(57)【要約】【課題】本発明は、圧電アクチュエータ、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。【解決手段】本発明による圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部電極及び下部電極と、上記上部電極と下部電極との間に備えられ、インクジェットヘッドに備えられる複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、上記圧電体は、複数の上記圧力チャンバそれぞれの上部に別個に備えられる分岐部と、上記分岐部の一端で複数の上記分岐部に連結されて一体に備えられる大面積部と、を含み、上記上部電極の上記大面積部に対応する部分に連結電極パターンを備えることができる。【選択図】図１
2014000792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧を提供する上部電極及び下部電極と、
前記上部電極と下部電極との間に備えられ、インクジェットヘッドに備えられる複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、
前記圧電体は、複数の前記圧力チャンバそれぞれの上部に別個に備えられる分岐部と、前記分岐部の一端で複数の前記分岐部に連結されて一体に備えられる大面積部と
を含み、
前記上部電極の前記大面積部に対応する部分に連結電極パターンを備える、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記上部電極は、前記分岐部から前記大面積部に延長して形成されるように、それぞれ別個に備えられる、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記上部電極において、前記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部を備え、
前記連結電極パターンは前記接続部に備えられる、請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記接続部は、複数の前記上部電極において長さ方向に互いに異なる位置に備えられる、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記接続部は、複数の前記上部電極においてジグザグに配置されるように備えられる、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
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に対応するように形成され、前記圧力チャンバからノズルへ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と、を含み、
前記圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部電極及び下部電極と、前記上部電極と下部電極との間で圧電体液が固化されて形成され、インクジェットヘッドに備えられる複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、
前記圧電体は、複数の前記圧力チャンバそれぞれの上部に別個に備えられる分岐部と、前記分岐部の一端で複数の前記分岐部にそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部と、を含み、
前記大面積部に備えられる前記上部電極の上部には連結電極パターンを備える、インクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項７】
前記上部電極は、前記分岐部から前記大面積部に延長して形成されるように、それぞれ別個に備えられる、請求項６に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項８】
前記上部電極において、前記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部を備え、
前記連結電極パターンは前記接続部の上部に備えられる、請求項７に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項９】
前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前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、
前記パッケージ部に貫通形成されるビアに充填され、前記圧電アクチュエータの連結電極パターンと電気的に接続する電気接続部と
をさらに含む、請求項６に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項１０】
前記電気接続部と前記連結電極パターンとを電気的に連結させる連結部材をさらに含む、請求項９に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
前記連結部材ははんだボールからなる、請求項１０に記載のインクジェットヘッドアセンブリ。
【請求項１２】
インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバ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下部電極を形成する段階と、
前記下部電極の上部に、複数の前記圧力チャンバそれぞれに対応するように備えられる分岐部と、一端で複数の前記分岐部にそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部と、を備えるように圧電体液を塗布し、固化させて圧電体を形成する段階と、
前記圧電体の上部に、前記分岐部から前記大面積部に延長して形成されるようにそれぞれ別個に備えられる上部電極を形成する段階と、
前記大面積部に備えられる前記上部電極の上部に連結電極パターンを形成する段階と
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１３】
前記上部電極を形成する段階は、前記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部が備えられるようにし、
前記連結電極パターンは前記接続部に形成する、請求項１２に記載のインクジェットヘッドアセンブリの製造方法。
【請求項１４】
