JP2004136683A - インクジェットプリンタのプリントヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　インクジェットプリンタのプリントヘッドのリード端部と基板との間の電気的ショート，及びリード端部とボンドパッドの接合不良を防止する。
【解決手段】　インクカートリッジから供給されるインクを吐出する少なくとも一つのインク吐出部と，インク吐出部を制御する制御信号を伝送する回路部の配線１３１のリード端部１３２がそれぞれ接続された少なくとも一つのボンドパッド１０９とが配置された主チップエリア１１３と，主チップエリア１１３の縁部に位置し，半導体ウェハに形成される複数のヘッドチップを互いに切り離す切削線が設けられた切削領域を構成するスクライブレーンエリア１１５と，から成る基板１０１上に形成されたヘッドチップを含み，上記ヘッドチップのスクライブレーンエリアに，ヘッドチップを物理的及び電気的に保護し，主チップエリア１１３及び基板１０１と電気的に分離されるように形成される緩衝パターン部１１４を備えた。
【選択図】　　図１０ｆ

Description

　本発明は，インクジェットプリンタのプリントヘッド及びその製造方法にかかる。

　一般に，インクジェットプリンタは，インクを収容するインクカートリッジ１０を備える。このインクカートリッジ１０には，コンタクトパッド３６を介してプリンタ本体と電気的に信号をやり取りするプリントヘッド１が取り付けられる。図１には，インクカートリッジ１０とプリントヘッド１との結合関係が示されている。

　図２は，従来のインクジェットプリンタのプリントヘッドの部分平面図であり，図３は図２のＩ−Ｉ線断面図である。

　従来のインクジェットプリンタのプリントヘッド１はヘッドチップ２０と回路部３０とを含む。ヘッドチップ２０は，泡を生成するためのヒーター２５（図３）とインク吐出ノズル２４とから構成される複数のインク吐出部を有する。回路部３０は，上記それぞれのインク吐出部を駆動及び制御する配線３４及び／またはスイッチング回路が形成された可撓性のプリント回路板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）からなる。

　ヘッドチップ２０は，シリコン基板２１と，基板２１上に配置されインク室２９を画成する室プレート３７と，インク室２９の上方に配置されインク吐出ノズル２４が形成されるノズルプレート２３とを備える。シリコン基板２１の上面には，回路部３０の配線３４のリード端部３２に接着（ボンディング）されたボンドパッド２６とヒーター２５が形成される。更に，基板２１には，インクカートリッジ１０からそれぞれのインク室２９へとインクを供給するためのインク供給マニピュレータ２２が基板２１の下面から上面へと貫通して形成される。

　ノズルプレート２３と室プレート３７が形成された基板２１は，インクカートリッジ１０の基板搭載用溝１４に接着剤５０を用いて取り付けられる。

　上述したようなプリントヘッド１の動作について説明する。先ず，インクカートリッジ１０のインク供給口１２から供給されるインクは，プリントヘッド１の基板２０の下面からインク供給マニピュレータ２２を通って室プレート３７とノズルプレート２３により画成されたインク室２９に流入する。インク室２９に一時的に滞留したインクは，ヒーター２５から発生する熱により瞬間的に加熱される。この際，インクは爆発性の泡を発生し，この泡によりインク室２９内のインクの一部がインク室２９上に形成されたインク吐出ノズル２４からプリントヘッド１の外へと吐出される。

　しかし，上述したような従来のプリントヘッド１は，その製造時において，各配線３４のリード端部３２をヘッドチップ２０の各ボンドパッド２６に接続する際に，絶縁層３９が損傷される，という問題点があった。回路部３０の配線３４のリード端部３２は，基板２１に形成された対応するボンドパッド２６に圧電方式で接着される。このように，通常は銅からなるリード端部３２とアルミニウムからなるボンドパッド２６とが，例えば超音波や熱などを用いて圧力を加えて接着を行なう圧電方式で相互接着される際には，ヘッドチップ２０のスクライブレーンエリアの絶縁層３９がリード端部３２により押圧される。スクライブレーンエリアは，半導体ウェハの各チップとチップの間の切削領域であり，この切削領域にはチップとチップを切り離す切削線が設けられる。図３においては，矢印で挟まれた領域が上記スクライブレーンエリアである。

　上述したように，リード端部３２をボンドパッド２６に接着する際にスクライブレーンエリアの絶縁層３９がリード端部３２により押圧されると，図５に示すように，切削面４５には押し傷４６が形成されて，スクライブレーンエリアの基板２１の絶縁層３９が損傷される。このように絶縁層３９が損傷されると，リード端部３２をボンドパッド２６に接着する際にリード端部３２と基板２１との間に電気的ショートが発生し，ヘッドチップ２０に不良が生じる恐れがあった。

