PT2229279E

PT2229279E - Redes terrestres de matriz de cabeça de impressão electricamente ligadas e electricamente isoladas como circuito flexível

Info

Publication number: PT2229279E
Application number: PT07865075T
Authority: PT
Inventors: Kevin Bruce; Gregory N Burton; Joseph M Torgerson
Original assignee: Hewlett Packard Development Co
Priority date: 2007-12-02
Filing date: 2007-12-02
Publication date: 2012-07-25
Also published as: JP2011505272A; CN101883683B; PL2229279T3; TW200937529A; EP2229279B1; EP2229279A4; CN101883683A; US10272679B2; EP2229279A1; TWI467657B; US9555630B2; WO2009073019A1; US20100283818A1; US20170015099A1; ES2386481T3; ATE553928T1; JP5539895B2

Description

DESCRIÇÃO

REDES TERRESTRES DE MATRIZ DE CABEÇA DE IMPRESSÃO ELECTRICAMENTE LIGADAS E ELECTRICAMENTE ISOLADAS COMO

CIRCUITO FLEXÍVEL

ANTECEDENTES

Os dispositivos de impressão a jacto de tinta funcionam pela ejecção de tinta por meio de uma matriz de cabeça de impressão sobre um meio como o papel para formar uma imagem no meio. A matriz de cabeça de impressão é uma peça de semicondutor relativamente pequena que tipicamente tem muitos componentes intricados que têm de ser fabricados com precisão a fim de que a matriz funcione adequadamente. Muitas matrizes de cabeça de impressão incluem um substrato de silício e uma camada do dispositivo sobre o substrato. A camada do dispositivo pode incluir transístores, uma resistência de aquecimento, e outros componentes para permitir que a matriz funcione adequadamente.

Em muitos tipos de matrizes de cabeça de impressão, o substrato de silício e a camada do dispositivo são ligados ao terra em conjunto para o funcionamento óptimo das matrizes de cabeça de impressão. No entanto, durante a fabricação destas matrizes de cabeça de impressão, a ligação ao terra em conjunto do substrato de silício e da camada do dispositivo pode ser problemática. Em particular, processos de fabricação que envolvem a corrosão do substrato de silício não podem ser optimamente realizados quando o substrato de silício e a camada do dispositivo são ligadas ao terra em conjunto. 1 0 documento US 6,000,773 A divulga uma impressora a jacto de tinta que compreende um cartucho de jacto de tinta. O cartucho de tinta da impressora compreende um corpo do cartucho, uma montagem de placa de jacto, uma pluralidade de condutores eléctricos formados num conector flexível, um circuito de controlo e accionamento, um elemento de armazenamento de memória e uma pluralidade de contactos. O circuito de controlo e accionamento e o elemento de armazenamento de memória são formados por um circuito integrado especifico de aplicação única proporcionado no conector flexível. A primeira e a segunda linhas terrestres são proporcionadas no conector flexível.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é um diagrama de uma montagem representativa da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. A FIG. 2 é um diagrama de uma montagem da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta que mostra esquematicamente uma primeira rede terrestre e uma segunda rede terrestre que são electricamente isoladas uma da outra no interior de uma matriz de cabeça de impressão, e que são ligadas electricamente uma à outra num circuito flexível, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. A FIG. 3 é um diagrama em corte transversal que representa as camadas de uma matriz de cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta em detalhe, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. 2 A FIG. 4 é um fluxograma de um método para fabricar pelo menos parcialmente uma montagem da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. A FIG. 5 é um diagrama de blocos de um dispositivo de impressão a jacto de tinta rudimentar, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS A FIG. 1 apresenta uma montagem representativa da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta 100, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. A montagem da cabeça de impressão 100 inclui um invólucro para cartucho 102. O invólucro para cartucho 102 e, portanto, a montagem da cabeça de impressão 100, é inserivel numa fenda correspondente de um dispositivo de impressão a jacto de tinta, de modo que o dispositivo pode ejectar a tinta sobre um meio como o papel para formar uma imagem no meio. A montagem da cabeça de impressão 100 inclui uma matriz de cabeça de impressão 104 que está electricamente ligada a um circuito flexível 106 da montagem 100. A matriz da cabeça de impressão 104 é tipicamente uma matriz de semicondutores pequenos, que está representada na Fig. 1 como sendo proporcionalmente maior do que realmente é em relação ao circuito flexível 106 e ao invólucro para cartucho 102 a título de maior clareza de ilustração. 0 circuito flexível 106 une-se electricamente a um conector eléctrico correspondente de um dispositivo de impressão a jato de tinta, sobre o invólucro para cartucho 102 sendo inserido ou instalado de forma removível no dispositivo de impressão a jato de tinta. O circuito flexível 106 pode incluir especificamente 3 traços de condutores da matriz de cabeça de impressão 104 de modo a que a matriz 104 pode ser acoplada electricamente ao dispositivo de impressão a jacto de tinta. O circuito 106 é flexível de modo que possa dobrar em torno de uma ou mais bordas do invólucro para cartucho 102, como representado na FIG. 1.

