本發(fā)明大致涉及熱噴墨式打印機(jī)及其形成方法，尤其涉及不同分辨率的熱噴墨式打印頭及利用通用熱噴射芯片設(shè)計(jì)形成不同分辨率的熱噴墨式打印頭的方法。

背景技術(shù)：

噴墨式打印機(jī)從打印頭向紙之類的記錄媒介上噴射液體墨滴，該打印頭相對(duì)于記錄媒介移動(dòng)(反之亦然)。打印頭大致包括一個(gè)或多個(gè)熱噴射芯片，每一個(gè)熱噴射芯片都包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上布置有一個(gè)或多個(gè)用于向液態(tài)墨中傳遞熱能的加熱元件(例如電阻器)。液態(tài)墨被加熱，使得墨中出現(xiàn)由于液態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的迅速的體積變化，因而，墨成為墨滴從打印頭中被強(qiáng)制噴射到記錄媒介上。

在典型的噴射芯片設(shè)計(jì)中，首先需要固定下來(lái)的變量之一是墨滴布置的垂直分辨率，即從噴射芯片中噴射的墨滴之間的垂直間隔。根據(jù)該出發(fā)點(diǎn)，可以定義諸如加熱器尋址矩陣、輸入數(shù)據(jù)寄存器長(zhǎng)度和芯片時(shí)鐘速度之類的其它特性。利用該方法，具有相似特性(不包括垂直分辨率)的多個(gè)噴射芯片通常具有不同的電接口，其需要特定部件來(lái)操作，例如，針對(duì)每種設(shè)計(jì)的獨(dú)特ASIC、驅(qū)動(dòng)板卡和/或載板等。雖然這可以為特定設(shè)計(jì)提供劃算的材料賬單，但此類節(jié)約可能被增長(zhǎng)的研發(fā)資源和投放市場(chǎng)的時(shí)間所抵消。因此，這種設(shè)計(jì)方法最適合具有長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期的高容量設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的芯片架構(gòu)，該芯片架構(gòu)能夠使得研發(fā)周期更短并實(shí)現(xiàn)適應(yīng)個(gè)體用戶需求的定制設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通用基礎(chǔ)芯片，該基礎(chǔ)芯片上可以實(shí)現(xiàn)多種熱噴射芯片配置(結(jié)構(gòu))。

技術(shù)方案

根據(jù)示例性實(shí)施例，公開了一種制造流體噴射芯片的方法及所形成的流體噴射芯片。所述方法包括：(a)提供襯底；(b)在所述襯底上形成多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件；(c)形成多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組，每個(gè)組包括所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件中的并聯(lián)電耦接的至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)元件；(d)在所述襯底上形成多個(gè)流體噴射器件；以及(e)將所述多個(gè)流體噴射器件中的每個(gè)流體噴射器件與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組中的相應(yīng)組電耦接，使得所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件根據(jù)圖像數(shù)據(jù)選擇性地激活所述多個(gè)流體噴射器件，以使流體從打印頭中排出。

在示例性實(shí)施例中，所述方法包括在所述襯底上形成用于在所述流體噴射器件與流體源之間提供流體連通的通道的步驟。

在示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件包括多個(gè)晶體管。

在示例性實(shí)施例中，將每個(gè)流體噴射器件與驅(qū)動(dòng)元件的相應(yīng)組電耦接的步驟包括在所述襯底上沉積電互連部件。

在示例性實(shí)施例中，每個(gè)組包括四個(gè)驅(qū)動(dòng)元件

根據(jù)示例性實(shí)施例，公開了一種流體噴射芯片，該流體噴射芯片包括：襯底；多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組，形成在所述襯底上；以及多個(gè)流體噴射器件，布置在所述襯底上。每個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組包括至少兩個(gè)并聯(lián)電耦接的驅(qū)動(dòng)元件。所述多個(gè)流體噴射器件中的每個(gè)流體噴射器件與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組中的相應(yīng)組電耦接，使得所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件根據(jù)圖像數(shù)據(jù)選擇性地激活所述多個(gè)流體噴射器件，以使流體從打印頭中排出。

