JPH10181029A - インクジェット印刷ヘッド、インクジェット印刷ヘッド用インク・カートリッジ、インクジェット印刷ヘッド・ダイス又はチップの製造方法 - Google Patents

インクジェット印刷ヘッド、インクジェット印刷ヘッド用インク・カートリッジ、インクジェット印刷ヘッド・ダイス又はチップの製造方法

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JPH10181029A
JPH10181029A JP9336339A JP33633997A JPH10181029A JP H10181029 A JPH10181029 A JP H10181029A JP 9336339 A JP9336339 A JP 9336339A JP 33633997 A JP33633997 A JP 33633997A JP H10181029 A JPH10181029 A JP H10181029A
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cell
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wafer
die
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フランク・エドワード・アンダーソン
Paul Albert Cook
ポール・アルバート・クック
Anna Catherine Cramer
アンナ・キャスリン・クレイマー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分解能が増大されたサーマル・インクジェッ
ト印刷ヘッド用の大型アレイ状ヒータ・チップ又はダイ
スを提供する。 【解決手段】 分解能が増大されたサーマル・インクジ
ェット印刷ヘッド構造及びサーマル・インクジェット印
刷ヘッド用大形アレイ状ヒータ・チップを形成する方法
が開示されており、複数の電気部品のセルがシリコン・
ウェハー面内において複数の列状パターンで画成されて
いる一体「メガチップ」を製造することによって達成さ
れる。第１の列における複数のセルは、隣接列の複数の
セルとは垂直方向にオフセットされて、該隣接列のセル
が該第１列におけるセル間のギャップに部分的に重なる
ようになっている。メガチップは、２つの隣接列の各々
からの少なくとも１つのセルをグループ化し、メガチッ
プを取り除くようにウェハーをダイシングすることによ
って形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ、より詳細には、分解能が増大したサーマル・イ
ンクジェット印刷ヘッド構造及び同構造を形成する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、熱エネルギーをインクに伝達
することによってインク小滴を噴出するための運動エネ
ルギーを利用するインクジェット方法で好都合に使用さ
れる。この方法では、熱エネルギーによって引き起こさ
れたインクの液体から蒸気への遷移に起因する急速な容
積変化がインクの中で生じる。その結果としてのインク
小滴が、記録ヘッドに形成された噴出出口（ノズル）か
ら噴出され、こうしてインク小滴が形成される。インク
を受け入れる媒体、或いは記録媒体はノズルの近くに置
かれて、噴出された小滴は、その記録媒体の表面に接触
して情報記録を確立する。
【０００３】一般に、上記のインク噴出方法で使用され
る記録ヘッド或いは印刷ヘッドは、インク小滴を噴出す
るインク噴出出口或いはインク噴出ノズルと、熱エネル
ギーを発生する電熱変換素子を含むインク噴出出口とつ
ながっているインク液通路とを有している。電熱変換素
子は、抵抗材における２つの電極間に電圧を印加するこ
とによって加熱する抵抗層或いは抵抗体を含んでいる。
この種の印刷ヘッドでは、毛管現象、圧力低下等によっ
て誘起される力が、インク液体通路内のインクに付与さ
れ、メニスカスがインク噴出出口に隣接する液体通路内
で形成されるようにバランスされている。インク小滴が
前述のインクに対して付与されたエネルギーによって噴
出されるたびに、インクはインク通路に引き入れられ、
メニスカスが、インク噴出出口に隣接したインク通路内
に再度形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】サーマル・インクジェ
ット・ヒータ・チップ或いはダイスは、シリコンの能動
半導体装置で従来通りに形成される。ヒータ・シリコン
・チップは、合致するノズル・プレートと組み合わされ
て、インク滴の熱噴出のためのノズルを形成する、水平
及び垂直の両方に配置された抵抗素子及び能動素子のア
レイを含んでいる。印刷受容媒体（例えば、ペーパ）に
対するノズル・プレートの物理的配置に応じて、垂直の
