DE3788110T2 - Bauelement mit vertikalem Dünnschichtwiderstand für thermischen Tintenspritzdruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Bauelement mit vertikalem Dünnschichtwiderstand für thermischen Tintenspritzdruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein thermisches Tintenstrahl(TIJ)-Drucken und insbesondere einen neuen und verbesserten Aufbau einer Tintenstrahl-Druckkopfvorrichtung, welcher vertikale Widerstände und eine metallische Tintenbarriere mit einer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegen Tintenkorrosion und Kavitationsabnutzung verwendet.
  • Auf dem Gebiet des thermischen Tintenstrahldruckens ist es allgemeine Praxis geworden, Heizwiderstände auf einem gemeinsamen Substrat vorzusehen und diese Heizwiderstände mit individuellen Tintenreservoiren und entsprechenden Tintenauswurföffnungen in einer äußeren Düsenplatte auszurichten. Diese Heizwiderstände werden physikalisch durch leitende Spuren definiert, welche photolithographisch auf der Oberfläche eines geeigneten Widerstandsschichtmaterials wie Tantal-Aluminium ausgebildet werden, und elektrisch von diesen getrieben. Diese Heizwiderstände wurden herkömmlicherweise von den darüberliegenden Tintenreservoiren durch hochinerte dielektrische Materialien wie Siliciumcarbid und Siliciumnitrid isoliert. Diese Art eines thermischen Tintenstrahl- Druckkopfs ist z. B. in Hewlett Packard Journal, Band 36, Nr. 5, Mai 1985, beschrieben, das hierin als Referenz enthalten ist.
  • Der Strom, welcher in dieser Art von Druckkopf fließt, fließt also in Querrichtung in dem leitenden Spurenmaterial und dann nach unten und wiederum quer durch die resistive Tantal-Aluminium-Schicht, wo kein Spurenmaterial auftritt und dann zurück nach oben und wiederum in Querrichtung durch das leitende Spurenmaterial.
  • EP-B-0154515 (Xerox Corporation) offenbart eine thermische Tintenstrahl-Druckvorrichtung, welche einen querliegenden Mehrschicht-Heizwiderstand in Kontakt mit einem Tintenreservoir umfaßt. Der querliegende Heizwiderstand umfaßt eine Widerstandsschicht aus dotiertem polykristallinem Silicium, eine dielektrische Isolationsschicht auf der Widerstandsschicht und eine Schutzschicht aus Tantal auf der dielektrischen Isolationsschicht, um die dielektrische Isolationsschicht vor Tintenkorrosion und Kavitationsabnutzung zu schützen. Der elektrische Strom zum Heizen des Widerstandes fließt quer durch die Widerstandsschicht über Elektroden, welche über die Widerstandsschicht verbunden sind. Die Elektroden sind von der Schutzschicht aus; Tantal elektrisch isoliert. Gemäß einer Ausführungsform der thermischen Tintenstrahl-Druckvorrichtung, die in der EP-0154515 offenbart ist, wird der obengenannte Widerstand auf einem Substrat aus hochdotiertem leitenden Silicium gebildet. Eine dünne, schwach dotierte p-artige Epitaxialschicht trennt den Widerstand von dem Substrat. Das leitende Substrat dient als eine der Elektroden, welche elektrischen Strom zu der resistiven Schicht liefern, wobei der Kontakt mit der resistiven Schicht über einen kleinen Phosphor-dotierten Bereich der Epitaxialschicht gebildet wird, der sich nahe dem Rand der Widerstandsschicht befindet.
  • US-A-4353079 (Tsuyoshi Kawanabe) beschreibt und beansprucht eine elektronische Vorrichtung und eine thermische Tintenstrahl-Drucker-Kombination, welche umfaßt: einen Schriftzeichengenerator zur Erzeugung von Schriftzeicheninformation, welche auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden soll, ein UND-Gatter, von dem ein Eingangsanschluß den Ausgang des Schriftzeichengenerators empfängt, einen Heizwiderstand zum Empfangen des Ausgangs des UND-Gatters, welcher Tintentröpfchen aus einer Öffnung in Antwort auf den Ausgang des UND-Gatters auswirft, eine Tastatur, welche mit einer Anweisungstaste zum Anweisen der Zahl der Ausgaben des UND- Gatters versehen ist und einen Steuerabschnitt, welcher mit einem anderen Eingangsanschluß des UND-Gatters verbunden ist, um die Zahl der Ausgaben des UND-Gatters in Übereinstimmung mit dem Betätigen der Anweisungstaste zu steuern.
