专利名称：熔丝结构的制作方法
背景技术：
熔丝，尤其是微型熔丝，可用于在装置里编码(存储)信息，该装置诸如是用于打印机系统中可移动的打印机元件(例如，墨水盒)。例如，装置可以包括许多熔丝。熔断丝(blown fuse)具有较高或实质上断路的电阻，而非熔断丝(non-blown fuse)具有较低或实质上闭路的电阻。信息可以根据哪些熔丝是烧断的或熔断丝的具体组合进行编码。在一种打印机系统中，所述信息编码的类型可能包括，例如，产品类型的标识、由墨水盒提供的墨水总量、以及与所述墨水盒有关的热敏电阻器(thermal sense resistor)的值。
熔丝可以在制造过程期间或之后被烧断。在坚固的基面(consistent basis)上可靠地烧断熔丝时常存在困难。制造的变化性可以导致一些熔丝在给定电压下烧断而其它的不会。这可以导致一些本该呈现实质上是断路的电阻的熔丝反而呈现实质上是闭路的电阻。熔丝还可以“欠烧断(under blow)”，这意味着它们是部分地而不是完全地烧断。一种较高电压可用于帮助保证所述适当的熔丝被可靠地烧断。然而，过高的电压可使得熔丝“过烧断(over blow)”，这意味着它们太有力地烧断，也许会导致破坏熔丝结构的其他层。
从一种熔丝到另一种熔丝的温度变化性是在可靠并连续地烧断熔丝里添加困难的另一个因素。
如上所述的因素结合起来不仅会增大烧断熔丝的不确定性，而且它们也将不确定性引入到熔丝烧断过程里。例如，将更难预先识别应该用什么电压来烧断所述适当的熔丝。
因为这些及其他理由，所以需要所述本发明。
发明内容
本发明的实施例是关于一种熔丝结构，关于可以耦合至所述熔丝结构的母线(bus)，以及关于这些元件的结合。所述熔丝结构包括适合耦合至电压源的第一区域，适合耦合至地面的第二区域，以及配置在第一和第二区域之间的电流区域。所述电流区域具有一种结构，该结构使得空隙(void)由于电流区域内部的电流积聚，而在局部加热的点断开(opened)，并且使得所述空隙在所述电流区域上扩展(propagate)。
所述并入并组成该说明书一部分的附图示出了本发明的实施例。
图1是剖视图，示出了用于形成根据本发明的一个实施例的熔丝结构的几个层。
图2是剖视图，示出了根据本发明的一个实施例构成的熔丝结构。
图3示出了根据本发明的熔丝结构的实施例。
图4示出了在图3熔丝结构上扩展的空隙。
图5示出了根据本发明的熔丝结构的另一个实施例。
图6示出了根据本发明的熔丝结构的另一个实施例。
图7示出了根据本发明的熔丝结构的另一个实施例。
图8示出了根据本发明的母线的一个实施例。
图9是示例性打印机系统的透视图，在其中可以执行本发明的实施例。
图10是根据本发明的实施例用于烧断熔丝的过程流程图。
除非明确地标出，在说明书中提到的这些附图应该被理解为不是按比例绘制的。
具体实施例方式
现在将详细地说明在附图里示出的本发明的各种实施例和示例。虽然可以连同这些实施例来描述本发明，可以理解的是它们不是意欲将本发明限制为这些实施例。相反地，本发明意图覆盖包括在如所述附加权利要求所定义的本发明的精神和范围内的替换方案、修改和等效物。此外，在本发明的下述描述中，许多的细节是为了提供对本发明的彻底的了解而提出的。在其他情况里，众所周知的方法、程序、部件和电路没有详细描写以避免不必要地模糊本发明的多个方面，。
图1是剖视图，示出了根据本发明的一个实施例用于形成熔丝结构的堆叠30里几个层。更准确地说，根据本发明的一个实施例，示出的是用来形成在微型熔丝里的金属-1层的层。在目前实施例里，所述金属-1层事实上包括第一(传导)层31和第二(电阻)层32。第一层31和第二层32是配置在底层(under layer)(或多底层)35之上。
第一层31包括具有较低电阻的材料以及第二层32包括具有较高电阻的材料。在这样一个实施例里第一层31由铝和铜组成，以及第二层32由钽和铝组成。也可以使用其他的材料。例如，第二层32可以由以下材料组成，但不限制于这些氮化钽、多晶硅、溴化铪、和诸如是WSiN(钨氮化硅(tungstensilicon nitride))的金属氮化硅。