在示例性實(shí)施例中，所述襯底還包括用于在所述流體噴射器件與流體源之間提供流體連通的通道。

在示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)流體噴射器件中的每個(gè)流體噴射器件與沿著所述通道相鄰的流體噴射器件在豎直方向上間隔開。

在示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)流體噴射器件形成兩個(gè)列，各列位于所述通道的相對(duì)側(cè)。

在示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)流體噴射器件中的每個(gè)流體噴射器件與沿著所述通道豎直相鄰的流體噴射器件在豎直方向上間隔開統(tǒng)一距離。

在示例性實(shí)施例中，每個(gè)列相對(duì)于另一個(gè)列在豎直方向上偏移。

在示例性實(shí)施例中，每個(gè)列相對(duì)于另一個(gè)列在豎直方向上偏移一距離，所述距離是所述多個(gè)流體噴射器件中的各豎直相鄰的流體噴射器件之間的統(tǒng)一豎直距離的一半。

在示例性實(shí)施例中，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組包括多個(gè)晶體管。

在示例性實(shí)施例中，每個(gè)組包括四個(gè)并聯(lián)電耦接的驅(qū)動(dòng)元件。

根據(jù)示例性實(shí)施例，公開了一種噴墨式打印機(jī)，該噴墨式打印機(jī)包括打印頭，所述打印頭包括流體噴射芯片。該流體噴射芯片包括襯底；多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組，形成在所述襯底上；以及多個(gè)流體噴射器件，布置在所述襯底上。每個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組包括至少兩個(gè)并聯(lián)電耦接的驅(qū)動(dòng)元件。所述多個(gè)流體噴射器件中的每個(gè)流體噴射器件與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組中的相應(yīng)組電耦接，使得所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件根據(jù)圖像數(shù)據(jù)選擇性地激活所述多個(gè)流體噴射器件，以使流體從打印頭中排出。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的制造流體噴射芯片的方法能夠提供一種改進(jìn)的芯片架構(gòu)，該芯片架構(gòu)能夠使得研發(fā)周期更短并實(shí)現(xiàn)適應(yīng)個(gè)體用戶需求的定制設(shè)計(jì)。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖考慮，參考下文中本發(fā)明示意性實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更加充分地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是常規(guī)熱噴墨式打印頭的透視圖；

圖2是常規(guī)噴墨式打印機(jī)的透視圖；

圖3A是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造期間的熱噴射芯片的第一順序框圖；

圖3B是該熱噴射芯片的第二順序框圖；

圖3C是圖3B中所示的熱噴射芯片的電路圖；

圖4A是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施例的制造期間的熱噴射芯片的第一順序框圖；

圖4B是該熱噴射芯片的第二順序框圖；

圖4C是圖4B中所示的熱噴射芯片的電路圖；

圖5A是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制造期間的熱噴射芯片的第一順序框圖；

圖5B是該熱噴式芯片的第二順序框圖；

圖5C是圖5B中所示的熱噴射芯片的電路圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的在FEOL處理之后但在BEOL處理之前的打印頭芯片的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的布局圖；

圖7A是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例示出的布置在襯底上以形成基礎(chǔ)芯片的圖6中FET的局部布局圖；

圖7B是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的在BEOL處理之后用于形成1200dpi分辨率打印頭芯片的基礎(chǔ)芯片的局部布局圖；以及

圖7C是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的在BEOL處理之后用于形成600dpi分辨率打印頭芯片的基礎(chǔ)芯片的局部布局圖。