  • In deutlichem Unterschied zu der vorangehenden Barrierenkonstruktion nach dem Stand der Technik mit einem querliegenden Widerstand und einer inerten dielektrischen Barriere schafft die vorliegende Erfindung eine neue und verbesserte Konstruktion eines Druckkopfes, welche durch die Verwendung von vertikalen Heizwiderständen in Verbindung mit einer metallischen anstelle einer dielektrischen Barrierenschicht charakterisiert ist. Diese vertikalen Heizwiderstände bilden leitende Wege von elektrisch leitenden Leitungen auf einem darunterliegenden Substrat durch Öffnungen in einem isolierenden Muster hindurch zu einem einzelnen leitenden Buselement oder einer oberen Gruppe von Leitungen für die Widerstände. Der obere Leiter dient auch als Tintenbarrierenschicht zwischen den vertikalen Heizwiderständen und den Tintenreservoiren. Wenn diese metallische Barrierenschicht als Busschiene verwendet wird, kann sie geerdet sein und so nichtreaktiv bezüglich der Tinte gemacht werden, gegen die sie abschirmt, und bietet so eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Tintenkorrosion und Kavitationsabnutzung während eines Tintenstrahl-Druckvorgangs.
  • In einer alternativen Ausführungsform unserer Erfindung können die vertikalen Widerstände in geeigneter Weise dotiert sein, um PN-Übergänge (Dioden) in dem resistiven Material zu bilden, und dann selektiv mit bestimmten elektrischen Leitungen sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite dieser PN-Übergänge verbunden werden, so daß eine Dioden- Multiplexschaltung von der Art einer XY-Matrix gebildet wird, welche auf der Oberfläche eines einzelnen Druckkopf- Substratelements integriert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung verbessert also nicht nur die Beständigkeit der Barriere gegen Korrosion/Kavitationsbeständigkeit, sondern schafft gleichzeitig eine neuartige vertikale integrierte Widerstand/Dioden-Multiplex-Treiberschaltung, welche auf der Oberfläche eines einzelnen Substrats hergestellt werden kann.
  • Die vorangehend genannten Vorteile und neuartigen Merkmale dieser Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen deutlicher.
  • Fig. 1A - 1H sind schematische Schnittansichten eines ersten Prozesses, der verwendet wird, um eine Art einer Struktur einer Druckkopfvorrichtung und einer Multiplexschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.
  • Fig. 1I ist eine Draufsicht auf die Widerstand/Dioden-Multiplexschaltung welche durch den Prozeß der Fig. 1A - 1H hergestellt wird.
  • Fig. 2A - 2G sind schematische Schnittansichten, welche eine zweite Variante des Prozesses der Erfindung darstellen.
  • Fig. 2H ist eine Draufsicht, welche die Verbindung der Multiplexschaltung für eine Mehrzahl von Widerständen oder Dioden zeigt, die gemäß den Fig. 2A - 2G gebildet wurden.
  • Fig. 3A - 3G stellen in schematischer Schnittansicht eine dritte Prozeßvariante der Erfindung dar.
  • Fig. 3H ist eine Draufsicht, welche die Verbindung der Multiplexschaltung für Strukturen zeigt, die gemäß der Prozeßfolge der Fig. 3A - 3G hergestellt wurden.
  • Fig. 4A - 4G stellen in schematischer Schnittansicht eine vierte Prozeßvariante gemäß der Erfindung dar.
  • Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm für eine XY- Matrix-Multiplexschaltung mit neun (9) Dioden und neun (9) Widerständen, welche mit Hilfe der Konstruktionstechnik der Erfindung mit vertikalen Widerständen/Dioden konstruiert werden kann.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 gilt die Legende für das isolierende Substrat (S), die Metallschicht des ersten Niveaus oder den Leiter Nr. 1 (C&sub1;), die isolierende Schicht (I), die resistive Schicht (R) und den Leiter des zweiten Niveaus oder den Leiter Nr. 2 (C&sub2;) für alle vier hier beschriebenen Prozeßvarianten, wie im folgenden genauer angegeben wird. Weiterhin wird eine Tabelle mit Werten von Materialien, Schichtdicken, Widerstand und anderen wichtigen elektrischen Eigenschaften nachfolgend für die verschiedenen Schichten angegeben, die in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung gebildet werden. Dementsprechend werden diese verschiedenen Eigenschaften der Vorrichtung in der Beschreibung nicht weiter angesprochen.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein isolierendes Substrat 10 dafür eingerichtet, eine Metallschicht 12 des ersten Niveaus aufzunehmen, welche auf die Oberfläche des Substrats 10 mit Hilfe von herkömmlichen Metallabscheidungsverfahren gesputterde oder aufgedampft wird. Dann wird, wie in Fig. 1B angedeutet, die Metallschicht 12 mit einem Muster versehen, um einen metallischen Leiter 14 des ersten Niveaus zu bilden.
