JP2019517941A - ギャップ付き金属層を備える終端リング - Google Patents

Abstract

本開示による一例において、流体吐出デバイスが説明される。流体吐出デバイスは、基板、及び流体を吐出するために基板内に形成された多数のノズルを含む。多数のボンディングパッドが、基板上に配置され、多数の行のノズルに電気結合される。終端リングが、基板上に配置され、当該行のノズルを取り囲む。終端リングは、囲い込んだ形状である第１の金属層、及び第１の金属層の表面上に配置された第２の金属層を含む。第２の金属層は、多数のボンディングパッドに隣接して配置されたギャップを含む。【選択図】図１

Description

インクジェットプリントヘッドのような流体吐出デバイスは、少量の流体を正確に且つ迅速に供給（吐出）するために広く使用されている。係る流体吐出デバイスは、多くの形態で提供される。例えば、流体吐出デバイスは、積層造形プロセスにおいて融剤を供給することができ、又は用紙のような印刷媒体上にインクを供給するために使用され得る。

添付図面は、本明細書で説明される原理の様々な例を示し、本明細書の一部である。図示された例は、例示のためだけに与えられ、特許請求の範囲を制限しない。

本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リングを備える流体吐出デバイスの上面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リングの一部の拡大された等角図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リングを備える流体吐出デバイスの断面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リングを備える流体吐出デバイスの断面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リングを備える流体吐出デバイスを形成するための方法の流れ図である。 本明細書で説明される原理の別の例による、ギャップ付き終端リングを備える流体吐出デバイスを形成するための方法の流れ図である。

図面の全体にわたって、同じ参照符号は、類似するが、必ずしも同一でない要素を示す。

詳細な説明
流体吐出デバイスは、少量の流体を表面上に正確に吐出することを可能にする。流体吐出デバイスは様々なシステムで使用される。例えば、積層造形装置において、流体吐出デバイスは融剤を供給することができる。別の例において、流体吐出デバイスは、用紙のような印刷媒体上にインクを供給するために使用されるプリントヘッドであることができる。流体の小滴は、噴射チャンバ内に短い高圧パルスを生成することにより、ノズルオリフィスから外へ吐出される。噴射チャンバ内の吐出器は、流体を強制的にノズルオリフィスの外に出す。ノズルの例は、熱吐出器または圧電吐出器を含む。特に、熱吐出器は、他の集積回路と共に、噴射チャンバ内に加熱要素（例えば、抵抗器）を含む半導体デバイスを使用する。流体の小滴を吐出するために、電流が当該抵抗器を通って流れる。当該抵抗器が熱を生成すると、噴射チャンバ内の流体のごく一部が気化する。蒸気は急速に膨張し、ノズルオリフィスを介して小さい液滴を噴射チャンバから押し出す。次いで、電流が止められて、当該抵抗器が冷える。蒸気泡は急速に崩壊して、追加の流体を流体リザーバから噴射チャンバに引き込む。

ノズルは、ノズルからの適切に順序付けられた流体の吐出により、文字、記号、及び／又は他のパターンが表面上に形成されるように、列またはアレイに配列され得る。当該表面は、積層造形装置における構築材料の層であるか、又はインクジェットプリンタの用紙のような媒体であることができる。動作中、流体は、リザーバから流体吐出デバイスに流れる。幾つかの例において、流体吐出デバイスは、多数のダイへ分かれることができ、この場合、各ダイは多数のノズルを有する。文字、記号、及び／又は他のパターンを作成するために、流体吐出デバイスが実装されているプリンタ又は他の構成要素は、流体吐出デバイス上の電気ボンディングパッドを介して、電気信号を流体吐出デバイスに送る。次いで、流体吐出デバイスは、リザーバからの流体の小滴を表面上に吐出する。これら液滴は組み合わされて、表面上にイメージ又は他のパターンを形成する。

流体吐出デバイスは、流体を表面上に供給するための多数の構成要素を含む。例えば、流体吐出デバイスは、多数のノズルを含む。ノズルは、吐出器、噴射チャンバ、及びノズルオリフィスを含む。ノズルオリフィスにより、インク又は融剤のような流体が、粉末構築材料または印刷媒体のような表面上に供給されることが可能になる。噴射チャンバは少量の流体を含む。吐出器は、噴射チャンバからノズルオリフィスを介して流体を吐出するための機構（メカニズム、装置）である。吐出器は、噴射抵抗器または他の熱デバイス、圧電素子、又は流体を噴射チャンバから吐出するための他の機構を含むことができる。

