TWI627703B - 流體噴出裝置、用於流體噴出裝置的晶粒及製造流體噴出裝置用晶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

一種包括一晶粒的流體噴出裝置，該晶粒包括一周圍，其係由一第一邊緣、一與該第一邊緣相對的第二邊緣、一第三邊緣、以及一與該第三邊緣相對的第四邊緣界定，其中該第三與第四邊緣係設置成與該第一及第二邊緣呈一角度以構成角形角落，一包括電路的主動區域用於控制該流體噴出裝置以噴出流體，一定位在該周圍與該主動區域之間的非主動區域，以及一圍繞該主動區域的終端環部，該終端環部包括與該第一、第二、第三、及第四邊緣平行地延伸的側邊以及與相鄰側邊耦合的角落，該等角落具有一角落半徑大於該第一邊緣與該終端環部的其中之一側邊間的一第一段距離，以及一用以噴出流體的噴嘴。

Description

流體噴出裝置、用於流體噴出裝置的晶粒及製造流體噴出裝置用晶粒的方法
本發明係有關於流體噴出裝置。
流體噴出裝置，諸如噴墨式列印系統中的列印頭，使用晶粒控制將列印流體噴出在媒體上。該晶粒可具有一終端環部，其包圍位在該晶粒上的一主動區域。該終端環部用以保護位在該主動區域中的電路不受離子污染及濕氣滲透。該終端環部亦有助於防止裂縫及破損部蔓延至該主動區域並亦能夠視為一保護環部。
依據本發明之一具體實施例，係特地提出一種流體噴出裝置，其包含：一晶粒，該晶粒包含：一周圍，其係由一第一邊緣、一與該第一邊緣相對的第二邊緣、一第三邊緣、以及一與該第三邊緣相對的第四邊緣界定，其中該第三與第四邊緣係設置成與該第一及第二邊緣呈一角度以構成角形角落；一包括電路的主動區域用於控制該流體噴出裝置以噴出流體；一定位在該周圍與該主動區域之間的非主動區域；以及一圍繞該主動區域的終端環部，該終端環部包括與該第一、第二、第三、及第四邊緣平行地延 伸的側邊以及與相鄰側邊耦合的角落，該等角落具有一角落半徑大於該第一邊緣與該終端環部的其中之一側邊間的一第一段距離；以及一用以噴出流體的噴嘴。
100‧‧‧噴墨列印系統
102‧‧‧列印引擎
104‧‧‧控制器
106‧‧‧安裝總成
108‧‧‧流體供給裝置
110‧‧‧媒體運送總成
112‧‧‧電源
114‧‧‧列印頭
116‧‧‧噴嘴
118‧‧‧列印媒體
120‧‧‧列印區域
122‧‧‧數據
200‧‧‧列印卡匣
202‧‧‧卡匣主體
204‧‧‧電氣接點
300‧‧‧晶圓
310,310a-f‧‧‧晶粒
320‧‧‧切割線
330‧‧‧終端環部
340,540,640‧‧‧主動區域
350,560,660‧‧‧非主動區域
510,610‧‧‧晶粒
520‧‧‧周圍
522‧‧‧邊緣
524,524a,524b,534,624,634‧‧‧角落
430,530,630‧‧‧終端環部
532‧‧‧側邊
550,555,650‧‧‧電路
570a,570b‧‧‧破損部
700‧‧‧方法
圖1係為一方塊圖圖示一示範性噴墨列印系統，其包括一實作為流體噴出裝置之一實例的列印頭。
圖2係為一概略圖式，圖示根據本揭示內容之觀點實作為用於噴墨列印系統的流體供給裝置之一實例的一列印卡匣。
圖3係為一概略圖式，圖示根據本揭示內容之觀點包含複數之晶粒的一晶圓的一俯視圖。
圖4係為一概略圖式，圖示根據本揭示內容之觀點包括一終端環部的一晶圓的一俯視圖。
圖5係為一分解概略圖式，圖示根據本揭示內容之觀點位在晶粒之一角落部分的一終端環部角落。
