用于槽間隔接地的備選接地線的制作方法

管芯縮小(die shrink)通常指的是減小半導體管芯的尺寸同時保持相同的管芯功能。較小的管芯尺寸通過以下有益于半導體制造公司：使得能夠每硅晶片(或者其它半導體，例如，GaAs)產生更多的管芯，這降低了每管芯的成本。較小的管芯尺寸還通過以下有益于終端用戶：減少了半導體設備內的功耗和熱量生成，這降低了操作成本。通過向流體噴射、打印頭管芯應用管芯縮小在噴墨打印系統中實現成本效益。噴墨打印系統控制打印頭管芯將墨水噴射到打印介質以產生圖像和文本。除了半導體設備之外，打印頭管芯將可以呈現關于管芯縮小的特定挑戰的射流結構并入。

附圖說明

現在將參考附圖描述范例，其中：

圖1示出了將接地結構并入的范例打印頭管芯的平面視圖，所述接地結構包括備選接地線以改進槽間接地；

圖2示出了從圖1所示的范例打印頭管芯采取的側視圖(視圖A-A)；

圖3示出了將諸如圖1和2所示的打印頭管芯并入的范例集成打印盒的透視視圖。

貫穿附圖，相同的附圖標記指代相似的但不必相同的元件。

具體實施方式

如上所述，通過管芯縮小實現的較小的打印頭管芯尺寸由于每硅晶片的較大管芯產出而提供成本節約。同時，改進打印頭管芯性能常常涉及趨于增加打印頭管芯尺寸的設計改變。例如，改進打印頭管芯性能常常包括設計具有增加數量的流體噴嘴的打印頭管芯，這增加了數據存儲需求(例如，在EPROM內)和路由需求。因此，隨著打印頭管芯性能持續改進，實現能夠容納增加的存儲器和路由需求的較小尺寸的打印頭管芯尺寸的能力將變得日益重要。

然而，縮小打印頭管芯尺寸存在傳統半導體管芯可能不會遇到的一些挑戰。例如，打印頭管芯包括射流結構，諸如，在管芯中形成的流體槽，其能夠使部件的放置以及金屬層電力線、地址線、接地線、其它互連線以及鍵合焊盤的路由復雜化。另外，一些操作模式(即，打印模式)創建能夠拉緊與在打印頭管芯上的這種路由相關的性能限制的條件。例如，其中輸出非常暗(例如，用深墨水完全覆蓋打印介質)的打印模式可以引起最大開火，其中，在數據組中的所有噴嘴同時開火(fire)，從而生成最大量的電流以通過接地線匯流(sink)。維持能夠匯流這樣的大量電流的足夠的接地線的同時試圖縮小打印頭管芯尺寸存在顯著的挑戰。

熱噴墨打印頭的開火噴嘴涉及在流體腔中加熱墨水。熱量創建蒸汽氣泡，其將墨水從腔通過噴嘴噴噴射。通過跨腔內的熱電阻器施加高電壓而生成熱量。加熱過程導致大量電流，其當噴嘴數據組在同時開火時可以達到其最大值。在流體槽之間行進的槽間接地線旨在在槽間噴嘴的開火期間排出電流。然而，減小打印頭管芯尺寸導致較小的槽距(槽到槽的距離)，這導致當槽間接地線從流體槽之間離開并進入流體槽的端部處的嚴重擁塞的管芯區域時，朝向槽間接地線的端部部分的更小/更細的槽間接地線。朝向流體槽端部的區能夠被擁擠有許多寬度保持相同的火線和地址線，同時槽間接地線寬度減小。槽間接地線的細化降低了其匯流電流的能力并增加了鍵合焊盤之間的寄生電阻，從而導致無效的噴嘴開火。

因此，本文描述的范例打印頭管芯提供了改進槽間接地并減少寄生電阻的接地結構，其增強了當通過接地線的電流處于最高水平時在最大噴嘴開火條件期間噴嘴開火的可靠性。在一些范例中，在金屬二層(M2層)中的槽間接地線由金屬一層(M1層)中的備選接地線補充。當M2層中的槽間接地線繼續承載電流到周邊接地線的北和南分段時，在M1層中的備選接地線提供將電流承載到周邊接地線的東和西分段的備選接地路徑。在接近其中槽間接地線由于管芯擁擠而開始變窄的流體槽端部的點處，備選接地線耦合到槽間接地線。備選接地線在其端部處耦合到周邊接地線的東和西分段，并且從而創建共享從噴嘴開火到周邊接地線的電流的備選接地路徑。因此，所有的噴嘴開火電流不必擠過槽間接地線的狹窄的端部部分，這在最大噴嘴開火期間尤其有利。在M1層中的備選接地線通過經過M1和M2金屬層之間的介電層的通孔耦合到M2層中的槽間接地線。

在范例實施方式中，接地結構包括在M2金屬二(M2)層中圍繞打印頭管芯的周邊的周邊接地線。周邊接地線包括北、南、東和西分段。同樣，在M2層中，槽間接地線在兩個流體槽之間從北分段延伸到南分段。接地結構還包括在金屬一(M1)層中的備選接地線，所述備選接地線從周邊接地線的東分段延伸到西分段，并且通過通孔在接近流體槽的端部的連接區中與槽間接地線相交。