Na forma de realização da FIG. 1, a montagem da cabeça de impressão 100 também inclui um fornecimento de tinta 108, que está contido no interior do invólucro para cartucho 102. No entanto, numa outra forma de realização, o fornecimento de tinta 108 pode estar contido num conjunto que é separado da montagem da cabeça de impressão 100. Em geral, o dispositivo de impressão a jacto de tinta dentro do qual a montagem da cabeça de impressão 100 foi instalada faz com que a matriz da cabeça de impressão 104 ejecte gotículas de tinta 108 através da matriz para formar uma imagem sobre um meio como o papel. A FIG. 2 apresenta uma vista esquemática de uma porção da montagem da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta 100, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. Especificamente, a matriz da cabeça de impressão 104 e o circuito flexível 106 da montagem da cabeça de impressão 100 são apresentados na FIG. 2. A matriz de cabeça de impressão 104 é representada como incluindo um substrato 202, tal como um substrato de silício. O substrato 202 é o substrato da matriz da cabeça de impressão 104 sobre o qual vários dispositivos, tais como transístores e uma resistência de aquecimento, da matriz 104 são fabricados. O substrato 202 é ligado electricamente ao que é referido como uma primeira rede terrestre 206. Isto é, a primeira rede terrestre 206 é electricamente ligada a várias porções do substrato 202. 4 A matriz da cabeça de impressão 104 também é representada como incluindo dispositivos ligados ao terra 208 e uma camada de metal da superfície 210. Os dispositivos ligados ao terra 208 são as ligações terrestres para os dispositivos fabricados na matriz da cabeça de impressão 104, tais como as ligações ao terra dos vários transístores que podem ser fabricados na matriz da cabeça de impressão 104. A camada de metal da superfície 210 pode ser especificamente uma camada de ouro. A camada de metal da superfície 210 numa forma de realização proporciona um condutor de baixa resistência para alimentação e os sinais do terra dentro da matriz da cabeça de impressão 104. O terra do dispositivo 208 e da camada de metal da superfície 210 são electricamente ligados ao que é referido como uma segunda rede terrestre 212. A segunda rede terrestre 212 pode ser considerada uma rede terrestre primária, enquanto a primeira rede terrestre 206 pode ser considerada uma rede secundária ou uma rede terrestre "silenciosa", em que durante o funcionamento da matriz da cabeça de impressão 104, significativamente mais corrente flui através da segunda rede terrestre 212 do que através da primeira rede terrestre 206. Note-se que, dentro da própria matriz da cabeça de impressão 104, a primeira rede terrestre 206 e a segunda rede terrestre 212 estão electricamente isoladas uma da outra. Isto é vantajoso, porque, em alguns processos utilizados durante o fabrico da matriz da cabeça de impressão 104, tais como corrosão, a segunda rede terrestre 212 está desejavelmente a um potencial eléctrico diferente da primeira rede terrestre 206. Como tal, ter as redes terrestres 206 e 212 electricamente isoladas umas das outras no interior da matriz da cabeça de impressão 104 é vantajoso durante o fabrico da matriz 104 . 5