将蚀刻工艺(例如斜面金属(slope metal)蚀刻工艺或用于有选择地移除材料的其它工艺)应用到金属-1层以便在微型熔丝(熔丝区域36)的区域内移除第一层31，当从上观看时，第二层32暴露出来。这些示出在图2的剖视图里。也可以存在其他的层(例如，上层(over layer)或多个上层34)。
在微型熔丝区域里没有第一层31的情况下，使得电流流过第二层32(较高电阻层)。重要地是，通过以下图3、4、5、6和7的讨论可以了解，第二层32形成电流区域，该电流区域特别配置来在适当的时候导致连贯和可靠的烧断熔丝。
图3示出了根据本发明的一个实施例的熔丝结构40。更准确地说，示出的是微型熔丝的电流区域。图3是层堆叠里的金属-1层的自顶向下视图(其它层没有描绘)。所述熔丝结构可耦合至电压源和地面(还参考以下图8的讨论)。
所述熔丝结构的电流区域位于图2的熔丝区域36里的第二(电阻)层32。所述电流区域是不对称的。换句话说，所述电流区域关于轴47是不对称形状的，轴47基本上与从电压源到地面的电流大致方向平行。
在图3的实施例里，所述电流区域具有这样一种结构，该结构定义了从熔丝结构40的一侧延伸到电流区域里的凹口41。在图3的自顶向下视图里，所述凹口41显示为出现在熔丝结构40的一侧上；然而所述凹口41可以相反地在另一侧上。凹口41实质上对称于轴42，轴42是垂直于电流大致方向的。在图3的实施例里，凹口41在形状上基本是三角形的。
凹口41导致电流积聚在由凹口41形成的电流区域的狭窄部分。由于熔丝结构40的不对称配置，在所述电流区域的狭窄部分上的温度升高将不会是均匀的。更具体而言，电流区域的结构导致在点43处局部加热。因此，点43具有比位于电流区域的狭窄部分内的其他点更高的温度。因此，电阻层里的空隙将首先在点43形成。
因此，获得了导致熔丝烧断的连贯的起始点。通常，点43很可能位于离凹口43延伸到电流区域里最远的点最近的位置。
图4示出了空隙在图3的熔丝结构上的扩展、如上所述断开。随着在点43的空隙的引入，电流积聚并且所述伴随的局部加热将移到接近所述起始点43的点45。所述空隙将因此扩大到包括点45。随着空隙现在延伸到点45，电流积聚并且所述伴随的局部加热将进一步向左移动(根据图4的方向)。在这种方式下，所述空隙将持续在所述电流区域的狭窄部分上扩展直到它一直延伸穿过所述电流区域，从而烧断熔丝。
总之，所述熔丝结构的不对称配置导致电流积聚，该电流积聚又导致在一点处最大的局部加热，所述点随着空隙在所述电流区域上扩展而在所述电流区域上扩展。事实上，所述熔丝结构的配置将电流积聚集中在一个点。依靠该效果，在电流区域里的空隙能从该点开始可靠地断开并然后扩展，因此可以可靠地烧断所述熔丝。此外，可使用较低电压，这意味着如果熔丝应该过烧断，对周围层的破坏的可能性将降低。也依靠该效果，能更可靠地预测断开以及扩展空隙所需的电压。
图5示出了根据本发明的熔丝结构50的另一个实施例。在这个实施例里，电流区域的结构定义了在形状上基本上是梯形的凹口51。凹口51实质上对称于轴52，轴52垂直于电流大致方向。
所述凹口51具有“平坦的”部分53，而不是图3以及4的实施例里的达到一点。部分53在熔丝结构50的电流区域内产生具有一致电阻的区域55。可以改变部分53的长度L来获得期望的电阻特征。
图6示出了根据本发明的熔丝结构60的另一个实施例。在这个实施例里，电流区域的结构定义了具有实质上是直边62的凹口61。直边62在凹口61里最接近于电流源的侧面上(也就是说，边62在凹口61的上游侧上)。
图7示出了根据本发明的熔丝结构的另一个实施例。在这个实施例里，电流区域的结构定义了具有实质上是直边72的凹口71。直边72在凹口71里远离电流源的侧面上(也就是说，边72在凹口71的下游侧上)。
总之，在如上所述的每一个实施例里，凹口被定义成延伸到熔丝内的电流区域。所述凹口从熔丝的一侧延伸，从而使得电流区域是不对称的形状。凹口延伸到电流区域里的程度是一个设计参数。在一个实施例里，凹口在电流区域上延伸超过大约一半。
虽然图3-7描述了可使用的确定结构，可以理解的是，本发明并不限于此。例如，可定义人字形凹口(chevron-shaped recess)。也可使用其它可引入局部加热的形状的凹口，局部加热导致在电流区域里空隙的开始。只要是为了这个目的，在此描述的凹口的通常形状的变化都是允许的。可以理解的是也可以使用这里描述的结构的组合。
