專利名稱：在柔性電路處電連接電隔離的打印頭芯片接地網(wǎng)絡(luò)的制作方法
在柔性電路處電連接電隔離的打印頭芯片接地網(wǎng)絡(luò)
背景技術(shù)：
噴墨打印設(shè)備通過經(jīng)由打印頭芯片將油墨噴射到諸如紙張的介質(zhì)上以在介質(zhì)上 形成圖像而運(yùn)行。打印頭芯片是通常具有許多復(fù)雜組件的相對小的半導(dǎo)體部件，所述復(fù)雜 組件必須精確地制造以便芯片正確地運(yùn)行。許多打印頭芯片包括硅襯底和在硅襯底上的器 件層。該器件層可以包括晶體管、加熱電阻器及其它組件以允許芯片正確地運(yùn)行。在許多類型的打印頭芯片中，將硅襯底和器件層一起接地以便打印頭芯片進(jìn)行最 佳運(yùn)行。然而，在這些打印頭芯片的制造期間，將硅襯底和器件層一起接地可能存在問題。 特別地，包括硅襯底的蝕刻的制造工藝在將硅襯底和器件層一起接地的情況下可能無法最 佳地執(zhí)行。


圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施例的代表性噴墨打印設(shè)備打印頭組件的圖。圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施例的噴墨打印設(shè)備打印頭組件的圖，其示意地示出在打 印頭芯片內(nèi)相互電隔離并在柔性電路處相互電連接的第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)。圖3是根據(jù)本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描繪噴墨打印設(shè)備打印頭芯片的各層的橫截 面圖。圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于至少部分地制造噴墨打印設(shè)備打印頭組件的 方法的流程圖。圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例的基本的噴墨打印設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的代表性噴墨打印設(shè)備打印頭組件100。打印頭組 件100包括封閉墨盒102。封閉墨盒102可插入噴墨打印設(shè)備的相應(yīng)槽口中，并且因此打印 頭組件100也可插入噴墨打印設(shè)備的相應(yīng)槽口中，從而使得設(shè)備可以將油墨噴射在諸如紙 張的介質(zhì)上以在介質(zhì)上形成圖像。打印頭組件100包括電連接到組件100的柔性電路106的打印頭芯片104。打印 頭芯片104通常是小的半導(dǎo)體芯片，為了清楚地示出起見，其在圖1中被描繪為相對于柔性 電路106和封閉墨盒102成比例地比其實(shí)際上大。柔性電路106在封閉墨盒102被可去除 地插入或安裝到噴墨打印設(shè)備中時(shí)電配合到噴墨打印設(shè)備的相應(yīng)電連接器。具體而言，柔 性電路106可以包括從打印頭芯片104起的導(dǎo)體跡線，以便可以將芯片104電耦合到噴墨 打印設(shè)備。電路106是柔性的，從而使得如圖1所描繪的，其可以在封閉墨盒102的一個(gè)或 多個(gè)邊緣周圍彎曲。在圖1的實(shí)施例中，打印頭組件100還包括油墨供給108，其被包含在封閉墨盒 102的內(nèi)部。然而，在另一實(shí)施例中，可以將油墨供給108包含在與打印頭組件100分開的 組件中。通常，已將打印頭組件100安裝到其中的噴墨打印設(shè)備使打印頭芯片104通過芯 片噴射油墨108的液滴以便在諸如紙張的介質(zhì)上形成圖像。
圖2示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的噴墨打印設(shè)備打印頭組件100的一部分的示意 圖。具體而言，在圖2中示出打印頭組件100的打印頭芯片104和柔性電路106。打印頭 芯片104被描繪成包括襯底202，諸如硅襯底。襯底202是打印頭芯片104的襯底，在其上 面，制造有芯片104的各種器件，諸如晶體管和加熱電阻器。襯底202被電連接到所謂的第 一接地網(wǎng)絡(luò)206。也就是說，第一接地網(wǎng)絡(luò)206被電連接到襯底202的多個(gè)部分。打印頭芯片104還被描繪成包括器件地線208和表面金屬層210。器件地線208 是制造在打印頭芯片104上的器件的接地連接，諸如可以制造在打印頭芯片104上的各種 晶體管的地線。具體而言，表面金屬層210可以是金層。在一個(gè)實(shí)施例中，表面金屬層210 為打印頭芯片104內(nèi)的功率和接地信號提供低電阻導(dǎo)體。器件地線208和表面金屬層210 被電連接到所謂的第二接地網(wǎng)絡(luò)212?？