No entanto, durante o funcionamento da matriz da cabeça de impressão 104, a primeira rede terrestre 206 e a segunda rede terrestre 212 são desejavelmente ambas mantidas ao mesmo potencial eléctrico, especificamente comum ou terrestre, tais ligação ao terra. A forma de realização da FIG. 2 liga electricamente as redes terrestres 206 e 212 uma com a outra no circuito flexível 106. Especificamente, as redes terrestres 206 e 212 estão em curto num ou mais pontos 214 dentro do circuito flexível 106. Os pontos 214 podem ser implementados como um pino de ligação do dispositivo de impressão a jacto de tinta, por exemplo, que liga electricamente a matriz da cabeça de impressão 104 ao dispositivo de impressão a jacto de tinta, no qual a montagem da cabeça de impressão 100 é inserida ou instalada.

Assim, a forma de realização da FIG. 2, proporciona potenciais eléctricos pelo menos substancialmente óptimos nas redes terrestres 206 e 212, tanto durante o fabrico da matriz da cabeça de impressão 104 como durante o funcionamento da matriz da cabeça de impressão 104. Durante o fabrico da matriz da cabeça de impressão 104, as redes terrestres 206 e 212 são electricamente isoladas, e, por conseguinte, podem estar em diferentes potenciais eléctricos. Durante o funcionamento da matriz da cabeça de impressão 104, as redes terrestres 206 e 212 são electricamente ligadas uma com a outra no circuito flexível 106 e, portanto, são mantidas na mesma ligação ao terra ou potencial eléctrico comum. A FIG. 3 apresenta uma secção transversal de uma porção da matriz da cabeça de impressão 104. Disposta sobre a matriz da cabeça de impressão 104 encontra-se uma camada do dispositivo 302. A camada do dispositivo 302 inclui vários transístores de película fina. Por exemplo, um transístor inclui uma fonte 304A, um portão de polissilício 304B, e um dreno 304C, onde há uma pequena camada de óxido da porta (que não está especificamente indicado na FIG. 3) 6 entre a porta 304B e a fonte 304A e o dreno 304C. Outro transístor inclui uma fonte de 306A, uma porta de polissilício 306B, e um dreno 306C, onde existe uma pequena camada de óxido da porta entre a porta 306B e a fonte 306A e o dreno 306C. 0 dreno 304C é o mesmo que o dreno 306C.

Diz-se também que a camada do dispositivo 302 inclui uma resistência de aquecimento 316, embora na FIG. 3 a resistência de aquecimento 316 seja representada como estando sobre a camada de dispositivo 302 demarcada a título de conveniência ilustrativa. Como pode ser entendido pelos especialistas na técnica, quando corrente é fornecida à resistência de aquecimento 316, diz-se que a resistência 316 é "disparada". Como tal, a resistência 316 faz com que se forme uma bolha dentro da tinta situada no lado de cima da matriz da cabeça de impressão 104. Esta bolha ejecta uma gotícula de tinta a partir da matriz 104. Depois disso, a bolha desmorona. Diz-se também que a camada do dispositivo 302 pode incluir uma camada isolante 307 numa forma de realização, que pode ser de vidro de fosfosilicato (PSG) numa forma de realização.

Disposta sobre a camada do dispositivo 302 está uma camada fina resistiva 308, sobre a qual é disposta uma primeira camada de metal 310. A primeira camada de metal 310 pode, por exemplo, ser de alumínio e/ou uma liga de tântalo-alumínio, de tal modo que a camada 310 tem duas subcamadas, uma de alumínio e uma de uma liga de tântalo-alumínio. Disposta sobre a primeira camada de metal 310 está uma camada de passivação e/ou camada isolante 312, que protege a matriz da cabeça de impressão 104 da tinta. A camada 312 pode, por exemplo, ser carboneto de silício ou nitreto de silício. Pode-se dizer que a resistência de aquecimento 316 inclui uma porção da camada de isolamento 307, uma porção da camada resistiva 308, uma porção da primeira camada de metal 310, uma porção da camada 312, 7 e/ou uma porção de uma camada protectora adicional 314 disposta sobre a camada de passivação 312.

