JPS6359541A - インクジェット・プリントヘッド - Google Patents

インクジェット・プリントヘッド

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JPS6359541A
JPS6359541A JP62214925A JP21492587A JPS6359541A JP S6359541 A JPS6359541 A JP S6359541A JP 62214925 A JP62214925 A JP 62214925A JP 21492587 A JP21492587 A JP 21492587A JP S6359541 A JPS6359541 A JP S6359541A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般に熱インクジェット・プリントヘッドの構
造に関し、更に特定すれば、プリントヘッドのヒータ抵
抗器とこのヒータが抵抗器に駆動電流を供給する外部パ
ルス駆動回路との間に延在する改良された集積接続回路
に関する。
〔従来技術とその問題点〕
薄膜抵抗器(TFR)型の熱インクジェット・プリント
ヘッドの製造において、上層の導電線路層内にパターン
を作ってTFR基板上に個々のヒータ抵抗体を光学リト
グラフィーで画定するのが普通である。この層は既知の
付着技術を利用して抵抗性ヒータ材料上に所定のパター
ン状に付着される。抵抗性ヒータ屡の材料は、たとえば
、タンタル・アルミニウム(TaA1)とすることがで
きる。
導電性線路パターンは最も典型的にはアルミニウムであ
るが、プリントヘッド用材料中の他の材料と適合する金
または他の導電性材料でもよい。導電性線路材料すなわ
ちパターンが完成すると、これは通常、下層をキャビテ
ーション磨耗およびインク腐食から保護するために窒化
シリコンと炭化シリコンとの複合層のような不活性障壁
層で覆われる。この導電性線路材料とプリントヘッド用
外部パルス駆動回路とを電気的に接触させるため、従来
技術の一つの標準的な手法は窒化シリコン・炭化シリコ
ンの複合障壁に比較的大きな開口すなわちヴアイア(v
ia)(通路)をエツチングし、この開口内に比較的大
きな接触パッドを形成して下層のアルミニウム線路導体
材料と接触させる。次いで、この比較的大きな接触パッ
ドにワイヤボンディングまたは圧接接続を行ってアルミ
ニウム線路材料およびインクジェット・ヒータ抵抗体に
電流径路を作ることができた。
上記の従来技術の構造には絶縁障壁層内で且つアルミニ
ウム導電性線路層の直ぐ上に比較的大きな開口すなわち
ヴアイアがあることによる欠点が幾つかある。その欠点
の第1は窒化シリコン・炭化シリコン複合層の大きなヴ
アイアはこれら材料の比較的大きな側壁面積を露出する
こという事実にある。この大きな面積の側壁が露出して
いるということは、ピンホールまたは割れを生ずる可能
性があり、そのため障壁層内に電気的短絡を生ずる面積
が大きくなるということを意味する。窒化シリコン層と
炭化シリコン層とが同じではなくそのエツチング速度が
相違している結果、ヴアイア開口部におけるこれら二つ
の異なる絶縁材料の端部に「飛込み台J  (divi
ng board)構造が生ずる。
この段階状構造は、ヴアイア内の大面積の付着接触パッ
ドと結合すると、この領域内に材料欠陥の生ずる確率が
大きくなり、ウェーハ処理の歩止まりが減少する可能性
がある。
上記の従来技術の電気的接続方法の他の欠点はその上方
に所要の広い面積の接触パッドを設けるために比較的大
きな面積のアルミニウム線路材料を露出させることであ
る。製造工程でこのように大きな面積のアルミニウム線
路材料を露出させると導電性線路材料上に酸化アルミニ
ウムA1□o3が形成される可能性が増大し、完全に導
電させるのではなく絶縁したり部分的に絶縁したりする
ことになる。
上述の従来技術の技法を利用するその他の欠点はその中
にヴアイアをエツチングするときに窒化シリコン層と炭
化シリコン層とをアンダーカットする確率が増大すると
いうことにある。再び、このような確率の増大はヴアイ
アを画定する窒化シリコン・炭化シリコン障壁の比較的
広い面積の側壁が露出することによって生ずる。
上述の従来技術の技法を利用することによる他の欠点は
アルミニウム線路材料の直ぐ上方に平らでない皿形の接
触パッドが形成されることに関連している。この形状お
よび構造により導電性線路材料に直接隣接するプリント
ヘッド構造の縁を引掻く可能性が増大し、このような引
掻きによって今度はプリントヘッド構造を通してアルミ
ニウム導電性線路材料と電気的短絡を生ずる可能性が増
大する。加えて、接触バンド輪郭が皿形すなわち非平面
であるということはプリントヘッド構造との成る種の電
気的接続、たとえば、リードフレーム弐の可撓性回路か
らのばね負荷圧力接続を行うことを困難にしている。
上記の従来技術の方法を利用する更に他の欠点はその上
部に皿形接点が設置される多層材料の縁で欠けや割れを
生じやすいことに関連している。
この欠けや割れがあるとこれら材料がその外縁で腐食を
住することになる。しかしながら、引込み接点が、これ
ら内層材料の縁から除去されている本発明により製造し
た装置ではこの腐食は生じない。
〔発明の目的〕
本発明の一般的目的は熱インクジェット・プリントヘッ