例えば、吐出器は、噴射抵抗器であることができる。噴射抵抗器は、印加された電圧に応じて熱くなる。噴射抵抗器が熱くなると、噴射チャンバ内の流体の一部が気化して気泡を生成する。この気泡は、液体（流体）をノズルオリフィスの外へ及び表面上へ押し出す。ひとたび気泡が生成されて流体滴が吐出されたならば、当該抵抗器に印加された電圧が止められて、当該抵抗器が冷める。当該抵抗器が冷めると、蒸気泡が噴射チャンバ内で崩壊する。次いで、毛細管力が、流体を流体供給部から噴射チャンバに引き込み、プロセスが繰り返され得る。

別の例において、吐出器は、圧電デバイスであることができる。電圧が印加されると、圧電デバイスは形状を変化させ、それにより流体をノズルオリフィスの外へ及び表面上に押し出す圧力パルスが噴射チャンバ内に生成される。

係る流体吐出デバイスは正確な流体供給の分野を進歩させたことは間違いないが、幾つかの状況がこれらの有効性に影響を及ぼすかもしれない。例えば、終端リングは、ノズルの周りに配置されて、流体吐出デバイスの静電気保護の役割を果たし且つデバイス上の接地ノイズを低減する。また、終端リングは、個々の流体吐出デバイスの分離中に生じるかもしれない亀裂が流体吐出デバイスの本体へ進まないように、制御された態様で基板を形成する薄膜層を終端するための手段としての機能も果たす。言い換えれば、終端リングは、流体吐出デバイスの構成要素、即ちノズル、ボンディングパッドなどの化学的保護および電気的保護を提供する一方で、圧縮応力中にいることができる流体吐出デバイスの薄膜層の層間剥離を防止する。

流体吐出デバイスの形成中、上側金属摩損層が当該デバイスの上に付着され、壊れやすい上側誘電体層の上に保護摩損層を形成するためにパターン形成される。誘電体層は、デバイス基板およびヒータ抵抗器を不動態化するために使用される。次いで、ダイ及びボンディングパッドの流体領域を除いて、摩損層の大部分は、パターン形成およびエッチング工程を通じて除去される。しかしながら、このプロセスにおいて、余分な金属材料のストリンガが金属トレース及び終端リングの側部に沿って残される可能性がある。この金属ストリンガは、流体吐出デバイスの様々な水分関連の故障を生じる可能性がある。例えば、幾つかの流体吐出デバイスの実際の故障は、２つのボンディングパッド間の水分関連の短絡であり、この場合、影響を受けたボンディングパッドのそれぞれは、水分によって終端リングのエッジに沿って金属ストリンガに短絡し、金属ストリンガが２つのパッド間の短絡を達成する。

当該デバイスの構成要素に対する電気接続は、フレキシブル回路をダイのボンディングパッドにワイヤボンディング又はＴＡＢボンディングすることによってなされる。フレキシブル回路は、外側の層を互いに接着するための接着剤を備える保護層の間に挟まれた電鋳銅トレースから作成される。ボンディングパッド領域に水分が存在することは、ワイヤボンド又はフレキシブル回路のトレースの腐食につながる可能性があり、フレキシブル回路の材料に損傷を与える可能性がある。特定の例として、接着層は、当該デバイスのボンディング領域に水分が存在する状態で層状に剥離する可能性がある。この腐食および損傷は、印刷アセンブリの故障につながる可能性がある。

従って、本明細書は、これら及び他の面倒な問題を軽減することができるデバイス及び方法を説明する。特に、終端リングの最上の金属層の一部が、ボンディングパッドを取り囲む領域において除去される。層のこの特定部分を除去することにより、ダイ表面の形状およびそれにより余分な材料の形成、即ち「ストリンガ」が低減される。このストリンガは、故障につながる隣接する電気構成要素間に、短縮された導電経路を提供する可能性がある。従って、ボンディングパッドのような電気構成要素に近いこのストリンガの除去は、流体吐出デバイスの係る短絡および他の水分関連の故障の可能性を低減する。

特に、本明細書は、流体吐出デバイスを説明する。流体吐出デバイスは、基板、及び流体を吐出するために基板内に形成された多数の行のノズルを含む。多数のボンディングパッドが、基板上に配置され、多数の行のノズルに電気結合される。終端リングが、基板上に配置され、多数の行のノズルを取り囲む。終端リングは、囲い込んだ形状である第１の金属層、及び第１の金属層の表面上に配置された第２の金属層を含む。第２の金属層は、多数のボンディングパッドに隣接して配置されたギャップを有する。

