(57)【要約】【課題】インクカートリッジ内のインク情報を簡易な構成で正確かつ確実に検出及び管理することができ、インクの無駄遣いを防止してユーザーの満足度を向上させることのできる半導体装置、インクカートリッジ及び電子機器を提供する。【解決手段】半導体基板１０と、インクに接液することでインクの残量を検出する接液電極１２，１２と、インクの残量を記憶するＥＥＰＲＯＭと、プリンタ本体側の第１のアンテナとの間で情報の授受を行う第２のアンテナ３と、接液電極１２，１２、第２のアンテナ３及びＥＥＰＲＯＭを制御するコントローラとを有してなり、接液電極１２，１２は半導体基板１０の裏面１０ｂ側に設けられるとともに貫通電極９，９を介して能動素子形成面１０ａ側の素子電極１１，１１と電気的に接続され、第２のアンテナ３は半導体基板１０の能動素子形成面１０ａ及び裏面１０ｂのいずれか一方に設けられる。【選択図】図２
2010162901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを備えた電子機器本体に用いられるインクカートリッジに設けられ、インクカートリッジ筐体の収容部に収容されるインクの残量を検出する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記インクに接液することで該インクの残量を検出する検出電極と、
前記インクの残量を記憶する記憶回路と、
前記電子機器本体側の前記アンテナとの間で情報の授受を行うアンテナと、
前記検出電極、前記アンテナ及び前記記憶回路を制御する制御回路と、を有してなり、
前記検出電極は、前記半導体基板の能動素子形成面とは反対側の裏面側に設けられるとともに前記貫通電極を介して前記能動素子形成面側の電極と電気的に接続され、前記アンテナは、前記半導体基板の能動素子形成面及び裏面のいずれか一方に設けられることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記貫通電極の一部を前記検出電極として利用することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記貫通電極の一部を前記裏面から突出させ、その突出部分を前記検出電極として利用することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板の裏面側に、パッシベーションを介して形成される導電層と、
該導電層を覆うようにして形成される保護膜と、
該保護膜に形成され且つ前記導電層の少なくとも一部を露出させる開口部と、を備え、
前記開口部から露出する前記導電層の一部を前記検出電極とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板の裏面側に、パッシベーションを介して形成される導電層と、
該導電層を覆うようにして形成される保護膜と、
該保護膜に形成され且つ前記導電層の少なくとも一部を露出させる開口部と、を備え、
前記開口部より露出した前記導電層上にバンプを形成し、該バンプを前記検出電極とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記検出電極の下層側に絶縁体層が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記アンテナ及び前記検出電極が、前記半導体基板上の能動素子を構成する導電材料と同一の導電材料によって能動素子形成面或いは裏面上に直接形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記検出電極の表面にメッキ膜が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記アンテナの下層側に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記検出電極が、３つ以上形成されていることを特徴とする請求項１から９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
インク情報を検出及び管理する液センサの機能を果たす上記請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体装置を少なくとも一つ有し、該半導体装置の検出電極がインクを収容する収容部内に露出するようにインクカートリッジ筐体内に設けたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１２】
前記半導体装置の前記検出電極が前記収容部の深さ方向に沿って複数設けられ、前記検出電極が前記収容部の底面に沿うようにして配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のインクカートリッジ。
【請求項１３】
前記半導体装置が前記収容部の深さ方向に沿って複数設けられ、前記複数の半導体装置のうちの少なくとも一つの半導体装置の検出電極が前記収容部の底面に沿うようにして配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１４】
上記請求項１１から１３に記載のインクカートリッジと、
アンテナを備えた電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、インクカートリッジ及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクによって記録を行うプリンタ等におけるインクカートリッジのインク消費の管理方法としては、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウェアにより積算してインク消費を計算により管理する方法などがある。
【０００３】
しかしながら、ソフトウェアによりインク消費を計算上管理する上記の方法には、次のような問題がある。ヘッドの中には吐出インク滴に重量バラツキを有するものがある。このインク滴の重量バラツキは画質に影響を与えることはないものの、バラツキによるインク消費量の誤差がインクカートリッジ内に累積してしまう。そのため、計算上で得られたインク残量と実際のインク残量とが異なり、インク残量がゼロと表示された場合にも、実際には、インクカートリッジ内にインクが余っているという問題があり、インクの無駄遣いが発生しユーザーが問題意識を持つ場合があった。
【０００４】
上記の課題を解決すべく、特許文献１には、圧電装置を用いてインクカートリッジ内のインク残量を監視する技術が開示されている。この方法によれば、圧電装置の振動部の残留振動に起因して発生する残留振動信号の共振周波数が変化することを利用して、インクカートリッジ内のインク残量を監視することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この特許文献１は、センサ構造が複雑で、それに伴いシステムも複雑化していることから製造コストが掛かってしまっていた。また、圧電装置に接続された電極端子は、カートリッジをホルダ内にセットした際に、ホルダ内に設けられた接触端子に接触することにより電気的に接続されるようになっている。そのため、インクカートリッジと本体機器との電気的接点の信頼性が問われることもあった。
さらに、従来技術においては、インク情報を検出する検出電極とインク情報を記憶する記憶回路とがそれぞれ独立したシステムで本体機器を介してインク検出情報を記憶回路に記憶させるシステムとなっていることが多く、双方の情報を統合し、例えばプリンタ本体にインクカートリッジをセットしない状態で機能させることができないなど簡便で詳細な情報管理は難しいものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクカートリッジ内のインク情報を簡易な構成で正確かつ確実に検出及び管理することができ、インクの無駄遣いを防止してユーザーの満足度を向上させることのできる半導体装置、インクカートリッジ及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、アンテナを備えた電子機器本体に用いられるインクカートリッジに設けられ、インクカートリッジ筐体の収容部に収容されるインクの残量を検出する半導体装置であって、半導体基板と、インクに接液することで該インクの残量を検出する検出電極と、インクの残量を記憶する記憶回路と、電子機器本体側のアンテナとの間で情報の授受を行うアンテナと、検出電極、アンテナ及び記憶回路を制御する制御回路と、を有してなり、検出電極は、半導体基板の能動素子形成面とは反対側の裏面側に設けられるとともに貫通電極を介して能動素子形成面側の電極と電気的に接続され、アンテナは、半導体基板の能動素子形成面及び裏面のいずれか一方に設けられることを特徴とする。
【０００９】
一般的に強アルカリ性であるインクは化学的な腐食性が強いが、この構造によれば、インクに接液する検出電極を半導体基板の裏面側に形成することにより、能動素子形成面（表面）に設けられる能動素子へのインクの影響を防ぐことができる。また、接液電極がインクに接液による、接液電極間の抵抗・電流変化を測定することで収容部内のインクの残量（実量）等を検出できることからインクカートリッジ内のインクの有無を確実に把握することができ、これにより、インクを収容部に残すことなくインクカートリッジを交換することが可能となるのでユーザーのインクに掛かるコストを削減することができるようになり、ユーザーの満足度を向上させることができる。このことは、以下に説明するすべての作用効果にも共通する重要な内容である。