  • Als nächstes wird eine isolierende Schicht 16 wie in Fig. 1C gezeigt geschaffen und dann wie in Fig. 1D angedeutet mit einem Muster versehen, um eine Öffnung 18 darin zu schaffen. Dann wird eine resistive Schicht 20 auf der Oberfläche von Fig. 1D abgeschieden, um die Struktur der Fig. 1E zu schaffen, welche danach maskiert und geätzt wird, so daß der vertikale Widerstandsfleck 22 wie in Fig. 1F gezeigt zurückbleibt. Wenn der Widerstandsfleck 22 als ein Widerstand/Dioden-Kombinationselement für die Verwendung in Dioden-Matrixmultiplexschaltungen ausgebildet werden soll, muß der Schritt des Bildens einer Widerstandsschicht der Fig. 1E eine geeignete PN-Übergang-Verarbeitung wie Festkörperdiffusion, Ionenimplantation oder Prozesse zur Bildung von gleichrichtenden Metall/Halbleiter-Übergängen, die auf diesem Gebiet bekannt sind, umfassen. Ein geeigneter Prozeß zum Bilden eines PN-Übergangs in dem Widerstandsfleck 22 würde darin bestehen, zuerst den Fleck 22 aus polykristallinem Silicium z. B. mit Hilfe von chemischer Niederdruck-Abscheidung in der Dampfphase (LPCVD) auszubilden. Dann können Phosphorionen in den Polysilicium-Fleck 22 in einer Konzentration von 10¹&sup9; und 10²¹ Ionen pro Kubikzentimeter implantiert und dann in einer Stickstoffatmosphäre über drei bis vier Stunden ausgeheilt werden.
  • Alternativ könnte dieser PN-Übergang durch einen Schottky- Barrierenübergang ersetzt werden, welcher geschaffen wird, indem zuerst ein P-Polysilicium-Widerstandsfleck geschaffen wird und dann ein Leiter aus Gold auf diesem Widerstandsfleck abgeschieden wird um einen Schottky-Barrieren- Übergang an der Grenzfläche Polysilicium/Gold zu schaffen, wie dies auf diesem Gebiet wohlbekannt ist.
  • Als nächstes wird, wie in Fig. 1G gezeigt ist, eine obere Oberflächenschicht oder Metallschicht des zweiten Niveaus 24 auf der Oberfläche der Struktur abgeschieden, wonach das leitende Muster 24 weiter definiert wird, wie z. B. durch selektives Ätzen, um den metallischen Leiter 26 des zweiten Niveaus mit der in Fig. 1H gezeigten Geometrie zurückzulassen.
  • Mit Hilfe der photolithographischen Belichtungs-, Maskierungs- und Ätzverfahren, die den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, kann man topographisch die in Fig. 1I gezeigte Multiplexschaltung definieren. In dieser Figur sind das Substrat 10, der metallische Leiter des ersten Niveaus 14, die isolierende Schicht 16, der Heizwiderstand 22 und der metallische Leiter des zweiten Niveaus 26 mit Bezugszeichen bezeichnet, welche den gleichen Bezugszeichen entsprechen, welche dieselben Materialien in den vorangehenden Fig. 1A - 1H bezeichneten.
  • Die folgende Tabelle gilt für alle hier beschriebenen Herstellungssequenzen. Tabelle Schicht Geeignetes Material Abscheideprozeß Dicke Widerstand Isolierendes Substrat oxidiertes Silicium, glasiertes keramisches Glas, Siliciumoxinitrid thermische Oxidation Niveau-1-Leiter Aluminium Al-Cu-Legierung Al-Si-Legierung Gold Sputtern Isolierende Schicht Siliciumdioxid Siliciumnitrid Siliciumoxinitrid Widerstand/Dioden-Schicht Polysilicium Kohlenstoff Siliciumcarbid Indium-Zinn-Oxid Zinkoxid Cadmiumsulphid PECVD/Sputtern Aufdampfen/Sputtern Niveau-2-Leiter Tantal/Gold Tantalsilicid Sputtern PECVD = plasmagestützte chemische Dampfabscheidung LPCVD = chemische Niederdruckgasphasenepitaxie
  • In Fig. 1I ist eine Multiplexverbindung von unteren elektrischen Leitungen 1 und 2 gezeigt, welche in Verbindung mit oberen elektrischen Leitungen I und II verwendet werden und für das Aktivieren (Feuern) der Widerstände/Dioden, die als A, B und C angedeutet sind, geschaltet sind. Eine Multiplex- Kombination der Leitungen 1 und I aktiviert also den Widerstand/Diode A und eine Multiplex-Kombination der Leitungen 1 und II aktiviert den Widerstand/Diode c. Alternativ aktiviert eine Multiplex-Kombination der Leitungen 2 und I den Widerstand/Diode B.
