半导体装置、液体排出头、液体排出盒和液体排出设备的制作方法
【专利摘要】本公开涉及半导体装置、液体排出头、液体排出盒和液体排出设备。一种半导体装置包括布置在第一方向上的单元电路、接合焊盘、以及被配置为将单元电路与接合焊盘连接的导电图案。每个导电图案包括与接合焊盘连接并且在第一方向上延伸的第一部分、以及与相应的单元电路连接的第二部分。导电图案包括第一类型的图案和第二类型的图案，在第一类型的图案中，从第一方向看，第一部分位于第二部分的第一侧，在第二类型的图案中，从第一方向看，第一部分位于第二部分的与第一侧相对的第二侧。
【专利说明】半导体装置、液体排出头、液体排出盒和液体排出设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种半导体装置、液体排出头、液体排出盒和液体排出设备。
【背景技术】
[0002]用于从孔口排出液体的液体排出头通过使用作为液体的墨等并且通过根据打印信号控制墨的排出使墨沉积在打印介质(诸如纸)上而被用作喷墨打印头。此外，包括该液体排出头的液体排出设备作为例如喷墨打印设备被应用。使用热能的喷墨打印头通过将加热器产生的热能施加于液体而在液体中选择性地产生气泡，并且通过用于产生气泡的能量从孔口排出墨滴。最近，为了提高打印速度，增加了孔口的数量。另一方面，从接合焊盘部分到每个加热器的电阻值的变化增大，这使得难以均匀地将电力供给多个加热器。作为应对这个问题的措施，日本专利公开N0.2005-104142的图5示出了这样的布置，在该布置中，用于将电力供给加热器的导电线被划分为多个导电线，从而减小每个导电线的电阻值的变化。参照图5，四个加热器101、四个功率晶体管102和四个逻辑电路103形成一个段(单元电路)。通过增大与位于远离接合焊盘部分的段连接的VH线的线宽来减小VH线到每个段的电阻值的变化。这适用于从接合焊盘部分到每个段的GNDH线。
[0003]当通过增加布置在半导体基板上的加热器的数量来使日本专利公开N0.2005-104142中所公开的打印头更长时，所划分的与电源焊盘连接的导电线的数量增力口。因为从接合焊盘部分到每个段的线宽渐增地增大，所以布线布局所需的区域扩大，并且打印头的尺寸增大。为了解决这个问题，日本专利公开N0.2011-245801提出了用于抑制布线区域的扩大的布线布局。
【发明内容】
[0004]根据一些实施例，一种半导体装置包括布置在第一方向上的多个单元电路、第一接合焊盘、以及被配置为将所述多个单元电路与第一接合焊盘连接的多个第一导电图案。所述多个第一导电图案中的每个第一导电图案均包括与第一接合焊盘连接并且在第一方向上延伸的第一部分、以及与相应的单元电路连接的第二部分。所述多个第一导电图案包括第一类型的第一导电图案和第二类型的第一导电图案，在第一类型的第一导电图案中，从第一方向看，第一部分位于第二部分的第一侧，在第二类型的第一导电图案中，从第一方向看，第一部分位于第二部分的与第一侧相对的第二侧。
[0005]根据一些其他实施例，一种半导体装置包括布置在第一方向上的多个单元电路、第一接合焊盘和第二接合焊盘、被配置为将所述多个单元电路与第一接合焊盘连接的多个第一导电图案、以及被配置为将所述多个单元电路与第二接合焊盘连接的多个第二导电图案。所述多个第一导电图案和所述多个第二导电图案布置在垂直于第一方向的第二方向上。从第一方向看，所述多个第一导电图案中的位置最靠近所述多个第二导电图案的一个第一导电图案的一部分和所述多个第二导电图案中的位置最靠近所述多个第一导电图案的一个第二导电图案的一部分存在于彼此重叠的位置中。[0006]从以下对示例性实施例的描述(参照附图)，本发明的进一步的特征将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是一些实施例的半导体装置的电路图；
[0008]图2A至2C是图1中所示的实施例的半导体装置的布线布局图；
[0009]图3A至3C是比较例子的半导体装置的布线布局图；