梢詫⒌诙拥鼐W(wǎng)絡(luò)212視為主接地網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以將第一接地網(wǎng)絡(luò)206視為輔 助或“靜默”接地網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樵诖蛴☆^芯片104的運(yùn)行期間，流過第二接地網(wǎng)絡(luò)212的電流 明顯比流過第一接地網(wǎng)絡(luò)206的多。應(yīng)注意的是在打印頭芯片104本身內(nèi)，第一接地網(wǎng)絡(luò) 206和第二接地網(wǎng)絡(luò)206被相互電隔離。這是有利的，因?yàn)樵谥T如蝕刻的在打印頭芯片104 的制造期間采用的某些工藝中，第二接地網(wǎng)絡(luò)212理想地是處于與第一接地網(wǎng)絡(luò)206不同 的電位。這樣，在芯片104的制造期間，使接地網(wǎng)絡(luò)206和212在打印頭芯片104內(nèi)彼此電 隔離是有利的。然而，在打印頭芯片104的運(yùn)行期間，第一接地網(wǎng)絡(luò)206和第二接地網(wǎng)絡(luò)212理想 地是都保持在具體而言為公共電位或地電位的相同電位，諸如接地。圖2的實(shí)施例在柔性 電路106處將接地網(wǎng)絡(luò)206和212相互電連接。具體而言，接地網(wǎng)絡(luò)206和212在柔性電 路106內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)214處被短路連接在一起。所述多個(gè)點(diǎn)214可以被實(shí)現(xiàn)為例如噴 墨打印設(shè)備連接器管腳，其將打印頭芯片104電連接到打印頭組件100被插入或安裝在其 中的噴墨打印設(shè)備。因此，圖2的實(shí)施例提供了在打印頭芯片104的制造期間以及在打印頭芯片104 的運(yùn)行期間的接地網(wǎng)絡(luò)206和212處的至少基本最佳的電位。在打印頭芯片104的制造期 間，接地網(wǎng)絡(luò)206和212被電隔離，且因此可以處于不同的電位。在打印頭芯片104的運(yùn)行 期間，接地網(wǎng)絡(luò)206和212在柔性電路106處相互電連接，并因此被保持在相同的接地或公 共電位。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的打印頭芯片104的一部分的橫截面。設(shè)置在打印 頭芯片104上的是器件層302。器件層302包括多個(gè)薄膜晶體管。例如，一個(gè)晶體管包括 源極304A、多晶硅柵極304B和漏極304C，其中，在柵極304B與源極304A和304C之間存在 小的柵極氧化物層(其在圖3中未被具體指明)。另一晶體管包括源極306A、多晶硅柵極 306B和漏極306C，其中，在柵極306B與源極306A和漏極306C之間存在小的柵極氧化物層。 漏極304C與漏極306C是同一個(gè)。還可以將器件層302說成是包括加熱電阻器316，雖然在圖3中為了說明的方便性 將加熱電阻器316描繪成在分開的器件層302上。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到的 那樣，當(dāng)向加熱電阻器316提供電流時(shí)，稱為電阻器316是“被點(diǎn)火”。這樣，電阻器316導(dǎo) 致在位于打印頭芯片104的頂面上的油墨內(nèi)形成氣泡。此氣泡從芯片104噴射油墨液滴。 之后，氣泡破裂。在一個(gè)實(shí)施例中，還可以將器件層302說成是包括絕緣層307，絕緣層307在一個(gè)實(shí)施例中可以是磷硅酸鹽玻璃(PSG)。設(shè)置在器件層302上的是薄電阻層，在其上面設(shè)置有第一金屬層310。第一金屬層 310可以是例如鋁和/或鉭鋁合金，從而使得層310具有兩個(gè)子層，一個(gè)是鋁，一個(gè)是鉭鋁合 金。設(shè)置在第一金屬層310上的鈍化和/或絕緣層312，其保護(hù)打印頭芯片104免于油墨。 層312可以是例如碳化硅或氮化硅?？梢詫⒓訜犭娮杵?16說成是包括絕緣層307的一部 分、電阻層308的一部分、第一金屬層310的一部分、層312的一部分、和/或設(shè)置在鈍化層 312上的附加保護(hù)層314的一部分。設(shè)置在器件層302上(具體而言是在第一金屬層310上)的是表面金屬層210，其 可以是還包括鉭層的第二金屬層的子層。表面金屬層210通過層312的一部分與第一金屬 層310分離開并與其電絕緣。表面金屬層210被電連接到器件層302內(nèi)的晶體管的地線， 并且例如還可以電連接到主電源地線以及其它地線，雖然這些電連接中沒有一個(gè)在圖3的 橫截面剖面中可見。然而，圖1和2的柔性電路106經(jīng)由表面金屬層210電連接到圖2的 第二接地網(wǎng)絡(luò)212。