具體實(shí)施方式

此處使用的標(biāo)題僅僅是出于組織結(jié)構(gòu)方面的目的，并非意在限制說(shuō)明書或權(quán)利要求的范圍。正如本申請(qǐng)通篇所使用的，詞語(yǔ)“可以”和“能夠”以寬松的含義(即，意味著具有可能性)使用，而不是強(qiáng)制性的含義(即，意味著必須)。相似地，詞語(yǔ)“包括”、“包含”及其變形是指“包括但不限于”。為了便于理解，在合適的地方使用相似的標(biāo)號(hào)來(lái)表示附圖所共有的相似元素。

參考圖1，本發(fā)明涉及到的常規(guī)噴墨式打印頭大致用10表示。打印頭10具有由任何適當(dāng)材料制成的外殼12，該外殼12用于容納墨。其形狀可以變化且通常取決于承載或容納該打印頭的外部裝置。外殼具有至少一個(gè)用于容納初始或可重復(fù)裝填的墨源的內(nèi)部隔室16。在一個(gè)實(shí)施例中，該隔室具有單個(gè)腔且容納黑墨、感光墨、青墨、品紅墨或黃墨的墨源。在其他實(shí)施例中，隔室具有多個(gè)腔并容納多種墨源。優(yōu)選地，隔室包括青色、品紅色和黃色的墨。在另外的實(shí)施例中，隔室容納多種黑墨、感光墨、青墨、品紅墨或黃墨?？梢岳斫獾氖?，盡管隔室16被示出為局部地集成在打印頭的外殼12中，但其也可以選擇性地連接至遠(yuǎn)端墨源并且例如從管道接收供應(yīng)。

粘附至外殼12的一個(gè)表面18的是柔性電路的一部分19，具體地，所述柔性電路是帶式自動(dòng)接合(TAB)電路20。TAB電路20的另一部分21被粘附至外殼的另一個(gè)表面22。在該實(shí)施例中，這兩個(gè)表面18和22圍繞外殼的邊緣23相互垂直地布置。

TAB電路20支持多個(gè)輸入/輸出(I/O)連接器24，所述I/O連接器24用于在使用期間將加熱器芯片25連接至諸如打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、照片打印機(jī)、繪圖儀、多合一設(shè)備等的外部設(shè)備。多個(gè)電導(dǎo)體26在TAB電路20上用于使I/O連接器24與加熱器25的輸入端子(接合焊盤28)連接并短路。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解多種用于促成這類連接的技術(shù)。盡管圖1示出了八個(gè)I/O連接器24、八個(gè)電導(dǎo)體26和八個(gè)接合焊盤28，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以設(shè)置任何連接的數(shù)量和/或配置。

加熱器芯片25包含多個(gè)流體點(diǎn)火元件的列34，這些流體點(diǎn)火元件用于在使用期間從隔室16噴射墨。流體點(diǎn)火元件可以實(shí)現(xiàn)為電阻式加熱元件，其形成為硅襯底上的薄膜層。在實(shí)施例中，可以使用諸如具有壓電元件的其它類型的配置。列34中的多個(gè)流體點(diǎn)火元件示出為鄰近墨通道32的排成一排的五個(gè)點(diǎn)，但實(shí)際上可以包括成百上千個(gè)流體點(diǎn)火元件。如下所述，多個(gè)流體點(diǎn)火元件中豎直地相鄰的流體點(diǎn)火元件可以具有或不具有橫向間隔間隙或彼此交錯(cuò)。通常，流體點(diǎn)火元件具有與其所在的打印機(jī)的每英寸點(diǎn)數(shù)分辨率相當(dāng)?shù)呢Q直間距間隔。一些示例包括1/300英寸、1/600英寸、1/1200英寸或1/2400英寸等大小的沿著通道的縱長(zhǎng)范圍的間距。為了形成該通道，已知有多種工藝，這些工藝切割或蝕刻出貫穿加熱器芯片的厚度的通道32。一些更加優(yōu)選的工藝包括噴砂處理或諸如干蝕刻、濕蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻等之類的蝕刻。噴嘴板(未示出)中具有與各個(gè)加熱器對(duì)準(zhǔn)的孔口，以便在使用期間噴射墨?？梢杂谜澈蟿┗颦h(huán)氧基樹脂貼附噴嘴板，或者噴嘴板可以制造成薄膜層。