前記接続部は、複数の前記上部電極において長さ方向に互いに異なる位置に備えられる、請求項１３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、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を液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）状に吐出させる構造を有する。このようなインクジェットヘッドは、インクの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、圧電体を使用し、その圧電体の変形によってインクに印加され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、近年、産業用インクジェットプリンタにおいて幅広く使用されている。例えば、フレキシブルプリント回路基板（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することで回路パターンを直接形成したり、産業用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】
圧電方式のインクジェットヘッドは、圧力チャンバが備えられる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を備えることで、圧力チャンバに充填されるインクに圧力を印加できるようにする構造を有する。そのため、上記圧電アクチュエータの駆動電極に電極配線を施して電圧を供給する必要がある。
【０００５】
しかし、通常、上記圧電アクチュエータは、圧電体液をペースト状に塗布して固化してから使用するため、長さ方向に長く形成される圧力チャンバに相当する形状に圧電体を形成すると、上部が平らな形状でなく幅方向にラウンド状に形成されるため丸い形状を有する。そのため、圧電体の上部に形成される駆動電極も丸い形状を有することになる。
【０００６】
丸い形状を有してもアクチュエータとしての機能には問題がないが、電源供給のためにフレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結されるための駆動電極が丸い形状を有して備えられてはんだ付けなどが容易でない上、たとえ連結しても短絡が起こるなどの不良が生じる。
【０００７】
また、駆動電極は、上記圧電体液の上部に、長さ方向に全体的に塗布されるため、材料の無駄使いを減らすためにできるだけ薄く塗布するが、上記フレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結される部分はワイヤボンディング時に薄い厚さのせいで上記塗布された駆動電極が剥離される不良が生じる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためのものであって、各圧力チャンバに対応するように圧電体を備えると共に、駆動電極がフレキシブルプリント回路と正確かつ堅固に連結されるように駆動電極を平らな形状に備えられるようにする圧電アクチュエータを提供することをその目的とする。
【０００９】
また、ワイヤボンディングを行っても駆動電極が剥離されない圧電アクチュエータを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部電極及び下部電極と、上記上部電極と下部電極との間に備えられ、インクジェットヘッドに備えられる複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、上記圧電体は、複数の上記圧力チャンバそれぞれの上部に別個に備えられる分岐部と、上記分岐部の一端で複数の上記分岐部に連結されて一体に備えられる大面積部と、を含み、上記上部電極の上記大面積部に対応する部分に連結電極パターンを備えることができる。
【００１１】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記上部電極は、上記分岐部から上記大面積部に延長して形成されるように、それぞれ別個に備え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は、上記上部電極において、上記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部を備え、上記連結電極パターンは上記接続部に備え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において、上記接続部は、複数の上記上部電極において長さ方向に互いに異なる位置に備えられることができる。
【００１４】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記接続部は、複数の上記上部電極においてジグザグに配置されるように備え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と、を含み、上記圧電アクチュエータは、駆動電圧を提供する上部電極及び下部電極と、上記上部電極と下部電極との間で圧電体液が固化されて形成され、インクジェットヘッドに備えられる複数の圧力チャンバ内のインクにそれぞれ駆動力を提供する圧電体と、を含み、上記圧電体は、複数の上記圧力チャンバそれぞれの上部に別個に備えられる分岐部と、上記分岐部の一端で複数の上記分岐部にそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部と、を含み、上記大面積部に備えられる上記上部電極の上部には連結電極パターンを備えることができる。
【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して形成されるように、それぞれ別個に備え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において、上記上部電極において、上記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部を備え、上記連結電極パターンは上記接続部の上部に備えられることができる。
【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において、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の連結電極パターンと電気的に接続する電気接続部と、をさらに含むことができる。
【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において、上記電気接続部と上記連結電極パターンと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において、上記連結部材ははんだボールからなることができる。
【００２１】
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下部電極を形成する段階と、上記下部電極の上部に、複数の上記圧力チャンバそれぞれに対応するように備えられる分岐部と、一端で複数の上記分岐部にそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部と、を備えるように圧電体液を塗布し、固化させて圧電体を形成する段階と、上記圧電体の上部に、上記分岐部から上記大面積部に延長して形成されるようにそれぞれ別個に備えられる上部電極を形成する段階と、上記大面積部に備えられる上記上部電極の上部に連結電極パターンを形成する段階と、を含むことができる。