[0010]图4A和4B是图1中所示的实施例的半导体装置的修改形式的布线布局图；
[0011]图5A和5B是图1中所示的实施例的半导体装置的另一修改形式的布线布局图；和
[0012]图6A至6D是用于解释一些其他实施例的视图。
【具体实施方式】
[0013]日本专利公开N0.2011-245801所提出的布线布局在一些情况下抑制布线区域的扩大。然而，有时难以充分地抑制取决于单元电路的数量和尺寸以及最小线间隔的值的布线区域的扩大。因此，一些实施例提供在抑制到每个单元电路的布线电阻值的变化的同时抑制布线区域的扩大并且不同于常规技术的技术。
[0014]以下将参照附图来解释本发明的一些实施例。在多个实施例中，相同的标号表示相同的元件，并且将省略重复解释。此外，可适当地改变和组合实施例。一些实施例大体上涉及一种包括按线布置的多个单元电路的半导体装置，在该半导体装置中，导电图案从接合焊盘连接到每个单元电路。以下将描述作为该半导体装置的例子的、将用于控制通过使用热能排出墨的喷墨打印头的半导体装置。
[0015]将参照图1来解释根据一些实施例的半导体装置100的电路配置的例子。半导体装置100的半导体基板可包括多个加热器101，这些加热器用作将热能施加于喷墨打印头的喷嘴中的作为液体的墨以便排出墨的打印元件。当电流流到加热器101时，根据所供给的电流产生热量。半导体装置100的半导体基板还可包括用作驱动电路的多个η型功率晶体管102。每个功率晶体管102与加热器101连接，并且供给用于驱动加热器101的电流。在半导体装置100中，加热器101和功率晶体管102彼此一一对应地布置，并且每对形成一个驱动部分。此外，多个相邻的驱动部分形成一个段(单元电路)。在图1中所示的半导体装置100中，作为例子，四个相邻的驱动部分形成一个段104。
[0016]每个段104通过导电图案与两个接合焊盘105a和105b连接。电力被从外部(例如，喷墨打印设备)供给接合焊盘105a和105b。与接合焊盘105a (第二接合焊盘)连接的导电图案(第二导电图案)将被称为VH线106。与接合焊盘105b (第一接合焊盘)连接的导电图案(第一导电图案)将被称为GNDH线107。在第一实施例中，接合焊盘105a具有正电势，接合焊盘105b用作地。然而，接合焊盘105a也可用作地，接合焊盘105b也可具有正电势。
[0017]VH线106在接合焊盘105a附近分支，每个支线延伸到每个段104。在每个段104中，VH线106进一步分支，每个支线与每个加热器101连接。同样地，GNDH线107在接合焊盘105b附近分支，每个支线延伸到每个段104。在每个段104中，GNDH线107进一步分支，每个支线与每个功率晶体管102连接。通过如此将多个驱动部分划分为段并且单个地将这些段与接合焊盘105a和105b连接，可减小将供给这些段的电力之间的差异，该差异由布线电阻之间的差异引起。
[0018]加热器101具有与VH线106连接的一端和与功率晶体管102的源极或漏极连接的另一端。功率晶体管102的源极和漏极中的不与加热器101连接的一个与GNDH线107连接。此外，功率晶体管的栅极与逻辑电路103连接。逻辑电路103可通过外部信号(未示出)控制功率晶体管102的驱动。因为逻辑电路103可具有与常规的逻辑电路的电路配置相同的电路配置，所以将省略实际的电路配置的解释。
[0019]以下将参照图2A至2C来解释图1中所示的半导体装置100的布线布局的例子。在图2A至2C中所示的这个例子中，半导体装置100包括按行布置的五个段104以及在形成段104的区域外部(例如，在图的右侧)的接合焊盘105a和105b。这五个段104将按从离接合焊盘105a和105b最近的一个段开始的次序被称为段104a、104b、104c、104d、104e。