參考圖2，噴墨式打印機(jī)形式的容納打印頭10的外部設(shè)備大致用40表示。打印機(jī)40包括滑動(dòng)架42，該滑動(dòng)架42具有多個(gè)用于容納一個(gè)或更多打印頭10的插槽44。滑動(dòng)架42通過(guò)提供至驅(qū)動(dòng)帶50的動(dòng)力沿著軸48在打印區(qū)域46上方(依照控制器57的輸出59)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于諸如一張紙52之類的打印媒介執(zhí)行滑動(dòng)架42的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該紙沿著從輸入托板54、通過(guò)打印區(qū)域46、再到輸出托板56的紙張路徑在打印機(jī)40中行進(jìn)。

當(dāng)在打印區(qū)域中時(shí)，滑動(dòng)架42在通常垂直于如箭頭所示的紙張52行進(jìn)的行進(jìn)方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這種時(shí)刻，依照打印機(jī)微處理器或其他控制器57的命令，促使來(lái)自隔室16(圖1)的墨滴從加熱器芯片25噴射。墨滴發(fā)射時(shí)序?qū)?yīng)正在打印的圖像的像素圖案。通常，這種圖案是在電連接至控制器57的設(shè)備中產(chǎn)生(經(jīng)由Ext輸入(Ext.input))，該裝置裝配在打印機(jī)的外部，例如電腦、掃描儀、照相機(jī)、可視顯示單元或個(gè)人數(shù)據(jù)助理等。

為了打印或發(fā)射單個(gè)墨滴，以少量電流對(duì)流體點(diǎn)火元件(圖1中，列34的各點(diǎn))進(jìn)行唯一尋址，以便快速加熱少量的墨。這使得墨在加熱器和噴嘴板之間的局部墨腔中蒸發(fā)，并通過(guò)噴嘴板朝打印媒介噴射，變?yōu)橛蓢娮彀逋渡洹０l(fā)射這種墨滴所需的點(diǎn)火脈沖可以實(shí)現(xiàn)為單個(gè)或分離的點(diǎn)火脈沖，并基于接合焊盤28、電導(dǎo)體26、I/O連接器24和控制器57之間的連接在加熱器芯片的輸入端子(例如，接合焊盤28)處接收。內(nèi)部加熱器芯片布線從輸入端子向一個(gè)或多個(gè)流體點(diǎn)火元件傳送點(diǎn)火脈沖。

許多打印機(jī)配備有具有用戶選擇界面60的控制面板58，作為控制器57的輸入62，以便提供額外的打印機(jī)能力和魯棒性。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述噴墨式打印頭10和噴墨式打印機(jī)40是示例性的，對(duì)于其它噴墨式打印頭和/或噴墨式打印機(jī)配置也可以使用本發(fā)明的各實(shí)施例。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3A，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造期間的熱噴射芯片100(圖3B)的框圖。熱噴射芯片100包括襯底110，該襯底110將該熱噴射芯片100的其它組件支撐其上。襯底110由一種或多種材料形成，所述材料至少是部分導(dǎo)電的，并且優(yōu)選地具有可以根據(jù)熱噴射芯片100的一種或多種性能需求來(lái)操作的導(dǎo)電特性。在示出的示例性實(shí)施例中，襯底110由諸如硅的半導(dǎo)體材料形成。在實(shí)施例中，襯底110可以由附加的和/或可替代的材料形成，例如碳、鋅、鍺和/或鎵等。

如圖所示，襯底110被大致設(shè)置為長(zhǎng)方體形狀，例如可以已經(jīng)由硅晶片形成以具有這樣的配置，或可以對(duì)襯底110進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)成形工藝，例如劃片或切割。在實(shí)施例中，襯底110可以被設(shè)置成大體上未經(jīng)加工的配置，例如，具有一個(gè)或多個(gè)表面瑕疵和/或具有非對(duì)稱配置。