【００１０】
また、アンテナを用いることで電子機器本体とインクカートリッジとの間の無線伝送が可能となるため、インクカートリッジが電子機器本体にセットされていない状態であっても、記憶回路の内容情報の参照や該記憶回路への書き込み等を非接触で容易に行うことができる。これにより、インク情報の管理コストを削減することが可能となる。このアンテナは、半導体基板の表裏いずれかに設けてもよいことから、実施する形態に応じて、製造の容易性やアンテナ特性向上等の面から適宜選択して形成される。このような半導体装置は、電子機器本体側からのインク情報（例えば、色、液滴カウント数等）と、検出電極からのインク情報（例えば、残量，実量等）と、を統合して記憶回路に記憶させることができるので、インクに対する幅広い情報管理が可能となる。
【００１１】
また本発明の半導体装置は、貫通電極の一部を検出電極として利用することも好ましい。
この構成によれば、さらに、貫通電極を検出電極として利用することによって、配線を引き回すことなく半導体基板の表裏を良好に導通させることができる。このように、半導体装置に必要な電極を利用することができるので、製造工程を簡略化できてコスト削減を図ることができる。
【００１２】
また、貫通電極の一部を裏面から突出させ、その突出部分を検出電極として利用することも好ましい。
この構成によれば、インクに検出電極が十分に接液することができるので、誤った検出信号の検出を防止できるとともに、正確なインク情報を得ることができる。
【００１３】
また、半導体基板の裏面側に、パッシベーションを介して形成される導電層と、該導電層を覆うようにして形成される保護膜と、該保護膜に形成され且つ導電層の少なくとも一部を露出させる開口部と、を備え、開口部から露出する導電層の一部を検出電極とすることも好ましい。
【００１４】
この構成によれば、開口部から露出する導電層の一部を検出電極としているため、例えば、隣り合う検出電極間のピッチを広げることができる。また、開口部の大きさによって検出電極の大きさが決定されるため、検出電極を所望の大きさ（範囲）で形成することができる。
【００１５】
また、半導体基板の裏面側に、パッシベーションを介して形成される導電層と、該導電層を覆うようにして形成される保護膜と、該保護膜に形成され且つ導電層の少なくとも一部を露出させる開口部と、を備え、開口部より露出した導電層上にバンプを形成し、該バンプを検出電極とすることも好ましい。
【００１６】
この構成によれば、導電層上にパンプを形成することにより、能動素子形成面と検出電極との距離、つまり、相互間における半導体素子の厚さ方向における距離を稼ぐことができるので、能動素子形成面に対するインクの影響を防止することができる。
【００１７】
また、検出電極の下層側に絶縁体層が形成されていることも好ましい。
この構成によれば、検出電極の下層側に絶縁体層を形成することによって、半導体基板からの検出電極の距離を稼ぐことができるので能動素子に対するインクによるダメージを防止することができる。
【００１８】
また、アンテナ及び検出電極が、半導体基板上の能動素子を構成する導電材料と同一の導電材料によって能動素子形成面或いは裏面上に直接形成されていることも好ましい。
この構成によれば、能動素子からなる集積回路、情報授受部及び検出電極を一度に形成することができるので、製造が容易となる。
【００１９】
また、検出電極の表面にメッキ膜が形成されていることも好ましい。
この構成によれば、インクに接触する検出電極を、耐薬品性に優れた金属によってめっきすることにより、検出電極の腐食が防止され、内部へのインクの浸入を防止することができ、能動素子に対するインクの影響を防止することができる。また、インクは、強アルカリ性を有するものが殆どであるため、めっき材料に耐薬品性の金属を用いることにより、インクの浸入を確実に阻止することができる。
【００２０】
また、アンテナの下層側に誘電体層が形成されていることも好ましい。
この構成によれば、接液電極の下層側に誘電体層を形成することによって、能動素子形成面からの検出電極の距離を稼ぐことができるので能動素子に対するインクのダメージを防止することができる。また、アンテナの下層側に誘電体層を形成することによって、アンテナ特性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の半導体装置は検出電極が、３つ以上形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、仮に２つの検出電極間に気泡やごみが存在して、検出電極による検出精度が低下しても、それ以外の検出電極間で検出精度を補うことができ、正確なインクの有無情報を得ることができる。
【００２２】
また、インク情報を検出及び管理する液センサの機能を果たす上記請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体装置を少なくとも一つ有し、該半導体装置の検出電極がインクを収容する収容部内に露出するようにインクカートリッジ筐体内に設けたことも好ましい。
【００２３】
この構成によれば、検出電極、制御回路、記憶回路及びアンテナとを一体化した半導体装置を具備することにより、電子機器本体側のインク情報（例えば、色、液滴カウント数等）と検出電極側のインク情報（例えば、残量，実量等）とを統合して記憶回路に記憶させることができるので、インクに対する幅広い情報管理が可能となる。よって、きめ細かい情報管理が行えることでユーザーに有益な情報を正確に伝達することができる。
【００２４】
また、インクの無駄遣いを防止してユーザーの満足度を向上させることができる。そして、半導体装置の検出電極をインクカートリッジ筐体の収容部内に露出させるようにして設けることで、検出電極がインクに直接接することになり収容部内のインクの残量（有無）を確実に検出することができる。また、検出電極以外の半導体装置の他の部分をインクカートリッジ内に埋設させるようにしたので、他の部分に形成された能動素子に対するインクのダメージを阻止することができるとともに不用意なインク液漏れを防止できるのでユーザー満足度も向上する。
【００２５】
加えて、インクカートリッジが電子機器本体にセットされていない状態であっても、記憶回路の内容情報の参照や該記憶回路への書き込み等を行うことができる他、検出電極からのインク情報を電子機器本体を通さずに記録手段に記録させることができる。例えば記憶回路に、インク充填の有無、インクの充填日、インクの終了日及びインク充填回数等のインク情報を、予め記憶させておくことで、上記したインク情報とともにインクに関する詳細な情報を一括管理することができる。
【００２６】
さらに、検出電極と記憶回路とを同一基板上に設けていることからインクカートリッジ単体でインク情報を検出及び管理することも可能となり、インクカートリッジの汎用性を高めることができる。このようにして、インクカートリッジ側に管理検出機能を持たせることができるため、電子機器本体側の配線数が減り、構造を簡易なものとすることができ、電子機器本体の設計レイアウトの自由度向上を実現することができるようになる。これらにより、インクを収容部内に残すことなくインクカートリッジを交換することが可能となる。
【００２７】
本発明のインクカートリッジは、半導体装置の検出電極が収容部の深さ方向に沿って複数設けられ、検出電極が収容部の底面に沿うようにして配置されていることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、インク量の低下に伴って、上方の検出電極間から順に、インク無しの情報（液位）が検出され、底面に沿った検出電極でインク無しの情報が検出されると、インクカートリッジから完全にインクがなくなったという情報も得ることができるので、正確なインクの有無情報のみならず、次第に減少するインク量の情報を経時的に的確に得ることができる。このような構成をとることによって、特にユーザー側で気になるインク残量小の領域で、タイムリーなインク残量情報を得ることができるから、ユーザー満足度は大いに向上する。
【００２９】
また、半導体装置が収容部の深さ方向に沿って複数設けられ、複数の半導体装置のうちの少なくとも一つの半導体装置の検出電極が収容部の底面に沿うようにして配置されていることも好ましい。
この構成によれば、収容部の深さ方向に沿って複数の半導体装置を設けることにより、インクの液位を検出することができ、インク残量を正確に把握することができる。また、少なくとも一つの半導体装置の検出電極を収容部の底面に沿うようにして設けることにより、インクの有無を確実に検出することができる。このような構成をとることによっても、特にユーザー側で気になるインク残量小の領域で、タイムリーなインク残量情報を得ることができるから、ユーザー満足度は大いに向上する。
【００３０】