  • Nunmehr bezugnehmend auf die Fig. 2A - 2G wird ein isolierendes Substrat 28 angeordnet, um eine Metallschicht 30 eines ersten Niveaus der Fig. 2A aufzunehmen, welche dann wie in Fig. 2B gezeigt mit einem Muster versehen wird, um einen metallischen Leiter 32 eines ersten Niveaus zu schaffen. Dann wird eine isolierende Zwischenschicht 34 wie in Fig. 2C gezeigt abgeschieden und wie in Fig. 2D gezeigt definiert, um eine Öffnung 36 darin zurückzulassen, und ist soweit mit dem Prozeß der Fig. 1 identisch. An diesem Punkt wird jedoch die resistive Schicht 38 über die gesamte obere Oberfläche der Struktur wie in 2E gezeigt abgeschieden und wird dort intakt gelassen.
  • Als nächstes wird eine obere Metallschicht 40 eines zweiten Niveaus über der gesamten Oberfläche der resistiven Schicht 38 wie in Fig. 2F angedeutet abgeschieden und danach wird das metallische Leitermuster des zweiten Niveaus wie in Fig. 2G gezeigt definiert.
  • Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 2H ist die dort gezeigte Multiplexschaltungs-Verbindung dieselbe sowohl für den vorangehenden Prozeß der Fig. 2A - 2G als auch für den Prozeß der Fig. 4A - 4G, welcher nachfolgend beschrieben werden soll. In Fig. 2H aktivieren Multiplexsignale, welche an die Leitungen 1 und I angelegt werdend den Widerstand/Diode A, während Multiplexsignale, die an die Leitungen 1 und II angelegt werden, den Widerstand/Diode c aktivieren. Signale, welche gleichzeitig an die Leitungen 2 und I angelegt werden, aktivieren den Widerstand/Diode B.
  • Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 3A wird bei dieser Prozeß variante eine resistive Abdeckschicht 46 wie gezeigt auf die obere Oberfläche einer Metallschicht 48 eines ersten Niveaus aufgebracht, welche ihrerseits vorangehend auf der oberen Oberfläche eines isolierenden Substrats 50 gebildet wurde. Dann wird mit Hilfe von herkömmlichen Maskierungs- und Ätzprozessen eine resistive Insel 52 wie in Fig. 3B entwickelt, um den Heizwiderstand zu definieren. Dann wird, wie in Fig. 3C gezeigt, die resistive Insel 52 als eine Ätzmaske verwendet, um den metallischen Leiter des ersten Niveaus 54 zu bilden.
  • Als nächstes wird eine isolierende Zwischenschicht 56 wie in Fig. 3D abgeschieden und dann wird diese Schicht 56 maskiert und geätzt, um die Öffnung 58 darin wie in Fig. 3E gezeigt zu bilden. Dann wird eine obere Metallschicht 60 eines zweiten Niveaus auf der gesamten Oberfläche der Struktur wie in Fig. 3F gezeigt gebildet und danach mit photolithographischen Metallätzprozessen, die auf diesem Gebiet bekannt sind, definiert, um das metallische obere oder Niveau-2- Leitermuster 62 wie in Fig. 3G gezeigt zu bilden.
  • Nunmehr mit Bezug auf Fig. 3H ist das Aktivierungsschema für die in dieser Figur gezeigte Multiplexschaltung identisch zu dem Aktivierungsschema der Multiplexschaltungen, die in den Fig. 1I und 2H gezeigt sind, die vorangehend beschrieben wurden.