　また，上記絶縁層３９が損傷された状態でプリントヘッド１がインクカートリッジ１０に取り付けられて印刷が行なわれると，損傷されたスクライブレーンエリアの絶縁層３９は，ワイピング（インク吐出面の清掃）動作等により継続的にストレスを受け，最終的にはリード端部３２が接地されたシリコン基板２１に当たって，電気的なショートが発生する恐れがあった。このように，従来のプリントヘッド１は，リード端部３２とボンドパッド２６とを接合する際に，及び／または，印刷の際に，リード端部３２と基板２１との間に電気的ショートが発生する恐れがある，という問題点があった。

　また，プリントヘッド１は，ボンドパッド２６の下部メタル２７とコンタクトプラグ２８とが，その間の層間絶縁層４１に形成された広いビアホール４２を介して連結されており，図４に示すように，コンタクトプラグ２８はその上面に広くて平らな凹み溝２８ａを有する。従って，リード端部３２をコンタクトプラグ２８の上面に圧電方式で接着する際には，リード端部３２とコンタクトプラグ２８とが接合されにくく，リード端部３２とコンタクトプラグ２８との接合不良が発生し易くなる，という問題点があった。

　更にこの状態でプリントヘッド１がワイピング動作を行い，接合不良が発生したリード端部３２にワイパーが頻繁に接触すると，リード端部３２がコンタクトプラグ２８から外れてしまい，当該インク吐出部のインク噴射が行なわれなくなって印刷不良が発生する恐れがある，という問題点があった。

　また，従来のプリントヘッド１は，インク供給マニピュレータ２２が基板２１を貫通して形成されているので，基板２１の機械的強度が脆弱であり，外部からの僅かな衝撃によっても，基板２１がインク供給マニピュレータ２２を中心に破損される恐れがある，という問題点があった。

　更にまた，従来のプリントヘッド１は，印刷時にヒーター２５等によりヘッドチップ２０内で発生する熱がインクカートリッジ１０等を通じて外へ放出されるのではなく，ヘッドチップ２０内に蓄積されるので，ヘッドチップ２０の寿命が短縮されたり，インク吐出効率が劣化する恐れがある，という問題点もあった。

　そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，リード端部とボンドパッドの接合時及び／または印刷時に発生するリード端部と基板との間の電気的ショートと，リード端部とボンドパッドの接合不良とを防止することができるインクジェットプリンタのプリントヘッドを提供することにある。

　上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，インクカートリッジから供給されるインクを吐出する少なくとも一つのインク吐出部と，上記インク吐出部を制御する制御信号を伝送する回路部の配線のリード端部がそれぞれ接続された少なくとも一つのボンドパッドとが配置された主チップエリアと，上記主チップエリアの縁部に位置し，半導体ウェハに形成される複数のヘッドチップを互いに切り離す切削線が設けられた切削領域を構成するスクライブレーンエリアと，から成る基板上に形成されたヘッドチップを含み，上記ヘッドチップのスクライブレーンエリアに，上記ヘッドチップを物理的及び電気的に保護し，上記主チップエリア及び上記基板と電気的に分離されるように形成される緩衝パターン部を備えたこと，を特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッドが提供される。

　このような本発明にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドによれば，上記ヘッドチップのスクライブレーンエリアに設けた上記緩衝パターン部は，上記ヘッドチップを物理的に保護するので，従来リード端部をボンドパッドに接続する際に生じていたスクライブレーンエリアの絶縁層の破損が防止される。更に，上記緩衝パターン部は上記ヘッドチップを電気的にも保護するので，従来リード端部をボンドパッドに接続する際または印刷の際にリード端部と基板との間で発生していた電気的ショートを防止することができる。

　このとき，上記緩衝パターン部は，上記基板上に形成された少なくとも一つの絶縁層と，上記絶縁層上に形成され，所定形状の複数の孔を有する板，一定の間隔で配列された複数の所定形状の板，網状の板，または格子状の板の何れかの形態を有する少なくとも一つの補強パターンとを含むように構成すれば，上記絶縁層は上記ヘッドチップの主チップエリア及び基板を電気的に保護する役割りを果たして電気的ショートが発生するのを防止し，上記補強パターンは上記スクライブレーンエリアの機械的強度を補強して上記ヘッドチップを物理的に保護する役割りを果たし，上記ヘッドチップが物理的に破損されるのを防止することができる。

　また，上記緩衝パターン部の絶縁層は，上記基板上に形成された素子分離膜と，上記素子分離膜上に形成された第１の層間絶縁層とを含むようにすれば，上記基板の絶縁効果をより高めることができる。

　また，上記緩衝パターン部は，上記補強パターンを二つ含み，該二つの補強パターンの間には層間絶縁層が形成されるようにすれば，上記緩衝パターン部の機械的強度をより増加させることができる。