また、本明細書は、流体吐出デバイス上に終端リングを形成する方法も説明する。当該方法によれば、囲い込んだ第１の金属層が流体吐出デバイスの基板上に配置される。次いで、囲い込んだ第２の金属層が、囲い込んだ第１の金属層の表面上に形成される。次いで、囲い込んだ第２の金属層の一部が、除去される。除去された部分は、流体吐出デバイスのボンディングパッドの領域と一致する。

本明細書は、流体吐出デバイスを説明する。流体吐出デバイスは、基板、及び流体を吐出するために基板内に形成された多数の行のノズルを含む。多数のボンディングパッドが基板上に配置され、多数の行のノズルをコントローラに電気結合する。終端リングは、基板上に配置され、多数の行のノズル及び多数のボンディングパッドを取り囲む。終端リングは、多数の行のノズルを機械的および電気的に保護する。終端リングは、第１の金属層だけを含むボンディングパッドの領域を含む。また、終端リングは、第１の金属層、及び第１の金属層上に配置された第２の金属層を含むボンディングパッドでない領域も含む。

一例において、係るギャップ付き終端リングを用いることは、流体吐出デバイスの内部構成要素に電気的保護、機械的保護および化学的保護を提供するが、ボンディングパッドへの短絡経路を提供する可能性がある金属ストリンガの形成も低減し、その短絡経路は、流体吐出デバイスの複数の故障メカニズムという結果になる可能性がある。しかしながら、本明細書に開示されたデバイスは、多数の技術分野における他の事項および欠陥に対処することができることが意図されている。

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される限り、用語「ノズル」は、流体を表面上へ供給する流体吐出デバイスの個々の構成要素を意味する。ノズルは、少なくとも噴射チャンバ、吐出器およびノズルオリフィスを含む。

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される限り、用語「多数の」又は類似の言い回しは、１から無限大までを含む任意の正数として広く理解されるべきであることを意味する。

以下の説明において、例示のために、多くの特定の細部が、本システム及び方法の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者には明らかなように、本装置、システム及び方法は、これら特定の細部なしに実施され得る。本明細書において「例」又は類似の言い回しに対する言及は、その例に関連して説明された特定の特徴、構造または特性が説明されたように含まれるが、他の例において含まれないかもしれないことを示す。

図１は、本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リング（１０２）を備える流体吐出デバイス（１００）の上面図である。上述されたように、流体吐出デバイス（１００）は、流体を表面上へ精密に、正確に及び迅速に付着するために使用され得る。表面は、流体がインクである場合、用紙のような媒体であることができる。別の例において、表面は、積層造形において使用される粉末構築材料であることができる。この場合、流体は、三次元物体の層を形成するために赤外線エネルギーにより溶融され得るように、下に横たわる粉末構築材料の吸収を増大させる融剤である。他の例において、流体は、生化学的操作において実施される遺伝子溶液であることができる。他の例において、流体吐出デバイスは、流体の精密な（例えば、ピコリットルのスケール）ポンピング及び／又は混合を容易にするためにラボオンチップデバイスに実装され得る。

従って、流体吐出デバイス（１００）は、ノズルの行（１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４）を含む。各ノズルは、或る量の流体を保持する噴射チャンバ、流体が吐出されるノズルオリフィス、及びノズルオリフィスを介して噴射チャンバの外へ流体を強制的に出す吐出器を含む。図１は、４つの行（１０４−１、１０４−２、１０４−３、１０４−４）を示すが、任意の数の行が流体吐出デバイス（１００）に存在することができる。更に、簡略化のために、個々のノズルは図１に示されていない。基板（１０６）は、シリコン、ポリマー及びガラスを含む任意の数の材料によって構成される複数の薄膜層から形成され得る。行（１０４）のノズルは、堆積、マスキング及びエッチングの逐次の工程を通じて流体吐出デバイス（１００）の基板（１０６）に形成され得る。