圖6係為根據本揭示內容之觀點具有角落破損部的圖4之該晶粒的一俯視圖的一概略圖式。
圖7係為根據本揭示內容之觀點製造供流體噴出裝置所用的晶粒的一方法的一流程圖。
在以下的詳細說明中，參考構成為其之一部分的該等伴隨圖式，且在其中經由圖式顯示可實踐的該揭示內容中的具體實例。應瞭解的是，可以利用其他實例並且可以作出結構或是邏輯上的改變而不背離本揭示內容之範疇。 以下詳細的說明，因此，並不具限制的意義，以及本揭示內容之範疇係藉由該等附加的申請專利範圍加以界定。除非特別地標註，應瞭解的是於此說明的不同實例的特性可經相互結合，部分或整體地。
一般地，實作為流體噴出裝置之實例的列印頭能夠使用一端部連接設計，包括與沿著位於晶粒之頂部及底部處的一窄晶粒邊緣位設之黏合墊連接的撓性跡線或黏合線。為保護該等連接不受墨水及濕氣侵蝕，以密封劑珠覆蓋黏合樑/線，一般而言密封劑珠延伸以覆蓋包括角落的該晶粒之整個頂部與底部邊緣。該密封劑保護該晶粒之角落在施用該密封劑之後不會碎裂，並且使得那些在密封之前出現的破損部暴露於濕氣中並造成晶粒可靠性下降的可能性降低。一些晶粒，諸如熱噴墨(TIJ)晶粒，係使用於一陣列架構中並且使用一側連接黏合方案(亦即，該晶粒係經組配用於沿著該晶粒之至少一側邊而電氣連接)。因此，該等晶粒之該等角落並未由黏合樑密封劑所覆蓋並且遍及該晶粒之整個製程及壽命維持未受保護。與端部連接晶粒相較，在該TIJ晶粒上，角落破損部以及裂縫的損害可能造成升高的可靠性風險。
圖1係為一方塊圖，圖示噴墨列印系統100的一實例。於該圖示的實例中，噴墨列印系統100包括一具有一控制器104、一安裝總成106、一或更多之可更換的流體供給裝置108(例如，列印卡匣)的列印引擎102、一媒體運送總成110、以及至少一提供電力至噴墨列印系統100之不同的電 氣組件的電源112。噴墨列印系統100進一步包括一或更多的列印頭114(亦即，流體噴出裝置)，將墨水滴或是其他液體滴經由複數之噴嘴116(亦視為孔口或鑽孔)朝向列印媒體118噴出，俾以列印在列印媒體上。於一實例中，列印頭114能夠為墨水卡匣供給裝置108之一整合部分，而於另一實例中，列印頭114能夠安裝在安裝總成106的一列印桿(未顯示)上並與一供給裝置108耦合(例如，經由一細管)。列印媒體118能夠為任一適合類型的片或捲材料，諸如紙、卡片材料、幻燈片、美拉(Mylar)、聚酯、合板、發泡板、織物、帆布以及類似物。
於一實例中，如以下論及及於本文中所圖示，列印頭114包含一熱噴墨(TIJ)列印頭，其藉由將電流通過一熱電阻器噴出元件以產生熱量並蒸發一發射室內的流體的一小部分而由噴嘴116噴出流體滴。列印頭114，然而，並未經限制實作為一TIJ列印頭。例如，列印頭114能夠實作為一壓電式噴墨(PIJ)列印頭，其使用一壓電材料噴出元件以產生壓力脈衝而迫使流體滴自噴嘴116噴出。於另一實例中，噴嘴116典型地係沿著列印頭114以一或更多行或陣列方式佈置，以致適當地依序由該等噴嘴噴出墨水，致使當列印頭114及列印媒體118彼此相對地移動時，將符號，記號及/或其他的圖形或影像列印在列印媒體118上。
安裝總成106將列印頭114相對於媒體運送總成110定位，以及媒體運送總成110將列印媒體118相對於列印頭114定位。因此，一列印區域120係經界定與位在列印頭 114與列印媒體118之間的一區域中的噴嘴116相鄰。於一實例中，列印引擎102係為一掃描型式列印引擎。就其本身而論，安裝總成106包括一托架用於將列印頭114相對於媒體運送總成110移動以掃描列印媒體118。於另一實例中，列印引擎102係為一非掃描型式列印引擎。就其本身而論，安裝總成106將列印頭114相對於媒體運送總成110固定在一指定位置處，而媒體運送總成110將列印媒體118相對於列印頭114定位。