　このとき，上記緩衝パターン部の補強パターンは，上記ボンドパッドを形成する材料と同じ材料で形成されるようにすれば，プリントヘッドの製造工程を簡素化することができる。また，上記ボンドパッドは導電性を有する金属からなるので，印刷時に上記ヘッドチップにて発生する熱は，上記ボンドパッドと同一の導電性材料からなる上記補強パターンを通じて効率よく外部に放出される。

　また，上記緩衝パターン部は，上記補強パターン上に形成された少なくとも一つの保護層を更に含む如く構成すれば，上記緩衝パターン部が保護されると同時に上記緩衝パターン部の機械的強度も増加する。このとき，上記緩衝パターン部の保護層は，上記補強パターン上に形成されたパッシベーション層と，上記主チップエリアのインク吐出部を構成するインク室及びインク吐出ノズルが形成されるときに，上記パッシベーション層上に形成される室／ノズルプレート層とを含むようにすることが望ましい。

　このとき，上記緩衝パターン部は，上記主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアのうち，上記ボンドパッドが配置される領域と隣接する両側部に位置するスクライブレーンエリアに形成されるようにすれば，上記緩衝パターン部によりスクライブレーンエリアの機械的強度が補強されると同時に，リード端部をボンドパッドに接続する際にスクライブレーンエリアが押圧されることによりヘッドチップに生じる圧力が緩和されるので，従来のプリントヘッドにおいて，特にスクライブレーンエリアの絶縁層に生じていたヘッドチップの破損を防止することができる。

　また，上記緩衝パターン部は，上記主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアの４つの縁部全てのスクライブレーンエリアに形成されるようにすれば，上記ヘッドチップの機械的強度をより高めることができる。

　また，上記配線のリード端部は，上記ボンドパッドの上面に形成された凹み溝の側壁に密着して接合されるようにすれば，上記リード端部とボンドパッドとが堅固に接合されるので，接合不良を防止すると同時に印刷時の衝撃により上記リード端部がボンドパッドから外れるのを防止することができる。

　上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，インクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法であって，基板上に形成され，主チップエリアと該主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアとを有するヘッドチップの上記スクライブレーンエリアに，前記ヘッドチップを物理的及び電気的に保護する緩衝パターン部を，上記主チップエリア及び上記基板と電気的に分離されるように形成する段階を含むこと，を特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法が提供される。

　このような本発明にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法によれば，上記ヘッドチップのスクライブレーンエリアに設けた上記緩衝パターン部は，上記ヘッドチップを物理的に保護するので，従来リード端部をボンドパッドに接続する際に生じていたスクライブレーンエリアの絶縁層の破損が防止される。更に，上記緩衝パターン部は上記ヘッドチップを電気的にも保護するので，従来リード端部をボンドパッドに接続する際または印刷の際にリード端部と基板との間で発生していた電気的ショートを防止することができる。

　このとき，上記緩衝パターン部を形成する段階は，上記スクライブレーンエリアに少なくとも一つの絶縁層を形成する段階と，上記絶縁層が形成されたスクライブレーンエリアに所定形状の複数の孔を有する板，一定の間隔で配列された複数の所定形状の板，網状の板，または格子状の板の何れかの形態を有する少なくとも一つの補強パターンを形成する段階とを含むようにすれば，上記絶縁層は上記ヘッドチップの主チップエリア及び基板を電気的に保護する役割りを果たして電気的ショートが発生するのを防止し，上記補強パターンは上記スクライブレーンエリアの機械的強度を補強して上記ヘッドチップを物理的に保護する役割りを果たし，上記ヘッドチップが物理的に破損されるのを防止することができる。

　このとき，上記絶縁層を形成する段階は，上記基板上に形成された素子分離膜を形成する段階と，上記素子分離膜上に第１の層間絶縁層を形成する段階とを含むようにするのが望ましい。そして，上記補強パターンを形成する段階は，上記第１の層間絶縁層上に第１の補強パターンを形成する段階と，上記第１の補強パターンが形成された基板に第２の層間絶縁層を形成する段階と，上記第２の層間絶縁層上に第２の補強パターンを形成する段階とを含むようにするのが望ましい。また，上記第１の補強パターンを形成する段階は，第１の金属層を蒸着する段階と，フォトレジストをマスクとして上記第１の金属層をパターニングする段階とを含み，上記第２の補強パターンを形成する段階は，第２の金属層を蒸着する段階と，フォトレジストをマスクとして上記第２の金属層をパターニングする段階とを含むようにすることが望ましい。

　また，上記補強パターンを形成する段階は，上記主チップエリアにおいて，インクカートリッジから供給されるインクを吐出するインク吐出部を制御する制御信号を伝送する回路部の配線のリード端部に接続されるボンドパッドが形成される段階と同時に行われるようにすれば，インクジェットプリンタのプリントヘッドの製造工程を簡素化することができる。