[0020]在以下解释中，坐标系200被设置在包括VH线106和GNDH线107的平面中，以使得X轴被取在段104a至104e沿着其布置的线上，y轴被取为垂直于x轴。在每个图中，向左的方向是X轴正方向(第一方向)，向上的方向是I轴正方向(第二方向)。在本说明书中，“第一元件存在于第二元件的左侧(第一侧)”意指，从I轴正方向看，第一元件存在于第二元件的X轴正方向上(即，第一元件的X坐标值大于第二元件的X坐标值)。在这种情况下，从X轴方向看，第一元件和第二元件无需存在于彼此重叠的位置中(也就是说，I坐标值的范围无需彼此重叠)。类似地，“第一元件存在于第二元件的右侧(第二侧)”意指，从I轴正方向看，第一元件存在于第二元件的X轴负方向上(也就是说，第一元件的X坐标值小于第二元件的X坐标值)。此外，“第一元件存在于第二元件的上方(第一侧)”意指，从X轴方向看，第一元件存在于第二元件的y轴正方向上(也就是说，第一元件的y坐标值大于第二元件的ι坐标值)。在这种情况下，从ι轴方向看，第一元件和第二元件无需存在于彼此重叠的位置中(也就是说，X坐标值的范围无需重叠)。类似地，“第一元件存在于第二元件的下方(第二侧)”意指，从X轴方向看，第一元件存在于第二元件的y轴负方向上(也就是说，第一元件的ι坐标值小于第二元件的ι坐标值)。
[0021]在如图2A所示的半导体装置100中，布线层通过对在其上通过使用半导体装置制造技术形成元件的硅半导体基板使用多层布线技术而形成。在图2A至2C中所示的实施例中，例如，VH线106和GNDH线107都可通过对位于第二层中且具有均匀厚度的铝布线层进行构图而形成。在这种形成方法中，VH线106和GNDH线107可具有相同的厚度。VH线106可形成在形成功率晶体管102的区域的上方。GNDH线107可形成在形成逻辑电路103的区域和形成功率晶体管102的区域的上方。因此，VH线106和GNDH线107布置在y轴方向上。更具体地讲，GNDH线107位于VH线106的上方。
[0022]图3A至3C是作为用于解释图2A至2C中所示的实施例的效果的比较例子的半导体装置300的布线布局图。半导体装置300指示当日本专利公开N0.2005-104142的图5中所示的两段布线布局扩展为五段时所预期的布线布局。与图2A至2C中的标号相同的标号表示相同的元件，将省略重复解释。半导体装置300与半导体装置100的不同之处在于，半导体装置300包括VH线306和GNDH线307，而不是VH线106和GNDH线107。
[0023]接着，将参照图2B来解释VH线106的详细形状。图2B是具体示出图2A中所示的VH线106和接合焊盘105a的视图。VH线106可包括五个独立的导电图案106a至106e。导电图案106a至106e中的每个均具有与接合焊盘105a连接的一端和与段104a至104e中的相应一个段连接的另一端。因此，电力通过导电图案106a被从接合焊盘105a供给段104a。这适用于导电图案106b至106e。参照图2B，导电图案106a至106e单个地与接合焊盘105a连接。然而，导电图案106a至106e也可在接合焊盘105a附近接合。导电图案106a至106e可分别包括第一部分Illa至llle、第二部分112a至112e和第三部分113a至113e。这些图案仅仅是为了解释而由此划分的，所以导电图案106a至106e无需通过连接不同的金属板来形成，并且也可通过对单个布线层进行构图来形成。为了解释，图2B用虚线示出每个边界。
[0024]将通过使用导电图案106a来解释导电图案106a至106e共同的形状。导电图案106a的第一部分Illa与接合焊盘105a连接，并且在x轴方向上延伸。导电图案106a的第二部分112a与段104a连接，并且在X轴方向上延伸。更具体地讲，导电图案106a的第二部分112a与段104a中所包括的每个加热器101连接。第二部分112a布置在与段104a的功率晶体管102重叠的位置中。第三部分113a与第一部分Illa和第二部分112a都连接。第三部分113a与第一部分Illa的左端部连接。此外，第三部分113a与第二部分112a的左端部连接。在y轴方向上，第一部分Illa位于第二部分112a的上方,第三部分113a位于第一部分Illa与第二部分112a之间。
