヘッドプレート１１０上部の反り変形によって圧力チャンバー１１４の体積が減少し、これによる圧力チャンバー１１４内の圧力上昇によって圧力チャンバー１１４内のインクはノズル１１６を介して外部に吐出される。
【００５９】
次に、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、圧電膜は元の状態に復元され、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の上部が元の状態に復元されて圧力チャンバー１１４の体積が増加する。これによる圧力チャンバー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から圧力チャンバー１１４の内部にインクが流入される。
【００６０】
図１０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の実装構造を示す概略斜視図である。
【００６１】
図１０を参照すると、インクジェットヘッドアセンブリ１００´の実装構造は、互いに対称となるように配列された第１のインクジェットヘッドアセンブリ１００´ａ及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００´ｂと、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００´ａ、１００´ｂの上部中央に配置されたインク貯留タンク１７０と、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００´ａ、１００´ｂの上面に形成され、電気接続部１５４ａ、１５４ｂそれぞれに連結されたボンディング部１７１ａ、１７１ｂと、上記第１及び第２のインクジェットヘッドアセンブリ１００´ａ、１００´ｂ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と、を含む。上記ボンディング部１７１ａ、１７１ｂはエポキシ樹脂からなることができ、特に、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）で形成されることができる。
【００６２】
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の表面にほぼ垂直に形成された電気接続部１５４を介して連結することで、従来のＦＰＣＢの接合のために要求されるインクジェットヘッドアセンブリの面積が著しく減少する。したがって、本実施例によるインクジェットヘッドアセンブリは、全体の幅が、従来のインクジェットヘッドアセンブリの全体の幅のうちＦＰＣＢの接合のための面積とＡＣＦの接合のための面積分だけ減少する。この際、インク貯留タンクは、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セット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の実装面積が著しく減少する。
【００６３】
このようなインクジェットヘッドアセンブリの実装面積の減少によりウェハーレベル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の全体の幅が著しく減少するため、一つのウェハー当たりより多くの数のインクジェットヘッドアセンブリを製造することができる。したがって、加工収率が上昇し、製造コストが低減するなど、生産性が向上する。
【００６４】
図１１ａから図１１ｅ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を製造する過程を順に図示した図面である。
【００６５】
まず、複数の圧力チャンバー１１４を含むインク流路を形成したインクジェットヘッドプレート１１０を設け、上記インクジェットヘッドプレート１１０の上部に予備下部電極２３、予備圧電膜２５、及び予備上部電極２７を順に形成する（図１１ａ参照）。この場合、上記予備下部電極２３、予備圧電膜２５及び予備上部電極２７は、特別な形状を有することなく上記インクジェットヘッドプレート１１０の上部の全面に設けられることができる。一方、上記予備下部電極２３、予備圧電膜２５及び予備上部電極２７は完成した状態ではないため、予備という修飾語を付けて用いる。また、図面の図示では圧力チャンバー１１４が三つ形成されることを図示しているが、これは一つの例示に過ぎず、圧力チャンバー１１４の数はより多くても良く、より少なくても良い。
【００６６】
次に、上記予備上部電極２７の上部に複数の上記圧力チャンバー１１４それぞれに対応するように設けられる分岐部１２５ａと、一端に複数の上記分岐部１２５ａとそれぞれ連結されて一体に設けられる大面積部１２５ｂと、を備える最終圧電膜の形状に対応する第１レジスト２９ａを形成する（図１１ｂ参照）。本発明において、上記第１レジスト２９ａと以下で説明する第２レジスト２９ｂは、圧電アクチュエーターの形成過程でエッチングされる部分以外の部分を保護するための犠牲層に該当する。上記第１レジスト２９ａ又は第２レジスト２９ｂは、例えば、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｅ）又はＤＦＲ（Ｄｒｙ  Ｆｉｌｍ  Ｒｅｓｉｓｔ）であってもよい。
【００６７】
次に、上記第１レジスト２９ａが覆われていない部分を予備圧電膜２５の一部が残るようにエッチングし、上記第１レジスト２９ａを除去する（図１１ｃ参照）。すなわち、上記第１レジスト２９ａが覆われていない部分から上記予備上部電極２７は全て除去し、その下部の予備圧電膜２５は一部のみを除去して残留圧電膜２５ａが残るようにすることができる。ここで、上記エッチングは、光エッチング（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）工程、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ‐Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ）、特に、ディープ反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ‐Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）工程、乾式又は湿式エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ  ｂｌａｓｔ）などの方式を用いることができる。
【００６８】