本発明の電子機器は、上記インクカートリッジと、電子機器本体と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、上記したようなインクの情報を確実に検出、管理することができるため、例えば、インクカートリッジの適正な交換時期を決定することができる。そのため収容部にインクを余すことなくインクカートリッジを交換できるので、インクカートリッジの交換サイクルが延長されてインクに掛かるコストダウンが図れるようになり、インクの無駄遣いを防止してユーザーの満足度を向上させることができる。このことは、その他すべての作用効果にも共通する重要な内容である。このように、インクの詳細な情報管理を実現することによって、効率的で無駄のないインクカートリッジのリサイクルが可能となり、ユーザに対するサービスに欠かすこともできない機能となり得る。また、例えば、インク充填回数の情報から、インクカートリッジのリサイクル回数を決定することができるなど、ユーザー側にとってのサービスに欠かすことのできない機能となり得るだけでなく、リサイクルを推進する環境側面からも有益な情報となる。当然、高信頼性、高品質の製品を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一例に係るインクジェット式プリンタの概念を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の外観を示す平面図である。
【図４】半導体装置の他の実施形態における外観を示す平面図である。
【図５】第２のアンテナの概略構成を示す平面図である。
【図６】第２のアンテナの概略構成を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】半導体装置を内蔵したインクカートリッジをプリンタ本体に適用したインクジェット式プリンタの主要構成を示す斜視図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】インクカートリッジの一変形例を示す平面図である。
【図１６】インクジェット式プリンタのシステムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の半導体装置、インクカートリッジ及び電子機器の実施の形態を、図１から図１５を参照して説明する。以下に説明する半導体装置１，４１は、後述する、第１のアンテナ２２を備えたプリンタ本体２３（電子機器本体）に装着されるインクカートリッジ７に内蔵されるものである。
【００３４】
［半導体装置］
図１は本発明に係るインクジェット式プリンタの概念を示すブロック図であり、図２は本発明の半導体装置の第１の実施形態を示す断面図であり、図３は本発明の半導体装置の第１実施形態を示す外観図であり、これらの図において符号１は、ウエハレベルＣＳＰ（Ｗ−ＣＳＰ）構造の半導体装置である。この半導体装置１は、矩形状の半導体基板１０上に、インクの残量を検出する接液電極１２，１２（検出電極）と、プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２との間で情報の授受を行う第２のアンテナ３と、インクの情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ４（記憶回路）と、これら接液電極１２，１２、第２のアンテナ３及びＥＥＰＲＯＭ４を一括して制御するコントローラ５（制御回路）と、を有して構成されている。
【００３５】
半導体基板１０は、シリコンからなっており、能動素子形成面１０ａ（表面）上にトランジスタ等の能動素子から構成されるコントローラ５及びＥＥＰＲＯＭ４を有する集積回路（不図示）が形成されている。集積回路は、少なくとも配線パターンが形成されており、ＥＥＰＲＯＭ４やコントローラ５（制御回路）、その他のアクティブコンポーネントを相互に接続する配線等によって構成されている。
【００３６】
本実施形態においては、記憶回路として、読み出し書き込み可能な記憶媒体であるＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）４が用いられている。また、コントローラ５は、インクタンク６に残っているインク残量に基づいて、ＥＥＰＲＯＭ４の記憶するインク情報の更新などを行うものである。
【００３７】
一方、半導体基板１０における能動素子形成面１０ａの周縁部には、集積回路を導通させるための一対の素子電極１１，１１が形成されている。これら素子電極１１，１１は、半導体基板１０の前記集積回路に直接導通して形成されたもので、矩形状の半導体基板１０の周縁部に一対配列して設けられている。素子電極１１は、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、あるいは、これらを含む合金等によって形成することができるが、本実施形態ではアルミニウム（Ａｌ）で形成している。
【００３８】
また、能動素子形成面１０ａ上に形成された素子電極１１，１１は、半導体基板１０を貫通する一対のスルーホール２４，２４を介して、該半導体基板１０の裏面１０ｂ側に引き出されている。スルーホール２４，２４は、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａから裏面１０ｂ側に向かって貫通しており、例えば、フォトリソグラフィー法等の公知の手法を用いて所定の孔径に形成されている。そして、印刷法によりスルーホール２４，２４の内部まで導電性ペーストを埋め込んだ、いわゆるコンタクトプラグを形成することにより貫通電極９，９としている。導電性ペーストとしては、例えばＣｕ（銅）やＷ（タングステン）等の電気抵抗が低いものを好適に採用できる。このように、スルーホール２４，２４内部に導電性ペーストを充填することで貫通電極９，９を形成することにより安定した接続を行うことが可能となる。図２に示すようにこれら貫通電極９，９は、裏面１０ｂから、後述するパッシベーション膜１４の膜厚を大きく上回る突出量を有して形成されている。
【００３９】
図２に示すように、各スルーホール２４，２４は、各素子電極１１，１１の直下に形成されていることが好ましい。素子電極１１の直下には、通常、能動素子が存在していないことが多いため、このようにすることにより、スルーホール２４，２４を形成するためだけの半導体基板１０の面積を割り振る必要がなく、半導体基板１０の面積を最小限の大きさに抑えることができる。このような方法を採用することにより、半導体装置１に不可欠な電極を採用することができるので、半導体装置１をカスタム設計することなく、汎用タイプを流用することができる。
【００４０】
そして、能動素子形成面１０ａの素子電極１１，１１は、該能動素子形成面１０ａ上に形成されるパッシベーション膜１４によって覆われて保護されている。また、裏面１０ｂ上にもパッシベーション膜１４が形成されており、貫通電極９，９を除いた裏面１０ｂ全体が覆われている。これらパッシベーション膜１４は電気絶縁性材料からなるものであって、例えばポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）及びＰＢＯ（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等により形成されている。または、酸化珪素（ＳｉＯ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等の無機絶縁材料によって形成することもできる。本実施形態においては、ポリイミド樹脂を用いて形成されている。
【００４１】
半導体基板１０の能動素子形成面１０ａにおけるパッシベーション膜１４上には、前記素子電極１１を避けた位置、本実施形態では半導体基板１０の中央部に、絶縁樹脂からなる誘電体層１５が形成されている。この誘電体層１５は、図１に示すように、その断面が略台形状となっている。誘電体層１５を形成する材料としては、感光性ポリイミド樹脂、シリコン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂等から構成される。能動素子形成面１０ａ上に誘電体層１５を形成することにより、能動素子（集積回路）の熱ストレスが緩和され、信頼性寿命が著しく向上することになる。
【００４２】
そして、能動素子形成面１０ａ側のパッシベーション膜１４には、各素子電極１１上に開口部１４ａ，１４ａが形成されており、これら開口部１４ａ，１４ａ内にて素子電極１１，１１が外側に露出した状態となっている。このような素子電極１１には、前記パッシベーション膜１４の開口部１４ａ内にて再配置配線１６（導電層）が電気的に接続されている。この再配置配線１６は、前記集積回路の素子電極１１の再配置を行うためのもので、半導体基板１０の周辺部に配置された素子電極１１から半導体基板１０の中央部側に延びて形成され、さらに誘電体層１５上にまで引き回されて形成されたものである。
【００４３】
また、半導体基板１０上に形成された集積回路には、素子電極１１以外に、図５に示すように、該素子電極１１と同様の材料を用いて形成される電極２０ａ，２０ｂが形成されている。そして、素子電極１１の場合と同じく、この電極２０ａ，２０ｂに再配置配線１９（導電層）が接続されている。この再配置配線１９は、電極２０ａ，２０ｂから中央部に延びて形成されるとともに誘電体層１５上にまで引き回されて形成されている。誘電体層１５上まで引き回された再配置配線１９は、前記再配置配線１６（図２参照）とは干渉しない位置に配置され、前記プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２と通信を行う第２のアンテナ３となっている。
【００４４】
この第２のアンテナ３は、半導体基板１０の略中央部に位置し、平面型インダクタ素子（スパイラルインダクタ素子）から構成されている。図６に示すように、誘電体層１５の表面に形成された配線は、側面視において同一平面上に、図５に示す平面図において渦巻き状（スパイラル状）に形成されている。
【００４５】