【００２２】
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、上記上部電極を形成する段階は、上記大面積部の上部に位置する部分には、上部電極に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部が備えられるようにし、上記連結電極パターンは上記接続部に形成することができる。
【００２３】
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、上記接続部は、複数の上記上部電極において長さ方向に互いに異なる位置に備えられることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による圧電アクチュエータ及びインクジェットヘッドアセンブリは、外部電極がフレキシブルプリント回路に連結される部分を平らに構成することで、外部電極とフレキシブルプリント回路とを正確かつ堅固に連結することができる。
【００２５】
また、本発明による圧電アクチュエータとインクジェットヘッドアセンブリは、ワイヤボンディングを行っても駆動電極が剥離されないようにすることで、製品の信頼性を確保することができる。
【００２６】
本発明の効果は、以下の本発明の詳細な説明により多様に具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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を示す概略断面図である。
【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る。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、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例を容易に提案することができ、これも本発明の思想の範囲内に含まれる。
【００２９】
また、各実施例の図面に示す同一の思想の範囲内における機能が同一の構成要素には同一の参照符号を用いて説明する。
【００３０】
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を示す概略断面図であり、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。
【００３１】
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及び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１２０を含むことができる。
【００３２】
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蔵するリザーバ１１２と、圧電アクチュエータ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１１２と圧力チャンバ１１４との間には、インクが吐出される際に圧力チャンバ１１４のインクがリザーバ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１１３が形成されることができる。また、圧力チャンバ１１４及びノズル１１６は、上記圧力チャンバ１１４から上記ノズル１１６へのインクのポンピングを緩和する多数のダンパ１１５によって連結されることができる。
【００３３】
インクジェットヘッドプレート１１０は、上記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宜形成し、上部基板及び下部基板をシリコン直接接合（ＳＤＢ）などの方式で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や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、より多い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を有するインク流路が設けられることができる。
【００３４】
圧電アクチュエータ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１２０は共通電極の機能を果たす下部電極１２３と、電圧の印加によって変形される圧電膜（または圧電体）１２５と、駆動電極の機能を果たす上部電極１２７と、上記上部電極１２７の上部に備えられ、ワイヤボンディングを行っても上記上部電極１２７が剥離されることを防止する連結電極パターン１２８と、を含んで構成されることができる。
【００３５】
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）及び白金（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、共通電極の機能だけでなく、圧電膜（または圧電体）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機能も果たす。即ち、セラミック材質の圧電体液をシリコン材質のインクジェットヘッドプレート１１０の上部に塗布する場合、圧電セラミック物質の一部がシリコン材質のインクジェットヘッドプレート１１０に拡散する可能性があるが、このような拡散を上記下部電極１２３により防止することができる。
【００３６】
圧電膜（または圧電体）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されて形成されることができ、複数の圧力チャンバ１１４それぞれの上部に別個に備えられる分岐部１２５ａと、上記分岐部１２５ａの一端で複数の上記分岐部１２５ａにそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部１２５ｂと、を含むことができる。即ち、圧力チャンバ１１４の上部では別個に分岐された分岐部１２５ａにペースト状の圧電体液を塗布し、その他の部分では全体的に連結された大面積の形状にペースト状の圧電体液を塗布して固化させ、全体的に略フォーク（ｆｏｒｋ）のヘッド形状を有する圧電膜（または圧電体）１２５を形成することができる。
【００３７】
従来の圧電アクチュエータは、圧電体液をペースト状に塗布して固化してから使用するため、長さ方向に長く形成される圧力チャンバに相当する形状に圧電体を形成すると、上部が平らな形状でなく幅方向にラウンド状に形成されるため丸い形状を有する。そのため、圧電体の上部に形成される駆動電極も丸い形状を有することになる。丸い形状を有してもアクチュエータとしての機能には問題がないが、電源供給のためにフレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結されるための駆動電極が丸い形状を有して備えられてはんだ付けなどが容易でない上、たとえ連結しても短絡が起こるなどの不良が生じる。