高さ或いは大きさ、ノズルの径、並びにノズル間の間隔
は、印刷帯状部の垂直方向の大きさを決定し、水平方向
の幅及び間隔は印刷ヘッドの実装密度及び点火速度能力
を決定する。印刷速度及び分解能密度が増大するにつれ
て、益々大きな素子アレイが要求される。これらのアレ
イは、より小さいダイスの複数の素子をＴＡＢ（テープ
自動化ボンディング）媒体上に設置することによって形
成することができる。しかしながら、個別のダイス取り
付け許容範囲は維持することが難しい。代替的には、数
百の素子は単一の非常に大きなチップ上であるが、製造
上の適切なより低い歩留まりで配置することができる。
この欠点は、米国特許第5,218,754号のような先行技術
で認識されていた。本特許はヒータチップをより長く製
作する可能性があることを示唆するものである。一般的
には、歩留まりは、より長いチップとすることで減少す
るので、欠陥のある加熱素子を含む可能性がより少な
く、これらに互いに隣接する複数のより小さなチップを
製造することは望ましい。しかしながら、推測すること
ができるように、多重チップ・アライメントの難しさ
は、インクジェット印刷ヘッドのチップ数が増加するに
つれて増大する。このアライメント問題は、単一のダイ
ス或いはチップ上におけるヒータ及びノズルのアレイで
構成された複数のバンク或いはセルを集めて一塊にする
こと又は束ねることによって本発明では回避されてい
る。
【０００５】本インクジェットのヒータ・アレイ・シリ
コン・ウェハー処理は、関連ノズル・プレートと合致さ
せるために、その上に単一の能動及び受動パターンを有
するダイス或いはチップ上に単一のバンク或いは複数の
セルを形成する。シリコン・ウェハーからのダイシング
及び分離に先行して、これらのチップは検査され、欠陥
チップは、マークを付けられ、それらは使用されるべき
でないことを指示する。良否のバンク或いはセルに対す
る位置決めの歩留まりの調査は、最も不適切なバンクは
ウェハーの外周に隣接していて、最高の歩留まりのバン
クはウェハーの内部にあることを示している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト印刷ヘッド用の、高歩留まりで、低コストの、非常に
大きなアレイ状のノズル・ヒータ・チップ（「メガチッ
プ」又は「メガダイス」）に関すると共に、その非常に
大きなアレイ状ノズル・ヒータ・チップの製造方法に関
し、数百のヒータ素子が、精密な相対的位置決め許容差
で単一チップに多重素子アレイ状に構成されて、各ウェ
ハーから高歩留まりの生産が期待できるものである。
【０００７】更に、本発明は、共通のシリコン・ウェハ
ー処理ライン上において、複数のヒータ／ノズルから成
る多数のバンクを形成する単一アレイ幾何形状を使用し
ての共通処理で、ハイエンド及びローエンド双方のイン
クジェット市場要求に適合する方法を提供する。
【０００８】インクジェット印刷ヘッドで使用するチッ
プを製造する本発明の好適方法は、シリコン・ウェハー
を処理し、そこに形成された電気部品を有する複数の個
別セルを設けるステップと、シリコン・ウェハーの少な
くとも高歩留まり部分に複数セルを有する第１ダイスを
画成するステップと、シリコン・ウェハーの一部に少な
くとも第２のダイスを画成するステップであり、前記第
２ダイスが前記第１ダイスに含まれたセル数と異なるセ
ル数を有するように為すステップと、シリコン・ウェハ
ーをダイシングし、それぞれのダイスをシリコン・ウェ
ハーの残りから分離するステップと、の諸ステップを含
んで構成される。
【０００９】本発明の好適なインクジェット印刷ヘッド
は、複数のセルと、複数のインク・チャンバーを形成す
る層とを含む一体メガチップを備え、該セルの各々が複
数のヒータ素子と、該ヒータ素子を選択的に励起する回
路とを有している。この印刷ヘッドは、前記メガチップ
上に横たわる少なくとも１つのノズル・プレートを更に
備え、該ノズル・プレートが複数のノズルを含み、該複
数ノズルの各々が、インク供給量を受容する対応するイ
ンク・チャンバー上に横たわっている。あるインク・チ
ャンバーに対応するヒータ素子は、その対応するインク
・チャンバー内のインクを加熱する。複数のセルの配列
としては、第１セルが第２セルからオフセットされて、
第１セルに関連されたノズルが、第２セルに関連された
ノズルに対して少なくとも幾らかの相対的重なりを為す
ように配列されている。
【００１０】好ましくは、本発明の複数の単一セル・パ
ターンは垂直アライメントで配置されるが、すぐ次のセ
ル列が垂直セル間の空間で部分的に重なるように水平方
向にオフセットされている。このように、個別セルは、
所望のように、より大きなセル・アレイを形成するよう
にグループ化され、拡張され得る。部分的重なりによっ
て、アレイはその小滴間隔の密度を保持でき、必要なら
ば、単一パターン或いは個別パターンは個別ダイスに分