可以對(duì)襯底110進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)工藝，該工藝在襯底110內(nèi)和/或沿著襯底110形成流體通道并且該工藝沿著襯底110的各個(gè)部限定和/或沉積有源電路元件或驅(qū)動(dòng)元件。這類工藝(稱作前段(FEOL)工藝)可以包括例如半導(dǎo)體摻雜、蝕刻、噴砂處理、化學(xué)機(jī)械平坦化、一層或多層材料的沉積和/或光刻法圖案化等。

在本文所述的示例性實(shí)施例中，F(xiàn)EOL處理用于沿著襯底110的部分形成中心布置的墨通道112。墨通道112可以與例如打印頭10的隔間16(圖1)之類的液態(tài)墨容器流體連通，這樣墨通道112可以為熱噴射芯片100提供本地液態(tài)墨源。在實(shí)施例中，根據(jù)該圖所示，墨通道112可以具有不同的布置和/或配置。

襯底110的FEOL處理還布置一些驅(qū)動(dòng)元件，例如沿著熱噴射芯片100的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)120。每個(gè)FET 120可以包括柵極端子、源極端子以及漏極端子，施加在柵極端子和源極端子之間的電勢(shì)差影響導(dǎo)電通道，電子沿著該導(dǎo)電通道在源極端子和漏極端子之間流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，除了FET120之外，和/或替代FET 120，也可以使用晶體管的可替代配置。在實(shí)施例中，F(xiàn)EOL處理可以在襯底上產(chǎn)生附加的和/或可選的有源電路元件或驅(qū)動(dòng)元件，例如二極管、硅控整流器裝置(SCR)和/或邏輯單元等。正如本文進(jìn)一步描述的那樣，在FEOL處理結(jié)束時(shí)，襯底110和FET 120的配置提供了基礎(chǔ)芯片150，可以通過(guò)后續(xù)處理步驟在該基礎(chǔ)芯片150上選擇性地形成熱噴射芯片的多種配置。

FEOL處理之后的這樣一組后續(xù)處理步驟被稱為后段(BEOL)工藝，BEOL工藝包括提供一種或多種互連電氣元件，例如，限定在半導(dǎo)體襯底110和/或其多個(gè)部分上的電氣元件和/或電路之間的金屬布線和/或觸點(diǎn)。因此，BEOL處理步驟可以包括在襯底110上沉積諸如導(dǎo)體材料、電阻材料和/或絕緣材料等之類的材料。就此而言，在BEOL處理結(jié)束的時(shí)候形成了一個(gè)或多個(gè)完整的電子電路。上述EFOL和BEOL工藝可以變化，例如，可以用不同數(shù)量的處理步驟和/或可替代的處理步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。

參考圖3B，示出了BEOL處理之后的熱噴墨芯片100的框圖，使得多個(gè)加熱器130(流體噴射元件)中的每個(gè)加熱器130被布置在相應(yīng)的FET 120與墨通道112的任意一側(cè)之間。加熱器130可以是諸如電熱轉(zhuǎn)換元件(例如電阻器)之類的流體噴射致動(dòng)器，該流體噴射致動(dòng)器可以在襯底110上形成為薄膜元件。再參考圖3C的電路圖，當(dāng)電流流經(jīng)(例如在熱噴射芯片100的兩個(gè)導(dǎo)電元件之間的)各加熱器130時(shí)，由相應(yīng)的加熱器130產(chǎn)生熱能。應(yīng)當(dāng)理解的是，加熱器130可以沿著襯底110的內(nèi)部布置，例如沿著在襯底110的表面與墨通道112之間延伸的流體通道布置，這樣，加熱器130被激活后，熱能可以傳遞至流經(jīng)加熱器130的液態(tài)墨。