　ここで，上記補強パターンの第２の層間絶縁層を形成する段階で，上記第２の層間絶縁層は上記ヘッドチップの全面に形成され，上記ボンドパッドを形成する段階は，上記第２の層間絶縁層を形成する段階の後に上記第２の補強パターンの第２の金属層を蒸着する段階と同時に行なわれる，上記第２の層間絶縁層の主チップエリアに広いホールからならビアホールを形成する段階を含むようにすれば，上記補強パターンの第２の金属層と上記ビアホールとを同時に形成することができ，インクジェットプリンタのプリントヘッドの製造工程を簡素化することができる。

　そして，上記緩衝パターン部を形成する段階は，上記補強パターン上に形成される少なくとも一つの保護層を形成する段階を更に含むようにすれば，上記緩衝パターン部が保護されると同時に上記緩衝パターン部の機械的強度も増加する。このとき，上記保護層を形成する段階は，上記補強パターン上にパッシベーション層を形成する段階と，上記主チップエリアのインク吐出部を構成するインク室及びインク吐出ノズルが形成されるときに，上記パッシベーション層上に室／ノズルプレート層を形成する段階とを含むようにすることが望ましい。

　本発明によれば，ヘッドチップの縁部のスクライブレーンエリアに緩衝パターン部をを設けることにより，ヘッドチップが物理的及び電気的に保護されて回路部の配線のリード端部とボンドパッドとの接合時及び／または印刷時に発生するリード端部と基板との間の電気的ショートを防止することができると同時に，例えばワイピング動作等による印刷時にヘッドチップに加えられる衝撃が緩和されてヘッドチップが破損されるのを防止することができる。

　以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　図６は，本発明の実施の形態にかかるにかかるプリントヘッドを構成するヘッドチップが，半導体ウェハに数十個〜数百個形成された際の，半導体ウェハ１００の一部分の概略構成を示す平面図である。

　本実施形態にかかるプリントヘッドは，図１及び図２に示した従来のプリントヘッド１と同様に，インクカートリッジ（図示せず）から供給されるインクを吐出するヘッドチップ１１０と，ヘッドチップ１１０によるインクの吐出を駆動及び制御するための配線１３１（図１０ｆ）及び／またはスイッチング回路が形成される回路部（図示せず）と，を含む。上記回路部は，例えば可撓性のプリント回路板などである。

　プリントヘッド１のヘッドチップ１１０は，主チップエリア１１１と，主チップエリア１１１の縁部に配置されて主チップエリア１１１と他の主チップエリアとを切り離す切削線１１７が設けられる切削領域を構成するスクライブレーンエリア１１５とに分けられる。主チップエリア１１１には，インクカートリッジ（図示せず）から供給されるインクを吐出するインク吐出部（図示せず）と，上記インク吐出部を制御すべくパッド領域１１３に設けられて下部配線（図示せず）及び回路部の配線１３１のリード端部１３２に接続される複数のボンドパッド１０９とが配置される。

　主チップエリア１１１に配置される上記インク吐出部は，図１及び図２に示した従来のプリントヘッド１と同様に，基板１０１（図１０ｆ）に設けられた泡を発生するためのヒーター（図示せず）とインク吐出ノズル（図示せず）とから構成される。

　先ず，本実施形態にかかるプリントヘッドの，ボンドパッド１０９とリード端部１３２との接合構成について説明する。図７の（ａ）及び（ｂ）は，ボンドパッド１０９とリード端部１３２との接合を示す平面図及び断面図であり，図１０ｆはヘッドチップ１１０の部分断面図である。

　ボンドパッド１０９は，下部配線を構成する下部メタル１０４ａと，下部メタル１０４ａの上方に配置されて回路部の配線１３１のリード端部１３２に接続されるコンタクトプラグ１０６ａとから構成される。コンタクトプラグ１０６ａは，層間絶縁層１０５に形成されたコンタクトホールまたはビアホール１０５ａの上にスパッタリング等のような方法で形成されるが，その際にコンタクトプラグ１０６ａの上面には広い凹み溝１２１が形成される。

　ここで，本実施形態にかかるプリントヘッドにおいては，リード端部１３２とコンタクトプラグ１０６ａとの接合力を増大させるために，リード端部１３２を凹み溝１２１の一側壁に，例えば超音波や熱などを用いて圧力を加えて接着（圧電接合）する。すなわち，従来のプリントヘッドは，凹み溝の中央にリード端部を接合していたのに対し，本実施形態では接合位置を凹み溝１２１の一側壁とすることにより，リード端部１３２と凹み溝１２１とを堅固に接合している。従って，本実施形態にかかるプリントヘッド１１０では，回路部の配線１３１のリード端部１３２をボンドパッド１０９に接合する際に生じる得る接合不良の発生を抑制することができる。