離することができる。これらのセル・パターンがウェハ
ー処理中に確立されるので、この多重セルを有する「メ
ガ」チップはセル・パターンの精密な相対的位置決めを
可能にする。
【００１１】本発明の他の特徴及び長所は、以下の本発
明の図面及び詳細な説明で判明され得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用できる例示
目的のみのインクジェット・プリンタ１０の実施例を示
している。図１において、ペーパ或いは薄膜プラスティ
ック等で作られている印刷受容媒体である印刷受容媒体
１２は、重ね合ったシート送りローラ対１６，１８によ
って案内され、媒体駆動機構、本例では駆動モータ１９
の制御の下で矢印１４の方向に移動される。
【００１３】図１及び図２に示されているように、印刷
カートリッジ２８は、ローラ対１６，１８によって順次
移送される印刷受容媒体１２に非常に接近して運ばれる
キャリア２２上に取り付けられている。矢印２４によっ
て示されているように、カートリッジ２８（とその結果
としての印刷ヘッドキャリア２２と）は、印刷受容媒体
１２に対して直交する往復運動ができるように取り付け
られる。この目的のために図１に示されているように、
キャリア２２は、一つの案内シャフト２６，２７に沿っ
ての往復運動ができるように取り付けられている。キャ
リッジ２８は、複数の個別に選択できて起動できるノズ
ル３０ａ（図４及び図５を参照）を有するノズル・プレ
ート３０に取り付けられたチップ２０を含む記録ヘッド
・ユニット或いは印刷ヘッド２９と、タンク或いはボト
ル等のインク保持リザーバ３２内の特定量のインクとを
含んでいる。ノズル・プレート部３０は、好ましくは、
ステンレス鋼（しばしば、厚いフィルム側に取り付ける
ために金及び／或いはタンタルで両側がコーティングさ
れている）や、或いは硬質で薄く、高耐摩耗性ポリマー
層で形成されている。ノズル・プレート３０は、その下
のシリコン構造を良好に見えるようにするために透明で
あるとして図面に示されている。しかしながら、本発明
で実施されている典型的なノズル・プレートは透明でな
い。インクジェット印刷ヘッド２９のノズル・プレート
３０におけるインク噴出ノズル３０ａは、印刷受容媒体
１２に向かい合っており、インクは印刷受容媒体１２上
に印刷を行うために、ノズルの中のインクを熱的に加熱
することによって噴出され得る。図４に示されたノズル
３０ａは、尺度通りに示されていなく、複数示されてお
り、その数は単なる例示であることにご留意して頂きた
い。
【００１４】キャリア２２の往復運動或いは側部から側
部への運動は、図示された例では、ケーブル或いは駆動
ベルト３４と、モータ４０によって駆動されるベルト３
４を担持するプーリ３６，３８とを含む伝動機構を有す
るキャリア駆動装置によって確立されている。このよう
に、印刷カートリッジ２８を、キャリア駆動装置及び電
子機器４６の制御によって画成され且つこれらの制御の
下での経路に沿って指定された各種位置に移動させられ
且つ位置決めされることができる。
【００１５】キャリア２２及びカートリッジ２８は、電
源４４からの電力をカートリッジ２９に供給し、プリン
タ制御ロジック（ＰＣＬ）を含む電子機器４６からカー
トリッジ２９に制御信号及びデータ信号を供給するフレ
キシブル（可撓性）プリント回路ケーブル４２によって
電気的に接続される。図３に示されているように、ノズ
ル・プレート３０はチップ２０に結着され、該チップ２
０はリザーバ３２に結着されている。制御信号及び電力
を含むチップＩ／Ｏは、チップ２０に（電気的接続を含
む）Ｉ／Ｏ接続するためのＴＡＢ回路３１及びそれにお
ける離隔された複数の集積ランド３３（図３、図７及び
図８を参照）を介して用いられる。図示された例におい
て、テープ３１はその中に複数の端子パッド３１ａ（図
７を参照）を伴ってリザーバ３２の一面に沿って延在
し、該複数のパッド３１ａがフレキシブル・プリント回
路ケーブル４２上の端子突起部４３（図３を参照）と符
合して係合する。図示及び理解を容易にするために、フ
レキシブル・プリント回路ケーブル４２及びその突起し
た電気接続部４３を担持するキャリア２２の一部は、Ｔ
ＡＢ回路或いはテープ３１の端子パッド３１ａから離隔
されて示されている。しかしながら、キャリッジ２８を
キャリア２２に挿入するに及んで、電気的な符合係合
が、テープ３１の端子パッド３１ａと可撓性プリント回
路ケーブル４２の突出部４３との間に生じる。接点４３
とパッド３１ａとを係合するための摺動摩擦係合を含む
多数の技術があり、任意のこうした技術は、２つの接続
部の間の静電放電が符合係合或いは相互接続中に最少に
されるか或いは避けられる限り通用する。
【００１６】上記構造において、印刷が図１の矢印２４
の方向のキャリア２２の移動と同時に起きると、各ノズ