第２のアンテナ３は、半導体基板１０の電極２０ａから電極２０ｂに亘って配設される再配置配線１９で形成され、図６に示すように、誘電体層１５の下側に配設される下層配線２５と、誘電体層１５の上側に配設される上層配線２６とを有して構成されている。これら下層配線２５と上層配線２６とは、誘電体層１５に形成された孔１５ａ内にＣｕを埋め込んでなる接続部２７を介して接続されている。これにより、上層配線２６は、パッシベーション膜１４上に形成された下層配線２５と短絡しないように配置されている。
【００４６】
また、下層配線２５及び上層配線２６のうち、半導体基板１０から相対的に離間している上層配線２６によって、図５に示すようなスパイラル部２８が形成されている。そのため、スパイラル部２８と半導体基板１０との間に誘電体層１５が存在することになり、スパイラル部２８と半導体基板１０とをより離間させることができる。この第２のアンテナ３の内側端部は、再配置配線１９の下層配線２５を介して電極２０ａに連結されている。一方、外側端部は、上層配線２６を介して電極２０ｂに連結されている。
【００４７】
このようにして誘電体層１５上に第２のアンテナ３（スパイラル部２８）を形成することにより、電磁波吸収体である半導体基板１０とのクリアランスを取れるので、第２のアンテナ３からの漏れ電流は少なくなり伝送効率が向上する。このように、第２のアンテナ３を誘電体層１５上に形成することによってアンテナ特性を向上させている。また、誘電体層１５の誘電率を上げると、狭面積で短い長さの第２のアンテナ３を形成することができるので、半導体装置１の小型化を促進できる他、製造コストの削減にも繋がる。
【００４８】
これら再配置配線１６及び再配置配線１９は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）等の単層膜や複層膜、その合金膜を用いることができるが、本実施形態では、Ｃｕ膜で形成している。
【００４９】
なお、図６に示すように、第２のアンテナ３の下側に、Ｃｕからなるスパッタ層２１が存在するが、このスパッタ層２１は、第２のアンテナ３を形成する際のメッキ時に用いられるものである。
【００５０】
そして、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａ側には、図２に示すように、再配置配線１６（第２のアンテナ３）、誘電体層１５、パッシベーション膜１４を覆ってソルダーレジストからなる耐熱性の保護層１７が形成されている。この保護層１７を形成するための樹脂としては、例えば、耐アルカリ性を有する樹脂として、ポリイミド樹脂、ＰＰＳ、ＰＥ等が用いられる。或いは、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ等を用いて無機膜としてもよい。保護層１７は、インクが減少したときにその表面にインクが残留して接液電極１２，１２間の抵抗値を下げないように（接液センサーのＳ／Ｎ比を向上させるために）、インクに対して發液性を有しているものを採用することが好ましい。本実施形態においては、ポリイミド樹脂が用いられる。また、保護層１７は、表面がフッ化処理やシリコーン処理等の發液加工されていてもよく、そうすれば保護層１７全体がインクに対して發液性を有していなくとも良く、樹脂選択の幅が広がる。また、保護層１７は半導体装置１の側面を覆うようにしても良い。こうすれば、半導体装置１がインクによってダメージを受けることは皆無となる。
【００５１】
一方、裏面１０ｂ側のパッシベーション膜１４にも開口部１４ｂが形成されており、このような構成によって、貫通電極９，９の先端部が前記開口部１４ｂ，１４ｂから外側に突出した状態となっている。本実施形態においては、開口部から突出する貫通電極９，９の先端部がインク情報を検出する検出電極として機能する接液電極１２，１２となっている。このように、貫通電極９，９を検出電極として利用することにより、裏面１０ｂ側の配線数が減り簡易な構成とすることができる。接液電極１２，１２間の抵抗や電流を測定することによって、インクの有無を検出することができる。例えば、一つの接液電極１２は、コントローラ回路のトランジスタゲートに接続され、もう一つの接液電極１２は、電源に接続されるようにすると、インクの有の時にＯＮになっていたトランジスタは、インク無しの時にＯＦＦとなる。これを検出すれば、インクの有無を検出することができる。インク組成物の電気分解による劣化を防止するために、接液電極１２，１２間に流れる電流はなるべく少なく、しかもパルス状であることが好ましい。
【００５２】
これら一対の接液電極１２，１２は、インクに接液することになるため、その表面にＡｕメッキ膜１８が成膜された構成となっている。メッキ膜としては、強アルカリ性のインク成分による影響を受けることのない耐薬品性に優れた金属が好ましく、Ａｕメッキ膜の他、例えば、Ｐｔメッキ膜、Ｎｉ−ｐメッキ膜等を用いてもよい。
【００５３】
このようにして構成される半導体装置１は、接液電極１２，１２を半導体基板１０の裏面１０ｂに設けることによって、能動素子形成面１０ａ側にインクが浸入する虞はなくなり、能動素子に対するインクの影響を確実に阻止することができる。
また、再配置配線１６と再配置配線１９とを同一面上に同層をなすよう形成できることから双方を同時に形成することができる。これにより、製造工程を削減できて製造コストが削減される。
【００５４】
図３には、図２の断面図で示される本発明の半導体装置１の外観図の一例を示す。この例では、検出電極は一組２つの接液電極１２，１２で構成され、この間の抵抗や電流を測定することによって、インクの有無を検出することができる。また、図４には、図２の断面図で示される本発明の半導体装置１の外観図の別の一例を示す。この例では、接液電極１２が、６つ形成されている。こうすれば、仮に一組の接液電極１２，１２間に気泡やごみが存在して、接液電極１２，１２による検出精度が低下しても、それ以外の組の接液電極１２，１２間で検出精度を補うことができ、正確なインクの有無情報を得ることができる。この場合、１組２つ以上の接液電極１２，１２で精度低下は防止することができ、接液電極１２が多いほど検出精度を向上させることができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について図７を参照して説明する。図７において、図１〜図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
符号４０は、本実施形態の半導体装置を示すもので、基本構成は上記実施形態と同様の構成をなしている。上記第１実施形態と異なる点は、誘電体層１５を設けることなく、パッシベーション膜１４上に第２のアンテナ３を直接形成したことである。本実施形態においては、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａとは反対側の裏面１０ｂ側に接液電極１２，１２が設けられていることから、能動素子形成面１０ａ側にインクが浸入する虞はないため、誘電体層１５で半導体基板１０の厚さ方向の距離を稼ぐ必要はなく、この誘電体層１５の形成を省くことにより製造工程が削減されるので製造効率を向上させることができる。さらに、平坦な能動素子形成面１０ａ上つまり同一平面上に全配線（再配置配線１６，１９）を形成することができるので、第２のアンテナ３の形成が容易となる。このとき、第２のアンテナ３を能動素子形成面１０ａ上に集積回路を形成する際に使用される配線、例えば、ＡＩ、Ｃｕ等で形成することで同一工程で形成できるとともに他の材料を別途用意する必要がなくなるので製造に掛かる時間やコストを抑えることができる。
【００５６】
上述した第１，２実施形態では、貫通電極９，９を検出電極として利用する例を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。以下に示す実施形態では、貫通電極９，９を検出電極として機能させるのではなく、貫通電極９，９に接続される再配置配線を利用して検出電極としたものである。この構成によれば、上記第１，２実施形態のように、貫通電極９，９を裏面１０ｂから突出させて形成する必要はない。しかしながら、検出電極を半導体基板１０の能動素子形成面１０ａ側ではなく裏面１０ｂ側に設けるという基本的な構成は、上記第１，２実施形態と同様である。これらのことを前提とする他の実施形態について以下に述べる。
【００５７】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について図８を参照して説明する。
符号４１は、本実施形態の半導体装置を示すもので、上記第１，２実施形態と異なる点は、半導体基板１０の裏面１０ｂ側に再配置配線１６を利用した接液電極４６，４６（検出電極）及び第２のアンテナ３を設けたことである。図８において、図１〜図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の半導体装置は、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａ側に、該能動素子形成面１０ａ上に形成されたコントロール５５及びＥＥＰＲＯＭ４を有する集積回路及び一対の素子電極１１，１１を覆うようにしてパッシベーション膜１４が形成されている。本実施形態においては、図８に示すように、パッシベーション膜１４に形成されている開口部１４ａ内において素子電極１１が露出した構成となっているが、例えば、パッシベーション膜１４に開口部１４ａを形成することなく、素子電極１１を含めた能動素子形成面１０ａ上の一面を覆うようにしてパッシベーション膜１４を形成してもよい。そして、パッシベーション膜１４上には、開口部１４ａから露出する素子電極１１を覆うようにして保護層１７が形成され能動素子形成面１０ａ上を保護している。