また、流体吐出デバイス（１００）は、多数のボンディングパッド（１０８−１、１０８−２、１０８−３、１０８−４、１０８−５、１０８−６、１０８−７、１０８−８、１０８−９、１０８−１０）も含む。１０個のボンディングパッド（１０８）が図１に示されるが、任意の数のボンディングパッド（１０８）が流体吐出デバイス（１００）に存在することができる。ボンディングパッド（１０８）は、ノズルの多数の行（１０４）に電気結合され、ノズルの多数の行（１０４）をコントローラに電気結合する。例えば、上述されたように、動作中、コントローラは、吐出器のサブセットが付勢されて、対応するノズルオリフィスを通して流体の小滴を強制的に送る電気インパルスを送る。この信号は、コントローラからボンディングパッド（１０８）を介して個々の行に送られる。

また、流体吐出デバイス（１００）は、終端リング（１０２）も含む。終端リング（１０２）は、基板（１０６）上に配置される。幾つかの例において、終端リング（１０２）は、ノズルの行（１０４）、場合によっては、多数のボンディングパッド（１０８）も同様に取り囲む。例えば、図１に示されるように、多数のボンディングパッド（１０８）は、基板（１０６）のエッジ（端部）に沿って配置されることができ、終端リング（１０２）は、ボンディングパッド（１０８）と基板（１０６）のエッジとの間で多数のボンディングパッド（１０８）に沿って延びている。

終端リング（１０２）は、多くの目的を果たす。１つの目的は、終端リング（１０２）の内側にある構成要素、即ち流体吐出回路、ノズル及びボンディングパッド（１０８）の静電気保護を提供することである。言い換えれば、終端リング（１０２）は、流体吐出構成要素を取り囲む低抵抗接地経路を提供する。終端リング（１０２）は、デバイスのエッジに当たる何らかの静電放電を、終端リング（１０２）を介して接地に短絡し、それにより、これら潜在的に損傷を与える静電放電をデリケートな内部回路から離れるように導く。この例において、終端リング（１０２）の金属層は、流体吐出デバイス（１００）に電気接地を提供する基板（１０６）に結合される。

終端リング（１０２）の別の目的は、流体吐出デバイス（１００）に機械的な堅牢性を提供することである。例えば、製造中、複数の流体吐出デバイス（１００）が１枚の基板（１０６）上に形成され得る。次いで、個々の流体吐出デバイス（１００）が単一化されて分配される。単一化の間に、微小破壊または亀裂が、個々の流体吐出デバイス（１００）のエッジの周りに生じる可能性がある。終端リング（１０２）は、これら微小破壊または亀裂が、ノズル、ボンディングパッド（１０８）及び関連する回路のような他の構成要素を保持する流体吐出デバイス（１００）の部分へ伝わることを防止する。

終端リング（１０２）は、金属材料の複数の層を含む。特に、終端リング（１０２）は、第１の金属層（１１０）を含む。第１の金属層（１１０）は、ノズルの行（１０４）及び／又は多数のボンディングパッド（１０８）を取り囲む囲い込んだ形状である。第１の金属層（１１０）は、他の金属および金属合金に加えて、アルミニウム、アルミニウム・銅、又はタンタル・アルミニウムのような、任意の金属または金属合金から形成され得る。

また、終端リング（１０２）は、第１の金属層（１１０）の表面（上側）に配置された第２の金属層（１１２）も含む。第１の金属層（１１０）と同様に、第２の金属層（１１２）は、他の金属および金属合金に加えて、アルミニウム、アルミニウム・銅、又はタンタル・アルミニウムのような、任意の金属または金属合金から形成され得る。

第２の金属層（１１２）は、多数のボンディングパッド（１０８）に隣接して配置されたギャップを含む。即ち、第２の金属層（１１２）は、ボンディングパッドの領域の周りを除いて、ノズルの多数の行（１０４）を取り囲む。ボンディングパッドの領域は、ボンディングパッド（１０８）に隣接する第１の金属層（１１０）のその部分であることができる。言い換えれば、終端リング（１０２）は、ボンディングパッド（１０８）に隣接するボンディングパッドの領域を含む。終端リング（１０２）のボンディングパッドの領域は、第１の金属層（１１０）だけを含む一方で、ボンディングパッド（１０８）に隣接していない終端リング（１０２）の部分を含む、終端リング（１０２）のボンディングパッドでない領域は、第１の金属層（１１０）及び第２の金属層（１１２）の双方を含む。言い換えると、終端リング（１０２）の第２の金属層（１１２）におけるギャップは、ボンディングパッド（１０８）のアレイと同じ長さであることができる。