ル３０ａに関連した電熱変換素子（抵抗器）が記録デー
タに従って選択的に駆動されて、インク小滴がノズル・
プレート３０のノズル３０ａから噴出し、インク滴が印
刷受容媒体１２上に当たって、それらインク小滴がその
印刷受容媒体１２上に記録情報を形成する。
【００１７】図４は、印刷ヘッド２９の一部を形成する
電気部品のバンク或いはセル２１を有する集積回路（Ｉ
Ｃ）チップ２０の著しく拡大された概略図である。実際
の測定の点において、チップ２０は、約１／３インチ
(〜８．５ｍｍ)×１／９インチ(〜２．８ｍｍ)である。
チップ２０は、フォトレジストで被覆され、マスクを介
してフォトリソグラフィ術に従って露光され、エッチン
グ浴に晒され、半導体製造技術で周知の処理で不純物を
ドーピングされる又は加えられるシリコン・ウェハーか
ら従来のように切断された多数の中の１つである。この
処理は、Ｉ／Ｏパッド３５のための金属化を含んで、幾
つかの層に亙って繰り返され、通常通りに単一のウェハ
ー上に複数の集積回路チップを形成し、次いでそれが複
数の個別のチップ或いはダイスに切断或いはダイシング
されることになる。
【００１８】図５に示されているように、チップ２０の
セル２１は、それぞれ複数の抵抗器２３及び能動回路２
５ａ，２５ｂのような電気部品を含んでいる。抵抗器２
３は、好ましくは、１つの抵抗器がノズル３０ａと一対
一で関連されて、長手方向に延びるアレイ状に配列され
ている。各抵抗器は、例えば、抵抗器のアレイ（図５に
示されている）の両側に図４に示されたように配置され
ている電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む能動回路
２５ａ或いは２５に接続されている。これらＦＥＴは２
つの列２５ａ，２５ｂによって示される。能動回路は、
例えば、マトリックス状に配列させることができ、デー
タ・ライン及びアドレス・ラインを含むことができる。
チップ２０の周辺に沿ってのＩ／Ｏパッド３５は、チッ
プの中のアドレス及びデータのライン・バス（図示せ
ず）に接続させることができる。
【００１９】図５に示されているように、チップ２０
は、該チップ後方のインク・リザーバ３２からヒータ抵
抗器２３上方のチャネル或いはチャンバー５４へのイン
ク通過を可能とするシリコンを貫通する１つ或いは複数
のビア５２を有する。これらビア５２は、グリットブラ
スト或いはレーザ切断によって切断することができる。
チャネル或いはチャンバー５４は、ノズル・プレート３
０及び厚いスペーサまたは絶縁膜５６と組み合わされて
且つ画成されて形成され得る。厚膜層５６はエッチング
され得て、ヒータ抵抗器２３を露出し、該ヒータ抵抗器
がその上に保護金属を含み得ることによって、該抵抗器
２３はインク・チャネル下方に配置されることになる。
代替的には、インク・チャネル及びノズルを当業界で公
知なように単一のポリマー材から製作することができ
る。しかしながら、そうしたポリマー・ノズル・プレー
トは、パッド３５等の電気的接続点を露出するスロット
或いは開口を含むことになる。図５に示されているよう
に、インクは、矢印で示されているように、ビア穴５２
からチャネル５４の中へ、そしてノズル３０ａを介して
外側へ流れる。
【００２０】本発明に従えば、図６乃至図１０に示され
ているように、多数のセル或いはバンク２１を含む単一
の大きなメガチップが形成され、その中には、少なくと
も一対の部分的に重なって水平に変位されたセル２１が
単一の半導体ウェハーから切り出されている。理解して
頂けるように、図４乃至図８に示されて機能的に同等で
ある素子は、全般的に、共通素子符号を使用して同一視
されている。例えば、図４のセル２１は図６乃至図１０
のセル２１と実質的に同等である。
【００２１】図６は、単一のチップ或いはメガチップ５
０を含む印刷ヘッド４８の部分図を示し、単一のシリコ
ン基板１００をダイシングすることによって半導体シリ
コン・ウェハーから得られた多数のシリコン・セル或い
はバンク２１を有する（図９及び図１０を参照）。メガ
チップ５０はノズル・プレート３０で覆われ、該ノズル
・プレートがインクを排除するための複数のノズル或い
はオリフィス３０ａを含む。ノズル３０ａは、メガチッ
プ５０のセル或いはバンク２１の全てを覆っている単一
のノズル・プレートによって提供されることも、或い
は、セル２１の数に対応する多数のノズル・プレートで
構成することもできる。これらセル２１は、実質的に同
一であり、図４に示されたセル２１と一般的に対応す
る。
【００２２】メガチップ５０を含む個別のセル・パター
ンの数は、部分的には、個別のセル２１の各々における
ヒータ抵抗器２３の数に依存する。個別のセル・パター
ンの数の選択のための他の考慮すべき事項は、構造上の
強さ及び歩留まりの考慮すべき事項を含む。３つのセル
・パターンの選択は、列アライメント状の２つのものよ
りも大きな構造上の強さを提供するが、隣接するが重な