電子控制器104典型地包括標準計算系統之組件，諸如處理器、記憶體、韌體以及用於與供給裝置108、該(等)列印頭114、安裝總成106及媒體運送總成110通訊並控制該等裝置的印表機電子元件。電子控制器104自一主機系統接收數據122，諸如電腦，並暫時地將數據122儲存在記憶體中。數據122，例如，代表待列印的文件及/或檔案。就其本身而論，數據122構成針對噴墨列印系統100的一列印工作，其包括一或更多的列印工作指令及/或指令參數。使用數據122、電子式控制器104來控制列印頭114由噴嘴116以一定義的圖案噴出墨水滴，該圖案在列印媒體118上構成符號，記號及/或其他的圖形或影像。
圖2係為實作為用於噴墨列印系統100的流體供給裝置108之一實例的一列印卡匣200的一實例之一概略圖式。列印卡匣200包括一卡匣主體202、列印頭114、以及電氣接點204。卡匣主體202支撐列印頭114以及電氣接點204，經由該電器接點提供電氣信號以致動噴出元件(例如，電阻 性加熱元件)將流體滴由選擇的噴嘴116噴出。在列印過程中卡匣200內的流體能夠為任何適合的流體，諸如不同的可列印流體、墨水、預處理合成物、定影劑以及類似物。於一些例子中，該流體能夠為列印流體以外的流體。卡匣200能夠包含卡匣主體202內的流體供給，但亦能夠由外部供給(未顯示)接收流體，諸如，例如，經由一軟管連接的流體貯存器。
圖3概略地圖示根據本揭示內容之觀點而包含可用於列印頭114的複數之晶粒310a-f的一晶圓300的一俯視圖。於一實例中，晶圓300係由矽基板所形成以及，於一些實作中，能夠包含一結晶基板諸如摻雜或未摻雜單晶矽或是摻雜或未摻雜多晶矽。適合基板的其他實例包括砷化鎵、硫化鎵、硫化銦、玻璃、矽土、陶瓷或是半導體材料。於一切割處理期間，晶圓300係沿著切割線320切割(例如，鋸切或是其他適合的切割方式)以將每一晶粒310a-f分開。該等完成的切割邊緣界定每一晶粒310a-f之周圍側邊。該等周圍側邊界定一般為矩形或是正方形形狀，讓該等側邊相交以構成晶粒310a-f之角形角落。該等角落係特別地脆弱易受破裂損害。
每一晶粒310a-f包括一終端環部330其包圍一主動區域340。終端環部330係形成在該等切割線320與晶圓300上每一晶粒310之周圍或非主動區域350之間。於圖3之該實例中，終端環部330完全地圍繞主動區域340。主動區域340包含用於控制列印頭114的電路(見，例如，圖4)。終 端環部330能夠提供靜電放電(ESD)保護以及端接接近該等晶粒邊緣的薄膜層。終端環部330有助於保護主動區域340不受離子污染及濕氣滲透，該等狀況，例如，會對晶粒310邊緣造成破碎或是其他損害。終端環部330亦能夠有助於防止源於沿著晶粒310之切割線320形成之邊緣中之一者所產生的裂縫或破損部蔓延進入主動區域340。該等裂縫或破損部，例如，會在該切割處理或是應力測試期間出現。熱噴墨(TIJ)晶粒，例如，在其之整個壽命期間係暴露至墨水及濕氣，而終端環部330之設計及位置則能夠限制會抵達或是越過終端環部330的破損部之損害，該破損部之損害會導致由於終端環部330中硼磷矽玻璃(BPSG)及/或金屬層之濕氣有關的侵襲而引起的降低之列印頭可靠度，最終會蔓延通過終端環部330並進入包括電路的主動區域340。