[0025]现在将解释导电图案106a至106e中的每个特有的形状。导电图案106a的第一部分Illa是矩形。更具体地讲，无论在X轴方向上的位置如何，第一部分Illa的宽度(在y轴方向上的长度)都是恒定的。导电图案106b至106d的第一部分Illb至Illd是L形。将通过使用导电图案106b来对此进行更详细的解释。在从接合焊盘105a到段104b的路径中，第一部分Illb具有这样的布置，在该布置中，具有恒定宽度的一部分部分地(partway)继续，宽度然后向下增大，并且具有恒定宽度的一部分在此之后再次继续。导电图案106e的第一部分Ille基本上是L形。更具体地讲，在从接合焊盘105a到段104e的路径中，第一部分Ille具有这样的布置，在该布置中，具有恒定宽度的一部分部分地继续，宽度然后向上增大，并且具有恒定宽度的一部分在此之后再次继续。宽度然后向下增大，并且具有恒定宽度的一部分在此之后再次继续。
[0026]以下将解释导电图案106a至106e的相互关系。导电图案106a至106e的形状和尺寸可被确定为将均匀的电力从接合焊盘105a供给段104a至104e。例如，导电图案106a至106e的形状和尺寸可被确定为使得从接合焊盘105a到段104a至104e的导电图案106a至106e的电阻值相等。即使当导电图案106a至106e的电阻值不相等时，如果电阻值的变化小于10%，则喷墨打印设备的打印性能也不会发生降低，特别地，图像质量不会发生降低。总的来讲，导电图案106a到106e的路径长度随着与这些图案连接的段104位于远离接合焊盘105a而增大，所以必须相应地增大这些图案的宽度。
[0027]所有的导电图案106a至106e都在y轴方向上布置在接合焊盘105a附近。因此，可通过缩小接合焊盘105a附近的导电图案106a至106e的宽度来抑制VH线106所占据的区域的扩大。在从接合焊盘105a到段104b的路径中，导电图案106b的第一部分Illb的宽度增大超过其中形成与紧挨在段104b前面的段104a连接的导电图案106a的区域。可通过如此增大宽度来减小导电图案106b的电阻值。这使得可缩小接合焊盘105a附近的导电图案106b的宽度。这适用于导电图案106c至106e。[0028]导电图案106a至106e的第二部分112a至112e可具有相同的形状和相同的尺寸。在实际例子中，第二部分112a至112e具有矩形形状，在x轴方向上具有相同的长度，并且在y轴方向上具有相同的长度(宽度)。在这种布置中，第二部分112a至112e的每单位长度的电阻值变得彼此相同，所以可减小段之间的将供给加热器101的电力的变化。此外，当第二部分112a至112e与另一布线层的导电图案连接时，第二部分112a至112e的宽度也可被调整，以使得这些第二部分和所连接的导电图案在X轴方向上的每单位长度的组合电阻相等。此外，第二部分112a至112e也可布置在x轴方向上，以使得段104a至104e和第二部分112a至112e具有相同的位置关系。在实际例子中，第二部分112a至112e的y坐标值相等。
[0029]接着，将参照图3B来解释VH线306的详细形状。图3B是具体示出图3A中所示的VH线306和接合焊盘105a的视图。VH线306具有五个独立的导电图案306a至306e。导电图案306a至306e中的每个均具有与接合焊盘105a连接的一端和与段104a至104e中的相应一个段连接的另一端。导电图案306a至306e分别包括第一部分311a至311e、第二部分312a至312e和第三部分313a至313e。为了解释，图3B用虚线示出每个边界。