Disposta sobre a camada do dispositivo 302, especificamente sobre a primeira camada de metal 310, está a camada de metal da superfície 210, que pode ser uma subcamada de uma segunda camada de metal, que também inclui uma camada de tântalo. A camada de metal da superfície 210 é separada e electricamente isolada da primeira camada de metal 310 por uma porção da camada 312. A camada de metal da superfície 210 está electricamente ligada ao terra dos transístores no interior da camada do dispositivo 302, e também pode estar electricamente ligada ao terra da alimentação principal, bem como outras ligações ao terra, por exemplo, embora nenhuma destas ligações eléctricas sejam visíveis no perfil em corte transversal da FIG. 3. No entanto, o circuito flexível 106 das FIGs. 1 e 2 está electricamente ligado à segunda rede terrestre 212 da FIG. 2 através da camada de metal da superfície 210. Pode-se também dizer que a segunda rede terrestre 212 é implementada na segunda camada de superfície de metal que inclui a camada de metal da superfície 210. Pode-se também dizer que a segunda rede terrestre 212 não é essencialmente implementada na primeira camada de metal 310.

Uma linha de rompimento 317 indica que as porções à esquerda da linha 317 na FIG. 3 estão localizadas mais distantes na matriz da cabeça de impressão 104 a partir das porções à direita da linha 317 na FIG. 3 do que está especificamente apresentado na FIG. 3. As porções à esquerda da linha 317 incluem um contacto do substrato 318. 0 contacto 318 expõe uma parte da primeira camada de metal 310, e não há nada da camada de passivação 312, da camada de protecção 314, e da camada isolante 307 neste local. A primeira camada de metal 310 no contacto 318, desse modo, expõe electricamente o substrato 202, uma vez que as duas camadas acima 8 do substrato 202 neste local, a camada fina resistiva 308 e primeira a camada de metal 310, são ambas electricamente condutoras. O circuito flexível das FIGs. 1 e 2 está electricamente ligado à primeira rede terrestre 206 da FIG. 2 através da primeira camada de metal 310. Pode-se também ser dito que a primeira rede terrestre 206 é principalmente implementada na primeira camada de metal 310.

Portanto, a FIG. 3 apresenta como as redes terrestres 206 e 212 da FIG. 2 são electricamente isoladas umas das outras dentro da própria matriz da cabeça de impressão 104. A camada de metal da superfície 210, por exemplo, está electricamente isolada da porção da primeira camada de metal 310 na qual o contacto 318 está localizado. Como tal, na medida em que a segunda de rede terrestre 212 é implementada na segunda camada de metal que inclui a camada de metal da superfície 210, e a primeira rede terrestre 206 é essencialmente implementada na primeira camada de metal 310, as redes terrestres 206 e 212 estão isoladas electricamente uma da outra no interior da própria matriz da cabeça de impressão 104. A FIG. 4 apresenta um método 400, para fabricar pelo menos parcialmente uma montagem da cabeça de impressão do dispositivo de impressão a jacto de tinta 100, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. Note-se que apenas algumas partes do processo de fabrico são particularmente representadas na FIG. 4 e aqui descritas. Os especialistas na técnica podem, desse modo, entender que as outras partes podem ser realizadas para completar o fabrico da montagem da cabeça de impressão 100. Em particular, apenas as partes relevantes para as formas de realização da presente divulgação estão representadas na FIG. 4 e são aqui descritas. 9 É proporcionado o substrato 202 para a matriz da cabeça de impressão 104 da montagem da cabeça de impressão 100 (402) . Depois disso, a camada do dispositivo 302, incluindo os transístores de película fina e/ou a resistência de aquecimento 316, podem ser formados sobre o substrato (404). A primeira camada de metal 310, em algum momento posterior é formada sobre a camada de dispositivo 302 (406) , onde a primeira rede terrestre 206 é essencialmente implementada na primeira camada de metal 310 como foi descrito. Em última instância, a camada de metal da superfície 210 é formada sobre a primeira camada de metal 310 (408) , onde a segunda rede terrestre 212 é implementada na segunda camada de metal, que inclui a camada de metal da superfície 210, como foi descrito. 0 substrato 202 pode ser submetido à corrosão de tal modo que a primeira rede terrestre 206 e a segunda rede terrestre 212 estão em diferentes potenciais (410). Por exemplo, o substrato 202 pode ser submetido à corrosão por via húmida utilizando hidróxido de tetrametilamónio (TMAH). Constatou-se que a corrosão do substrato 202 com TMAH é optimamente realizada quando a camada de metal da superfície 210 (isto é, a segunda rede terrestre 212) está num potencial em relação ao substrato 202 (isto é, a primeira rede terrestre 206). Caso contrário, o substrato 202 pode ser submetido à corrosão de forma inadequada. O substrato 202 pode ser submetido à corrosão para criar um orifício para a alimentação de tinta através da matriz da cabeça de impressão 104, e/ou para criar uma aresta limpa e lisa perto da resistência de aquecimento 316, como pode ser avaliado pelos especialistas na técnica. Formas de realização da invenção permitem que a camada de metal da superfície 210 esteja a um potencial em relação ao substrato 202, na medida em que o substrato 202 e a camada de metal da superfície 210 (isto é, a primeira rede terrestre 206 e a segunda rede terrestre 212) estejam electricamente isoladas uma da outra no interior da matriz 10 da própria cabeça de impressão 104, antes que o circuito flexível 106 seja ligado à matriz 104.