  • Nunmehr mit Bezug auf Fig. 4 ist eine vierte Prozeßvariante gemäß der Erfindung gezeigt. Bei dieser Variante werden das Substrat 64 und die Metallschicht 66 eines ersten Niveaus der Fig. 4A maskiert und geätzt, um einen metallischen Leiter 68 eines ersten Niveaus wie in Fig. 4B gezeigt zu definieren. Dann wird eine resistive Schicht 70 über der gesamten Oberfläche der Struktur der Fig. 4B abgeschieden, um dadurch die Schichtstruktur wie in Fig. 4C gezeigt zu schaffen.
  • Als nächstes wird die Struktur der Fig. 4C mit einer isolierenden Zwischenschicht 72 wie in Fig. 4D gezeigt versehen, welche dann maskiert und geätzt wird, um darin eine Öffnung 74 wie in Fig. 4E gezeigt zu schaffen. Dann wird eine obere leitende Schicht 76 eines zweiten Niveaus über der gesamten Oberfläche der Struktur wie in Fig. 4F gezeigt abgeschieden und schließlich wird diese leitende Schicht 76 photolithographisch als ein Metallniveau-2- oder oberer Leiter 78 auf der oberen Oberfläche der Fig. 4G definiert.
  • Wie vorangehend erwähnt, ist die Multiplexschaltung der Fig. 2H auf den vorliegenden Prozeß der Fig. 4 und die dadurch erzeugte Vorrichtungsstruktur anwendbar und wird hier nicht näher beschrieben.
  • Nunmehr mit Bezug auf Fig. 5 ist in Fig. 5A eine Multiplexschaltung mit neun Widerständen/Dioden (RD) gezeigt, welche illustriert, wie die vorangehend beschriebenen 3-Dioden (A, B, C)-Netzwerke der Fig. 1 - 4 zu einer größeren XY-Multiplexmatrix erweitert werden können. In dieser Matrix der Fig. 5A gibt es keine spezifische Beziehung zwischen den dort gezeigten Kombinationen Widerstand-Diode und den Dioden A, B und C der Fig. 1 - 4, welche hauptsächlich dafür vorgesehen sind, eine Draufsicht eines allgemeinen Strukturschemas für die benachbarten Widerstände-Dioden zu zeigen.
  • In Fig. 5A wird jede Kombination Widerstand-Diode (RD) aktiviert, wenn ein ins Positive gehender Puls an der Anode der Diode angelegt wird und gleichzeitig ein ins Negative gehender Puls an der Kathode der Diode angelegt wird. Daher stellt das Zeitschema Nr. 1 in Fig. 5C das Aktivieren (Feuern) der Widerstände-Dioden RD&sub1;, RD&sub2; und RD&sub3; zu den Zeiten t = 2, t = 3 und t = 4 für die sechs Pulswellenformen dar, welche jeweils an die Anschlüsse 1, 2 und 3 und I, II und 111 der XY-Matrix angelegt werden. Wenn jedoch die Pulswellenform in Fig. 5B an den Anschluß Nr. 1 in Fig. 5A angelegt wird, werden die beiden Widerstände-Dioden RD&sub3; und RD&sub4; zu der Zeit t = 4 aktiviert.
  • Ein Fachmann wird also erkennen, daß bei der Verwendung der geeigneten Auswahl von Pulswellenformen an den Eingangsanschlüssen der XY-Matrix jede Kombination Widerstand-Diode in Fig. 5A aktiviert werden kann. Diese Eigenschaft erhöht die Packungsdichte und die Integration von Widerständen, Dioden und leitenden Spurmustern auf dem Tintenauswurf-Oberflächengebiet eines Druckkopfsubstrats stark.
  • Diese Erfindung ist nützlich bei der Herstellung von thermischen Tintenstrahl-Druckköpfen und integrierten Schaltungen für Druckköpfe, welche ihrerseits bei Einweg-Tintenstrahl- Köpfen in thermischen Tintenstrahldruckern verwendet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen einer thermischen Tintenstrahl-Dünnschicht-Widerstandsvorrichtung zur Verwendung in einer thermischen Tintenstrahl-Druckkopfvorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
(a) Bilden eines leitenden Musters (14,32,54, 68) auf einer oberen Oberfläche eines Substratelements (10, 28,50,64)
(b) Bilden einer isolierenden Schicht (16,34,56,72) auf dem leitenden Muster (14,32,54,68), wobei in dieser isolierenden Schicht (16,34,56,72) Öffnungen (18,36,58,74) vorhanden sind, die mit vorgewählten Bereichen des leitenden Musters ausgerichtet sind,
(c) Bilden einer Widerstandsschicht (22,38,52,70) mit einem ausgewählten spezifischen Widerstand auf den vorgewählten Bereichen des leitenden Musters (14,32,54,68) und
(d) Aufbringen einer metallischen Barrierenschicht (26,42,62,78) auf der Widerstandsschicht (22,38, 52,70), wodurch die metallische Barrierenschicht einen elektrischen Weg für Strom zur Verfügung stellt, der durch die Widerstandsschicht (22,38, 52,70) fließt, und außerdem die Widerstandsschicht (22,38,52,70) gegen Tintenkorrosion und Kavitationsabnutzung abschirmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches den Zwischenschritt des Bildens eines P-N- oder eines anderen gleichrichtenden Übergangs in der Widerstandsschicht umfaßt, wodurch die Vorrichtung als Diodenmatrix-Multiplexschaltkreis verwendet werden kann.