ボンディングパッド（１０８）に隣接した領域から第２の金属層（１１２）を取り除いた状態の終端リング（１０２）は、水分関連の面倒な問題に起因した故障の危険性を低下させる。例えば、金属ストリンガは、ボンディングパッド（１０８）の堆積中に第２の金属層（１１２）に隣接して生じるかもしれない。これらストリンガは、隣接するボンディングパッド（１０８）間、及び金属終端リング（１０２）とボンディングパッド（１０８）との間に導電経路を提供する。水分が存在する状態でのこの導電経路は、流体吐出デバイス（１００）を使用できない状態にする短絡という結果になる可能性がある。

図２は、本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リング（図１、１０２）の一部の拡大された等角図である。特に、図２は、図１のボックス（図１、１１４）により示されたその部分である。図２から看取され得るように、第２の金属層（１１２）は、ボンディングパッドの領域、又はボンディングパッド（１０８）を含むように流体吐出デバイス（図１、１００）上に画定されたその領域が始まるところで停止する。対照的に、第１の金属層（１１０）はこのボンディングパッドの領域に存在する。図３から看取され得るように、第２の金属層（１１２）のこの部分を終端リング（図１、１０２）から取り除くことは、終端リング（図１、１０２）のエッジに沿った金属ストリンガの形成を防止し、係るストリンガは、流体吐出デバイス（図１、１００）の故障の媒介物である。

図３Ａ及び図３は、本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リング（図１、１０２）を備える流体吐出デバイス（図１、１００）の断面図である。特に、図３Ａは、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、図３Ｂは図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。図３Ａは、ボンディングパッド（１０８）に隣接するのが望ましくないかもしれないストリンガ（３２６）を示す。特に、図３Ａは、流体吐出デバイス（図１、１００）の構成要素が配置される表面を提供する基板（１０６）を示す。図３Ａは、終端リング（図１、１０２）のボンディングパッドでない領域を示す。係るボンディングパッドでない領域において、終端リング（図１、１０２）は、第１の金属層（１１０）及び第２の金属層（１１２）を含む。

第１の金属層（１１０）及び第２の金属層（１１２）は、誘電体材料の層（３１８−１、３１８−２）に配置されて、それらを周囲の構成要素から絶縁することができる。誘電体層（３１８−１、３１８−２）は、ＴＥＯＳ及び二酸化ケイ素を含む任意の誘電体材料から形成され得る。

第１の金属層（１１０）は、基板（１０２）へ通り抜けるコンタクト（３２２）を含み、第２の金属層（１１２）は、第２の金属層（１１２）を第１の金属層（１１０）に電気結合するバイア（３２０）を含む。簡略化するために、コンタクト（３２２）及びバイア（３２０）のそれぞれの一例が参照符号で示される。幾つかの例において、第１の金属層（１１０）は、基板（１０６）の拡散領域（３２３）に結合される。拡散領域（３２３）は、第１の金属層（１１０）と基板（１０６）との間に低抵抗コンタクトを形成するために、ホウ素のような、高濃度にドーピングされたインプラントを含むことができる。

本明細書で説明されるような構造体、即ち２つの金属層（１１０、１１２）及び対応するバイア（３２０）及びコンタクト（３２２）は、流体吐出デバイス（図１、１００）の共通接地、ひいては静電放電に対して流体吐出デバイス（図１、１００）の構成要素を保護することを容易にする。また、当該構造体は、個々の流体吐出デバイス（図１、１００）の単一化中に生じる可能性がある亀裂が内部の方へ伝わること、及びノズル、ボンディングパッド（１０８）及び他の回路のような他の構成要素に潜在的に損傷を与えることを防止するので、機械的頑強性も提供する。

終端リング（図１、１０２）の上側には、パッシベーション層（３２４）が配置される。パッシベーション層（３２４）は、下にある構成要素を腐食から保護する。また、パッシベーション層（３２４）は、炭化ケイ素または窒化ケイ素を含む任意の数の材料から形成され得る。