終端環部330能夠藉由交替地將介電層及金屬層積層化而構成，該金屬層經由通孔穿過該等介電層而互連。終端環部330用以適當地端接該等薄膜層以使由於該切割處理造成破損部與裂縫的風險減至最小，而其他製程則會讓該等內部晶粒薄膜及電路暴露至濕氣進入與侵襲。當沿著切割線320切割一晶圓時，終端環部330能夠減少或是防止沿著切割線320出現的非預期的應力裂縫延伸至主動區域340內的該等積體電路。同時，終端環部330能夠減少或是防止濕氣滲透或如含酸、鹼或是污染性物類的化學損害。
於一一般性實例中，供流體噴出裝置用的一晶粒 係藉由於角落處交叉的邊緣(例如，切割邊緣)所定義的一周圍界定。該一般示範性晶粒能夠包括一包圍一主動區域的終端環部。該終端環部一般而言係為矩形並具有一與該周圍相似的形狀。該終端環部通常係位設在界定該晶粒之該周圍的該等邊緣之數微米內。該主動區域包括種種電路。由於晶粒之尺寸小，包含該終端環部的該晶粒之一非主動區域通常係減至最小以使該主動區域中適用於該電路的區域達到最大。由於該晶粒上的該限制空間，電路通常係緊密地定位在一起並佔用該大部分的主動區域。該一般示範性晶粒之一非主動區域可以是窄的，具有介於該等邊緣中之一者與沿著該相關聯邊緣延伸的該終端環部之一側邊之間的一段距離(x1)。該非主動區域在接近角落處亦係相對較窄，其中終端環部之角落可以是角形或是稍微圓形(具有半徑r1)俾以較接近地鏡像該晶粒之角落以及使該主動區域達到最大。於一一般性實例中，距離x1係為30微米以及該等切割線之寬度為60微米。因此，於此一般性實例中，角落破損部具有極大可能性會與該終端環部相交，該處會導致可靠性降低，特別是在該晶粒的壽命期間始終被暴露的角落處。
圖4係根據本揭示內容之觀點圖示晶粒510的一概略俯視圖。晶粒510係由在角落524處相交的邊緣522所定義的周圍520界定。晶粒510包括一終端環部530其包圍或是環繞一主動區域540。主動區域540包括種種電路550。由於晶粒510上有限的空間，電路550亦能夠緊密地定位在一起 並佔用該大部分的主動區域540。
終端環部530一般而言係為具有側邊532及角落534的矩形。於一實例中，終端環部530係位在晶粒510上邊緣522之間的中心處。至少一角落534具有一半徑r2。於一實例中，每一角落534具有半徑r2。於一實例中，半徑r2係至少為90微米。例如，角落534之半徑r2能夠為介於90-100微米。側邊532一般地與邊緣522平行地延伸。於圖4之該實例中，與供一流體噴出裝置所用的典型晶粒中一般地係凹入的終端環部比較，終端環部530由晶粒510之該(等)角落524及邊緣522退回或凹入一段較大的距離。於一實例中，終端環部330在角落534處可以是斜面。
介於終端環部530與邊緣522及角落524之間的距離經選定以使用作為一實體阻障用以降低或防止破損部及裂縫蔓延進入主動區域540。於一實例中，介於晶粒510之該角落524與經定位和該各別的角落510相鄰的終端環部530之角落534間的該段距離x3係至少為介於晶粒之其中的一邊緣522與和該邊緣522相關聯之相鄰的終端環部530之側邊532之間的該段距離x2的三倍。於另一實例中，介於晶粒510之其中之一角形角落524與經定位和該各別角形角落524相鄰的終端環部530之圓形角落534間的該段距離x3係超過介於晶粒510之其中的一周圍邊緣522與和其中之一周圍邊緣522相鄰延伸的終端環部530之其中之一側邊532間的該段距離x2二倍。另外參考圖3，於一實例中，切割線320之一寬度係為70微米造成終端環部530與晶粒邊緣522之間 的一較寬的非主動區域560。例如，一額外5微米的矽基板係配置在終端環部與鋸切晶粒邊緣522之間。此外，電路550、555係經定位以致該終端環部530能夠在角落534處為圓形的。此增加的非主動區域能夠降低破損部損害的風險並改良對抗晶粒損害的強固性。