りに対して列でオフセットされている２つは１列に整列
されている２つのセルよりも強くもある。付加セルを有
するメガチップも可能であり且つ極端に高い分解能に対
する特定の要求においてさえ望ましいこともあるが、付
加的セルの要件は付随する歩留まりの減少のために高価
になる。
【００２３】任意の公知シリコン技法がシリコンセルの
製造のために使用することができる。能動回路（ＦＥＴ
２５ａ及び２５ｂ）及び受動素子（例えば、ヒータ抵抗
器２３）が、当業者には公知であるように典型的な大規
模集積回路技術でメガチップ５０上の各シリコンセル２
１１上に全て形成され得る。一例としての製造技術は、
Hawkins他の米国特許再発行第32,572号及びCampunelli
他の米国第5,000,811号に教示されている。
【００２４】次に、図７及び図８、特に図５で参照され
るように、ＴＡＢ回路或いはテープ３１が、メガチップ
５０に相対する位置に概略的に示されている。テープ自
動化ボンディング工程では、テープ３１はメガチップ５
０を受容する多数の切欠又は開口を具備するように形成
され、それらの間には充分なスペースがあることによっ
て、ランド３３のビーム端部をパッド３５の選択された
複数の個別パッドに結着することを可能としている。テ
ープ３１に対するメガチップ５０の位置は点線或いは陰
線で示されている。テープの中の複数のランド３３は、
端子パッド３１ａに接続されるか或いはインクジェット
・ヘッド構成に応じて、選択ノズルの並列動作或いは各
ノズルの個々別々の制御等の機械設計者の要望に応じて
のセル相互接続配列を含んでいる。端子パッド３１ａ
は、電子機器４６に電気的に接続する回路４２の図３に
おける突出部４３と順次係合される。（図１及び図３を
参照のこと）。
【００２５】図８は、図４のチップ２１に接続されたＴ
ＡＢ回路或いはテープ３１の一部の部分拡大平面図であ
る。図示されているように、複数のランド３３の延ばさ
れたビーム端部３３ａはセル２１の別個のパッド３５に
結着される。エッジ部２１ｂに沿っての（想像線で境界
が定められた）領域２１ａは、注封材料のようなカプセ
ルの材料によって従来のように被覆され、ビーム３３ａ
とチップＩ／Ｏパッド３５との間のインク橋絡（及びそ
の結果の短絡）を禁止する。
【００２６】図９は、ヒータ及び能動半導体マトリック
ス・アレイの複数のバンク或いはセル２１のレイアウト
を取り込んでいるシリコン半導体ウェハー１００の部分
概略図である。上述のように、複数のシリコン・セル２
１は、垂直に一列を成して位置決めされているが、例え
ば、第１の列のセルが隣接列のセル間の空間に部分的に
重なるように水平方向にはオフセットされている。この
ように、複数のセルはメガチップを形成し、セル数はよ
り大きなアレイ形成が望まれれば拡張することができ
る。この目的のために、ウェハーにおける個別のセル・
レイアウトは、適切な間隔或いは選択間隔の距離を増加
するように慎重に拡張され、所望のメガチップ５０の特
定の設計に依存する。例えば、セル・レイアウトは、列
ｃ１、ｃ２、ｃ３....ｃｎにおけるセル２１間の小さい
行間隔に対して一様であるが、隣接列に関しては、隣接
列における各セルがその前の隣接列におけるセルの中の
２つに重なるようにダイスの列が重なるようにオフセッ
トされている。図６に示されているように、メガチップ
５０のレイアウト或いは３つのセル２１の設計の場合、
列は図９に示されているように配置することができるか
或いは上記で示されているように、各列におけるセル間
隔は、メガチップ５０の設計により均一であることもあ
る。簡単に言うと、設計要件は、必要とされているか或
いは所望されているセル或いはノズルの重なり量に基づ
いている。設計レイアウトが図６に示されるようである
ならば、重なりは約１／３である。即ち、メガチップの
隣接列におけるセル間のセルの重なりはおよそ１／３で
ある。重なりは、設計者によって望まれる分解能及び適
用範囲にのみ重要である。例えば、このような重なり
は、第１のセルに関連するノズルと第２のセルに関連す
るノズルとを水平に交互に配置することによって分解能
を増加できる。
【００２７】図１０は、レーザ選択切断工程が実行でき
るように構成されているセル・パターンのアレイを示
す。選択切断工程は、シリコンセル２１の検査及び歩留
まりの調査で始まる。次いで、セルがダイシングされる
最適装置が決定される。図１０に示されているように、
３つのセルメガチップ５０ａ，５０ｂが（例示的のみの
目的で）、より太線のメガチップ輪郭のようにダイシン
グするために指定されるか或いは選択される。勿論、も
っと多くのメガチップ、複数のセル構造を選択すること
ができる。例えば、より太線のメガチップ輪郭５１ｃに
よって示されるようなメガチップ５０ｃは３つの代わり
に２つのセル２１を含んでいる。好ましくは、選択切断
工程はレーザダイシング工具によって実行されるが、当