還可以說，第二接地網(wǎng)絡(luò)212被實(shí)現(xiàn)在包括表面金屬層210的第二金屬 層處。還可以說，第二接地網(wǎng)絡(luò)212不是主要實(shí)現(xiàn)在第一金屬層310處。分離線317指示圖3中的線317的左側(cè)的各部分在打印頭芯片104上被布置得 比圖3中具體所示的更遠(yuǎn)離圖3中的線317的右側(cè)的各部分。在線317的左側(cè)的各部分包 括襯底觸點(diǎn)318。觸點(diǎn)318使第一金屬層310的一部分暴露，并且在此位置處不存在鈍化層 312、保護(hù)層314和絕緣層307中的任何一個(gè)。觸點(diǎn)318處的第一金屬層310因此電學(xué)地暴 露襯底202，這是因?yàn)椋r底202上的此位置處的兩個(gè)層、即薄電阻層308和第一金屬層310 兩者都是導(dǎo)電的。圖1和2的柔性電路經(jīng)由第一金屬層310電連接到圖2的第一接地網(wǎng)絡(luò) 206。還可以說，第一接地網(wǎng)絡(luò)206主要被實(shí)現(xiàn)在第一金屬層310處。因此，圖3示出如何將圖2的接地網(wǎng)絡(luò)206和212在打印頭芯片104本身內(nèi)相互 電隔離。表面金屬層210例如與觸點(diǎn)318所在的那部分第一金屬層310電隔離。這樣，只 要第二接地網(wǎng)絡(luò)212被實(shí)現(xiàn)在包括表面金屬層210的第二金屬層處，并且第一接地網(wǎng)絡(luò)206 主要被實(shí)現(xiàn)在第一金屬層310處，則接地網(wǎng)絡(luò)206和212在打印頭芯片104本身內(nèi)就被相 互電隔離。圖4示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于至少部分地制造噴墨打印設(shè)備打印頭組件 100的方法400。應(yīng)注意的是，只有制造過程的某些部分在圖4中被具體地示出并在本文中 被描述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員因此可以認(rèn)識到，可以執(zhí)行其它部分以完成打印頭組件100 的制造。特別地，只有與本公開的實(shí)施例相關(guān)的部分在圖4中被描繪并在本文中被描述。提供用于打印頭組件100的打印頭芯片104的襯底202(402)。其后，可以在襯底 上形成包括薄膜晶體管和/或加熱電阻器316的器件層302(404)。在其后的某一時(shí)間，在 器件層302上形成第一金屬層310(406)，其中，如已描述的那樣，第一接地網(wǎng)絡(luò)206主要在 第一金屬層310處實(shí)現(xiàn)。最后，在第一金屬層310上形成表面金屬層210(408)，其中，如已 描述的那樣，第二接地網(wǎng)絡(luò)212在包括表面金屬層210的第二金屬層處實(shí)現(xiàn)?？梢晕g刻襯底202，以使得第一接地網(wǎng)絡(luò)206和第二接地網(wǎng)絡(luò)212處于不同的電 位(410)。例如，可以使用氫氧化四甲銨(TMAH)對襯底202進(jìn)行濕法蝕刻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，TMAH 蝕刻襯底202在表面金屬層210 (即，第二接地網(wǎng)絡(luò)212)相對于襯底202 (即，第一接地網(wǎng) 絡(luò)206)處于一定電位時(shí)被最佳地執(zhí)行。否則，襯底202可能被不適當(dāng)?shù)匚g刻。如本領(lǐng)域的
6普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到的那樣，可以將襯底202蝕刻為產(chǎn)生用于通過打印頭芯片104饋 送油墨的孔，和/或在加熱電阻器316附近產(chǎn)生干凈且平滑的邊緣。本發(fā)明的實(shí)施例允許 表面金屬層210相對于襯底202處于一定電位，只要在柔性電路106被附著于芯片104之 前襯底202和表面金屬層210 (即，第一接地網(wǎng)絡(luò)206和第二接地網(wǎng)絡(luò)212)在打印頭芯片 104本身內(nèi)被相互電隔離即可。一旦蝕刻已完成，可以將柔性電路106連接到打印頭芯片104(412)，以使得接地 網(wǎng)絡(luò)206和第二接地網(wǎng)絡(luò)212變得相互電連接。這樣，當(dāng)正在使用打印頭組件100時(shí)，可以 使接地網(wǎng)絡(luò)206和212 (即，表面金屬層210和襯底202或第一金屬層310)保持在同一接 地或其它公共電位，這已被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致組件100的最佳運(yùn)行。