在另一范例實施方式中，打印頭管芯包括在管芯中形成的多個流體槽。周邊接地線在管芯的周邊上的流體槽周圍行進，并且槽間接地線在兩個流體槽之間行進并耦合到周邊接地線的北分段和南分段。第一和第二備選接地線中的每個都在中點處耦合到槽間接地線，并且在第一和第二端點處分別耦合到周邊接地線的東分段和西分段。

在另一范例中，接地結構包括在印刷頭管芯周邊周圍的周邊接地線。周邊接地線具有北、南、東和西分段。所述結構包括在兩個流體槽之間從北分段延伸到南分段的槽間接地線，以及從東分段延伸到西分段并在接近流體槽的端部的連接區中與槽間接地線相交的備選接地線。

圖1示出了將接地結構并入的范例打印頭管芯100的平面視圖，所述接地結構包括備選接地線以改進槽間接地。圖2示出了從圖1所示的范例打印頭管芯100采取的側視圖(視圖A-A)。打印頭管芯100通常包括分層架構，其具有不同層、部件和使用各種精密微加工和集成電路制造技術形成的其它特征，諸如，電鑄、激光消融、各向異性蝕刻、濺射、旋轉涂覆、干膜層壓、干蝕刻、光刻法、鑄造、模塑、沖壓、加工等。

總體參考圖1和圖2，印刷頭管芯100的分層架構包括半導體襯底102，諸如硅襯底，其中形成有一個或多個流體槽104。盡管在圖1和圖2中的范例打印頭管芯100中示出有三個流體槽104，但是在其它范例中，可以存在更多或更少的流體槽104。沿著每個流體槽104的每側行進的是液滴噴射器的列，其通常包括噴嘴106，在噴嘴106的下面具有相關聯的熱電阻器和流體腔(未示出)。打印頭管芯100可以包括在襯底102上形成的各層，包括薄膜層、基礎層、腔或屏障層以及噴嘴層。薄膜層可以實施薄膜熱電阻器和相關聯的電路，諸如，驅動電路、尋址電路(未示出)，以及操作于從印刷頭管芯100噴射液滴的金屬路由線。因此，如圖2所示，打印頭管芯100包括在襯底102上形成的金屬1(M1)層108(下層)和金屬2(M2)層112(上層)。在襯底102上還形成有介電薄膜層110(中間層)，所述介電薄膜層被定位于M1層108與M2層110中間，以講M1和M2層彼此電隔離。

如圖1和2所示，打印頭管芯100包括周邊接地線14，其圍繞流體槽并沿著管芯100的周邊行進。周邊接地線114形成于M2金屬層110中，并包括四個分段，所述四個分段可以被稱作北周邊接地線分段114-1、南周邊接地線分段114-2、東周邊接地線分段114-3和西周邊接地線分段114-4。北周邊接地線分段114-1、南周邊接地線分段114-2、東周邊接地線分段114-3和西周邊接地線分段114-4通過接地鍵合焊盤124(被示出為接地鍵合焊盤124-1、124-2、124-3、124-4)耦合到一起。如下文關于圖3討論的，接地鍵合焊盤124耦合到柔性線纜，所述柔性線纜包含電連接印刷頭管芯100與集成印刷盒上的導電焊盤的跡線。北周邊接地線分段114-1耦合在右上接地鍵合焊盤124-1與左上接地鍵合焊盤124-2之間。南周邊接地線分段114-2耦合在右下接地鍵合焊盤124-3與左下接地鍵合焊盤124-4之間。東周邊接地線分段114-3耦合在右上接地鍵合焊盤124-1與右下接地鍵合焊盤124-3之間，并且西周邊接地線分段114-4耦合在左上接地鍵合焊盤124-2與左下接地鍵合焊盤124-4之間。

打印頭管芯100還包括槽間接地線126(被圖示為部分126-1、126-2、126-3)，所述槽間接地線沿著被定位于管芯上的流體槽104之間的每個槽間區域行進。因此，在圖1和圖2的范例打印頭管芯100中，存在兩條槽間接地線126，一個沿著被定位于三個流體槽104之間的兩個槽間區域中的每個行進。槽間接地線被形成于M2金屬層110中，并且每條槽間接地線126包括第一端部部分126-1、中間部分126-2以及第二端部部分126-3。如圖1所示，槽間接地線的第一和第二端部部分(126-1、126-3)從流體槽104之間延伸出，并且它們與在流體槽104之間的槽間區域中行進的槽間接地線的中間部分126-2相比變細。如上所述，槽間接地線的變細是由于接近流體槽104的端部的管芯區的擁擠。圍繞流體槽104的端部的管芯區越來越擁擠(即，由于來自管芯縮小的減小的槽距)，具有為將流體槽104的側附近的多個噴嘴106開火提供能量和控制的許多電力線和地址線(未示出)。該擁擠導致沿著第一和第二端部部分126-1、126-3的槽間接地線的變細，這減少了這些部分將電流匯流到周邊接地線114的能力。因為在流體槽104之間的槽間區域中較不擁擠，所以槽間接地線的中間部分126-2未變細。