【００５９】
そして、半導体基板１０の裏面１０ｂ上に形成されたパッシベーション膜１４上に、半導体基板１０の厚さ方向を貫通するようにして該半導体基板１０の周辺部に位置する一対の貫通電極９，９を避けた位置、図８に示すように、半導体基板１０の中央部に誘電体層１５が形成されている。そして貫通電極９，９には、パッシベーション膜１４の開口部１４ｂ内にて再配置配線１６が電気的に接続され、裏面１０ｂにおける貫通電極９，９の再配置が行われている。再配置配線１６は、貫通電極９，９から半導体基板１０の中央部に延在するとともに誘電体層１５上にまで引き回され、後述する接液電極４６，４６との間を配線することから一般的には再配置配線と呼ばれ、微細設計されることの多い半導体基板１０の素子電極１１の位置と、ラフピッチの接液電極４６，４６との物理的な位置をずらして配置するための重要な手段である。
【００６０】
また、半導体基板１０の裏面１０ｂ上には、素子電極１１，１１以外に該素子電極１１と同様の材料を用いて形成される電極２０ａ，２０ｂが形成されている（図５参照）。なお、図５においては第２のアンテナ３を能動素子形成面１０ａ上に形成した図が示されているが、ここでは第２のアンテナ３の構成のみを参照するものとする。
【００６１】
そして、貫通電極９，９の場合と同じくして、これら電極２０ａ，２０ｂにも再配置配線１９がそれぞれ接続されている。再配置配線１９は、電極２０ａ，２０ｂから中央部に延びて形成されるとともに誘電体層１５上にまで引き回されて形成されたものである。誘電体層１５上まで引き回された再配置配線１９は、前記再配置配線１６とは干渉しない位置に配置され、前記プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２と通信を行う第２のアンテナ３を形成している。この第２のアンテナ３は、上記実施形態と同様の構成となっている。
【００６２】
そして、第２のアンテナ３、パッシベーション膜１４、再配置配線１６及び誘電体層１５を覆うようにして、裏面１０ｂ上に保護層１７が形成されている。この保護層１７には、前記誘電体層１５の各再配置配線１９上にそれぞれ開口部１７ａが形成されている。このような構成によって、前記開口部１７ａ内より露出する再配置配線１９の一部が接液電極４６，４６（検出電極）となっている。これら接液電極４６，４６はインクに接液することから、上述したように耐アルカリ性を有する金属によりメッキが施され、不図示のメッキ層が形成されている。
【００６３】
このように、再配置配線１６の一部を接液電極４６とするともに接液電極４６と半導体基板１０との間に誘電体層１５を介在させることによって、半導体基板１０に対するインクの影響を確実に阻止することができる。
【００６４】
本実施形態によれば、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａとは反対側の裏面１０ｂ側に接液電極４６，４６及び第２のアンテナ３を設けたことから、再配置配線１６及び第２のアンテナ３（再配置配線１９）を同時に形成することができるとともに、同一面上に同層をなすようにして形成されることから製造工程を削減できて製造コストを削減できる。
また、接液電極４６，４６と第２のアンテナ３との下方に誘電体層１５を形成しておくことが好ましく、こうすることにより、半導体基板１０との距離を稼ぐことができてアンテナ特性が向上するとともに、半導体基板１０からの接液電極４６，４６の距離を確保することができるのでインクが半導体装置４０内へと浸入することが防止される。
【００６５】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について図９を参照して説明する。図９において、図１〜図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
符号４２は、本実施形態の半導体装置を示すもので、上記第３実施形態と異なる点は、裏面１０ｂ上に形成された保護層１７の開口部１７ａから露出する再配置配線１６上にバンプを形成し、該バンプを接液電極４７（検出電極）としていることである。
【００６６】
図９に示すように、保護層１７の開口部１７ａから露出する再配置配線１６上には、高速メッキ可能なＣｕで形成されたコアの表面にＡｕメッキ膜１８（メッキ層）が成膜されてなるバンプが形成されており、このようなバンプがインクに接液することによってインク情報を検出する接液電極４７として機能する。Ｃｕコア表面にＡｕメッキ膜１８を形成しておくことにより、半導体基板１０へのインクの浸入を確実に阻止することができる。また、これら接液電極４７，４７の下方に誘電体層１５が既存していることから、半導体基板１０からの距離を稼ぐことができるので、半導体基板１０に対するインクの影響をさらに防止することができる。
【００６７】
上述した第３，４実施形態では、接液電極が形成される裏面１０ｂに第２のアンテナ３を設ける構成としたが、以下に示す実施形態においては、能動素子形成面１０ａ側に第２のアンテナ３を設けた構成となっている。なお、その他基本的な構成においては上記各実施形態と同様である。
【００６８】
［第５の実施形態］
まず、第５の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０において、図１〜図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
符号４３は、本実施形態の半導体装置を示すもので、半導体基板１０の能動素子形成面１０ａ側に第２のアンテナ３を設け、裏面１０ｂに接液電極４８，４８を設けて構成したものである。本実施形態においては、図１０に示すように、能動素子形成面１０ａ側のパッシベーション膜１４上に再配置配線１６及び再配置配線１９から形成される第２のアンテナ３を直接形成するとともに、裏面１０ｂ側のパッシベーション膜１４上に貫通電極９，９に接続する再配置配線５１を直接形成する。そして、裏面１０ｂ側に形成される保護層１７の開口部１７ａから露出する前記再配置配線５１上に、上記実施形態と同様の方法で形成されるバンプを設けることによって接液電極４８，４８を形成している。このバンプからなる接液電極４８，４８がインク情報を検出する検出電極として機能するようになっている。
このように、誘電体層１５や絶縁体層１５’を設けることなくパッシベーション膜１４上に直接、再配置配線１９，５１を敷設することによって構成が簡素化されて製造が容易となるとともに作業効率が向上する。
【００６９】
［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１において、図１〜図６、図１０の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
符号４４は、本実施形態の半導体装置を示すもので、上記第５実施形態と異なる点は、接液電極の下層側に絶縁性の樹脂からなる絶縁体層１５’を有して構成したことである。
本実施形態における半導体装置は、半導体基板１０の裏面１０ｂ側中央部にパッシベーション膜１４を介して側断面視略台形状の絶縁体層１５’が設けられている。このような絶縁体層１５’上に、貫通電極９，９に接続する再配置配線５１を引き回すことにより、必然的に、裏面１０ｂから接液電極４８，４８を遠ざけることができる。このようにして、裏面１０ｂと接液電極４８，４８との距離を稼ぐことにより、裏面１０ｂに対するインクの影響をさらに阻止することができる。
【００７０】
なお、本実施形態及び上記第５実施形態に限っては、パッシベーション膜１４上に第２のアンテナ３を構成する全ての再配置配線１９が同一面上に形成されるものとし、また、図１０，１１の側断面図で示された形態に限らず、その他の形態で形成されるとしてもよい。
【００７１】
［第７の実施形態］
次に、第７の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２において、図１〜図６、図１０，１１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
符号４５は、本実施形態の半導体装置を示すもので、基本とする構成は上記第５，６実施形態と同様である。本実施形態が上記第５，６実施形態と異なる点は、半導体基板の裏面１０ｂ側に絶縁体層１５’を形成するだけでなく、能動素子形成面１０ａ側にも誘電体層１５を形成したことである。
半導体装置４５は、能動素子形成面１０ａの中央部にパッシベーション膜１４を介して誘電体層１５が形成されているとともに、裏面１０ｂの中央部には、パッシベーション膜１４を介して絶縁体層１５’が形成されている。このように、第２のアンテナ３の下層側に誘電体層１５を有する構成にすることによってアンテナ特性を向上させることができる。また、接液電極４８，４８の下層側に絶縁体層１５’を形成することによって上記実施形態同様、裏面１０ｂからの接液電極４８，４８の距離を稼ぐことができるので半導体基板１０に対するインクの影響を防止できる。
【００７２】
なお、絶縁体層１５’は、誘電体層１５と同様の材料により形成されることが好ましく、これにより同様の製造工程を施すことができる。
【００７３】
上記した第３〜７実施形態における接液電極４６，４７，４８（接液電極）は、何れもインクに接液することによってインク情報を検出する構成となっているため、第１，２実施形態同様、それらの表面に上記した耐薬品性を有する金属によるメッキが施され、メッキ膜１８が形成されているということは勿論のことである。（図８の接液電極４６，４６上に形成されるメッキ膜は不図示）Ａｕメッキ膜１８を形成しておくことによって該開口部１７ａから半導体装置４１〜４５内にインクが浸入することが防止されるため、各実施形態における半導体装置４１〜４５の能動素子形成面１０ａ上の能動素子（集積回路）、あるいはこれを含めた半導体基板１０全体にインクの影響が及ぶことを阻止する上で必要なことである。