Uma vez tenha sido concluída a corrosão, o circuito flexível 106 pode ser ligado à matriz da cabeça de impressão 104 (412), de tal modo que a primeira rede terrestre 206 e a segunda rede terrestre 212 tornam-se electricamente ligadas uma à outra. Como tal, quando a montagem de cabeça de impressão 100 está a ser utilizada, as redes terrestres 206 e 212 (isto é, a camada de metal da superfície 210 e o substrato 202 ou a primeira camada de metal 310) podem ser mantidas na mesma ligação ao terra ou outro potencial comum, o que se constatou resulta num funcionamento óptimo da montagem 100. Assim, durante a utilização da cabeça de impressão 100, as redes terrestres 206 e 212 permanecem ligadas electricamente uma à outra, devido ao facto das mesmas estarem electricamente ligadas uma à outra no circuito flexível 106.

Em conclusão, a FIG. 5 apresenta um dispositivo de impressão a jacto de tinta rudimentar 500, de acordo com uma forma de realização da presente divulgação. O dispositivo de impressão a jato de tinta 500 pode ser uma impressora a jato de tinta, ou um dispositivo multifunção (MFD, do inglês Multifunction Device) ou um tudo-em-um (AIO, do inglês All In One) que pode incluir outras funcionalidades além da funcionalidade de impressão a jato tinta. O dispositivo de impressão a jacto de tinta 500 está representado na FIG. 5 de modo a incluir a montagem da cabeça de impressão 100 que foi descrita e um mecanismo de impressão a jacto de tinta 502. Os especialistas na técnica podem entender que o dispositivo de impressão a jacto de tinta 500 pode e tipicamente irá incluir outros componentes, para além dos representados na FIG. 5. 11 0 mecanismo de impressão a jacto de tinta 502 inclui os componentes pelos quais o dispositivo de impressão a jacto de tinta 500 forma imagens em suportes tais como o papel, por exemplo, ejectando a tinta termicamente sobre os meios. A montagem da cabeça de impressão 100 pode, assim, partilhar componentes com o mecanismo de impressão a jacto de tinta 502. Isto é, a montagem da cabeça de impressão 100 inclui a matriz da cabeça de impressão 104 que de facto faz com que a tinta seja ejectada. Nesta medida, pode-se dizer que o mecanismo de impressão a jato de tinta 502 partilha a matriz da cabeça de impressão 104 com a montagem da cabeça de impressão 100. Outros componentes que o mecanismo de impressão a jacto de tinta 502 pode incluir são firmware, motores de avanço de meios, e assim por diante, como pode ser entendido pelos especialistas na técnica.