圖5係為根據本揭示內容的包括一終端630的一晶粒610的一角落之一概略圖式。圖5亦概略地以虛線圖示供一流體噴出裝置所用的一典型晶粒之一終端環部430一般所位設處的一重疊。如於圖5中所示，終端環部630之角落半徑r3係大於概略地圖示的終端環部430的角落半徑r1。包括電路650的一主動區域640係由終端環部630包圍。與圖示之可較接近地鏡像角落624的終端環部430不同地，終端環部630並未鏡像一角落624。由一圓形角落634至角形角落624的一段距離係隨著終端環部630相對應地增加。易言之，終端環部630之角落634的半徑r3在終端環部630外側產生一非主動區域660，其在角落624處係為最大。終端環部630內側的主動區域640係相應於該增加的非主動區域660而減少。在相鄰於角落624處的終端環部630之較大半徑r3係在通常出現破損部的角落624處形成增大的非主動區域660。
圖6圖示圖4之晶粒510，包括位在角落524a、524b上示範性破損部570a、570b。由於晶粒510之該等尖銳、角形角落524的易碎性，出現在角落524處破損部570a、570b會由邊緣522延伸十幾微米進入晶粒510。由於晶粒51之該基板中使用的矽之結晶性質，破損部570a、570b通常具有 相似的尺寸。破損部570a、570b會去掉晶粒51之角落段而不會貫穿終端環部530。沿著晶粒510之角落524及邊緣522的破損部570a、570b一般而言係為小的，僅朝向一終端環部530延伸數微米，並且對於貫穿終端環部530及暴露該等薄膜與電路550、555受濕氣侵襲的可能性相對較低。破損部570a、570b被包含在非主動區域560內係為良性缺陷。易言之，破損部570a、570b並未在主動區域540內延伸且未影響晶粒510之可靠性及電路550、555的功能性。
圖7圖示製造供流體噴出裝置所用的晶粒之一示範性方法700。於710，製作一晶圓作為包括複數之晶粒電路及複數之終端環部的一基板。每一終端環部一般而言界定具有圓形角落的一矩形邊界並環繞該晶粒電路定位於其上的一主動區域。於720，該晶圓係沿著切割線切割成個別晶粒。每一個別晶粒包括複數之終端環部的其中之一者，其包圍及環繞位在個別主動區域內的個別晶粒電路。終端環部之部分大體上與該等切割線平行地延伸並相交以構成圓形角落，其具有一半徑係大於由一第一切割線至一般地與該切割線平行延伸的該終端環部之一部分的一第一距離。該等切割線構成距該終端環部的一段距離並界定包圍每一個別晶粒上之該終端環部的非主動區域。
儘管於本說明書中已圖示及說明具體的實例，但種種的可任擇及/或等效實作可替代已顯示及說明的特定實例而未背離本揭示內容之範疇。此申請案係意欲涵蓋本文中論及的該等特定實例的任何順應或變化。因此，所意 欲的是本揭示內容係僅由該等申請專利範圍及其之等效物所限定。

Claims (15)