ドのヒータ抵抗体に駆動電流を供給する新しい改良され
た集積回路接続構造とこの構造を製作する歩止まりの高
いプロセスとを提供することである。この相互接続はリ
ードフレーム弐の可撓性回路すなわち「フレックスJ 
 (flex)回路の個々のフィンガーすなわちリード
のような、ばね負荷圧力接点との良好な電気接続を行う
のに特に適合し、構成されている。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明者は−っのプリントヘ
ッド構造と、絶縁基板上に抵抗層を形成し、次いで抵抗
層と横方向に同一の拡がりを有し絶縁基板の所定の区域
にのみ延在する導電性線路パターンを形成することを含
む、その製作プロセスとを発見し、開発した。導電性線
路パターンは抵抗器ヒータ要素を画定する開口を備えて
いる。
次に、絶縁障壁層を導電性線路材料の最上部に形成し、
導電性線路材料と抵抗層との縁を越えて下に、次いで隣
接する絶縁基板の所定の区域を越えて外に拡げる。次に
、絶縁障壁層内および導電性線路パターン上に小さなヴ
アイアを形成し、その後に付着する金属の上層パターン
が、はじめヴアイア内に次に導電性線路材料が延在して
いない絶縁基板の隣接区域を越えて外に拡がることがで
きるようにする。このようにしてこの後者の区域内の相
互接続金属かばね負荷接点のための比較的大きく且つ平
らな電気的接触域となる。また、導電性線路パターンと
の電気接続は障壁層内の縁露出の区域および導電性線路
材料露出の区域とが最小限になる障壁層内の比較的小さ
なヴアイアを通してのみ行われる。
本発明の構造の上述のおよび他の長所、新規な特徴、お
よび代りの方法は付図に関する以下の説明により一層良
く理解されることになろう。
〔実施例〕
さて第1図を参照すると、シリコンのような基板材料1
0が熱酸化または蒸着の技法を用いて処理され、その上
に二酸化シリコンの薄膜12を形成する。シリコン基板
10と二酸化シリコンの層12との組合せをここでは「
絶縁基板」と言い、この上に抵抗性ヒータ材料の後続層
14が付着される。好ましくは、N14のタンタル・ア
ルミニウムTaA1であり、これは熱インクジェット・
プリントヘッド構造の分野では周知の抵抗性ヒータ材料
である。次に、アルミニウムの薄膜16をタンタル・ア
ルミニウム層14の最上部に付着して第1図の構造を完
成する。
本発明の好ましい実施例として上に説明した特定の材料
においては、シリコン・二酸化シリコン複合層(10,
12)の厚さは約600ミクロンであった。タンタル・
アルミニウム層14の厚さは約1000オングストロー
ムであった。アルミニウム導電性線路材料16の厚さは
約5000オングストロームであった。抵抗および導体
の材料はマグネトロン(mag−netron)  ・
スパッタ付着した。この材料の組合せは一般に当業者に
は周知であり、たとえば、ヒユーレット・パラカード・
ジャーナル、νo1.36、隘5.1985年5月、に
述べられており、これを参考のためここに取入れである
第2図を参照すると、ここに記しである構造は適切にマ
スクされており、絶縁基板の右側にタンタル・アルミニ
ウム14とアルミニウム16との複合層を画定するため
に適格なエツチング剤でエツチングされている。以下で
更によくわかるように、島18は絶縁基板IOおよび1
2の一部分上にのみ形成されていて、これから説明する
形式の良好な電気接点を作るのに利用できる基板の左側
の部分を残しである。次に、第3図に示すように、アル
ミニウム層16にパターンをエツチングして、導電性線
路アルミニウム層16により電流駆動される抵抗性発熱
体22の横方向の範囲を規定する開口20を形成する。
次に、第4図に示すように、複合層障壁材料がこの図の
構造の上面に付着される。この層は窒化シリコンの第1
層24と、その上に形成された非常に不活性な炭化シリ
コンの第2の126を含んでいる。この複合層(24,
26)障壁材料は下層の材料と良く接着するとともに、
この障壁が無い場合これら材料24および26の下層に
ある材料がインクジェット・プリント動作中受けること
になるキャビテーション磨耗やインク腐食に対して良好
な絶縁および保護を行う。
次に、第5図に示すように、窒化シリコン・炭化シリコ
ン複合障壁層内にフレオンガスを使用して比較的小さな
ヴアイア28をドライエッチし、以後の電気接触のため
アルミニウム導電性線路材料内に小さな区域を露出させ
ておく。このような接触は第6図に示すように導電性引
込みすなわち導体32および34の上層パターンを第5
図の表面上にマグネトロン・スパッタ付着したときに作
られる。
この上層パターンははじめ導電性材料の比較的小さい領
域30との電気接触し、次に第5図の構造の左側に出て
、そして先に付着した障壁層材料の上部に拡がる。金と
タンタル層を合わせた厚さは約2ミクロンである。
この導電性引込み複合構造はタンタルの第1層32と、
続いて従来のマスキングおよび金属蒸着の技法を利用し
て図示の形状構成に付着した金の第2層34の上面にあ
る領域36は集積構造の比較的幅広い平らな領域に拡が
っていて先に述べたアルミニウム導電性線路パターンと
は遠く離れた位置にある。したがってこの構造によれば
、より大きなリードフレーム部材(図示せず)の一部と
なるフィンガーすなわちばねリード接触部材38が金層
34の表面部分36と良好な確実圧接を行い、しかもア