上述のように、図３Ａは、ボンディングパッド（１０８）に不都合に隣接するかもしれない金属ストリンガ（３２６）も示す。ストリンガ（３２６）は、ボンディングパッド（１０８）の形成による副産物として形成される。特に、図３Ｂに示されるボンディングパッド（１０８）の形成中、タンタルのような金属材料が、パッシベーション層（３２４）の全表面にわたって堆積される。マスキング及びエッチングのプロセス中、当該材料は、ボンディングパッド（１０８）の第１の層（３２８）を形成するために望まれている場合を除いて、パッシベーション層（３２４）から取り除かれる。しかしながら、図３Ａから看取され得るように、パッシベーション層（３２４）が第２の金属層（１１２）の側部を通り過ぎるので、パッシベーション層（３２４）に垂直のリッジ（隆起部）が存在する。そのパッシベーション層（３２４）の垂直のリッジに沿って形成されたストリンガ（３２６）は、ボンディングパッドの第１の層（３２８）を形成するためのエッチング後に、残される。このストリンガ（３２６）がボンディングパッドの領域に残留する場合、導電経路が、終端リング（図１、１０２）とボンディングパッド（１０８）との間に存在し、かくして流体吐出デバイス（図１、１００）の潜在的な故障という結果になる。特に、水分がカプセルの材料（３３０）を通り抜けて侵入できた場合、このストリンガ（３２６）は、流体吐出デバイス（図１、１００）の故障につながる、ボンディングパッド（１０８）間に短絡導電経路を形成する。これらストリンガ（３２６）は、ボンディングパッドの領域に残されている場合、ボンディングパッド間の故障も容易にする可能性がある。より具体的には、ボンディングパッド（１０８）の間隔は、短絡がボンディングパッド（１０８）間に生じる可能性がないほど十分な距離であるが、終端リング（図１、１０２）とボンディングパッド（１０８）との間の間隔は、より短く、それ故に隣接するボンディングパッド間に電気短絡経路を生じる。

ボンディングパッドでない領域におけるストリンガ（３２６）の存在は、流体吐出デバイス（図１、１００）の他の部分に電気構成要素が無いことに起因して許容できる。言い換えれば、ストリンガは、ボンディングパッドの領域に生じる電気的活動に起因して、ボンディングパッドの領域から除去されることが望ましい。

幾つかの例において、流体吐出デバイス（図１、１００）は、多数のボンディングパッド（１０８）及び終端リング（図１、１０２）の一部の上に配置されたカプセルの材料（３３０）も含む。カプセルの材料（３３０）は、ノズルの行（図１、１０４）に吐出制御信号を供給するコントローラとボンディングパッド（１０８）との間の電気接続を機械的に及び電気的に更に保護する役割を果たす。

図３Ｂは、終端リング（図１、１０２）のボンディングパッドの領域を示す。流体吐出デバイス（図１、１００）のボンディングパッドは、電気接続用のランディングパッドであり、層間の電気相互接続と共にアルミニウム、タンタル及び／又は金から形成され得る金属ランディングパッドを含む。タンタルから形成され得る第１の層（３２８）及びアルミニウムから形成され得る第２の層（３３２）は、ボンディングパッドに化学的防護を提供する。また、タンタルの第１の層（３２８）は、金のアルミニウムへの混入／拡散により生じる問題を防止するために、金のランディングパッドとアルミニウムの第２の層（３３２）との間の障壁としての機能も果たす。また、金は、フレキシブルビーム又はワイヤボンドが取り付けられるボンディングパッドの最も外側の電気導電層としての機能も果たす。

上述されたように、このボンディングパッドの領域において、終端リング（図１、１０２）は、第２の金属層（図１、１１２）を含まない。従って、ボンディングパッド（図１、１０８）の近傍においてパッシベーション層（３２４）に形成された垂直のリッジは存在せず、それ故に終端リング（図１、１０２）とボンディングパッド（図１、１０８）との間の短絡導電経路という結果になる可能性があるストリンガ（図３Ａ、３２６）は形成されない。図３Ｂから看取され得るように、ボンディングパッドは、第１の層（３２８）を含む多数の層を含む。第１の層（３２８）は、エッチングプロセスが第２の金属層（図１、１１２）の近傍におけるパッシベーション層（３２４）のエッジに沿ってストリンガを堆積する材料から形成され得る。係る材料の例は、タンタルである。第２の層（３３２）のような他の層は、何らかの係るストリンガを残さないアルミニウムのような異なる材料から形成され得る。

