專利名稱：熔絲結(jié)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
熔絲，尤其是微型熔絲，可用于在裝置里編碼(存儲)信息，該裝置諸如是用于打印機(jī)系統(tǒng)中可移動的打印機(jī)元件(例如，墨水盒)。例如，裝置可以包括許多熔絲。熔斷絲(blown fuse)具有較高或?qū)嵸|(zhì)上斷路的電阻，而非熔斷絲(non-blown fuse)具有較低或?qū)嵸|(zhì)上閉路的電阻。信息可以根據(jù)哪些熔絲是燒斷的或熔斷絲的具體組合進(jìn)行編碼。在一種打印機(jī)系統(tǒng)中，所述信息編碼的類型可能包括，例如，產(chǎn)品類型的標(biāo)識、由墨水盒提供的墨水總量、以及與所述墨水盒有關(guān)的熱敏電阻器(thermal sense resistor)的值。
熔絲可以在制造過程期間或之后被燒斷。在堅(jiān)固的基面(consistent basis)上可靠地?zé)龜嗳劢z時常存在困難。制造的變化性可以導(dǎo)致一些熔絲在給定電壓下燒斷而其它的不會。這可以導(dǎo)致一些本該呈現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是斷路的電阻的熔絲反而呈現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是閉路的電阻。熔絲還可以“欠燒斷(under blow)”，這意味著它們是部分地而不是完全地?zé)龜?。一種較高電壓可用于幫助保證所述適當(dāng)?shù)娜劢z被可靠地?zé)龜?。然而，過高的電壓可使得熔絲“過燒斷(over blow)”，這意味著它們太有力地?zé)龜?，也許會導(dǎo)致破壞熔絲結(jié)構(gòu)的其他層。
從一種熔絲到另一種熔絲的溫度變化性是在可靠并連續(xù)地?zé)龜嗳劢z里添加困難的另一個因素。
如上所述的因素結(jié)合起來不僅會增大燒斷熔絲的不確定性，而且它們也將不確定性引入到熔絲燒斷過程里。例如，將更難預(yù)先識別應(yīng)該用什么電壓來燒斷所述適當(dāng)?shù)娜劢z。
因?yàn)檫@些及其他理由，所以需要所述本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例是關(guān)于一種熔絲結(jié)構(gòu)，關(guān)于可以耦合至所述熔絲結(jié)構(gòu)的母線(bus)，以及關(guān)于這些元件的結(jié)合。所述熔絲結(jié)構(gòu)包括適合耦合至電壓源的第一區(qū)域，適合耦合至地面的第二區(qū)域，以及配置在第一和第二區(qū)域之間的電流區(qū)域。所述電流區(qū)域具有一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得空隙(void)由于電流區(qū)域內(nèi)部的電流積聚，而在局部加熱的點(diǎn)斷開(opened)，并且使得所述空隙在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展(propagate)。
所述并入并組成該說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是剖視圖，示出了用于形成根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的熔絲結(jié)構(gòu)的幾個層。
圖2是剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)成的熔絲結(jié)構(gòu)。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
圖4示出了在圖3熔絲結(jié)構(gòu)上擴(kuò)展的空隙。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施例。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施例。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施例。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的母線的一個實(shí)施例。
圖9是示例性打印機(jī)系統(tǒng)的透視圖，在其中可以執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于燒斷熔絲的過程流程圖。