3. Thermischer Tintenstrahl-Druckkopf, welcher eine Dünnschicht-Widerstandsvorrichtung umfaßt, welche eine Vielzahl von Dünnschicht-Heizwiderständen zum Aufheizen von Tinte zur Verfügung stellt und welche umfaßt:
(a) ein Substratelement (10,28,50,64);
(b) ein leitendes Muster (14,32,54,68), das auf einer oberen Oberfläche des Substratelements (10,28,50,64) angeordnet ist,
(c) eine Isolationsschicht (16,34,56,72), die auf dem leitenden Muster (14,32,54,68) angeordnet ist und in der Öffnungen (18,36,58,74) vorhanden sind, die mit vorgewählten Bereichen des leitenden Musters ausgerichtet sind,
(d) eine Widerstandsschicht (22,38,52,70) mit einem ausgewählten spezifischen Widerstand, die auf den vorgewählten Bereichen auf dem leitenden Muster (14,32,54,68) ausgebildet ist, und
(e) eine metallische Barrierenschicht (26,42,62,78), die auf der Widerstandsschicht (22,38,52,70) angeordnet ist, wodurch die metallische Barrierenschicht einen elektrischen Weg für Strom zur Verfügung stellt, der durch die Widerstandsschicht (22,38,52,70) fließt, und außerdem die Widerstandsschicht (22,38,52,70) gegen Tintenkorrosion und Kavitationsabnutzung abschirmt.
4. Thermische Tintenstrahl-Druckkopfvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Widerstandsschicht (22,38, 52,70) eine darin festgelegte Diode mit einem gleichrichtenden Störstellenübergang umfaßt, wodurch die Dünnschicht-Widerstandsvorrichtung als Diodenmatrix- Multiplexschaltkreis verwendet werden kann.
DE3788110T 1986-12-12 1987-11-26 Bauelement mit vertikalem Dünnschichtwiderstand für thermischen Tintenspritzdruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung. Expired - Lifetime DE3788110T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/941,006 US4695853A (en) 1986-12-12 1986-12-12 Thin film vertical resistor devices for a thermal ink jet printhead and methods of manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3788110D1 DE3788110D1 (de) 1993-12-16
DE3788110T2 true DE3788110T2 (de) 1994-05-26

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US (1) US4695853A (de)
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HK (1) HK151795A (de)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2611981B2 (ja) * 1987-02-04 1997-05-21 キヤノン株式会社 インクジエツト記録ヘツド用基板及びインクジエツト記録ヘツド
JP2705930B2 (ja) * 1987-07-15 1998-01-28 キヤノン株式会社 マルチノズルインクジエツトヘツド
US4809428A (en) * 1987-12-10 1989-03-07 Hewlett-Packard Company Thin film device for an ink jet printhead and process for the manufacturing same
US4875281A (en) * 1988-03-02 1989-10-24 Dynamics Research Corporation Method of fabricating a printhead
US5600356A (en) * 1989-07-25 1997-02-04 Ricoh Company, Ltd. Liquid jet recording head having improved radiator member
US5103246A (en) * 1989-12-11 1992-04-07 Hewlett-Packard Company X-Y multiplex drive circuit and associated ink feed connection for maximizing packing density on thermal ink jet (TIJ) printheads
JP2662446B2 (ja) * 1989-12-11 1997-10-15 キヤノン株式会社 記録ヘッド及び記録ヘッド用素子基板
US4999650A (en) * 1989-12-18 1991-03-12 Eastman Kodak Company Bubble jet print head having improved multiplex actuation construction
US5218225A (en) * 1990-03-30 1993-06-08 Dallas Semiconductor Corp. Thin-film resistor layout
US5122812A (en) * 1991-01-03 1992-06-16 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead having driver circuitry thereon and method for making the same
US5159353A (en) * 1991-07-02 1992-10-27 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead structure and method for making the same
WO1993007629A1 (en) * 1991-10-04 1993-04-15 Motorola, Inc. Integrated deposited vertical resistor in a sequential multilayer substrate
US5363134A (en) * 1992-05-20 1994-11-08 Hewlett-Packard Corporation Integrated circuit printhead for an ink jet printer including an integrated identification circuit
US5414245A (en) * 1992-08-03 1995-05-09 Hewlett-Packard Corporation Thermal-ink heater array using rectifying material
US5396078A (en) * 1993-09-22 1995-03-07 Hewlett-Packard Company Printer with optical data link to carriage