Lisboa, 18 de Julho de 2012. 12

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Montagem de cabeça de impressão (100) para um dispositivo de impressão a jacto de tinta que compreende: uma matriz de cabeça de impressão (104) que compreende: um substrato (202); uma primeira rede terrestre (206) electricamente ligada ao substrato (202); uma camada do dispositivo (302); uma segunda rede terrestre (212) electricamente ligada à camada do dispositivo (302), em que a primeira rede terrestre (206) e a segunda rede terrestre (212) são electricamente isoladas uma da outra no interior da matriz da cabeça de impressão; e, um circuito flexível (106) ligado à matriz de cabeça de impressão (104), em que a primeira rede terrestre (206) e a segunda rede terrestre (212) são electricamente ligadas uma à outra no circuito flexível (106).
2. Montagem de cabeça de impressão de acordo com a reivindicação 1, em que a matriz da cabeça de impressão (104) compreende ainda uma primeira camada de metal (310) na qual é essencialmente implementada a primeira rede terrestre (206) .
3. Montagem de cabeça de impressão de acordo com a reivindicação 2, em que a primeira camada de metal (310) é uma ou mais de uma camada de liga de tântalo-alumínio e uma camada de alumínio.
4. Montagem de cabeça de impressão de acordo com a reivindicação 1, em que a matriz da cabeça de impressão (104) compreende ainda uma segunda camada de metal na qual está implementada a segunda rede terrestre (212). 1
5. Montagem de cabeça de impressão de acordo com a reivindicação 1, em que o substrato (202) é um substrato de silício.
6. Montagem de cabeça de impressão de acordo com a reivindicação 1, em que a camada do dispositivo (302) compreende um ou mais transístores, e uma resistência de aquecimento para fazer com que a tinta seja ejectada da montagem da cabeça de impressão.
7. Método (400) que compreende: proporcionar um substrato (202) para uma montagem de matriz de cabeça de impressão para um dispositivo de impressão a jacto de tinta (402) ; formar uma camada do dispositivo (302) sobre o substrato (202), a camada do dispositivo (302) incluindo um ou mais transístores e uma resistência de aquecimento para fazer com que a tinta seja ejectada da montagem da cabeça de impressão (404); formar uma primeira camada de metal (310) sobre a camada do dispositivo (302), a primeira camada (310) proporcionando uma primeira rede terrestre (206) electricamente ligada ao substrato (406); formar uma segunda camada de metal sobre a primeira camada de metal (310), a segunda camada de metal proporcionando uma segunda rede terrestre (212) electricamente ligada à camada do dispositivo (302) de tal modo que a segunda rede terrestre (212) é electricamente isolada da primeira rede terrestre (206) no interior da matriz de cabeça de impressão (408); e, submeter o substrato (202) à corrosão de tal modo que a primeira rede terrestre (206) seja mantida num potencial eléctrico diferente da segunda rede terrestre (212) durante a corrosão (410) . 2
8. Dispositivo de impressão a jacto de tinta que compreende: um mecanismo de impressão a jacto de tinta; e, um cartucho instalado no interior do dispositivo de impressão a jacto de tinta, o cartucho compreendendo: um abastamento de tinta; e uma montagem de cabeça de impressão de acordo com 1, em que o circuito flexível (106) liga a matriz da cabeça de impressão ao mecanismo de impressão a jacto de tinta (502), e em que o mecanismo de impressão a jacto de tinta faz com que a tinta seja ejectada por meio da matriz da cabeça de impressão (104) sobre um meio para formar uma imagem no meio.
9. Dispositivo de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 8, em que a matriz da cabeça de impressão (104) compreende ainda: uma camada de metal (310) na qual a primeira rede terrestre (206) é essencialmente implementada; e, uma segunda camada de metal na qual a segunda rede terrestre (212) é implementada e na qual a primeira camada de metal (310) não é essencialmente implementada.
10. Dispositivo de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 8, em que a camada do dispositivo (302) compreende um ou mais transístores e uma resistência de aquecimento. Lisboa, 18 de Julho de 2012. 3