除非明確地標(biāo)出，在說明書中提到的這些附圖應(yīng)該被理解為不是按比例繪制的。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)地說明在附圖里示出的本發(fā)明的各種實(shí)施例和示例。雖然可以連同這些實(shí)施例來描述本發(fā)明，可以理解的是它們不是意欲將本發(fā)明限制為這些實(shí)施例。相反地，本發(fā)明意圖覆蓋包括在如所述附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換方案、修改和等效物。此外，在本發(fā)明的下述描述中，許多的細(xì)節(jié)是為了提供對本發(fā)明的徹底的了解而提出的。在其他情況里，眾所周知的方法、程序、部件和電路沒有詳細(xì)描寫以避免不必要地模糊本發(fā)明的多個方面，。
圖1是剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例用于形成熔絲結(jié)構(gòu)的堆疊30里幾個層。更準(zhǔn)確地說，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，示出的是用來形成在微型熔絲里的金屬-1層的層。在目前實(shí)施例里，所述金屬-1層事實(shí)上包括第一(傳導(dǎo))層31和第二(電阻)層32。第一層31和第二層32是配置在底層(under layer)(或多底層)35之上。
第一層31包括具有較低電阻的材料以及第二層32包括具有較高電阻的材料。在這樣一個實(shí)施例里第一層31由鋁和銅組成，以及第二層32由鉭和鋁組成。也可以使用其他的材料。例如，第二層32可以由以下材料組成，但不限制于這些氮化鉭、多晶硅、溴化鉿、和諸如是WSiN(鎢氮化硅(tungstensilicon nitride))的金屬氮化硅。
將蝕刻工藝(例如斜面金屬(slope metal)蝕刻工藝或用于有選擇地移除材料的其它工藝)應(yīng)用到金屬-1層以便在微型熔絲(熔絲區(qū)域36)的區(qū)域內(nèi)移除第一層31，當(dāng)從上觀看時，第二層32暴露出來。這些示出在圖2的剖視圖里。也可以存在其他的層(例如，上層(over layer)或多個上層34)。
在微型熔絲區(qū)域里沒有第一層31的情況下，使得電流流過第二層32(較高電阻層)。重要地是，通過以下圖3、4、5、6和7的討論可以了解，第二層32形成電流區(qū)域，該電流區(qū)域特別配置來在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)е逻B貫和可靠的燒斷熔絲。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的熔絲結(jié)構(gòu)40。更準(zhǔn)確地說，示出的是微型熔絲的電流區(qū)域。圖3是層堆疊里的金屬-1層的自頂向下視圖(其它層沒有描繪)。所述熔絲結(jié)構(gòu)可耦合至電壓源和地面(還參考以下圖8的討論)。
所述熔絲結(jié)構(gòu)的電流區(qū)域位于圖2的熔絲區(qū)域36里的第二(電阻)層32。所述電流區(qū)域是不對稱的。換句話說，所述電流區(qū)域關(guān)于軸47是不對稱形狀的，軸47基本上與從電壓源到地面的電流大致方向平行。
在圖3的實(shí)施例里，所述電流區(qū)域具有這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定義了從熔絲結(jié)構(gòu)40的一側(cè)延伸到電流區(qū)域里的凹口41。在圖3的自頂向下視圖里，所述凹口41顯示為出現(xiàn)在熔絲結(jié)構(gòu)40的一側(cè)上；然而所述凹口41可以相反地在另一側(cè)上。凹口41實(shí)質(zhì)上對稱于軸42，軸42是垂直于電流大致方向的。在圖3的實(shí)施例里，凹口41在形狀上基本是三角形的。
凹口41導(dǎo)致電流積聚在由凹口41形成的電流區(qū)域的狹窄部分。由于熔絲結(jié)構(gòu)40的不對稱配置，在所述電流區(qū)域的狹窄部分上的溫度升高將不會是均勻的。更具體而言，電流區(qū)域的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在點(diǎn)43處局部加熱。因此，點(diǎn)43具有比位于電流區(qū)域的狹窄部分內(nèi)的其他點(diǎn)更高的溫度。因此，電阻層里的空隙將首先在點(diǎn)43形成。
因此，獲得了導(dǎo)致熔絲燒斷的連貫的起始點(diǎn)。通常，點(diǎn)43很可能位于離凹口43延伸到電流區(qū)域里最遠(yuǎn)的點(diǎn)最近的位置。
圖4示出了空隙在圖3的熔絲結(jié)構(gòu)上的擴(kuò)展、如上所述斷開。隨著在點(diǎn)43的空隙的引入，電流積聚并且所述伴隨的局部加熱將移到接近所述起始點(diǎn)43的點(diǎn)45。所述空隙將因此擴(kuò)大到包括點(diǎn)45。隨著空隙現(xiàn)在延伸到點(diǎn)45，電流積聚并且所述伴隨的局部加熱將進(jìn)一步向左移動(根據(jù)圖4的方向)。在這種方式下，所述空隙將持續(xù)在所述電流區(qū)域的狹窄部分上擴(kuò)展直到它一直延伸穿過所述電流區(qū)域，從而燒斷熔絲。