如圖所示，多個(gè)加熱器130布置成列L和R，使得單個(gè)列中豎直相鄰的多個(gè)加熱器130以統(tǒng)一的距離D沿著墨通道112彼此分開。在所示的示例性實(shí)施例中，單各列的各豎直相鄰的加熱器130彼此間隔開大約42.3μm。然而，墨通道112左側(cè)的列L中的每個(gè)加熱器130相對(duì)于墨通道112右側(cè)的列R中的每個(gè)對(duì)應(yīng)加熱器130在豎直方向上偏移大約統(tǒng)一豎直距離D一半的豎直距離(例如D/2)。在所示的示例性實(shí)施例中，每個(gè)加熱器130與對(duì)側(cè)加熱器130列中的相應(yīng)加熱器130在豎直方向上間隔大約21.2μm的距離?？梢允褂眠@樣的配置以限定1200dpi的打印頭。

就此而言，列L中的各加熱器130相對(duì)于列R中的各加熱器130在豎直方向上偏移，使得各加熱器130沿著墨通道112具有豎直交錯(cuò)(在豎直方向上交錯(cuò))的布置，從而在襯底110上沿著墨通道112呈現(xiàn)出最少量的空白空間(例如，沒(méi)有加熱器130的空間)。因此，通過(guò)有利地利用墨通道112相對(duì)側(cè)的加熱器130列L和R的對(duì)稱性，液態(tài)墨滴可以沿著熱噴射芯片100被快速蒸發(fā)并噴射在更大數(shù)量的豎直位置處(例如，兩倍的豎直位置)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4A，示出了在BEOL處理期間熱噴射芯片(大致表示為200(圖4B))的可替代實(shí)施例的框圖，與上述熱噴射芯片100相比，該熱噴射芯片使用的布置在襯底110上的加熱器130的數(shù)量更少。在所示的示例性實(shí)施例中，各豎直相鄰的加熱器130彼此間隔開84.7μm的距離，列L中的加熱器130相對(duì)于列R中的相應(yīng)加熱器偏移大約42.3μm?？梢允褂眠@樣的配置(例如，每單位長(zhǎng)度的加熱器130的布置)來(lái)限定例如600dpi分辨率的打印頭。

基于特定噴墨式打印應(yīng)用和/或出于與所形成的熱噴射芯片的制造工藝相關(guān)的考慮(例如，時(shí)間、成本、材料和/或管理控制方面的考慮)，沿著熱噴射芯片200布置的加熱器130數(shù)量的這種減少可能是合乎需要的。例如，當(dāng)在生產(chǎn)環(huán)境中，在盒子或其他非傳統(tǒng)表面上打印時(shí)可能期望降低分辨率。在更低分辨率的情況下以更大的液滴打印可以更好地服務(wù)工業(yè)應(yīng)用。這提供了改進(jìn)的投影距離(打印頭與對(duì)象之間的可接受距離)并能夠使整體的打印速度更高。

在傳統(tǒng)打印頭生產(chǎn)工藝中，由于在FEOL處理期間完成FET的布置和排列，因而依賴于打印頭的所需分辨率，F(xiàn)EOL處理必須針對(duì)加熱器的后續(xù)BEOL處理而特別制定。由于需要針對(duì)不同應(yīng)用而重新配置制造及裝配工藝，因而熱噴射芯片制造方法中的這種脫節(jié)(disjoint)可能導(dǎo)致例如更多的金錢和/或時(shí)間成本。使用本發(fā)明所述的方法，具有通用基礎(chǔ)芯片的晶片存貨可以在后端工藝被配置以服務(wù)多種市場(chǎng)。例如，相同的基礎(chǔ)芯片可以被配置成用于辦公打印機(jī)的1200dpi裝置，或配置成用于工業(yè)應(yīng)用的300dpi裝置。