【００３８】
従って、本発明の実施例では、上記圧電膜１２５が大面積部１２５ｂを備えるようにした。即ち、圧電体液をペースト状に塗布しても広い面積（大面積）に塗布すると、上記大面積部１２５ｂの縁部がラウンド状の段差状を有しても上記大面積部１２５ｂの上面部分は全体的に平らな面を有して固化されるため、従来技術においてラウンド状にしか備えられなかった圧電体を平らにすることで圧電体の上部に塗布される上部電極（駆動電極）１２７に連結されるフレキシブルプリント回路を確実かつ堅固に連結することができる。
【００３９】
このような圧電膜１２５は、圧電物質、好ましくはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ；Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料からなることができる。また、上記のように、上記圧電膜１２５はペースト状の圧電体液を塗布して固化することで形成することができる。
【００４０】
上部電極１２７は、圧電膜上に形成され、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ 及びＣｕなどの物質のうち少なくとも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に延長して形成されるようにそれぞれ別個に備えられることができる。即ち、上部電極１２７は互いに連結されず、各圧力チャンバ１１４に対応する数で備えられ、各圧力チャンバ１１４の駆動電極の機能を果たすことができる。
【００４１】
ここで、上記上部電極１２７には、上記大面積部１２５ｂの上部に位置する部分に上部電極１２７に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する接続部１２７ａを備えることができる。上記接続部１２７ａは、上部電極１２７とフレキシブルプリント回路１６５とをより正確に連結するためのものであって、上記上部電極１２７が上記フレキシブルプリント回路１６５に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。
【００４２】
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備えられることができる。即ち、各上部電極１２７において接続部１２７ａが相違する位置を有するようにすることで、広い幅を有する部分と隣接する上部電極１２７との間で短絡が生じ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でジグザグに配置されるように備えられることができる。
【００４３】
連結電極パターン１２８は、上記上部電極１２７の上部に備えられることができる。駆動電極である上部電極１２７は、上記圧電体１２５液の上部に長さ方向に塗布されるため、材料の無駄使いを減らすためにできるだけ薄く塗布するが、フレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結される部分はワイヤボンディング時に薄い厚さのせいで上記塗布された上部電極１２７が剥離される不良が生じる恐れがある。そのため、上記上部電極１２７の上部に連結電極パターン１２８をさらに備えて圧電体１２５の上部に塗布される電極の厚さを増加させることで上部電極１２７が剥離される不良を防止することができる。
【００４４】
上記連結電極パターン１２８はフレキシブルプリント回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結される部分に備えられることで上記圧電体１２５の大面積部１２５ｂに相当する部分に備えられることができる。
【００４５】
また、上記上部電極１２７において上記大面積部１２５ｂの上部に位置する部分には、上記上部電極１２７に電圧を印加するための電気配線のために他の部分より広い幅を有する上記接続部１２７ａを備えることができ、上記連結電極パターン１２８は上記接続部１２７ａに備えられることができる。
【００４６】
また、上記連結電極パターン１２８は、実質的に上部電極の機能を果たすため、上記上部電極の材質と同様な材質からなることができる。即ち、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち少なくとも何れか一つの物質からなることができる。但し、これに限定されず、電極の機能を果たす材質であれば上記上部電極と異なる材質であっても良い。
【００４７】
また、上記連結電極パターン１２８は平面視で所定の直径を有する円形に備えられるか、長さ方向に沿って長く形成されることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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、互いに対称的に配列された第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、２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蔵タンク１６０ａ、１６０ｂと、上記第１、２インクジェットヘッドアセンブリ１００ａ、１００ｂの上部電極に連結されるフレキシブルプリント回路１６５ａ、１６５ｂと、を含む。
【００５０】
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、上記のような上部電極１２７に接続部１２７ａを備え、圧電体１２５でフレキシブルプリント回路１６５ａ、１６５ｂが連結される部分に対応する部分を平らに形成することでその上部に備えられる上部電極１２７が平らな形状に備えられることができるようにして、フレキシブルプリント回路と上部電極とを正確かつ堅固で容易に連結することができる。
【００５１】
また、上記上部電極１２７の接続部１２７ａに連結電極パターン１２８をさらに備えることでフレキシブルプリント回路と上部電極とを連結する際に上部電極が剥離されることも防止することができる。
【００５２】
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、上記一実施例において、インク貯蔵タンクを各ヘッドアセンブリごとに１個ずつ備える必要があるため、通常左右に配置される場合２個のインク貯蔵タンクが必ず要求されるが、小型化及び軽量化の傾向に応じて１個のインク貯蔵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。
【００５３】
これは上述の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１２０の構成に、後述するパッケージ部１３０の構成を追加したものに該当する。従って、以下、パッケージ部１３０について詳述する。