總之，所述熔絲結(jié)構(gòu)的不對稱配置導(dǎo)致電流積聚，該電流積聚又導(dǎo)致在一點(diǎn)處最大的局部加熱，所述點(diǎn)隨著空隙在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展而在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展。事實(shí)上，所述熔絲結(jié)構(gòu)的配置將電流積聚集中在一個點(diǎn)。依靠該效果，在電流區(qū)域里的空隙能從該點(diǎn)開始可靠地斷開并然后擴(kuò)展，因此可以可靠地?zé)龜嗨鋈劢z。此外，可使用較低電壓，這意味著如果熔絲應(yīng)該過燒斷，對周圍層的破壞的可能性將降低。也依靠該效果，能更可靠地預(yù)測斷開以及擴(kuò)展空隙所需的電壓。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)50的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例里，電流區(qū)域的結(jié)構(gòu)定義了在形狀上基本上是梯形的凹口51。凹口51實(shí)質(zhì)上對稱于軸52，軸52垂直于電流大致方向。
所述凹口51具有“平坦的”部分53，而不是圖3以及4的實(shí)施例里的達(dá)到一點(diǎn)。部分53在熔絲結(jié)構(gòu)50的電流區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生具有一致電阻的區(qū)域55。可以改變部分53的長度L來獲得期望的電阻特征。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)60的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例里，電流區(qū)域的結(jié)構(gòu)定義了具有實(shí)質(zhì)上是直邊62的凹口61。直邊62在凹口61里最接近于電流源的側(cè)面上(也就是說，邊62在凹口61的上游側(cè)上)。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的熔絲結(jié)構(gòu)的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例里，電流區(qū)域的結(jié)構(gòu)定義了具有實(shí)質(zhì)上是直邊72的凹口71。直邊72在凹口71里遠(yuǎn)離電流源的側(cè)面上(也就是說，邊72在凹口71的下游側(cè)上)。
總之，在如上所述的每一個實(shí)施例里，凹口被定義成延伸到熔絲內(nèi)的電流區(qū)域。所述凹口從熔絲的一側(cè)延伸，從而使得電流區(qū)域是不對稱的形狀。凹口延伸到電流區(qū)域里的程度是一個設(shè)計參數(shù)。在一個實(shí)施例里，凹口在電流區(qū)域上延伸超過大約一半。
雖然圖3-7描述了可使用的確定結(jié)構(gòu)，可以理解的是，本發(fā)明并不限于此。例如，可定義人字形凹口(chevron-shaped recess)。也可使用其它可引入局部加熱的形狀的凹口，局部加熱導(dǎo)致在電流區(qū)域里空隙的開始。只要是為了這個目的，在此描述的凹口的通常形狀的變化都是允許的?？梢岳斫獾氖且部梢允褂眠@里描述的結(jié)構(gòu)的組合。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的母線80的一個實(shí)施例。在目前實(shí)施例里，母線80被描述為電源母線；然而，母線80還可以是一種接地母線。
母線80可以連接至多個電路元件。在目前實(shí)施例里，母線80耦合至由電路元件81示例的多個電路元件。母線80能直接地或者通過多路復(fù)用電路來耦合至電路元件81。在一個實(shí)施例里，所述電路元件是諸如根據(jù)參照附圖3-7描述的實(shí)施例配置的熔絲，盡管本發(fā)明沒有這樣限制。
圖8的母線80是通過由區(qū)段82示例的多個第一區(qū)段來耦合至電路元件81。第二區(qū)段83耦合至每一個第一區(qū)段82。第一區(qū)段82將第二區(qū)段83耦合到每一個電路元件81。母線80的結(jié)構(gòu)包括第一區(qū)段81以及第二區(qū)段82，可以被認(rèn)為類似梳齒。
在一個實(shí)施例里，第一區(qū)段82在長度上近似相等并且基本上彼此平行，以及第二區(qū)段83基本上垂直于第一區(qū)段82。根據(jù)這樣一個實(shí)施例，第二區(qū)段83離每一個電路元件81基本上是等距離的。