図４は、本明細書で説明される原理の一例による、ギャップ付き終端リング（図１、１０２）を備える流体吐出デバイス（図１、１００）を形成するための方法（４００）の流れ図である。方法（４００）によれば、囲い込んだ第１の金属層（図１、１１０）が流体吐出デバイス（図１、１００）の基板（図１、１０６）上に形成される（ブロック４０１）。第１の金属層（図１、１１０）は、ノズル及びボンディングパッド（図１、１０８）のような、流体吐出デバイス（図１、１００）の構成要素を電気的に及び機械的に保護する終端リング（図１、１０２）の第１の部分を形成する。それは、あらゆる側面から当該構成要素を保護するように囲い込み、様々な金属または金属合金から形成され得る。囲い込んだ第１の金属層（図１、１１０）を形成することは、それが形成される基板（図１、１０６）に第１の金属層（図１、１１０）を電気結合することを含むことができる。これは、基板（図１、１０６）にリセスをエッチングし、次いで当該リセスへ材料を堆積することによって行われ得る。係るコンタクトにより、第１の金属層（図１、１１０）が、流体吐出デバイス（図１、１００）に接地接続を提供することが可能になる。第１の金属層（図１、１１０）の形成は、第１の金属層（図１、１１０）を構成する材料の堆積、第１の金属層（図１、１１０）を画定する領域のマスキング、及びエッチャントを用いてマスクの下にない材料を除去することを含むことができる。次いで、マスクは、所望のパターンで第１の金属層（図１、１００）を残して除去され得る。

次に、囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）が、囲い込んだ第１の金属層（図１、１１０）上に形成される（ブロック４０２）。第１の金属層（図１、１１０）と同様に、第２の金属層（図１、１１２）は、様々な異なる材料から形成され得る。囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）は、堆積プロセスによって第１の金属層（図１、１１０）の表面に形成される。次に、囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）の一部が除去される（ブロック４０３）。特に、ボンディングパッドの領域、即ちボンディングパッド（図１、１０８）が形成されるべき流体吐出デバイス（図１、１００）の領域のすぐ近隣にある第２の金属層（図１、１１２）のその部分が、除去され得る。これは、第２の金属層（図１、１１２）を形成する材料の一部をマスキングしてエッチングによって除去することによって行われ得る。

終端リング（図１、１０２）のボンディングパッドの領域の周りに、このギャップを備える第２の金属層（図１、１１２）を形成することは、ボンディングパッド（図１、１０８）とストリンガ（図３、３２６）との間の短絡した導電経路が除去されるので、水分関連の故障および他の電気的故障の可能性を低減する。言い換えれば、終端リング（図１、１０２）の形成後に、ボンディングパッド（図１、１０８）の第１の層（図３、３２８）が形成される場合、第１の層（図３、３２８）を構成する材料の一部が、第２の金属層（図１、１１２）の近傍に残される。そのストリンガ材料（図３、３２６）がボンディングパッド（図１、１０８）の近くに残される場合、それは、流体吐出デバイス（図１、１００）全体の故障を生じる可能性がある。従って、ボンディングパッドの領域に隣接するこれらストリンガ（図３、３２６）を含まない流体吐出デバイス（図１、１００）を作成することにより、電気的故障の可能性が低減されると同時に、機械的頑強性が維持される。幾つかの例において、囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）は、流体吐出デバイス（図１、１００）の多数のボンディングパッド（図１、１０８）の基層と同時に形成される。そのように行うことは、流体吐出デバイス（図１、１００）を形成するための多数の個別の工程を低減する。

図５は、本明細書で説明される原理の別の例による、ギャップ付き終端リング（図１、１０２）を備える流体吐出デバイス（図１、１００）を形成するための方法（５００）の流れ図である。当該方法によれば、囲い込んだ第１の金属層（図１、１１０）が、流体吐出デバイス（図１、１００）の基板（図１、１０６）上に形成される（ブロック５０３）。これは、図４に関連して説明されたように実施され得る。

次いで、囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）が、囲い込んだ第１の金属層（図１、１１０）上に形成される（ブロック５０２）。これは、図４に関連して説明されたように実施され得る。次いで、ボンディングパッドの領域に隣接する、囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）の一部が、除去される（ブロック５０３）。これは、図４に関連して上述されたように実施され得る。

囲い込んだ第２の金属層（図１、１１２）の一部を除去すること（ブロック５０３）により、終端リング（図１、１０２）が完成した後、パッシベーション層（図３、３２４）が終端リング（図１、１０２）上に堆積される（ブロック５０４）。パッシベーション層は、終端リング（図１、１０２）の腐食の可能性を低減するために電気的および化学的パッシベーション（不動態化）を提供する。次いで、追加の層が、ボンディングパッドを形成するために堆積され得る（ブロック５０５）。この例において、追加の層は、ストリンガ（図３、３２６）の形成につながる第１の層（図３、３２８）を含むことができる。しかしながら、ボンディングパッド（図１、１０８）の近傍における第２の金属層（図１、１１２）を除去することにより、係るストリンガは、その領域に存在せず、ひいてはこの領域における故障量を低減する。次いで、カプセルの材料（図３、３３０）が、終端リング（図１、１０２）及び多数のボンディングパッド（図１、１０８）の上に堆積され得る（ブロック５０６）。カプセルの材料（図３、３３０）は、ボンディングパッド、及びノズルの行（図１、１０４）に制御信号を送るコントローラとボンディングパッドとの間の電気接続に更なる保護を提供する。