ルミニウム導電性線路パターンに有害な影響を生じない
ようにすることができる。このより大きなリードフレー
ム部材についてはJanet E、 Mebane。
他により出願され、ヒユーレット・パラカード社に譲渡
された米国出願第37289号に一層詳細に述べられて
いる。
最後に、ばね負荷(ばね型)接点38を適用する前に、
高分子材料40の表面パターンを第7図に示す形状に約
50ミクロンの厚さに形成する。この高分子材料は接触
ヴアイア30の上部と、外ヴアイアと接触するように下
方に延びる電気接触層32と34の上部とに保護層すな
わちシールドを形成している。
簡単のため、単一ヒータ抵抗体および導電性線路接続の
みについて示したことが理解されるであろう。しかしな
がら、実際には、プリントヘッドはこのようなヒータ抵
抗体を多数備えており、これらは普通は絶縁基板の一つ
の領域に長方形のパターンをなして対称に一定間隔で配
置されている。
上述の実施例には本発明の範囲を逸脱することなく各種
の修正を加えることができる。たとえば、第4図におい
て、成る用途では層24と26とを下層のアルミニウム
線路材料20の所定の領域にのみ付着するのが望ましい
ことがある。こうしてから、タンタルおよび金の層32
と34とを縁が露出したアルミニウム線路材料の領域上
、装置構造の左側の露出した二酸化シリコン層12の上
に付着する。このようにして、第8図に示す他の実施例
では、露出した左側のSi02層12の上のタンタル・
金複合層32 ” 、34 ’は上述のばね負荷リード
などを受ける電気接触部として役立つ、 5isNa/
SiC複合層24゛、26’はマスクされ、アルミニウ
ム線路材料16gの小さな縁の部分を露出させたままに
して、第8図に示すように、その上のタンタル層32“
を受けるようにする。第7図と同様に、金の膜34“の
表面にばばね負荷リード接点38”を受ける比較的広い
領域が存在する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ヒータ抵抗器をある’61M1に画定
する導電性線路パターン上に障壁層が形成され、そして
この障壁層中の小さな開口が、広面積の平坦な電気的接
触部と導電性線路パターンとの間で電気的通路を提供す
る。この小さな開口により、障壁層の側壁と導電性線路
パターンの露出部分は少なくなり、素子の信頬性が向上
し、製造の歩止りが向上し、ヘッドへの電気的接触が改
良される。また、障壁層を、導電性線路パターンの横方
開拡がりよりも小さく形成して導電性線路パターンの小
さな領域を露出させ、この露出部分を上部金属層を介し
て広面積の電気的接触部分に接続するようにしても、上
述の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第7図は本発明によるプリントヘッドの製造
工程を示した図、第8図は本発明の他の実施例によるプ
リントヘッドの断面図である。 10:基板、  12:絶縁層、  14:抵抗層、1
6:導電層、 24 、26 :障壁層、 32.34
:導体層、40:ポリマ層、38:バネ型接触部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁基板の所定領域上に形成された抵抗体と、前記抵抗
    体と横方向同位置まで前記抵抗体上に形成され、且つ抵
    抗器を画定する導電性線路パターンと、前記導電性線路
    パターン上にその一部分のみを露出させるように形成さ
    れた障壁層と、前記露出された導電性線路パターン部分
    から、前記導電性線路パターンが存在しない前記絶縁基
    板上の隣接領域上まで形成された金属層とを含み、前記
    金属層は前記隣接領域上において比較的広い且つ平坦な
    電気的接触領域を有するようにしたインクジェット・プ
    リントヘッド。
JP62214925A 1986-08-28 1987-08-28 インクジェット・プリントヘッド Expired - Lifetime JP2960065B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/902,287 US4862197A (en) 1986-08-28 1986-08-28 Process for manufacturing thermal ink jet printhead and integrated circuit (IC) structures produced thereby
US902287 1986-08-28

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Publication Number Publication Date
JPS6359541A true JPS6359541A (ja) 1988-03-15
JP2960065B2 JP2960065B2 (ja) 1999-10-06

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US (1) US4862197A (ja)
EP (1) EP0258606B1 (ja)
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