業界で公知であるような他の適当なダイス切断方法も使
用することができる。
【００２８】メガチップとして指定されたセル数がもし
も歩留まりが適当であるならば１つの単位として切断可
能であるが、もしも個々のセルが隣接セルとグループ化
することが不可能であればそれらは個々別々に切断され
得る。例えば、図４に示されているように、アライメン
ト或いは基準マーク（＋−）は、ノズル・プレート及び
個別チップの互いに対する適切なアライメントのために
使用することができる。
【００２９】セル２１の中には、「良好」、即ちその初
期検査によれば、完全に機能し、許容できる品質のもの
であるとして指摘し得るものがあるが、例えば、ウェハ
ー１００の周辺近くの隣接セルに関しては、メガチップ
内での使用にそぐう充分な歩留まり或いは品質ではない
場合がある。このような場合、チップ５０ｄ及び５０ｅ
のような「良好」チップを抽出して、ローエンド設計の
ための単一のインクジェット印刷ヘッドで利用すること
が可能であったり、或いは、１つのメガチップを形成す
るために（チップ５０ｃのセル・パターンのような）重
なりの関係で接続することができる。シリコン・セルの
幾つかの可能な組み合わせがメガチップと成り得るの
で、シリコン・ウェハーの実効的な歩留まりが改善され
る。
【００３０】こうして、本発明よりも以前には、メガチ
ップと同様なサイズの単一のチップが、それの一部が実
行できなかったならば、完全に消失されるか、或いは無
駄にされていた。メガチップの概念の場合、メガチップ
における複数のシリコン・セル２１の中の１つが満足に
実行できないならば、他の２つは印刷ヘッド上で個別に
使用するための別個のチップとして救うことができる
か、或いは異なる一体メガチップ組合せに再グループ化
することができる。
【００３１】別個のチップの場合と比べての一体或いは
単一の切除部の多重セル型のメガチップの長所は、複数
のシリコン・セルがウェハー上で一緒に処理され、必要
とされる許容範囲が主としてウェハー製造許容範囲であ
るために、メガチップにおける複数のシリコン・セルの
アライメントはボンディング・アライメントよりもより
正確であるということである。このように、シリコン・
セル間でのヒータ素子の精密な相対的位置決めを得るこ
とができる。
【００３２】この概念に対する付加的強化は単一のセル
・パターン間の配線接続方式を含むことができるので、
共通の接続がメガチップ上で行われ、ＴＡＢボンダー上
で必要とされるオフチップ接続部の全数を低減する。し
たがって、メガチップの処理で既に使用されている金属
化製造工程によってメガチップ上のあるセル間の配線が
可能である。ポリマー製ノズル・プレートを含む実施例
では、このようなセル間の配線に関連した電気的接続点
を露出するために、スロット或いは開口をそれの中に形
成することができる。
【００３３】本発明の結果として、複数のセル２１は一
体の多重セル型の「メガ」チップ上で相互に正確に位置
決めされ得る。このようなメガチップは、歩留まりが高
いシリコン・ウェハーの中心近くに形成されるのが好ま
しく、ダイス当たりのノズル分解能の増加を実現でき
る。例えば、チップ容量当たり１，０００以上のヒータ
の分解能を得ることができる。単一のセル或いはバンク
は、歩留まりがより低いウェハー・エッジの近くのダイ
ス上に形成（或いは救出）することができ、このような
単一のバンク或いはセルは、非常に高い分解能が主要な
要素でない場合に利用可能であり、或いはメガチップを
形成するように組合せ可能である。
【００３４】以上、本発明は好適実施例を参照して説明
されたが、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸
脱することなく、形態或いは細部に関して変更等を為し
得ることは当業者であればご理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の新規の方法及び装置が関連す
る印刷ヘッドを有するインクカートリッジを入れるサー
マルインクジェットプリンタの概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示された装置の一部で、印刷ヘ
ッド及び印刷受容媒体の相対運動の概略及び部分の縮小
サイズ図である。
【図３】図３は、図１のIII-III線に沿っての図１に示
された装置の一部の拡大、部分分解の部分断面図であ
る。
【図４】図４は、それの下に置かれた電気部品の単一の
バンク或いはセルの相対位置を示すために透明とみなさ
れるノズル・プレートを有する印刷ヘッドの拡大概略平
面図である。
【図５】図５は、図２のV-V線に沿っての拡大部分断面
図である。
【図６】図６は、本発明によりメガチップを形成する単
一の半導体チップ上に複数のセルから形成された印刷ヘ
ッドの拡大概略図である。