　次に，本実施形態にかかるプリントヘッドの，緩衝パターン部１１４について説明する。図８及び図１０ｆに示すように，プリントヘッド１のヘッドチップ１１０のスクライブレーンエリア１１５には，ヘッドチップ１１０を物理的及び電気的に保護するのに適する形状に形成された緩衝パターン部１１４が設けられる。図８は，図６の半導体ウェハ１００に形成された隣接する２つのヘッドチップ１１０の境界部分を示す図であり，それぞれのヘッドチップ１１０のパッド領域１１３に隣接する各スクライブレーンエリア１１５が示されている。切削線１１７の上側及び下側に位置する両ヘッドチップ１１０の図示されていない反対側の側部にも，それぞれパッド領域１１３とスクライブレーンエリア１１５が設けられている。

　緩衝パターン部１１４は，図６及び図８に示された各ヘッドチップ１１０の両側部，即ち各ヘッドチップ１１０の上側部及び下側部にそれぞれ配置された複数の方形の孔１３４を有する二つの下部補強パターン（第１の補強パターン）１０４と，下部補強パターン１０４の孔１３４とずらして配列された複数の方形の孔１３５を有する二つの上部補強パターン（第２の補強パターン）１０６と，ヘッドチップ１１０の４つの側部において上部補強パターン１０６と下部補強パターン１０４との間に配置された層間絶縁層１０５とを備える。

　選択的に，緩衝パターン部１１４′は，図９に示すように，ヘッドチップ１１０′の上上側部及び下側部においてそれぞれ一定の間隔で配列された複数の小さな方形の板からなる下板パターン１０４′と，下板パターン１０４′に対してずらして配列された複数の小さな方形の板からなる上板パターン１０６′と，ヘッドチップ１１０の４つの側部において上板パターン１０６′と下板パターン１０４′との間に配置された層間絶縁層（図示せず）とから構成されてもよい。

　緩衝パターン部１１４（または１１４′）の上部補強パターン１０６及び下部補強パターン１０４（または上板パターン１０６′及び下板パターン１０４′）は，前述した構造のうちの如何なる構造で構成されても，下部配線，及び下部配線との接続のために主チップエリア１１１に形成されるボンドパッド１０９の下部メタル１０４ａとコンタクトプラグ１０６ａとに使用される導電性材料，即ちアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。また，緩衝パターン部１１４（または１１４′）は，主チップエリア１１１内に形成される下部配線や，ヒーター，ゲート（図示せず）及びソース・ドレイン（図示せず）のようなスイッチング素子（図示せず）や，ボンドパッド１０９と電気的に絶縁されるように配置される。

　また，図１０ｆに示すように，緩衝パターン部１１４（または１１４′）は，基板１０１上に形成された素子分離膜１０２と，素子分離膜１０２上に形成された熱酸化膜のような絶縁体膜からなる第１の層間絶縁層１０３と，上部補強パターン１０６または上板パターン１０６′の上方に形成されたパッシベーション層（保護層）１０７と，室／ノズルプレート層１０８と，を更に含むことができる。室／ノズルプレート層１０８は，主チップエリア１１１においてインク室（図示せず）及びインク吐出ノズル（図示せず）を形成するための室プレート／ノズルプレート（図示せず）が形成される際に，スクライブレーンエリア１１５において上部補強パターン１０６または上板パターン１０６′の上方に形成される層である。

　上述したような素子分離膜１０２，第１の層間絶縁層１０３，パッシベーション層１０７，及び室／ノズルプレート層１０８は，上部補強パターン１０６及び下部補強パターン１０４（または上板パターン１０６′及び下板パターン１０４′）と共に，基板１０１を機械的及び電気的に補強及び絶縁する役割を果たす。

　このように，本発明の緩衝パターン部１１４（または１１４′）は，上部補強パターン１０６及び下部補強パターン１０４（または上板パターン１０６′及び下板パターン１０４′）と，複数の絶縁層及び保護層，すなわち素子分離膜１０２，第１の層間絶縁層１０３，パッシベーション層１０７，及び室／ノズルプレート層１０８とを介して，ヘッドチップ１１０の縁部を電気的に絶縁及び機械的に補強するバッファの役割を果たす。

　従って，緩衝パターン部１１４（または１１４′）を備えることにより，基板１０１が絶縁されてボンドパッド１０９に回路部の配線１３１のリード端部１３２を接合する際及び／または印刷の際に発生するリード端部１３２と基板１０１との間の電気的ショートが防止され，また，ヘッドチップ１１０に十分な機械的強度が提供されて印刷時のワイピング（インク吐出面の清掃）動作等によるヘッドチップ１１０の破損が防止される。

　更に，ヘッドチップ１１０の縁部に金属を含む緩衝パターン部１１４（または１１４′）を備えることにより，印刷時にヘッドチップ１１０から発生する熱が金属を含む緩衝パターン部１１４，１１４′を通ってヘッドチップ１１０の外部のインクカートリッジ等へと効率よく放出されるようになり，ヘッドチップ１１０の温度が上昇するのを防止することができる。