【００７４】
なお、半導体基板１０は、シリコンの他、ガラス、石英、水晶等から構成してもよい。また、ＥＥＰＲＯＭ４として、ＥＥＰＲＯＭではなく、Ｆｌｕｓｈ  ＭＥＭＯＲＹ等他の記憶素子を用いることも可能である。さらに、第２のアンテナ３は、再配置配線１６の位置に干渉せず、したがって設計自由度を損なわない位置であれば、電極２０ａ，２０ｂから再配置配線によって任意の位置にまで引き回して配置し、再配置配線１９や電極２０ａ，２０ｂとは別に、パッドなどによって第２のアンテナ３を形成してもよい。また、第２のアンテナ３を再配置配線１９で形成するのではなく、集積回路形成時に使用される配線（Ａｌ，Ｃｕ）等で形成してもよい。これは、再配置配線１６にも言えることである。
【００７５】
また、上記実施例では、第２のアンテナ３と接液電極１２，４６〜４８とが半導体基板１０上に形成された半導体装置１,４０〜４５について説明してきたが、例えば、さらに第２のアンテナ単体の性能を向上させたい場合は、半導体装置１,４０〜４５を高性能な別体のアンテナ上に実装した一体型モジュール構造の半導体装置であっても良く、また中継用のアンテナと一体型モジュール構造の半導体装置であっても良い。
【００７６】
［インクカートリッジ］
次に、本実施形態におけるインクカートリッジ７について、図１，２、図１３，１４を参照して説明する。インクカートリッジ７は、上述した半導体装置１，４０〜４５の何れかを内蔵しており、後述する、第１のアンテナ２２を備えたプリンタ本体２３（電子機器本体）に装着されるものである。内蔵される半導体装置１，４０〜４５は、インクカートリッジ７内のインク情報を管理及び検出する液センサの機能を果たす。本実施形態においては、半導体装置１を内蔵した場合について説明する。
【００７７】
インクカートリッジ７は、インクを収容するインクタンク６を備えたインクカートリッジ筐体８内に上記半導体装置１を内蔵すべく、例えば、樹脂の射出成形により一体形成されている。この半導体装置１は、一対の接液電極１２，１２をインクが収容されたインクタンク６内に露出させるようにして、接液電極１２，１２以外の半導体装置１の他の部分をインクカートリッジ筐体８内に埋設され、このとき、一対の接液電極１２，１２がインクタンク６の底面に沿うようにインクカートリッジ筐体８の壁部下方に設けられる。
【００７８】
また、この半導体装置１は、裏面１０ｂ側に設けられている接液電極１２，１２をインクタンク６内へ露出させることから、必然的に能動素子形成面１０ａ側がプリンタ本体２３側へと向くように内蔵される。これにより、能動素子形成面１０ａ上に設けられている第２のアンテナ３がプリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２と対向することになるので、電磁波吸収体である半導体基板１０を通さずにプリンタ本体２３へと直接伝送することができるので、伝送距離が短縮されてノイズが入り込み難くなる。
【００７９】
そして、インクカートリッジ７のインクタンク６内には、所定のインクが収容されており、該インクカートリッジ７の所定箇所からインクを導出できるようになっている。
【００８０】
このような構成によれば、半導体装置１の接液電極１２，１２をインクカートリッジ筐体８のインクタンク６内に露出させるようにして設けることで、接液電極１２，１２がインクに直接接することになりインクタンク６内のインクの残量（有無）を確実に検出することができる。また、接液電極１２，１２以外の半導体装置１の他の部分をインクカートリッジ７内に埋設させるようにしたので、他の部分に形成された能動素子に対するインクのダメージを阻止することができるとともに不用意なインク液漏れを防止できれば、ユーザー満足度も向上する。加えて、接液電極１２，１２とＥＥＰＲＯＭ４とを同一基板上に備えた半導体装置１を具備することから、インクカートリッジ７がプリンタ本体２３にセットされていない状態であってもコントローラ５の内容情報の参照や該ＥＥＰＲＯＭ４への書き込み等を行うことができる他、接液電極１２，１２からのインク情報をプリンタ本体２３を通さずにＥＥＰＲＯＭ４に記録させることができる。例えば、インクカートリッジ７の製造時に、インクカートリッジ７の一梱包単位毎にインク製造情報等の授受を一括して行うことができるようになる。また、ＥＥＰＲＯＭ４に、インク充填の有無、インクの充填日、インクの終了日及びインク充填回数等のインク情報を、例えば、工場出荷時に予め記憶させておくことで上記したインク情報とともにインクに関する詳細な情報を一括管理することができる。これらにより、インクをインクタンク６内に残すことなくインクカートリッジ７を交換することが可能となる。
【００８１】
なお、インクカートリッジ７は、半導体装置１を複数内蔵したものとして構成してもよく、この場合、例えば、インクカートリッジ筐体８の壁部に、インクタンク６の深さ方向に沿って所定の間隔をおいて接液電極１２，１２が並ぶように連設させる。これにより、インクの液位を検出することができ、インク残量や消費経過を正確に把握することができる。このとき、少なくとも一つの半導体装置１の接液電極１２，１２をインクタンク６の底面に沿うようにして設けることにより、インクの有無を確実に検出することもできるようにすることもできる。
また、インクカートリッジ７の形成後に半導体装置１を、インクカートリッジ７内に接着するようにしても良い。
【００８２】
本実施例では、第２のアンテナ３とインクエンドセンサーの機能を果たす半導体装置１が半導体基板１０上に一体に形成された構成について説明してきたが、例えば、さらに第２のアンテナ単体の性能を向上させる心配がある心配がある場合は、さらに中継用のアンテナを配設し、一体型モジュール構造としても良い。
【００８３】
図１５には、本発明の別のインクカートリッジ７の例を示す。ここで、用いられる半導体装置１は、図４に示すように接液電極１２，１２が３組設けられている。インクカートリッジ筐体８の内壁部の底部付近に、インクタンク６の深さ方向に沿って半導体装置１を配置する。接液電極１２，１２が、３組（この場合は６つ）あるので、どの組の接液電極１２，１２にインクが接しているかを測定すれば、インクの液位を検出することができ、インク残量や消費経過を正確に把握することができる。またこのとき、少なくとも一組の接液電極１２，１２をインクタンク６の底面に沿うようにして設けることにより、インクの有無を確実に検出することもできるようにすることもできる。こうすれば、１つの半導体装置１で上記の情報を検出でき、簡略な構成で高性能な検出を行うことができる。なお、接液電極９，９を３組以上設けても良く、これにより詳細なインク情報を得ることができる。
【００８４】
次に、プリンタ本体について図１，２、図１３，１４を参照して説明する。
プリンタ本体２３は、図１３に示すように、上記インクカートリッジ７を着脱可能に複数備えるとともに、各インクカートリッジ７からのインクの供給を受ける記録ヘッドと、記録用紙１３を記録ヘッドに対して相対的に移送させる紙送り手段と、を備えており、印刷データに基づいて記録ヘッドを移動させながら記録用紙１３にインクを吐出させることで記録を行うものである。このプリンタ本体２３は、図１４に示すように、各インクカートリッジ７に設けられている第２のアンテナ３と通信を行う第１のアンテナ２２を有しており、第２のアンテナ３と対向するように配置されている。また、インクカートリッジ７から吐出されるインク滴をカウントして、インクの消費量からインクの残量を算出する吐出液滴カウンタ部（不図示）をさらに備えて構成されているものとする。
【００８５】
このようなプリンタ本体２３には、図１３に示すように、複数のインクカートリッジ７が並列状態に装着されることになるが、各インクカートリッジ７に収容されているインクの種類によって予め決められた配列にしたがって装着されることになる。
【００８６】
そして、プリンタ本体２３及びインクカートリッジ７間におけるインク情報の授受は、第１のアンテナ２２と第２のアンテナ３との間の無線通信により行われる。アンテナを用いることで、インクカートリッジ７とプリンタ本体２３との間で非接触により情報の授受が行われる。これにより、従来のようにプリンタ本体２３とインクカートリッジ７との電気的接点が心配される虞がなくなるので通信信頼性が向上し、ユーザー満足度も向上する。よって情報管理コストを削減することが可能となる。
プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２は、インクカートリッジ７に等しい個数を配設するようにしても良いし、プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２の個数を減らすために、後述するキャリッジ３１の移動毎に個々のインクカートリッジ７の情報授受を行うように一つ以上の第１のアンテナ２２を配設するようにしてもよい。
【００８７】