一例において、係るギャップ付き終端リングを用いることは、流体吐出デバイスの内部構成要素に電気的保護、機械的保護および化学的保護を提供するが、ボンディングパッドに短絡経路を提供する可能性がある金属ストリンガの形成も低減し、その短絡経路は、流体吐出デバイスの複数の故障メカニズムという結果になる可能性がある。しかしながら、本明細書に開示されたデバイスは、多数の技術分野における他の事項および欠陥に対処できることが意図されている。

前述の説明は、説明される原理の例を例示および説明するために提示された。この説明は、網羅的にする又はこれら原理を、開示された何らかの全く同一の形態に制限することが意図されていない。多くの変更および変形が、上記の教示に鑑みて可能である。

Claims (15)

1. 流体吐出デバイスであって、
   基板と、
   流体を吐出するために前記基板内に形成された多数の行のノズルと、
   前記基板上に配置され、前記多数の行のノズルに電気結合された多数のボンディングパッドと、
   前記行のノズルを取り囲む、前記基板上に配置された終端リングとを含み、前記終端リングは、
   囲い込んだ形状である第１の金属層と、
   前記第１の金属層の表面上に配置された第２の金属層とを含み、前記第２の金属層が、前記多数のボンディングパッドに隣接して配置されたギャップを含む、流体吐出デバイス。
2. 前記第１の金属層および前記第２の金属層は、アルミニウム、タンタル、アルミニウム・銅、及びタンタル・アルミニウムからなるグループから選択された成分から形成される、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
3. 前記多数のボンディングパッド及び前記終端リングの一部の上に配置されたカプセルの材料を更に含む、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
4. 前記多数のボンディングパッドが、前記基板のエッジに沿って配置されている、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
5. 前記終端リングは、前記多数のボンディングパッドに沿って延びている、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
6. 前記ギャップは、前記多数のボンディングパッドを含む領域の長さと同じ長さである、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
7. 前記終端リングの上に配置されたパッシベーション層を更に含む、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
8. 流体吐出デバイス上に終端リングを形成する方法であって、
   前記流体吐出デバイスの基板上に前記終端リングの囲い込んだ第１の金属層を形成し、
   前記囲い込んだ第１の金属層上に、囲い込んだ第２の金属層を形成し、
   前記終端リングのギャップ付き第２の金属層を形成するために、前記流体吐出デバイスのボンディングパッドの領域に隣接する前記囲い込んだ第２の金属層の一部を除去することを含む、方法。
9. 前記囲い込んだ第２の金属層は、前記流体吐出デバイスの多数のボンディングパッドの第１の層と同時に形成される、請求項８に記載の方法。
10. 前記終端リング、及び前記流体吐出デバイス上に配置された多数のボンディングパッドの上にカプセルの材料を堆積することを更に含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記終端リングの上にパッシベーション層を堆積することを更に含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記パッシベーション層の堆積後に、前記ボンディングパッドの追加の層を堆積することを更に含む、請求項８に記載の方法。
13. 流体吐出デバイスであって、
    基板と、
    流体を吐出するために前記基板内に形成された多数の行のノズルと、
    前記基板上に配置され、前記多数の行のノズルをコントローラに電気結合するための多数のボンディングパッドと、
    前記多数の行のノズルを機械的および電気的に保護するために、前記行のノズル及び前記多数のボンディングパッドを取り囲む、前記基板上に配置された終端リングとを含み、前記終端リングは、
    第１の金属層だけを含むボンディングパッドの領域と、
    前記第１の金属層、及び前記第１の金属層上に配置された第２の金属層を含むボンディングパッドでない領域とを含む、流体吐出デバイス。
14. 前記第１の金属層および前記第２の金属層は、アルミニウム、タンタル、アルミニウム・銅、及びタンタル・アルミニウムからなるグループから選択された成分から形成される、請求項１３に記載のダイ。
15. 前記多数のボンディングパッドと前記ダイ終端リングの前記ボンディングパッドの領域の上に配置されたカプセルの材料を更に含む、請求項１３に記載のダイ。

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