　上述した本実施形態において，緩衝パターン部の上部及び下部補強パターン１０６，１０４，及び／または，上板及び下板パターン１０６′，１０４′は，ヘッドチップ１１０の上側部及び下側部に配置されたが，当業者であれば，ヘッドチップ１１０の機械的強度と除熱能力を高めるためにヘッドチップ１１０の上側部及び下側部以外の他の側部にも設けることができるものと了解される。

　更に，本実施形態では，緩衝パターン部の上部及び下部補強パターン１０６，１０４は方形の孔を有する四角形の板であり，上板及び下板パターン１０６′，１０４′は複数の方形の小さな板から構成されたが，本発明はこれに限定されるものではなく，補強構造を提供する他の好適な形態，例えば，円形状の孔を有する板，複数の円形状の小さな板，網状の板，または格子状の板等からも構成され得る。

　また，本実施形態では，緩衝パターン部は，上部及び下部の二枚の補強パターン１０６，１０４の間に層間絶縁層１０５が挟まれる構造を有したが，一枚の補強パターンと層間絶縁層とから構成される構造を有してもよい。

　次に，本実施形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法について，図１０ａ〜図１０ｆを参照して詳細に説明する。

　先ず，図１０ａに示すように，例えばシリコン基板のような半導体基板１０１に，ヘッドチップ１１０の主チップエリア１１１のスイッチング素子とインク供給マニピュレータ（図示せず）が形成される活性領域，及びスクライブレーンエリア１１５の接地領域等を画成する素子分離膜１０２を酸化膜として形成する。素子分離膜１０２は，通常の素子分離工程，例えば，素子間を酸化膜で分離するＬＯＣＯＳ（選択酸化：ＬＯＣａｌ
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）工程またはトレンチ（溝）を掘って素子を分離するトレンチ素子分離工程により，酸化膜として形成される。

　続いて，ゲート及びソース・ドレイン等のようなスイッチング素子が所定の領域（図示せず）に公知の方法で形成される。そして，図１０ｂに示すように，第１の層間絶縁層１０３（Ｉｎｔｅｒ−ｌａｙｅｒ
Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌａｙｅｒ）を，保護層として基板１０１の全面に形成する。この第１の層間絶縁層１０３は，熱酸化膜のような絶縁体膜で形成する。

　次に，ヘッドチップ１１０のスイッチング素子の，例えばソース・ドレイン等に接続される下部配線（図示せず）を形成すべく，下部配線を形成する導電性に優れパターニングし易い金属，例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる下部金属層を，基板１０１の全面にスパッタリング法で蒸着する。そして，該下部金属層上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後，下部配線用マスクを用いた露光及び現像によりエッチングマスク（図示せず）を形成してから，該エッチングマスクを用いて下部金属層をパターニングする。このような工程を経て，ヘッドチップ１１０の主チップエリア１１１には，ソース・ドレインに接続される下部配線が形成される。

　次に，図１０ｃに示すように，主チップエリア１１１のパッド領域１１３には，下部配線に接続されるボンドパッド１０９の下部メタル１０４ａを形成する。一方，主チップエリア１１１のスクライブレーンエリア１１５には，下部補強パターン１０４と，接地またはヘッドチップ１１０の切削時に基板１０１を保護する役割を果たすＰＣＴ防止パターン１０４ｂとを形成する。

　図８に示すように，下部補強パターン１０４は，複数の方形の孔１３４を有する四角形状の板状の構成を有する。この下部補強パターン１０４は，ヘッドチップ１１０を補強する役割を果たすのみならず，素子分離膜１０２及び第１の層間絶縁層１０３を介して基板１０１と絶縁されているため，基板１０１と回路部の配線１３１のリード端部１３２との間の電気的ショートを防止する役割を果たす。

　上述したように，下部配線，ボンドパッド１０９の下部メタル１０４ａ，及び下部補強パターン１０４を形成した後，基板１０１の全面に第２の層間絶縁層１０５（Ｉｎｔｅｒ−ｍｅｔａｌ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌａｙｅｒ）を形成する。第２の層間絶縁層１０５の例としては，ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａ ｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ：テトラ・エチル・オルト・シリケート）酸化膜や，ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法により形成される酸化膜などが挙げられる。この第２の層間絶縁層１０５は，下部配線と後に形成する上部配線とを，及び下部補強パターン１０４と上部補強パターン１０６とを，互いに絶縁する役割を果たす。

　次に，図１０ｄに示すように，ヘッドチップ１１０の第２の層間絶縁層１０５の所定の部分をフォトリソグラフィ方法でパターニングする。その結果，第２の層間絶縁層１０５には，パッド領域１１３の下部メタル１０４ａの一部を露出させる広いコンタクトホールまたはビアホール１０５ａが形成される。