[0030]将通过使用导电图案306a来解释导电图案306a至306e共同的布置。导电图案306a的第一部分311a与接合焊盘105a连接，并且在x轴方向上延伸。导电图案306a的第二部分312a与段104a连接，并且在x轴方向上延伸。更具体地讲，导电图案306a的第二部分312a与段104a中所包括的每个加热器101连接。第二部分312a布置在与段104a的功率晶体管102重 叠的位置中。第三部分313a与第一部分311a和第二部分312a都连接。第三部分313a与第一部分311a的左端部连接。此外，第三部分313a与第二部分312a的左端部连接。在y轴方向上，第一部分311a位于第二部分312a的上方,第三部分313a位于第一部分311a与第二部分312a之间。导电图案306a至306e的部分311a至311e、312a至312e和313a至313e是矩形。
[0031]以下将解释比较例子的半导体装置300和根据一些实施例的半导体装置100中的VH线106的导电图案的第一部分的最小宽度的比较结果。作为该比较的前提，接合焊盘105a与最靠近接合焊盘105a的段104a之间的距离201是0.5mm，段的节距202是1mm，并且导电图案的最小线间隔(L/S)是5μπι。此外，在半导体装置100中，导电图案106e的第一部分Ille的最大宽度203是0.15mm。另外，从接合焊盘105a到段104a至104e的导电图案的电阻值被设置为彼此相等，并且导电图案的与接合焊盘105a连接的那些部分的宽度的总和最小。在如上所述的前提下，VH线106和306的导电图案的第一部分的宽度如以下表1中所示。“总值^示导电图案的第一部分的最小宽度的总值。对于半导体装置100，在表1中还描述了第一部分Illa至Ille的最大宽度，以供参考。
[0032][表 I]
[0033]
【权利要求】
1.一种半导体装置，包括: 布置在第一方向上的多个单元电路； 第一接合焊盘；以及 多个第一导电图案，所述多个第一导电图案被配置为将所述多个单元电路与所述第一接合焊盘连接， 其中，所述多个第一导电图案中的每个第一导电图案均包括与所述第一接合焊盘连接并且在第一方向上延伸的第一部分、以及与相应的单元电路连接的第二部分，以及 所述多个第一导电图案包括第一类型的第一导电图案和第二类型的第一导电图案，在所述第一类型的第一导电图案中，从第一方向看，所述第一部分位于所述第二部分的第一侦U，在所述第二类型的第一导电图案中，从第一方向看，所述第一部分位于所述第二部分的与第一侧相对的第二侧。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一类型的第一导电图案的所述第二部分和所述第二类型的第一导电图案的所述第二部分在第一方向上交替地布置。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一类型的第一导电图案和所述第二类型的第一导电图案中的至少一个中的所述第一部分的宽度沿着从所述第一接合焊盘到所述单元电路的路径在途中朝向所述第二部分增大。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，从所述第一接合焊盘到所述多个单元电路的电阻值在所述多个第一导电图案中相等。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中， 所述多个第一导电图案中的每个第一导电图案的所述第二部分在第一方向上延伸，以及 所述多个第一导电图案的所述第二部分的宽度相等。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括: 第二接合焊盘；以及 多个第二导电图案，所述多个第二导电图案被配置为将所述多个单元电路与所述第二接合焊盘连接， 其中，所述多个第二导电图案中的每个第二导电图案均包括与所述第二接合焊盘连接并且在第一方向上延伸的第一部分、以及与相应的单元电路连接的第二部分， 所述多个第一导电图案和所述多个第二导电图案布置在垂直于第一方向的第二方向上，以及 从第一方向看，所述多个第一导电图案中的位置最靠近所述多个第二导电图案的一个第一导电图案的一部分和所述多个第二导电图案中的位置最靠近所述多个第一导电图案的一个第二导电图案的一部分存在于彼此重叠的位置中。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，位置最靠近所述多个第一导电图案的所述第二导电图案的所述第一部分的宽度沿着从所述第二接合焊盘到所述单元电路的路径在途中朝向所述多个第一导电图案增大。