【図７】図７は、テープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）
媒体によってテープに接着されたメガチップの概略図で
あり、セルとタブとの間で行われた接続或いは図１の機
械の外部ドライバ及びアドレス指定ロジックに接続する
ため、より詳細には図３に示されるような印刷ヘッドを
形成するためにインク貯蔵容器、或いはインクタンクの
上に取り付けるための媒体上の電極形接続を概略に示し
ている。
【図８】図８は、図６のメガチップに接続されたＴＡＢ
回路の部分拡大平面図である。
【図９】図９は、複数のヒータのセルの配置及びそれの
関連半導体マトリックスアレイを組み込むシリコン・ウ
ェハーの部分概略図である。
【図１０】図１０は、図９と同様の図であるが、複数の
ヒータのセル及び能動半導体アレイを有するチップ構造
と単一のセルを有する単一のチップ構造の両方を規定す
る方法を示している。
【符号の説明】
１０ インクジェットプリンタ １２ 印刷受容媒体 1６，18 ローラ対 １９ 駆動モータ ２０ チップ ２２ キャリア ２６，２７ 案内シャフト対 ２８ 印刷カートリッジ ２９ 印刷ヘッド ３０ ノズル・プレート ３０ａ インク噴出ノズル ３１ テープ ３２ インク・リザーバ
フロントページの続き (72)発明者 ポール・アルバート・クック アメリカ合衆国 40503 ケンタッキー、 レキシントン、ハヴロック・サークル 3446 (72)発明者 アンナ・キャスリン・クレイマー アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、グリーンボ・ロード 3182

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクジェット印刷ヘッド・ダイスを製
    造する方法であって、 シリコン・ウェハーであり、内
    部的に形成された電気部品を有する複数の実質的に同等
    の個別セルを形成すべくシリコン・ウェハーを処理する
    ステップと、 前記シリコン・ウェハーの少なくとも第１部分に複数の
    セルを有する第１ダイスを画成するステップと、 前記シリコン・ウェハーの第２の部分に、前記第１ダイ
    スに含まれるセル数とは異なるセル数を有する少なくと
    も１つの第２ダイスを画成するステップと、 前記第１ダイス及び前記少なくとも１つの第２ダイス
    を、前記シリコン・ウェハーの残りの部分から分離すべ
    く前記ウェハーをダイシングするステップと、の諸ステ
    ップを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記処理ステップが、前記複数の個別セ
    ルを前記シリコン・ウェハーにおいて複数の列に配列す
    るステップを更に含み、 第１列に含まれる複数のセルが隣接列に含まれる複数の
    セルとは垂直方向にオフセットされている、請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１列が、垂直方向に配列された少
    なくとも２つのセルを含み、前記隣接列が少なくとも１
    つのセルを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ウェハー上の各セルを検査するステ
    ップと、 もし存在した場合、前記ウェハー上の前記複数の個別セ
    ルのどれが完全に機能するかを決定するステップと、 前記複数の完全に機能するセルから前記第１ダイスを形
    成すべく、前記ウェハーをダイシングするステップと、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記完全に機能するセルが、少なくとも
    １つのセルが他のセルからオフセットされるように配列
    され、それによって前記他のセルと組み合わされて前記
    １つのセルが１つの平面内において部分的に重なるセル
    構造を形成している、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 単一の印刷ヘッド・チップを形成すべ
    く、前記ウェハーからダイシングされた複数の個別ダイ
    スを組合せるステップを更に含む、請求項１に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記第２ダイスが単一のセルを含む、請
    求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記個別セル間に配線接続を提供してそ
    れらの間の共通接続を形成するステップを更に含む、請
    求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記配線接続が、前記ウェハーの金属化