US6070969A (en) * 1994-03-23 2000-06-06 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printhead having a preferred nucleation site
US5635968A (en) * 1994-04-29 1997-06-03 Hewlett-Packard Company Thermal inkjet printer printhead with offset heater resistors
US5940095A (en) * 1995-09-27 1999-08-17 Lexmark International, Inc. Ink jet print head identification circuit with serial out, dynamic shift registers
US5757394A (en) * 1995-09-27 1998-05-26 Lexmark International, Inc. Ink jet print head identification circuit with programmed transistor array
US6758552B1 (en) 1995-12-06 2004-07-06 Hewlett-Packard Development Company Integrated thin-film drive head for thermal ink-jet printer
US5883650A (en) * 1995-12-06 1999-03-16 Hewlett-Packard Company Thin-film printhead device for an ink-jet printer
US6239820B1 (en) 1995-12-06 2001-05-29 Hewlett-Packard Company Thin-film printhead device for an ink-jet printer
US6680489B1 (en) 1995-12-20 2004-01-20 Advanced Technology Materials, Inc. Amorphous silicon carbide thin film coating
US6031250A (en) * 1995-12-20 2000-02-29 Advanced Technology Materials, Inc. Integrated circuit devices and methods employing amorphous silicon carbide resistor materials
DE69705132T2 (de) 1996-01-23 2001-09-27 Hewlett-Packard Company (A Delaware Corporation), Palo Alto Thermischer Tintenstrahldrucker und Ansteuerungsverfahren
US5781211A (en) * 1996-07-23 1998-07-14 Bobry; Howard H. Ink jet recording head apparatus
US6113216A (en) * 1996-08-09 2000-09-05 Hewlett-Packard Company Wide array thermal ink-jet print head
US5901425A (en) 1996-08-27 1999-05-11 Topaz Technologies Inc. Inkjet print head apparatus
US6030071A (en) * 1997-07-03 2000-02-29 Lexmark International, Inc. Printhead having heating element conductors arranged in a matrix
US6120135A (en) * 1997-07-03 2000-09-19 Lexmark International, Inc. Printhead having heating element conductors arranged in spaced apart planes and including heating elements having a substantially constant cross-sectional area in the direction of current flow
US6575548B1 (en) 1997-10-28 2003-06-10 Hewlett-Packard Company System and method for controlling energy characteristics of an inkjet printhead
US6154229A (en) 1997-10-28 2000-11-28 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet print head and printer temperature control apparatus and method
US6126273A (en) 1998-04-30 2000-10-03 Hewlett-Packard Co. Inkjet printer printhead which eliminates unpredictable ink nucleation variations
US6705694B1 (en) 1999-02-19 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, Lp. High performance printing system and protocol
US6318828B1 (en) 1999-02-19 2001-11-20 Hewlett-Packard Company System and method for controlling firing operations of an inkjet printhead
US6755495B2 (en) 2001-03-15 2004-06-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated control of power delivery to firing resistors for printhead assembly
US6729707B2 (en) 2002-04-30 2004-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Self-calibration of power delivery control to firing resistors
US6476928B1 (en) 1999-02-19 2002-11-05 Hewlett-Packard Co. System and method for controlling internal operations of a processor of an inkjet printhead
US6435668B1 (en) 1999-02-19 2002-08-20 Hewlett-Packard Company Warming device for controlling the temperature of an inkjet printhead
US6132032A (en) * 1999-08-13 2000-10-17 Hewlett-Packard Company Thin-film print head for thermal ink-jet printers
JP2002019122A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Canon Inc インクジェット記録ヘッド用基板、インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドの製造方法
JP2002052725A (ja) * 2000-08-07 2002-02-19 Sony Corp プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法
DE60204485T2 (de) * 2001-01-05 2006-03-16 Hewlett-Packard Development Co., L.P., Houston Integrierter programmierbarer Auslösepulsgenerator für Tintenstrahldruckkopf
US6585339B2 (en) 2001-01-05 2003-07-01 Hewlett Packard Co Module manager for wide-array inkjet printhead assembly