本実施形態のインクカートリッジ７は、プリンタ本体２３に装着されると、半導体装置１の駆動電源として、プリンタ本体２３の第１のアンテナ２２から出力されるインク情報の搬送波として利用する電磁波から必要な電力を取り出すように構成されていることが好ましい。このようにすれば、第２のアンテナ３は、情報授受機能と電力受信機能とを兼ねることができる。また、インクカートリッジ７側の第１のアンテナ２２と第２のアンテナ３との通信を利用してプリンタ本体２３にインクカートリッジ７が正確に装着されたか否かを判断することができ、このとき、例えばインクカートリッジ７がプリンタ本体２３に正確に装着されていない場合には、その旨、表示部或いはコンピュータに表示されるようになっている。
【００８８】
また、射出成形することで半導体装置１をインクカートリッジ７内に一体に組み込んだため、インクタンク６に収容されたインクとインクカートリッジ７の外部との気密が確保される。これにより、半導体装置１を埋め込んだ部分からインクが漏れ出すことはなく、インクカートリッジ７からのインク漏れは回避される。また、埋設させることで接液電極１２，１２間が樹脂で覆われることになるので、インク残量が少なくなったときの誤判定を防止することができる。
【００８９】
このように、接液電極１２、コントローラ５、ＥＥＰＲＯＭ４及び第２のアンテナ３とを一体化した半導体装置１を具備するインクカートリッジ７により、プリンタ本体２３側のインク情報（例えば、色、液滴カウント数等）と接液電極１２，１２側のインク情報（例えば、残量，実量等）とを統合してＥＥＰＲＯＭ４に記憶させることができるので、インクに対する幅広い情報管理が可能となる。
【００９０】
インクカートリッジ７のＥＥＰＲＯＭ４に格納されたインク情報は、プリンタ本体２３の電源を切ったり、プリンタ本体２３からインクカートリッジ７を取り外したりしたとしてもその格納情報は保持されるため、インクカートリッジ単体でインク情報を検出及び管理することも可能となってインクカートリッジ７の汎用性を高めることができる。上記半導体装置１を具備させてインクカートリッジ７側にインクの管理検出機能を持たせることにより、プリンタ本体２３側の配線数が減って構造を簡易なものとすることができるので、プリンタ本体２３の設計レイアウトの自由度向上を実現することができるようになる。
上記、説明してきたように、本発明の適用によって、インクに係わるきめ細かい情報提供をすることができるようになり、ユーザーの満足度を著しく向上させることができる。このことは、以下に説明する、電子機器でも同様である。
【００９１】
なお、インクカートリッジ７に表示部を設け、ＥＥＰＲＯＭ４に格納されたインク情報を表示部に反映させるようにしてもよい。
また、色毎等に独立したインクカートリッジ７を用いる場合は、独立したインクカートリッジ７毎の情報をやり取りするように、インクカートリッジ７毎に半導体装置１が組み込まれていることが好ましい。プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２は、インクカートリッジ７毎の個数を配設するとしてもよいし、プリンタ本体２３側の第１のアンテナ２２の数を減らすために、後述するようにキャリッジ３１の移動ごとに個々のインクカートリッジ７の情報授受を行うように一つ以上の第１のアンテナ２２を配設するようにしても良い。
【００９２】
このような構成をとることにより、接液電極１２，１２からのアナログの接液信号は、コントローラ５を介してデジタル信号として第２のアンテナ３から直接出力することができ、機械的な接続接点を減らすことができるとともに、ノイズの載りやすい不安定なアナログ信号ではなく、安定したデジタル信号で出力することができる。
【００９３】
［電子機器］
次に、本発明に係るインクジェット式プリンタ３０（電子機器）の主要構成について、図１３に示す実施の形態に基づいて説明する。このインクジェット式プリンタ３０は、プリンタ本体２３に複数のインクカートリッジ７を着脱可能に備えたインクジェット式プリンタ３０である。図１３において符号３１はキャリッジであり、このキャリッジ３１は、キャリッジモータ３２により駆動されるタイミングベルト３３を介し、ガイドロッド３４に案内されてプラテン３５の軸方向に往復移動されるように構成されている。
【００９４】
前記キャリッジ３１が走査される走査領域には、記録用紙１３が配置され、この記録用紙１３はキャリッジ３１の走査方向に直交するように搬送されるように構成されている。そして、キャリッジ３１における前記記録用紙１３と対向する面には、記録ヘッドが設けられ、またその上部には前記記録ヘッドにインクを供給するブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各インクがそれぞれ貯留されたインクカートリッジ７Ｂ，７Ｙ，７Ｃ，７Ｍが着脱可能となるように装着されている。
【００９５】
また、非印字領域外であるホームポジションには、キャッピング手段３６が配置されており、このキャッピング手段３６は、キャリッジ３１がホームポジション側へ移動した場合、キャリッジ３１の移動に伴い、キャリッジ３１に搭載された記録ヘッドのノズル形成面を封止できるように構成されている。ここで、ホームポジション上にある場所に対応した、各インクカートリッジ７の個々の第２のアンテナ３上に対応したプリンタ本体対向部上に第１のアンテナ２２が配置されていると、インクカートリッジ７がホームポジションに戻る度にインク情報の授受をプリンタ本体２３側とやり取りできる。また、本実施例によれば、通信手段を無線で行うこととしたので、必ずしも前述の設計である必要はなく、個々の第２のアンテナ３上に対応しないプリンタ本体対向部上に第１のアンテナ２２が配置されていてもよく、本体設計の自由度も向上させることができる。
【００９６】
また前記キャッピング手段３６は、前記キャリッジ３１が印字領域側へ移動するに伴って降下し、記録ヘッドの封止状態を解くことができるように構成されている。そして、前記キャッピング手段３６の下方には、キャッピング手段３６の内部空間に対して負圧を与えるための吸引ポンプ３７が配置されている。
【００９７】
前記キャッピング手段３６は、インクジェット式プリンタ３０の休止期間中における記録ヘッドのノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する他、記録ヘッドに印刷とは関係のない駆動信号を印加してインク滴を吐出させるフラッシング動作時のインク受けとして機能し、さらに前記吸引ポンプ３７からの負圧を記録ヘッドに作用させて、記録ヘッドよりインクを吸引排出させるクリーニング手段としての機能も兼ね備えている。
【００９８】
そして、キャッピング手段３６の印字領域側に隣接して、ゴムなどの弾性板からなるワイピング部材３８が配置されていて、キャリッジ３１がキャッピング手段３６側に往復移動する際に、必要に応じて記録ヘッドのノズル形成面を払拭して清掃するワイピング動作がなされるように構成されている。
【００９９】
インクジェット式プリンタ３０は、各インクカートリッジ７からのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドに対して記録用紙１３を相対的に移送させるようになっており、印刷データに基づいて記録ヘッドを移動させながら、記録用紙１３にインク滴を吐出させることで記録を行うように構成されている。
【０１００】
このようにして構成されるインクジェット式プリンタ３０は、まず図１６に示すようにステップＳ１において、インクカートリッジ７がプリンタ本体２３にセットされると、装着されたインクカートリッジ７が使用可能か否かを検出するようにしており、これには、第１のアンテナ２２及び第２のアンテナ３間の信号の授受が利用される。そして、第１のアンテナ２２からの信号によりプリンタ本体２３側から電力が供給されることによって半導体装置１のＩＣが起動し、接液電極１２，１２に所定の電圧が印加される。すると、インクタンク６内にインクが収容されている場合には、接液電極１２，１２に接しているインクを通じて接液電極１２，１２間に電流が流れる。このような接液電極１２，１２により検出された信号（電気的値）はコントローラ５へと出力される。コントローラ５は、接液電極１２，１２により検出された信号が、接液電極１２，１２間で通電するという場合にはインク有りと判定し、この判定結果に基づくインク情報（インクの有無）をＥＥＰＲＯＭ４へと格納する。そして、インクカートリッジ７が使用可能であることが判明すると、その情報がプリンタ本体２３に送信され、プリンタ本体２３は印字待機状態に入り、印字信号を受け次第、ステップＳ２に示すように、印字データの記録を実行する。
【０１０１】
一方、接液電極１２，１２による検出信号が接液電極１２，１２間で通電しないという信号の場合には、コントローラ５はインク無し（インクエンド状態）と判定する。そして、この判定結果に基づくインク情報（インクの有無）をＥＥＰＲＯＭ４へと格納し、ステップＳ６に移行して、インクカートリッジ７の交換を促す信号をプリンタ本体２３へと出力する。
このように、接液電極１２，１２間の通電状態を検知することでインクタンク６内のインクの有無を確認し、インクカートリッジ７の使用可否を判定する。
【０１０２】
プリンタ本体２３を駆動して印字を実行している際、インクカートリッジ７は、ステップＳ３に示すように、これら接液電極１２，１２間の通電状態を所定時間毎に検出する。接液電極１２，１２により検出された検出信号（電気的値）はコントローラ５へと出力される。このインク情報の検出周期は適宜設定される。コントローラ５は、この判定結果に基づいてＥＥＰＲＯＭ４のインク情報を随時更新する。このようにしてインク残量（インクの有無）の管理が行われる。そして、ＥＥＰＲＯＭ４に格納されたインク情報は、コントローラ５により第２のアンテナ３を介してプリンタ本体２３側へ出力され、表示部或いはコンピュータからユーザーへと提供される。