因此，在打印頭組件100的使用 期間，接地網(wǎng)絡(luò)206和212由于其在柔性電路106處相互電連接而保持相互電連接。最后，圖5示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的基本的噴墨打印設(shè)備500。噴墨打印設(shè) 備500可以是噴墨式打印機(jī)，或者除噴墨打印功能之外還可以包括其它功能的多合一設(shè)備 (AIO)或多功能設(shè)備(MFD)。噴墨打印設(shè)備500在圖5中被描繪為包括已描述的打印頭組 件100和噴墨打印機(jī)構(gòu)502。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，除圖5中所描繪的那些之 外，噴墨打印設(shè)備500可以且通常將包括其它組件。噴墨打印機(jī)構(gòu)502包括以下組件通過這些組件，噴墨打印設(shè)備500通過例如將油 墨熱噴射到諸如紙張的介質(zhì)上而在介質(zhì)上形成圖像。因此，打印頭組件100可以與噴墨打 印機(jī)構(gòu)502共享組件。也就是說，打印頭組件100包括實(shí)際上導(dǎo)致油墨被噴射的打印頭芯 片104。在這個(gè)意義上來說，可以將噴墨打印機(jī)構(gòu)502說成是與打印頭組件100共享打印頭 芯片104。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到的那樣，噴墨打印機(jī)構(gòu)502可以包括的其它 組件是固件、介質(zhì)前進(jìn)電動(dòng)機(jī)(media advancement motor)等等。
權(quán)利要求
一種用于噴墨打印設(shè)備的打印頭組件，包括打印頭芯片，其包括襯底；第一接地網(wǎng)絡(luò)，其電連接到所述襯底；器件層；第二接地網(wǎng)絡(luò)，其電連接到所述器件層，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述打印頭芯片內(nèi)相互電隔離；以及柔性電路，其連接到所述打印頭芯片，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述柔性電路處相互電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭組件，其中，在所述打印頭芯片的制造期間，第一接地 網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)處于與第二接地網(wǎng)絡(luò)不同的電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的打印頭組件，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)在所述襯底的蝕刻期間暫 時(shí)處于與第二接地網(wǎng)絡(luò)不同的電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭組件，其中，所述打印頭芯片還包括第一接地網(wǎng)絡(luò)主 要實(shí)現(xiàn)于其中的第一金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的打印頭組件，其中，第一金屬層是鉭鋁合金層和鋁層中的一 個(gè)或多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的打印頭組件，其中，所述打印頭芯片還包括第二接地網(wǎng)絡(luò)實(shí) 現(xiàn)于其中的第二金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭組件，其中，第二金屬層包括所述打印頭芯片的表面^^^J^l J^ ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭組件，其中，第二金屬層包括金層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭組件，其中，所述襯底是硅襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭組件，其中，所述器件層包括一個(gè)或多個(gè)晶體管，以 及加熱電阻器，以使油墨從所述打印頭組件被噴射。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭組件，其中，所述柔性電路將所述打印頭芯片電連接 到所述噴墨打印設(shè)備。