  1. 一種流體噴出裝置，其包含：一晶粒，該晶粒包含：一周圍，其係由一第一邊緣、一與該第一邊緣相對的第二邊緣、一第三邊緣、以及一與該第三邊緣相對的第四邊緣界定，其中該第三與第四邊緣係設置成與該第一及第二邊緣呈一角度以構成複數角形角落；一主動區域，係包括電路俾用於控制該流體噴出裝置以噴出流體；一非主動區域，係定位在該周圍與該主動區域之間；以及一終端環部，係圍繞該主動區域，該終端環部包括與該第一、第二、第三及第四邊緣平行地延伸的複數側邊以及耦合相鄰側邊的複數圓形角落，該等圓形角落具有一角落半徑，該角落半徑大於該第一邊緣與平行於該第一邊緣之該終端環部的其中之一側邊之間的一第一距離；以及一噴嘴，係用以噴出流體。
  2. 如請求項1之裝置，其中該晶粒係經組配用於沿著該晶粒的至少一側邊的電氣連接。
  3. 如請求項1之裝置，其中該電路係經定位成距離該等角形角落一第二距離，該第二距離係大於該角落半徑。
  4. 如請求項1之裝置，其中該終端環部係位在該第一、第二、第三及第四邊緣之間的中心處。
  5. 如請求項1之裝置，其中介於該晶粒之該等角形角落中之一第一角形角落與經定位和該第一角形角落相鄰的該終端環部之該等圓形角落中之一第一圓形角落之間的一第二距離係至少為該周圍之該第一邊緣與該終端環部的其中之一側邊之間的該第一距離的三倍。
  6. 如請求項1之裝置，其中該非主動區域包圍該終端環部。
  7. 一種用於流體噴出裝置的晶粒，其包含：一晶粒的一主動區域，該主動區域包含設置在一基板上之電路，該電路用以控制該流體噴出裝置以噴出流體；一終端環部，該終端環部包括包圍該主動區域之複數金屬及介電層，該終端環部大體上呈矩形並且具有複數側邊相交在複數圓形角落；以及該晶粒的一非主動區域，其包圍該終端環部並且延伸至在角形角落相交的該晶粒之周圍邊緣，其中該等圓形角落之至少一者係具有一半徑，該半徑大於其中一側邊與其中一周圍邊緣之間的一距離。
  8. 如請求項7之晶粒，其中該終端環部的該等圓形角落之至少一者係為斜面的。
  9. 如請求項7之晶粒，其中該等圓形角落具有相等的半徑。
  10. 如請求項7之晶粒，其中該等圓形角落之至少二者具有不同的半徑。
  11. 如請求項7之晶粒，其中介於該晶粒之其中之一角形角落與經定位和該角形角落相鄰的該終端環部之圓形角落之間的一段距離，係超過介於該晶粒之其中的一周圍邊緣與和該其中的一周圍邊緣相鄰延伸的終端環部之其中之一側邊之間的距離的二倍。
  12. 如請求項7之晶粒，其中該終端環部係經定位以防止對該非主動區域之損害延伸進入該主動區域。
  13. 一種製造流體噴出裝置之晶粒的方法，其包含：製作一晶圓，其係呈包括複數終端環部的一基板，每一終端環部大體上構成具有複數圓形角落的一矩形邊界並且包括經界定在該等複數終端環部之每一者內的一主動區域中的電路；以及沿著複數切割線切割該晶圓成個別晶粒，每一晶粒包括該等複數終端環部的其中之一者以及位在該個別終端環部內的電路，該終端環部大體上與該等切割線平行地延伸並且構成複數圓形角落，該等圓形角落具有一半徑，該半徑大於由一第一切割線至大體上與該第一切割線平行延伸的該終端環部之一部分的一第一距離，該等切割線與該終端環部之間形成一段距離並且界定包圍該等複數終端環部的每一者的非主動區域。
  14. 如請求項13之方法，其中該終端環部界定每一個別晶粒上一介於包括該電路的該主動區域與該非主動區域之間的閉合邊界。
  15. 如請求項13之方法，其中該終端環部之該等圓形角落係為斜面的。
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