    工程中に形成される、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 インクジェット印刷ヘッドにおいて、 複数のセルを含む一体のメガチップであって、前記セル
    の各々が、複数のヒータ素子及び前記ヒータ素子を選択
    的に励起する回路を備えていることから成る一体のメガ
    チップと、 複数のインク・チャンバーを形成する層と、 前記メガチップの上に横たわる少なくとも１つのノズル
    ・プレートであり、前記ノズル・プレートが複数のノズ
    ルを有し、前記複数のノズルの各々が一定量のインクを
    受容する対応するインク・チャンバーの上になり、各ヒ
    ータ素子が各インク・チャンバーと対応して、該対応チ
    ャンバー内のインクを加熱しており、前記複数のセルが
    配列されて、第１のセルが第２のセルからオフセットさ
    れた状態で位置決めされて前記第２セルに関連されたノ
    ズルに対して前記第１セルに関連されたノズルの少なく
    ともある程度の相対的重なりを提供していることから成
    る少なくとも１つのノズル・プレートと、を備えるイン
    クジェット印刷ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記重なりが、前記第１セルと関連さ
    れたノズルと前記第２セルと関連された前記ノズルとを
    交互配置させる、請求項１０に記載のインクジェット印
    刷ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記複数のセルの少なくとも２つが１
    列に配置されている、請求項１０に記載のインクジェッ
    ト印刷ヘッド。
  13. 【請求項１３】 第３のセルを更に備え、前記第３のセ
    ルが、前記第１セル及び前記第２セルの内の１つと列状
    で整列され、且つ、それから垂直に離隔されている、請
    求項１０に記載のインクジェット印刷ヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記メガチップに接続されたインク供
    給源を含み、１つのビアが前記複数のインク・チャンバ
    ーの各々に前記インク供給源を接続するために前記チッ
    プ内に形成されている、請求項１０に記載のインクジェ
    ット印刷ヘッドを含むインク・カートリッジ。
  15. 【請求項１５】 前記インク供給源が、前記チップの一
    方の平面側に結着されたインク容器を含み、前記ノズル
    ・プレートが前記チップの他方の平面側に結着されてお
    り、 前記チップにＩ／Ｏ接続及び電力を与える導電性ランド
    を有するテープと、 インクジェット・プリンタへの取り替え可能な電気的接
    続を行う、前記テープ上の手段と、を更に備える、請求
    項１４に記載のインク・カートリッジ。
  16. 【請求項１６】 インクジェット印刷ヘッドで使用する
    チップを製造する方法において、 電気部品を有する複数のセルを形成すべくシリコン・ウ
    ェハーを処理するステップであり、前記複数のセルが複
    数の列に配列されており、第１の列を含む第１のセル群
    が第２の列を含む第２のセル群からオフセットされるよ
    うに位置決めされていることから成るステップと、 少なくとも１つのセルが２つの隣接列のセルの各々から
    選択される第１のダイスを画成するステップと、 前記第１のダイスを前記ウェハーから分離するように前
    記ウェハーをダイシングするステップと、の諸ステップ
    を含む方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１ダイスが前記シリコン・ウェ
    ハーの高歩留まり領域で形成される、請求項１６に記載
    の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１ダイスが少なくとも３つのセ
    ルを含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 単一のセルから成る第２のダイスを画
    成するステップと、 前記第２ダイスを前記ウェハーから分離するように前記
    ウェハーをダイシングするステップとを更に含む、請求
    項１６に記載の方法。
JP9336339A 1996-11-20 1997-11-20 インクジェット印刷ヘッド、インクジェット印刷ヘッド用インク・カートリッジ、インクジェット印刷ヘッド・ダイス又はチップの製造方法 Withdrawn JPH10181029A (ja)

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