第二區(qū)段83通過由第一區(qū)段82的長度定義的距離來與電路元件81分離。第一區(qū)段82的長度是一種設(shè)計的考慮?？蛇x擇第一區(qū)段82的長度來將電路元件81與第二區(qū)段83熱隔離。這樣，第二區(qū)段83不會作為用于電路元件的散熱器。因此，每一個電路元件81受熱到大約相同的程度。從而可以從熔絲燒斷過程中去除一個熔絲相對于另一個熔絲的加熱的變化性，因此可產(chǎn)生更一致并可靠的熔絲燒斷。換句話說，通過使用母線80，使得耦合至母線的每個熔絲基本上都經(jīng)受相同的熱負(fù)荷。
此外，第二區(qū)段83足夠狹窄以防止它作為散熱器。此外，母線80的第三區(qū)段84也同樣地足夠狹窄以防止它作為散熱器。同樣地，第三區(qū)段84是借助于離那些元件的距離來與電路元件81隔熱的，從而使得母線80的這個部件可進(jìn)一步的被阻止作為散熱器。可認(rèn)識到，通過利用母線80的狹窄部件，在母線的傳送電流的容量和母線作為散熱器的容量之間存在權(quán)衡。換句話說，可選擇母線80的大小來獲得在母線的電氣特性和熱特性(例如散熱)之間想要的平衡。
圖9是示例性的打印機(jī)系統(tǒng)101的透視圖(部分被切去)，在其中可執(zhí)行本發(fā)明。示例性的打印機(jī)系統(tǒng)101包括具有托盤105的打印機(jī)外殼103，該托盤可通過在現(xiàn)有技術(shù)里公知的機(jī)制將輸入介質(zhì)107(例如紙)傳送到打印機(jī)。此外，示例性的打印機(jī)系統(tǒng)101包括用來支撐至少一個用于將流體(諸如是墨水)噴射到輸入介質(zhì)107上的可移動的打印機(jī)部件111(例如打印機(jī)墨水盒)的托架109。
托架109一般地安裝在滑桿113或類似的機(jī)制上來允許托架109沿著掃描軸X移動，由箭頭115表示。同樣地，在一般操作期間，輸入介質(zhì)107沿著由箭頭119表示的輸送軸Y移動。通常，介質(zhì)107沿著輸送軸Y移動，而墨水沿著墨滴軌跡軸(ink drop trajectory axis)Z噴射，軸Z由箭頭117示出。示例性的打印機(jī)系統(tǒng)101也非常適合與可替換的打印機(jī)部件一起使用，所述打印機(jī)部件諸如是半永久性的打印頭機(jī)制，其具有至少一個小體積的、機(jī)載的墨水室，該墨水室可不時地從流體耦合的、離軸的墨水儲存器或可替換的打印機(jī)部件進(jìn)行補(bǔ)充，該可替換的打印機(jī)部件具有在所述可替換的打印機(jī)部件內(nèi)可利用的兩種或多種顏色的墨水，以及為每種顏色都明確指定的墨水噴射噴頭。示例性的打印機(jī)系統(tǒng)101也非常適合與各種各樣的其他類型和結(jié)構(gòu)的可替換的打印機(jī)部件一起使用。盡管在圖9示出了這樣一個示例性的打印機(jī)系統(tǒng)，但是本發(fā)明的實(shí)施例非常適合于與各種其他類型的打印機(jī)系統(tǒng)一起使用。本發(fā)明的實(shí)施例還可以應(yīng)用在除打印機(jī)系統(tǒng)之外的系統(tǒng)里。
如上所述的熔絲設(shè)計和/或母線設(shè)計可在打印機(jī)系統(tǒng)的制造過程期間使用，包括其各種部件的每一個，或在制造過程之后。所述熔絲可用于在包括任何一個它的部件的打印機(jī)系統(tǒng)上存儲信息，所述部件例如是墨水盒。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于燒斷熔絲的過程的流程圖200。盡管在流程圖200里公開了特定的步驟，但這些步驟是示例性的。也就是說本發(fā)明的實(shí)施例非常適合于執(zhí)行各種其他步驟或在流程圖里敘述的步驟的變化。可以理解的是，流程圖里的步驟可以以不同于所介紹的順序來執(zhí)行，并且不是所有流程圖里的步驟都要執(zhí)行。
在步驟202，在耦合至電源母線的熔絲的電流區(qū)域里產(chǎn)生電流。
在步驟204，由于電流區(qū)域的形狀，在電流區(qū)域中的一點(diǎn)處導(dǎo)致局部加熱。更明確地說，所述電流區(qū)域具有使得電流在電流區(qū)域中的一個點(diǎn)處積聚的結(jié)構(gòu)。以上參照圖3-7描述了能使得電流積聚并局部加熱的結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例。
在圖10的步驟206，空隙在電流區(qū)域里斷開，具體是在步驟204提及的電流積聚和局部加熱的點(diǎn)斷開。
在步驟208，由于電流區(qū)域的形狀，空隙在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展。最后，空隙能全部擴(kuò)展穿過所述電流區(qū)域，從而燒斷所述熔絲。