因此，需要提供一種由FEOL處理形成的熱噴射芯片，其可以之后在BEOL期間被定制，使得噴射芯片可以被用作基礎(chǔ)“模板”來(lái)實(shí)現(xiàn)各種熱生成輪廓。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4B，例如使用在BEOL處理期間所添加的布線或觸點(diǎn)，多個(gè)個(gè)體FET 120并聯(lián)電連接以形成驅(qū)動(dòng)單元140。如圖所示，驅(qū)動(dòng)單元140包括一對(duì)FET 120，這一對(duì)FET 120一起為每個(gè)相應(yīng)的加熱器130提供電力。圖4C示出了所形成的具有驅(qū)動(dòng)單元140的熱噴射芯片100的電子電路圖。以并聯(lián)方式將驅(qū)動(dòng)單元140中的各FET 120與加熱器130電耦接從而從該對(duì)FET 120可以向加熱器130輸出多個(gè)電輸出。例如，從控制器可以產(chǎn)生點(diǎn)火脈沖，以便激活兩個(gè)FET 120中的一個(gè)或兩個(gè)。在實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元140的FET 120對(duì)中的一個(gè)或兩個(gè)FET 120以輸出所需電量，例如在0到兩倍的兩個(gè)FET 120的最大電力輸出之間的電量(并包括0及兩倍的兩個(gè)FET 120的最大電力輸出)。

就此而言，驅(qū)動(dòng)單元140提供了激活一個(gè)或兩個(gè)相連的FET 120以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)加熱器130的期望性能的選項(xiàng)。因此，可以提供與特定噴墨式打印操作所需數(shù)量相比更多數(shù)量的FET 120，并提供選項(xiàng)以允許超過(guò)部分的FET 120保持不起作用(inactive)和/或允許調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)單元140中相連的FET 120對(duì)以傳送單個(gè)FET 120的標(biāo)準(zhǔn)電力輸出。因而，通過(guò)諸如電互連部件的沉積之類的BEOL處理步驟為用戶提供了定制基礎(chǔ)芯片150(圖3A)的選項(xiàng)，從而將兩個(gè)或更多FET 120耦接成與一種或多種打印分辨率相關(guān)的加熱器130布置一致的配置。這種配置也不需要針對(duì)不同分辨率打印頭的定制FET。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5A，示出了在BEOL處理期間的熱噴射芯片(大致表示為300)的可替代實(shí)施例的框圖，與上述熱噴射芯片100和200相比，該熱噴射芯片具有的布置在襯底110上的加熱器130的數(shù)量更少。在所示的示例性實(shí)施例中，在單個(gè)列中，各豎直相鄰的加熱器130彼此間隔開169.3μm的距離，列L中的各加熱器130相對(duì)于列R中的相應(yīng)加熱器偏移大約84.7μm?？梢允褂眠@樣的配置(例如，每單位長(zhǎng)度的加熱器130的布置)以限定例如300dpi分辨率的打印頭。

如上所述，基于特定噴墨式打印應(yīng)用和/或出于與所形成的熱噴射芯片的制造工藝相關(guān)的考慮，沿著熱噴射芯片100布置的加熱器130數(shù)量的這種減少可能是合乎需要的。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5B，例如使用在BEOL處理期間所添加的布線或觸點(diǎn)，多個(gè)個(gè)體FET 120并聯(lián)電耦接以形成驅(qū)動(dòng)單元240。如圖所示，驅(qū)動(dòng)單元240包括四個(gè)FET 120的組，該四個(gè)FET 120的組一起為每個(gè)相應(yīng)的加熱器130提供電力。圖5C示出了具有驅(qū)動(dòng)單元240的熱噴射芯片300的電子電路圖。以并聯(lián)方式將驅(qū)動(dòng)單元240中的各FET 120與加熱器130連接，使得四個(gè)FET120組合起來(lái)的組可以為加熱器130提供多個(gè)電力輸出。例如，從控制器可以產(chǎn)生點(diǎn)火脈沖，以便激活驅(qū)動(dòng)單元240的FET 120中的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)。在實(shí)施例中，可以調(diào)制驅(qū)動(dòng)單元240的FET 120組中的一個(gè)或多個(gè)，以輸出所需量的電量。