　ビアホール１０５ａを形成した後，基板１０１の全面にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の上部金属層をスパッタリング等の方法で蒸着する。そして，該上部金属層上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後，上部配線用マスク（図示せず）を用いた露光及び現像によりエッチングマスク（図示せず）を形成してから，該エッチングマスクを用いて上部金属層をパターニングする。このような工程を経て，ビアホール１０５ａには，図１０ｅに示すように，広い凹み溝１２１を有するコンタクトプラグ１０６ａが形成される。

　このようにしてパッド領域１１３においてコンタクトプラグ１０６ａが形成される一方で，スクライブレーンエリア１１５では上部補強パターン１０６が形成される。

　上部補強パターン１０６は，図８に示すように，複数の方形の孔１３５が下部補強パターン１０４の孔１３４とずらして配列された四角形状の板状の構成を有する。このように形成された上部補強パターン１０６は，下部補強パターン１０４と共にヘッドチップ１１０の強度を補強するのみならず，第２の層間絶縁層１０５を介して下部補強パターン１０４と絶縁されているため，基板１０１と回路部の配線１３１のリード端部１３２との間の電気的ショートを防止する役割を果たす。

　上部補強パターン１０６を形成した後，基板１０１の主チップエリア１１１の所定の領域にヒーター（図示せず）を形成する。なお，ヒーターは，比抵抗の高い金属と低い金属薄膜を順にラミネートした後，金属薄膜のうち，部分的に抵抗の低い金属を選択的にエッチングする方法，またはシリコン基板１０１の全面に不純物がドープされたポリシリコンを蒸着した後，これをパターニングする方法により形成する。

　ヒーターを形成した後，基板１０１の全面には，例えばＰ−ＳｉＮのようなシリコン窒化膜からなるパッシベーション層（保護層）１０７を形成してから，ヘッドチップ１１０のボンドパッド１０９をオープン（開口）するためにエッチングマスクを用いてパッシベーション層１０７をエッチングする。

　その後，インク室及びノズル等を，公知の室プレート及びノズルプレートを形成する工程により形成する。この際，ヘッドチップ１１０を更に補強及び絶縁するために，図１０ｆに示すように，スクライブレーンエリア１１５にも室／ノズルプレート層１０８を形成する。

　その後，回路部の配線１３１のリード端部１３２を，図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように，ボンドパッド１０９のコンタクトプラグ１０６ａの上面に形成された凹み溝１２１の一側壁に圧電接合方式で接合する。上述したような工程を経て，本実施形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造が完了する。

　以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　本発明は，インクジェットプリンタなどに設けられるプリントヘッドに適用可能である。

従来のインクジェットプリンタのプリントヘッドとインクカートリッジとの結合関係を示す分解斜視図である。 従来のインクジェットプリンタのプリントヘッドの部分平面図である。 図２のＩ−Ｉ線断面図である。 従来のインクジェットプリンタのプリントヘッドの回路部の配線のリード端部とヘッドチップのボンドパッドとの接合関係を示す部分平面図である。 従来のインクジェットプリンタのプリントヘッドのヘッドチップにおいて生じる問題点を例示する写真である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドを構成するヘッドチップが半導体ウェハに形成された際の半導体ウェハの部分平面図である。 同実施の形態における，ボンドパッドと回路部の配線のリード端部との接合関係を示す部分平面図及び断面図である。 同実施の形態において，プリントヘッドのヘッドチップに設けられる緩衝パターン部の一例を示す図である。 同実施の形態において，プリントヘッドのヘッドチップに設けられる緩衝パターン部の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。 同実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。 同実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。 同実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。 同実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。 同実施の形態にかかるインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法を示す図である。

符号の説明

　１　　　　　　　プリントヘッド
　１０　　　　　　インクカートリッジ
　２０，１１０　　ヘッドチップ
　２１，１０１　　基板
　２２　　　　　　インク供給マニピュレータ
　２３　　　　　　ノズルプレート
　２４　　　　　　インク吐出ノズル
　２５　　　　　　ヒーター
　２６，１０９　　ボンドパッド
　２７，１０４ａ　下部メタル
　２８，１０６ａ　コンタクトプラグ
　２８ａ，１２１　凹み溝
　２９　　　　　　インク室
　３２，１３２　　リード端部
　３４，１３１　　配線
　３７　　　　　　室プレート
　４１，１０３，１０５　層間絶縁層
　１００　　　　　ウェハ
　１０２　　　　　分離素子膜
　１０４，１０６　補強パターン
　１０４′，１０６′　　板パターン
　１０７　　　　　パッシベーション層
　１０８　　　　　室／ノズルプレート
　１１１，１１１′主チップエリア
　１１３，１１３′パッド領域
　１１４，１１４′緩衝パターン部
　１１５，１１５′スクライブレーンエリア
　１１７　　　　　切削線
　１３４，１３５　孔

Claims (19)