12.一種方法，包括為噴墨打印設(shè)備的打印頭組件的打印頭芯片提供襯底；在所述襯底上形成器件層，所述器件層包括一個(gè)或多個(gè)晶體管，以及加熱電阻器，以使 油墨從所述打印頭組件被噴射；在所述器件層上形成第一金屬層，所述第一金屬層提供電連接到所述襯底的第一接地 網(wǎng)絡(luò)；在所述第一金屬層上形成第二金屬層，所述第二金屬層提供電連接到所述器件層的第 二接地網(wǎng)絡(luò)，以使得所述第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述打印頭芯片內(nèi)與所述第一接地網(wǎng)絡(luò)電隔離； 以及蝕刻所述襯底，以使得所述第一接地網(wǎng)絡(luò)在蝕刻期間被保持在與所述第二接地網(wǎng)絡(luò)不 同的電位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將柔性電路附著于所述打印頭芯片，以使得第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述柔性電路處變得相互電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述柔性電路用于將所述打印頭芯片電連接 到所述噴墨打印設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在所述噴墨打印設(shè)備的使用期間，由于第一接 地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述柔性電路處相互電連接，因此第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò) 保持相互電連接。
16.一種噴墨打印設(shè)備，其包括 噴墨打印機(jī)構(gòu)；以及安裝在所述噴墨打印設(shè)備內(nèi)的墨盒，該墨盒包括 油墨供給；打印頭芯片，其包括 襯底；第一接地網(wǎng)絡(luò)，其電連接到所述襯底； 器件層；第二接地網(wǎng)絡(luò)，其電連接到所述器件層，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在所述打 印頭芯片內(nèi)被相互電隔離；以及柔性電路，其將所述打印頭芯片電連接到所述噴墨打印機(jī)構(gòu)，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)和第 二接地網(wǎng)絡(luò)在所述柔性電路處相互電連接，其中，所述噴墨打印機(jī)構(gòu)使油墨經(jīng)由所述打印頭芯片被噴射到介質(zhì)上以在該介質(zhì)上形 成圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印設(shè)備，其中，在所述打印頭芯片的制造期間，第一 接地網(wǎng)絡(luò)暫時(shí)處于與第二接地網(wǎng)絡(luò)不同的電位。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的噴墨打印設(shè)備，其中，第一接地網(wǎng)絡(luò)在所述襯底的蝕刻期 間暫時(shí)處于與第二接地網(wǎng)絡(luò)不同的電位。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印設(shè)備，其中，所述打印頭還包括 第一接地網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)于其中的第一金屬層；以及第二接地網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)于其中且第一接地網(wǎng)絡(luò)不是主要實(shí)現(xiàn)于其中的第二金屬層， 其中，所述第二金屬層是所述打印頭芯片的表面金屬層。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印設(shè)備，其中，所述器件層包括一個(gè)或多個(gè)晶體管， 以及加熱電阻器。
全文摘要
一種用于噴墨打印設(shè)備的打印頭組件包括打印頭芯片和連接到該打印頭芯片的柔性電路。該打印頭芯片包括襯底、電連接到該襯底的第一接地網(wǎng)絡(luò)、器件層和電連接到該器件層的第二接地網(wǎng)絡(luò)。第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在打印頭芯片內(nèi)被相互電隔離。第一接地網(wǎng)絡(luò)和第二接地網(wǎng)絡(luò)在柔性電路處被相互電連接。
文檔編號B41J2/01GK101883683SQ200780101802
公開日2010年11月10日 申請日期2007年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月2日
發(fā)明者G·N·伯頓, J·M·托爾格森, K·布魯斯 申請人:惠普開發(fā)有限公司