在步驟210，當(dāng)存在耦合至電源母線的多個熔絲時，由于母線被配置并設(shè)定大小，從而使得母線不會充當(dāng)熔絲的散熱器，因此每個熔絲基本上經(jīng)受相同的熱負(fù)荷。
總之，本發(fā)明的實(shí)施例允許熔絲在一致并可靠的基礎(chǔ)上斷開，從而減少或消除熔絲過燒斷或欠燒斷的情況。隨著可靠性的提高，能減少熔絲燒斷過程里的變化性。例如，隨著更可靠地預(yù)言熔絲燒斷的發(fā)生，能有把握地定義可接受的施加電壓范圍，在該電壓范圍內(nèi)將導(dǎo)致在一致的基礎(chǔ)上燒斷適當(dāng)?shù)娜劢z。
為了示例和說明，已經(jīng)介紹了本發(fā)明的特定實(shí)施例的上述描述。它們并不是排他的或意欲將本發(fā)明限制為所述公開的精確格式，按照上述教導(dǎo)可以作出許多修改和變化。選擇并描述所述實(shí)施例是為了最好的解釋本發(fā)明的原理和它的實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以最好的使用本發(fā)明和各種實(shí)施，各種修改適合于特定的使用設(shè)想。本發(fā)明的范圍由這里所附的權(quán)利要求書和他們的等效來定義。
權(quán)利要求
1.一種熔絲結(jié)構(gòu)(40，50，60，70)，包括適合耦合至電壓源的第一區(qū)域；適合耦合至地面的第二區(qū)域；以及配置在所述第一和第二區(qū)域之間的電流區(qū)域，所述電流區(qū)域具有由于在所述電流區(qū)域內(nèi)的電流積聚而使得所述空隙在局部加熱的點(diǎn)斷開，并使得所述空隙在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中根據(jù)所述斷開的空隙，所述結(jié)構(gòu)由于電流積聚在臨近所述空隙的點(diǎn)而使得局部加熱。
3.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述電流區(qū)域關(guān)于軸是不對稱的形狀，該軸基本上與電流的方向平行。
4.權(quán)利要求3所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述電流區(qū)域的結(jié)構(gòu)定義從所述電流區(qū)域的一側(cè)延伸到電流區(qū)域里的凹口(41，51，61，71)。
5.如權(quán)利要求4所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述凹口在所述電流區(qū)域上延伸多于大約一半。
6.如權(quán)利要求4所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述凹口相對于實(shí)質(zhì)上與電流方向垂直的軸在形狀上是基本上對稱的。
7.如權(quán)利要求4所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述凹口定義實(shí)質(zhì)上垂直延伸到所述電流區(qū)域里的基本上直的邊緣(62)，其中所述邊緣面向電流的方向。
8.如權(quán)利要求4所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其中所述凹口定義實(shí)質(zhì)上垂直延伸到所述電流區(qū)域里的基本上直的邊緣(72)，其中所述邊緣背對電流的方向。
9.一種母線(80)，包括用于將所述母線耦合到多個電路元件(81)的多個第一區(qū)段(82)；以及耦合至每個所述第一區(qū)段的第二區(qū)段(83)，其中所述第一區(qū)段具有足夠用來將所述第二區(qū)段與所述電路元件熱隔離的長度。
10.如權(quán)利要求9所述的母線，其中所述第一區(qū)段在長度上基本相等，并且基本上彼此平行，其中所述第二區(qū)段基本上垂直于所述第一區(qū)段。
全文摘要
描述了一種熔絲結(jié)構(gòu)。所述熔絲結(jié)構(gòu)(40，50，60，70)包括適合耦合至電壓源的第一區(qū)域，適合耦合至地面的第二區(qū)域，以及配置在第一和第二區(qū)域之間的電流區(qū)域。所述電流區(qū)域具有由于電流區(qū)域內(nèi)的電流積聚而使得空隙在局部加熱的點(diǎn)斷開，并使得所述空隙在所述電流區(qū)域上擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L23/52GK1823391SQ200480020282
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者S·E·萊, T·P·阿巴迪拉, D·W·舒爾特, T·麥馬洪 申請人:惠普開發(fā)有限公司