TWI232807B (en) 2001-01-19 2005-05-21 Benq Corp Microinject head with driving circuitry and the manufacturing method thereof
US6726298B2 (en) 2001-02-08 2004-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Low voltage differential signaling communication in inkjet printhead assembly
US6478396B1 (en) 2001-03-02 2002-11-12 Hewlett-Packard Company Programmable nozzle firing order for printhead assembly
US6471320B2 (en) 2001-03-09 2002-10-29 Hewlett-Packard Company Data bandwidth reduction to printhead with redundant nozzles
CN1165428C (zh) * 2001-04-03 2004-09-08 明基电通股份有限公司 具有驱动电路的微喷射头
US6527378B2 (en) 2001-04-20 2003-03-04 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet defect tolerant resistor design
US6607257B2 (en) 2001-09-21 2003-08-19 Eastman Kodak Company Printhead assembly with minimized interconnections to an inkjet printhead
US6543879B1 (en) 2001-10-31 2003-04-08 Hewlett-Packard Company Inkjet printhead assembly having very high nozzle packing density
US6932453B2 (en) * 2001-10-31 2005-08-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Inkjet printhead assembly having very high drop rate generation
US6746107B2 (en) 2001-10-31 2004-06-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Inkjet printhead having ink feed channels defined by thin-film structure and orifice layer
US6712451B2 (en) 2002-03-05 2004-03-30 Eastman Kodak Company Printhead assembly with shift register stages facilitating cleaning of printhead nozzles
US6726300B2 (en) 2002-04-29 2004-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fire pulses in a fluid ejection device
KR20040079509A (ko) * 2003-03-07 2004-09-16 삼성전자주식회사 저항 소자를 구비하는 반도체 장치 및 그 제조 방법
US7278706B2 (en) * 2003-10-30 2007-10-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
US7325309B2 (en) * 2004-06-08 2008-02-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of manufacturing a fluid ejection device with a dry-film photo-resist layer
KR100643328B1 (ko) * 2005-06-21 2006-11-10 삼성전자주식회사 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법
US7394110B2 (en) * 2006-02-06 2008-07-01 International Business Machines Corporation Planar vertical resistor and bond pad resistor
US20080055364A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-06 Eastman Kodak Company Large area array print head ejector actuation
WO2009096940A1 (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Common base lateral bipolar junction transistor circuit for an inkjet print head
TWI369693B (en) * 2008-04-10 2012-08-01 Ind Tech Res Inst Thin film resistor structure and fabrication method thereof
GB2588409B (en) * 2019-10-22 2023-12-13 Pragmatic Printing Ltd Electronic circuits and their methods of manufacture

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4076575A (en) * 1976-06-30 1978-02-28 International Business Machines Corporation Integrated fabrication method of forming connectors through insulative layers
US4232212A (en) * 1978-10-03 1980-11-04 Northern Telecom Limited Thermal printers
DE2945658A1 (de) * 1978-11-14 1980-05-29 Canon Kk Fluessigkeitsstrahl-aufzeichnungsverfahren
JPS55135673A (en) * 1979-04-11 1980-10-22 Canon Inc Recording device
JPS55131882A (en) * 1979-04-02 1980-10-14 Canon Inc Electronic equipment
US4429321A (en) * 1980-10-23 1984-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Liquid jet recording device
JPS5949982A (ja) * 1982-09-16 1984-03-22 Alps Electric Co Ltd 感熱ヘツド
US4616408A (en) * 1982-11-24 1986-10-14 Hewlett-Packard Company Inversely processed resistance heater
US4532530A (en) * 1984-03-09 1985-07-30 Xerox Corporation Bubble jet printing device
JPS60204368A (ja) * 1984-03-30 1985-10-15 Canon Inc 液体噴射記録ヘツド

Also Published As

Publication number Publication date
DE3788110D1 (de) 1993-12-16
US4695853A (en) 1987-09-22
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JPS63158268A (ja) 1988-07-01
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EP0271257B1 (de) 1993-11-10
CA1285427C (en) 1991-07-02
JP2820406B2 (ja) 1998-11-05
EP0271257A3 (en) 1990-05-16

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