8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，从所述第二接合焊盘到所述多个单元电路的电阻值在所述多个第二导电图案中相等。
9.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述多个第二导电图案中的每个第二导电图案的所述第二部分在第一方向上延伸，以及 所述多个第二导电图案的所述第二部分的宽度相等。
10.根据权利要求6所述的半导体装置，其中， 所述第一接合焊盘和所述第二接合焊盘相对于所述多个单元电路而言存在于相同侧，所述多个第一导电图案中的每个第一导电图案的所述第二部分从第二方向看在所述第二部分的第一端部处与所述第一导电图案的另一部分连接，以及 所述多个第二导电图案中的每个第二导电图案的所述第二部分从第二方向看在所述第二部分的与所述第一端部相对的第二端部处与所述第二导电图案的另一部分连接。
11.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述多个第一导电图案中的每个第一导电图案的所述第二部分的宽度和所述多个第二导电图案中的每个第二导电图案的所述第二部分的宽度相等。
12.根据权利要求6所述的半导体装置，其中， 所述多个单元电路中的每个单元电路包括被配置为排出喷嘴中的液体的多个驱动部分，并且每个驱动部分包括驱动电路和被所述驱动电路驱动以将用于排出所述喷嘴中的液体的能量施加于液体的元件， 所述第一导电图案的所述第二部分与所述驱动电路和所述元件中的一个连接，以及 所述第二导电图案的所述第二部分与所述驱动电路和所述元件中的另一个连接。
13.一种半导体装置，包括: 布置在第一方向上的多个单元电路； 第一接合焊盘和第二接合焊盘； 多个第一导电图案，所述多个第一导电图案被配置为将所述多个单元电路与所述第一接合焊盘连接；以及 多个第二导电图案，所述多个第二导电图案被配置为将所述多个单元电路与所述第二接合焊盘连接， 其中，所述多个第一导电图案和所述多个第二导电图案布置在垂直于第一方向的第二方向上，以及 从第一方向看，所述多个第一导电图案中的位置最靠近所述多个第二导电图案的一个第一导电图案的一部分和所述多个第二导电图案中的位置最靠近所述多个第一导电图案的一个第二导电图案的一部分存在于彼此重叠的位置中。
14.一种液体排出头，包括: 根据权利要求1所述的半导体装置；以及 被配置为在所述半导体装置的控制下排出液体的喷嘴。
15.一种液体排出盒，包括: 根据权利要求14所述的液体排出头；以及 被配置为容纳 墨的液罐。
16.—种液体排出设备,包括: 根据权利要求14所述的液体排出头；以及 供给单元，所述供给单元被配置为供给用于使所述液体排出头排出液体的驱动信号。
17.一种液体排出头，包括:根据权利要求13所述的半导体装置；以及被配置为在所述半导体装置的控制下排出液体的喷嘴。
18.一种液体排出盒，包括:根据权利要求17所述的液体排出头；以及被配置为容纳墨的液罐。
19.一种液体排出设备,包括:根据权利要求17所述的液体排出头；以及供给单元，所述供给单元被配置为供给用于使所述液体排出头排出液体的驱动信号。
【文档编号】B41J2/05GK103832074SQ201310573912
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】铃木达也, 藤井一成 申请人:佳能株式会社