【０１０３】
一方、プリンタ本体２３側では、ステップＳ３に示すように、インク滴の吐出液滴カウント数やメンテナンスにより使用されたインク量をソフトウェアにより積算して、インクの消費量を計算する。その結果が所定時間毎に第１のアンテナ２２を介してインクカートリッジ７のＥＥＰＲＯＭ４へと伝送され、該ＥＥＰＲＯＭ４においてインク残量（消費量）の管理が行われる。このように、プリンタ本体２３の第１のアンテナ２２より出力された出力信号に基づいて、ＥＥＰＲＯＭ４のインクに関する情報が随時更新される。そして、ＥＥＰＲＯＭ４に格納されたインク情報は、ＥＥＰＲＯＭ４から第２のアンテナ３を介してプリンタ本体２３側の表示部或いはコンピュータへと出力されてユーザーへ提供される。これによりユーザーは、インクの消費経過を監視したり、インク残量等を確認したりすることができる。
【０１０４】
印字をスタートしてしばらくすると、例えば、コントローラ５に、プリンタ本体２３側からインク残量がゼロとなった計算結果が送られてくる。しかしながら、ステップＳ４に示すように、接液電極１２，１２による検出信号がインク有りの信号、つまり、接液電極１２，１２間が通電状態である場合には、インクタンク６内にインクが残留していることが明らかであるため、この時点ではインクタンク６内のインクが無くなったという判断はなされず、ステップＳ２に戻って、印字データの記録が続行される。
【０１０５】
その後、インクカートリッジ７側において、接液電極１２，１２により接液電極１２，１２間で通電しなくなったという信号が検出されると、ステップＳ４において、コントローラ５がその信号に基づいてインクエンドの判定を行い、ＥＥＰＲＯＭ４のインク情報を更新する。一対の接液電極１２，１２は、それぞれインクタンク６の底面に沿って設けられていることから、接液電極１２，１２間で通電しなくなったということはインクタンク６内にインクがなくなったことを意味する。これは、吐出液滴カウンタ部において計算で算出されるインク残量よりも確かであるため、コントローラ５では、あくまでもインクに接液している接液電極１２，１２からの信号を優先して制御する。
【０１０６】
その理由は、吐出液滴カウンタ部から得られるインク残量と実際にインクタンク６に存在するインクの実量との間で生じる差は、インク滴の重量バラツキや、製造時のインク注入量のバラツキに起因して貯留するものであって通常よく起こりうる現象であることから、吐出液滴カウンタ部によるインク残量がゼロになった時点でインクカートリッジ７をインクエンド状態と判断した場合、実際にはインクタンク６内にインクが累積しているにも関わらず、インクカートリッジ７の交換の指示がなされるという問題を避けるためである。
【０１０７】
接液電極１２，１２の信号に基づいてインクエンドの判定を行ったコントローラ５は、ステップＳ５において、インクカートリッジ７の交換を促す信号を第２のアンテナ３を介してプリンタ本体２３側へと出力し、プリンタ本体２３の表示部（不図示）或いはコンピュータを通じてユーザーへと警告する。これによりユーザーは、インクカートリッジ７を交換する適正な時期を知ることができる。そして、ステップＳ６に示すように、インクエンド状態となったインクカートリッジ７はプリンタ本体２３から取り外され、新たなインクカートリッジ７と交換される。
【０１０８】
ここで、例えば、インクカートリッジ７の接液電極１２，１２によってインクタンク６内がインクエンド状態であることが判明しているにも関わらず、プリンタ本体２３側の吐出液滴カウンタ部によって算出されるインク残量がインク有りとされているとするならば、プリンタ本体２３側の異常とみられるため、プリンタ本体２３の表示部或いはコンピュータに、異常内容を示すエラーメッセージが表示されるようになっている。
【０１０９】
また、プリンタ本体２３側でインク残量ゼロと算出された時点で、インクカートリッジ７内に残留しているインクの量が、インク滴の重量バラツキから生じるインク残量よりもはるかに多いと判定される場合、通常吐出されるインク滴の量よりも少ない量で吐出されていると考えられるため、例えばインク吐出ヘッドのクリーニング等を促すメッセージを表示部或いはコンピュータに出力させるようにする。
【０１１０】
このように、プリンタ本体２３側のインク情報と、インクカートリッジ７の接液電極１２，１２によって検出されたインク情報とを、ＥＥＰＲＯＭ４において統合管理を行うことにより、双方を比較することでプリンタ本体２３及びインクカートリッジ７における異常が検出される。
【０１１１】
本実施形態のインクジェット式プリンタ３０によれば、インクの情報を簡易な構成で確実に検出及び管理することができるため、例えば、インクカートリッジ７の適正な交換時期を決定することができる。そのため、インクを余すことなくインクカートリッジ７を交換することができるので、インクカートリッジ７の交換サイクルが延長されインクに掛かるコストダウンを図ることができる。このように、インクの詳細な情報管理を実現することにより、効率的で無駄のないインクカートリッジ７のリサイクルが可能となる。このことは、ユーザー側にとってのサービスに欠かすことのできない機能となり得る。また、例えば、インク充填回数の情報から、インクカートリッジ７のリサイクル回数を決定することができるなど、ユーザーだけでなくリサイクル業者（製造者）側にとっても有益な情報となる。
よって、インクカートリッジ内のインク情報を簡易な構成で正確かつ確実に検出及び管理することを可能にした、高信頼性、高品質の製品を提供することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１，４０，４２，４３，４４，４５…半導体装置、３…第２のアンテナ、４…ＥＥＰＲＯＭ（記憶回路）、５…コントローラ（制御回路）、６…インクタンク（収容部）７…インクカートリッジ、８…インクカートリッジ筐体、９…貫通電極（検出電極）、１０…半導体基板、１０ａ…能動素子形成面、１１…素子電極、１２，４６，４７，４８…接液電極（検出電極）、１４…パッシベーション膜、１５…誘電体層、１５’…絶縁体層、１６，１９，５１…再配置配線（導電層）、１７…保護層、２０ａ，２０ｂ…電極、２２…第１のアンテナ、２３…プリンタ本体（電子機器本体）、２５…下層配線、２６…上層配線、２７…接続部、２８…スパイラル部、３０…インクジェット式プリンタ（電子機器）、３１…キャリッジ、３２…キャリッジモータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月19日(2010.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路が形成された第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する半導体基板と、
前記第２面上に設けられた保護層と、
前記第２面上にて前記保護層内に位置する開口部を介して少なくとも一部が前記保護層から露出した状態に設けられた検出電極と、
前記半導体基板上に設けられ且つ前記集積回路に電気的に接続されており、外部と情報の授受を行うアンテナと、
前記半導体基板を貫通しており、前記集積回路と前記検出電極とを電気的に接続している貫通電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記集積回路は、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに記憶される情報の更新を行う制御回路と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記検出電極は、前記開口部から突出しているバンプと、前記バンプ表面に設けられたメッキ膜と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板と前記検出電極との間に絶縁体層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板と前記アンテナとの間に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記アンテナ及び前記検出電極は、前記能動素子を構成する導電材料と同一の導電材料とによって、前記第１面或いは前記第２面上に直接形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
集積回路が形成された第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する半導体基板と、
前記第２面上に設けられた保護層と、
前記第２面上にて前記保護層内に位置する開口部を介して少なくとも一部が前記保護層から露出した状態に設けられた検出電極と、
前記半導体基板上に設けられ且つ前記集積回路に電気的に接続されており、外部と情報の授受を行うアンテナと、
前記半導体基板を貫通しており、前記集積回路と前記検出電極とを電気的に接続している貫通電極と、
を備えることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項８】
前記検出電極が前記インクを収容する収容部の深さ方向に沿って複数設けられ、前記検出電極が前記収容部の底面に沿うようにして配置されていることを特徴とする請求項７に記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のインクカートリッジと、
前記第１アンテナと情報の授受を行う第２アンテナと、を備えることを特徴とする電子機器。