【００５４】
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。
【００５５】
図５から図７を参照すると、上記パッケージ部１３０は、インク貯蔵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とを接合するための中問層１３０ｂと、からなることができる。パッケージ部１３０は、シリコンウェハからなることができ、この際、流路形成層１３０ａは単結晶のシリコンウェハで形成され、中問層１３０ｂはガラスウェハで形成されることができ、流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂとは、陽極接合（ａｎｏｄｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ）やガラスフリット（ｇｌａｓｓ  ｆｒｉｔ）接合などによって接合されることができる。
【００５６】
このような本発明のパッケージ部１３０の構成は例示に過ぎず、パッケージ部１３０は、一つのシリコンウェハ、より多い層からなるシリコンウェハ、またはＳＯＩウェハ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及び中問層１３０ｂの上記構成も例示に過ぎず、中問層１３０ｂは、シリコンウェハからなり、流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂとは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、または共晶接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）等の様々な設計変更が可能である。
【００５７】
流路形成層１３０ａは、インク貯蔵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機能を果たすインク移送部１５２と、圧電アクチュエータ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１２０の上部の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。従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、インク貯蔵タンクをインクジェットヘッドアセンブリの配列中央部に配置し、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で、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。
【００５８】
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って所定の直径を有する垂直ホールの形状に形成されたり、流路形成層１３０ａの下部に向かって直径が徐々に増加する傾斜状の側面を有する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）、特に深堀り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。
【００５９】
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、これに使用される金属としてはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｕなどの物質のうち少なくとも何れか一つの物質が挙げられる。電気接続部１５４は電気的な連結を確実に行うために、上端及び下端の幅がビア１５３の幅より広く形成され、Ｉ−ビーム状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字状、Ｔ字状などの形状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状または傾斜状に形成されることができる。
【００６０】
電気接続部１５４は圧電アクチュエータ１２０と連結される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程度の接合力を有する導電媒質からなり、例えば、はんだボール（ｓｏｌｄｅｒ  ｂａｌｌ）またははんだバンプなどの突起型連結部材、異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）で構成されることができ、その他にも様々な荷重印加の導電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としてはんだボールを使用する場合を想定している。上記連結部材１５５が上記上部電極１２７の接続部１２７ａに連結されることができる。
【００６１】
はんだボール１５５を圧電アクチュエータ１２０に接合するためのはんだのリフロー時にはんだが溢れ出す現象を防止するために、圧電アクチュエータ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１２０の上面においてはんだ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。
【００６２】
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機能を果たす。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研磨（ＣＭＰ）などによって除去して形成することができる。
【００６３】
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１２０の上部を収容する収容部１３２と、収容部１３２とビア１５３とを連通する連通孔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１２０の形状に対応する形状を有し、圧電アクチュエータ１２０の厚さに加工誤差を加えた分だけの深さに形成されることができる。このような収容部１３２及び連通孔１３３はガラスウェハにサンドブラスト（ｓａｎｄ  ｂｌａｓｔ）またはエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）工程を施すことで形成されることができる。
【００６４】
流路形成層１３０ａと中問層１３０ｂと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の上面に積層して接合される。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の上面とが陽極接合またはガラスフリット接合によって接合され、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との接合を支持するものは縁部にある接合部である。