一方、上記第１レジスト２９ａが覆われていない部分をエッチングする段階で残される上記残留圧電膜２５ａの相対厚さは、上記第２レジスト２９ａが覆われていない部分をエッチングする段階でエッチングされる上記予備上部電極２７の相対厚さより厚いか同一であることができる。すなわち、同一の条件で上記残留圧電膜２５ａと上記予備上部電極２７を同時にエッチングする場合、上記予備上部電極２７のエッチングが先に完了することができる。また、上記エッチングは、上記予備上部電極２７のエッチングが完了すると停止することができる。そうすると、上記残留圧電膜２５ａの下部に位置する予備下部電極２３がエッチングされないことができる。
【００６９】
ここで、上記相対厚さという用語は、同一の条件でエッチングが行われる際に互いに異なる材質の部材がエッチングされる程度を表現するために導入した概念である。例えば、同一の条件で同一の方式によりエッチングが行われ、予備圧電膜と予備上部電極が厚さ方向に同時に全てエッチングされた場合、これらの相対厚さは同一であると表現することができる。また、同一の条件で同一の方式によりエッチングが行われ、予備圧電膜は厚さ方向に全てエッチングされたが、予備上部電極は厚さ方向に一部がエッチングされることなく残った場合、予備上部電極の相対厚さが予備圧電膜の相対厚さより厚いと表現することができる。
【００７０】
次に、上記予備上部電極２７の上部に最終上部電極の形状に対応する第２レジスト２９ｂを形成する（図１１ｄ参照）。この場合、上記第２レジスト２９ａはのちに形成される上部電極１２７の形状を考慮して圧力チャンバー１１４に沿って長さ方向に長く形成されることができる。また、上記第２フォトレジスト２９ｂは、圧力チャンバー１１４の数に応じて複数個が幅方向に所定間隔離隔して形成されることができる。また、上記第２レジスト２９ｂは、のちに分岐部１２５ａとなる部分の上部に形成される上記予備上部電極２７の幅より小さく形成されることができる。これにより、エッチングが行われると、上記予備上部電極２７において上記第２レジスト２９ｂが形成されていない部分が全てエッチングされた後に上記予備圧電膜１２５の一部がエッチングされることができ、これにより、最終的に形成される圧電膜１２５の分岐部１２５ａには幅方向に段差１２５ｅが形成されることができる。これは、上記圧電膜１２５の大面積部１２５ｂの幅方向の端部にも同様に適用されることができる（１２５ｆ）。
【００７１】
最後に、上記第２レジスト２９ｂが覆われていない部分を上記予備上部電極２７の厚さだけエッチングし、上記第２レジスト２９ｂを除去する（図１１ｅ参照）。この場合、上記第２レジスト２９ｂが覆われていない部分をエッチングする段階は、上記第１レジスト２９ａが覆われていない部分をエッチングする段階で残された上記残留圧電膜２５ａを全てエッチングすることができる。
【００７２】
一方、上記残留圧電膜２５ａの相対厚さは、上記第２レジスト２９ａが覆われていない部分をエッチングする段階でエッチングされる上記予備上部電極２７の相対厚さより厚いか同一であることができる。すなわち、同一の条件で上記残留圧電膜２５ａと上記予備上部電極２７を同時にエッチングする場合、上記予備上部電極２７のエッチングが先に完了するかエッチングが同時に完了することができる。
【００７３】
これは、上記予備上部電極２７をエッチングする過程で上記予備上部電極２７が不要にエッチングされないようにするためである。
【００７４】
また、上記第２レジスト２９ａが覆われていない部分をエッチングする段階において、上記予備圧電膜２５のうち大面積部を形成する部分が一部エッチングされることができる。すなわち、上記第２レジスト２９ａは、のちに形成される上部電極１２７の形状を考慮して圧力チャンバー１１４に沿って長さ方向に長く形成される。また、上記上部電極１２７は長さ方向に長く形成され、幅方向に所定間隔離隔して複数個が形成されることができる。これにより、上記第２レジスト２９ａも幅方向に所定間隔離隔して複数個が形成されるため、隣接する上記第２レジスト２９ａの間には第２レジスト２９ａが設けられていない部分が存在する。そのため、このような部分に該当する圧電膜１２５の大面積部１２５ｂの形成部分は、最上部の予備上部電極２７が全てエッチングされた後に意図的又は非意図的にさらにエッチングが行われることができる。そうすると、上記第２レジスト２９ａが設けられていない部分の上記予備上部電極２７が完璧に全てエッチングされることができる。これにより、インクジェットヘッドプレート１１０に設けられる複数の圧力チャンバー１１４の上部にそれぞれ設けられる上部電極１２７が互いに分離してそれぞれの圧力チャンバー１１４に駆動力を個別に提供することができる。一方、これにより、圧電膜１２５の大面積部１２５ｂの形成部分にはエッチング溝１２５ｄが形成されることができる。上記エッチング溝１２５ｄは、上記大面積部１２５ｂを長さ方向に横切って設けられることができる。
【００７５】
このような過程を経ると、図１１ｅに図示されたように、インクジェットヘッドプレート１１０の上部に、下部電極１２３と、圧電膜１２５と、上部電極１２７と、を含む圧電アクチュエーター１２０が形成されたインクジェットヘッドアセンブリ１００が形成されることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１００、１００´  インクジェットヘッドアセンブリ
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
１２３  下部電極
１２５  圧電膜
１２７  上部電極
１２７ａ  接続部
１３０  パッケージ部
１５３  ビア
１５４  電気接続部
１５５  半田ボール
１６０ａ、１６０ｂ、１７０  インク貯留タンク
１７１ａ、１７１ｂ  ボンディング部
１７２ａ、１７２ｂ  ＦＰＣＢ
【図１】
2014123693.tif 000003
【図２ａ】
2014123693.tif 000004
【図２ｂ】
2014123693.tif 000005
【図３】
2014123693.tif 000006
【図４】
2014123693.tif 000007
【図５】
2014123693.tif 000008
【図６】
2014123693.tif 000009
【図７】
2014123693.tif 000010
【図８】
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【図９】
2014123693.tif 000012
【図１０】
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【図１１ａ】
2014123693.tif 000014
【図１１ｂ】
2014123693.tif 000015
【図１１ｃ】
2014123693.tif 000016
【図１１ｄ】
2014123693.tif 000017
【図１１ｅ】
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