就此而言，可以使用應(yīng)用于基礎(chǔ)芯片150(圖3A)的BEOL處理步驟來(lái)將四個(gè)FET 120電耦接成驅(qū)動(dòng)單元240，從而為上述加熱器130的特定配置提供期望的電力分布。

根據(jù)本文所述的示例性實(shí)施例，提供了通用的基礎(chǔ)芯片設(shè)計(jì)150(圖3A)并且可以電耦接兩個(gè)或更多FET 120，以便可以通過(guò)后續(xù)的BEOL處理步驟選出多個(gè)加熱器130布置中的一個(gè)(即，打印頭分辨率)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，通用基礎(chǔ)芯片設(shè)計(jì)不限于上述FET 120的數(shù)量和/或配置。在實(shí)施例中，基礎(chǔ)芯片上的FET 120的數(shù)量和/或配置可以由垂直液滴配置的最高分辨率決定，即基礎(chǔ)芯片可以包括的FET 120的數(shù)量可以以一比一的比率對(duì)應(yīng)于加熱器130的最大期望數(shù)量(最高分辨率的情況)，并且可以針對(duì)更低分辨率的情況將各FET 120耦接成驅(qū)動(dòng)單元。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的在FEOL處理之后但在BEOL處理之前的打印頭芯片中NMOS FET(大致由附圖標(biāo)號(hào)1000表示)的布局圖。FET 1000可以形成在P型硅襯底中，并包括多晶硅柵極1002、與觸點(diǎn)1005形成第一源極區(qū)域1004的第一N+注入物、與觸點(diǎn)1007形成第一漏極區(qū)域1006的第二N+注入物以及與觸點(diǎn)1009形成第二源極區(qū)域1008的第三N+注入物。如圖7A所示，若干這樣的FET 1000₁和1000₂可以布置在襯底上以形成基礎(chǔ)芯片150。

圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的在BEOL處理之后用來(lái)形成1200dpi分辨率打印頭芯片的基礎(chǔ)芯片150的局部布局圖。BEOL處理導(dǎo)致加熱器130的形成和金屬化，從而形成電源、接地和FET連接。

如圖7C所示，可以對(duì)基礎(chǔ)芯片150的BEOL處理進(jìn)行改型，以形成具有600dpi分辨率的打印頭芯片。具體地，每個(gè)加熱器130被電連接至兩個(gè)FET形成的組(FET 1000₁和FET 1000₂)。相似地，為了產(chǎn)生300dpi的打印頭芯片，可以對(duì)BEOL處理進(jìn)行改型。使得每個(gè)加熱器130被電連接至四FET 1000形成的組。

盡管已經(jīng)結(jié)合上述實(shí)施例概述描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)清楚的是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，多種替代方案、改型和變化是顯而易見(jiàn)的。因此，上文給出本發(fā)明的示例性實(shí)施例旨在用于說(shuō)明而并非用于限制。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以做出多種變化。

附圖標(biāo)號(hào)列表

10：打印頭

12：外殼

16：隔室

18、22：表面

19、21：部(或部分)

20：帶式自動(dòng)接合電路(TAB)

23：邊緣

24：I/O連接器

25：加熱器芯片

26：電導(dǎo)體

28：接合焊盤

32：墨通道

34：列

40：噴墨式打印機(jī)

42：滑動(dòng)架

44：插槽

46：打印區(qū)域

48：軸

50：驅(qū)動(dòng)帶

52：紙

54：輸入托盤

56：輸出托盤

57：控制器

58：控制面板

59：輸出

60：用戶選擇界面

62：輸入

100：熱噴射芯片

110：襯底

112：墨通道

120、1000：FET

130：加熱器

140、240：驅(qū)動(dòng)單元

150：基礎(chǔ)芯片

1002：多晶硅柵極

1004：第一源極區(qū)域

1005、1007、1009：觸點(diǎn)

1006：第一漏極區(qū)域

1008：第二源極區(qū)域