1. 　インクカートリッジから供給されるインクを吐出する少なくとも一つのインク吐出部と，前記インク吐出部を制御する制御信号を伝送する回路部の配線のリード端部がそれぞれ接続された少なくとも一つのボンドパッドとが配置された主チップエリアと，
   　前記主チップエリアの縁部に位置し，半導体ウェハに形成される複数のヘッドチップを互いに切り離す切削線が設けられた切削領域を構成するスクライブレーンエリアと，から成る基板上に形成されたヘッドチップを含み，
   　前記ヘッドチップのスクライブレーンエリアに，前記ヘッドチップを物理的及び電気的に保護し，前記主チップエリア及び前記基板と電気的に分離されるように形成される緩衝パターン部を備えたこと，
   　を特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
2. 　前記緩衝パターン部は，
   　前記基板上に形成された少なくとも一つの絶縁層と，
   　前記絶縁層上に形成され，所定形状の複数の孔を有する板，一定の間隔で配列された複数の所定形状の板，網状の板，または格子状の板の何れかの形態を有する少なくとも一つの補強パターンとを含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
3. 　前記緩衝パターン部の絶縁層は，
   　前記基板上に形成された素子分離膜と，前記素子分離膜上に形成された第１の層間絶縁層とを含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
4. 　前記緩衝パターン部は，
   　前記補強パターンを二つ含み，該二つの補強パターンの間には層間絶縁層が形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
5. 　前記緩衝パターン部の補強パターンは，
   　前記ボンドパッドを形成する材料と同じ材料で形成されたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
6. 　前記緩衝パターン部は，
   　前記補強パターン上に形成された少なくとも一つの保護層を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
7. 　前記緩衝パターン部の保護層は，
   　前記補強パターン上に形成されたパッシベーション層と，
   　前記主チップエリアのインク吐出部を構成するインク室及びインク吐出ノズルが形成されるときに，前記パッシベーション層上に形成される室／ノズルプレート層とを含むことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
8. 　前記緩衝パターン部は，
   　前記主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアのうち，前記ボンドパッドが配置される領域と隣接する両側部に位置するスクライブレーンエリアに形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
9. 　前記緩衝パターン部は，
   　前記主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアの４つの縁部全てのスクライブレーンエリアに形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
10. 　前記配線のリード端部は，
    　前記ボンドパッドの上面に形成された凹み溝の側壁に密着して接合されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッド。
11. 　インクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法であって，
    　基板上に形成され，主チップエリアと該主チップエリアの縁部に位置するスクライブレーンエリアとを有するヘッドチップの前記スクライブレーンエリアに，前記ヘッドチップを物理的及び電気的に保護する緩衝パターン部を，前記主チップエリア及び前記基板と電気的に分離されるように形成する段階を含むこと，
    　を特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
12. 　前記緩衝パターン部を形成する段階は，
    　前記スクライブレーンエリアに少なくとも一つの絶縁層を形成する段階と，
    　前記絶縁層が形成されたスクライブレーンエリアに所定形状の複数の孔を有する板，一定の間隔で配列された複数の所定形状の板，網状の板，または格子状の板の何れかの形態を有する少なくとも一つの補強パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
13. 　前記絶縁層を形成する段階は，
    　前記基板上に形成された素子分離膜を形成する段階と，
    　前記素子分離膜上に第１の層間絶縁層を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
14. 　前記補強パターンを形成する段階は，
    　前記第１の層間絶縁層上に第１の補強パターンを形成する段階と，
    　前記第１の補強パターンが形成された基板に第２の層間絶縁層を形成する段階と，
    　前記第２の層間絶縁層上に第２の補強パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
15. 　前記補強パターンを形成する段階は，
    　前記主チップエリアにおいて，インクカートリッジから供給されるインクを吐出するインク吐出部を制御する制御信号を伝送する回路部の配線のリード端部に接続されるボンドパッドが形成される段階と同時に行われることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
16. 　前記第１の補強パターンを形成する段階は，第１の金属層を蒸着する段階と，フォトレジストをマスクとして前記第１の金属層をパターニングする段階とを含み，
    　前記第２の補強パターンを形成する段階は，第２の金属層を蒸着する段階と，フォトレジストをマスクとして前記第２の金属層をパターニングする段階とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
17. 　前記補強パターンの第２の層間絶縁層を形成する段階で，前記第２の層間絶縁層は前記ヘッドチップの全面に形成され，
    　前記ボンドパッドを形成する段階は，前記第２の層間絶縁層を形成する段階の後に前記第２の補強パターンの第２の金属層を蒸着する段階と同時に行なわれる，前記第２の層間絶縁層の主チップエリアに広いホールからならビアホールを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
18. 　前記緩衝パターン部を形成する段階は，
    　前記補強パターン上に形成される少なくとも一つの保護層を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
19. 　前記保護層を形成する段階は，
    　前記補強パターン上にパッシベーション層を形成する段階と，
    　前記主チップエリアのインク吐出部を構成するインク室及びインク吐出ノズルが形成されるときに，前記パッシベーション層上に室／ノズルプレート層を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドの製造方法。
    

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