如圖1所示，槽間接地線126的兩個端部與周邊接地線114相交。在第一端部部分126-1中的槽間接地線126的一個端部與北周邊接地線分段114-1相交，并且在第二端部部分126-3中的槽間接地線126的相對端與南周邊接地線分段114-2相交。因此，槽間接地線126提供用于電流從噴嘴106流到周邊接地線114并通過接地鍵合焊盤124離開管芯的路徑。然而，如上所述，由于變細的槽間接地線端部部分126-1和126-3，槽間接地線通過這些端部部分的電流承載能力被減小。

仍參考圖1和2的范例，打印頭管芯100還包括兩條備選接地線128(利用虛線128-1和128-2圖示)，每個鄰近流體槽104的相應端部行進。亦即，第一備選接地線128-1接近朝向北周邊接地線分段114-1的流體槽104的端部行進，并且第二備選接地線128-2接近朝向南周邊接地線分段114-2的流體槽104的端部行進。備選接地線128形成在M1金屬層108中，并且每條備選接地線128與M2金屬層110在三個位置處通過通孔130相交。兩者備選接地線128在第一端點132處通過通孔130與東周邊接地線分段114-3(即，在M2金屬層110中)相交。兩者備選接地線128在第二端點134處通過通孔130與西周邊接地線分段114-4(即，在M2金屬層110中)相交。備選接地線128還在其中點136處與M2金屬層110中的槽間接地線126相交。這些相交都是通過通孔130完成的，并且連接到中間部分126-2與端部部分126-1和126-3相接之處附近的槽間接地線126。參考圖2，盡管針對在M1金屬層108中的接地線與在M2金屬層110中的接地線之間的每個連接僅示出了一個通孔130，但是在實際的打印頭管芯110中，更可能存在多個通孔130，其被用于在M1和M2層中的接地線之間的每個連接。在槽間接地線126與周邊接地線114之間的備選接地線128的連接創建了接地結構，所述接地結構提供備選電流路徑以改進槽間接地并減少寄生電阻，這增強了噴嘴開火的可靠性，尤其在通過接地線的電流處于其最高級別時的最大噴嘴開火條件期間。

圖3示出了將諸如圖1和2所示的打印頭管芯100并入的范例集成打印盒300的透視視圖。集成打印盒300更一般的是流體噴射精確分配設備或精確地分配流體(諸如，墨水)的流體噴射器結構。在一個范例中，圖3中圖示的集成打印盒300可以是用于流體噴射打印機的單顏色墨水盒。然而，在一些范例中，集成打印盒300可以實施于各種流體盒或具有機載存儲器的打印頭中的任一個中。

盡管本描述總體上描述了將墨水噴射到介質上的噴墨打印盒，但是其它的范例不只限于噴墨打印盒及相關聯的設備。總體而言，適當的范例可以包括分配流體的任意類型的流體噴射精確分配或噴射設備。如本文所使用的，術語流體表示被廣泛地解釋為在施加的力之下變形的任何物質。流體的范例包括液體和氣體。流體噴射精確分配設備是通過精確地將流體打印或分配在準確指定的位置處(例如到打印介質上)而實現流體的打印或分配的設備。因此，出于該描述的目的，將描述打印盒或墨水盒。然而，將理解，可以使用具有本文描述的原理的任意類型的流體或液體盒。

根據一個范例，集成打印盒300包括墨水容器310、打印頭管芯100、柔性線纜330、導電焊盤340以及集成電路350。柔性線纜330粘附到打印盒300的兩側，并且包含利用導電焊盤340將集成電路350與打印頭管芯100電連接的跡線。

集成打印盒300被安裝到集成到打印機的機架內的支架中。當集成打印盒300被正確安裝時，相對支架中的對應電觸頭按壓導電焊盤340，從而允許打印機與集成打印盒300通信并控制集成打印盒300的電功能。例如，導電焊盤340允許打印機訪問和寫入集成電路350，并控制從打印頭管芯100進行流體分配。

集成電路350可以包括EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)，其包含各種信息，包括墨水盒的類型、包含于盒中的墨水的種類、對保留在墨水容器310中的墨水量的估計、校準數據、錯誤信息、集成打印頭的識別、模擬序列號、以及安全性特征等。打印機可以基于包含于墨水集成電路350中的信息采取適當的動作，例如，通知用戶墨水供應為低，或者更改模式以維持圖像質量。在圖示的范例中，集成電路350被示出為與打印頭管芯100不同的分離元件。然而，在一些范例中，除了噴嘴和用于分配墨水的其它物理元件外，打印頭管芯100可以包含集成電路350存儲器。

為了創建圖像，打印機在打印介質的件上移動包含集成打印盒300的機架。在適當的時間處，打印機經由支架中的電觸頭將電信號傳送給打印盒300。電信號經過導電焊盤340，并通過柔性線纜330被路由到打印頭管芯100。然后，打印頭管芯100從容器310中噴射少量墨水小液滴到打印介質的表面上。這些液滴組合以形成打印介質表面上的圖像。