【００６５】
上記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とがウェハレベルで接合されることができるため、加工収率が上昇し、製造コストが下がるなど生産性が向上する。
【００６６】
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。
【００６７】
図８及び図９を参照すると、インク貯蔵タンク（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。
【００６８】
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はいないが、従来のインクジェットヘッドでのインクの移動経路と実質的に同一である。即ち、インク流入口１１１に流入されたインクは、リザーバ１１２から多数のリストリクタ１１３を介して圧力チャンバ１１４に移動し、圧電アクチュエータ１２０の駆動によって圧力チャンバ１１４内のインクは多数のダンパ１１５を介してノズル１１６から外部に吐出される。
【００６９】
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、インク貯蔵タンク（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１１４内部にインクが充填された状態で、ＦＰＣＢ（フレキシブルプリント回路基板、不図示）に連結された電気接続部１５４を介して圧電アクチュエータ１２０に電圧が印加されると、圧電膜が変形され、これによって振動板の機能を果たす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１１４の体積が減少し、これによる圧力チャンバ１１４内の圧力上昇によって圧力チャンバ１１４内のインクはノズル１１６を介して外部に吐出される。
【００７０】
次に、圧電アクチュエータ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戻り、これによって振動板の機能を果たすインクジェットヘッドプレート１１０の上部が元の状態に戻ることで圧力チャンバ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とによってリザーバ１１２から圧力チャンバ１１４内部にインクが流入される。
【００７１】
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。
【００７２】
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的に配列された第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、２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蔵タンク１７０と、上記第１、２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、２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。
【００７３】
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た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。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は、全体の幅において、従来のインクジェットヘッドアセンブリの全体幅のうちＦＰＣＢの接合のための面積及びＡＣＦの接合のための面積分だけ減少する。この際、インク貯蔵タンクはノズルが交互に形成された対称構造を有する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。
【００７４】
このようにインクジェットヘッドアセンブリの実装面積が減少することでウェハ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、一つのウェハ当たりより多い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。従って、加工収率が上昇し、製造コストが下がるなど生産性が向上する。
【００７５】
次に、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の製造方法を簡単に説明する。
【００７６】
先ず、インクジェットヘッドプレートに複数の圧力チャンバを含むインク流路を形成し、上記インクジェットヘッドプレートの上部に下部電極を形成する。次に、上記下部電極の上部に複数の上記圧力チャンバそれぞれに対応するように備えられる分岐部と、一端で複数の上記分岐部にそれぞれ連結されて一体に備えられる大面積部とを備えるように、ペースト状の圧電体液を塗布して固化させることで圧電体を形成する。
【００７７】
次に、上記圧電体の上部に上記分岐部から上記大面積部に延長して形成されるようにそれぞれ別個に備えられる上部電極を形成し、上記大面積部に備えられる上記上部電極の上部に連結電極パターンを形成して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。
【００７８】
勿論、上記状態でインク貯蔵タンクを設けることができ、上記圧電アクチュエータの作動のために駆動電極である上部電極の上部に備えられる連結電極パターンを電圧印加のためのフレキシブルプリント回路に連結することができる。
【００７９】
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パッケージ部の各構成要素を形成する方法は単なる例示に過ぎず、多様なエッチング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められるべきであろう。
【符号の説明】
【００８０】
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
１２３  下部電極
１２５  圧電体（圧電膜）
１２７  上部電極
１２７ａ  接続部
１２８  連結電極パターン
１３０  パッケージ部
１５３  ビア
１５４  電気接続部
１５５  はんだボール
２５５  ＡＣＦ
１６０ａ、１６０ｂ、１７０  インク貯蔵タンク
１７１ａ、１７１ｂ  ボンディング部
１７２ａ、１７２ｂ  ＦＰＣＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014000792.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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