图8示出了根据本发明的母线80的一个实施例。在目前实施例里，母线80被描述为电源母线；然而，母线80还可以是一种接地母线。
母线80可以连接至多个电路元件。在目前实施例里，母线80耦合至由电路元件81示例的多个电路元件。母线80能直接地或者通过多路复用电路来耦合至电路元件81。在一个实施例里，所述电路元件是诸如根据参照附图3-7描述的实施例配置的熔丝，尽管本发明没有这样限制。
图8的母线80是通过由区段82示例的多个第一区段来耦合至电路元件81。第二区段83耦合至每一个第一区段82。第一区段82将第二区段83耦合到每一个电路元件81。母线80的结构包括第一区段81以及第二区段82，可以被认为类似梳齿。
在一个实施例里，第一区段82在长度上近似相等并且基本上彼此平行，以及第二区段83基本上垂直于第一区段82。根据这样一个实施例，第二区段83离每一个电路元件81基本上是等距离的。
第二区段83通过由第一区段82的长度定义的距离来与电路元件81分离。第一区段82的长度是一种设计的考虑。可选择第一区段82的长度来将电路元件81与第二区段83热隔离。这样，第二区段83不会作为用于电路元件的散热器。因此，每一个电路元件81受热到大约相同的程度。从而可以从熔丝烧断过程中去除一个熔丝相对于另一个熔丝的加热的变化性，因此可产生更一致并可靠的熔丝烧断。换句话说，通过使用母线80，使得耦合至母线的每个熔丝基本上都经受相同的热负荷。
此外，第二区段83足够狭窄以防止它作为散热器。此外，母线80的第三区段84也同样地足够狭窄以防止它作为散热器。同样地，第三区段84是借助于离那些元件的距离来与电路元件81隔热的，从而使得母线80的这个部件可进一步的被阻止作为散热器。可认识到，通过利用母线80的狭窄部件，在母线的传送电流的容量和母线作为散热器的容量之间存在权衡。换句话说，可选择母线80的大小来获得在母线的电气特性和热特性(例如散热)之间想要的平衡。
图9是示例性的打印机系统101的透视图(部分被切去)，在其中可执行本发明。示例性的打印机系统101包括具有托盘105的打印机外壳103，该托盘可通过在现有技术里公知的机制将输入介质107(例如纸)传送到打印机。此外，示例性的打印机系统101包括用来支撑至少一个用于将流体(诸如是墨水)喷射到输入介质107上的可移动的打印机部件111(例如打印机墨水盒)的托架109。
托架109一般地安装在滑杆113或类似的机制上来允许托架109沿着扫描轴X移动，由箭头115表示。同样地，在一般操作期间，输入介质107沿着由箭头119表示的输送轴Y移动。通常，介质107沿着输送轴Y移动，而墨水沿着墨滴轨迹轴(ink drop trajectory axis)Z喷射，轴Z由箭头117示出。示例性的打印机系统101也非常适合与可替换的打印机部件一起使用，所述打印机部件诸如是半永久性的打印头机制，其具有至少一个小体积的、机载的墨水室，该墨水室可不时地从流体耦合的、离轴的墨水储存器或可替换的打印机部件进行补充，该可替换的打印机部件具有在所述可替换的打印机部件内可利用的两种或多种颜色的墨水，以及为每种颜色都明确指定的墨水喷射喷头。示例性的打印机系统101也非常适合与各种各样的其他类型和结构的可替换的打印机部件一起使用。尽管在图9示出了这样一个示例性的打印机系统，但是本发明的实施例非常适合于与各种其他类型的打印机系统一起使用。本发明的实施例还可以应用在除打印机系统之外的系统里。
如上所述的熔丝设计和/或母线设计可在打印机系统的制造过程期间使用，包括其各种部件的每一个，或在制造过程之后。所述熔丝可用于在包括任何一个它的部件的打印机系统上存储信息，所述部件例如是墨水盒。
图10是根据本发明实施例的用于烧断熔丝的过程的流程图200。尽管在流程图200里公开了特定的步骤，但这些步骤是示例性的。也就是说本发明的实施例非常适合于执行各种其他步骤或在流程图里叙述的步骤的变化。可以理解的是，流程图里的步骤可以以不同于所介绍的顺序来执行，并且不是所有流程图里的步骤都要执行。
在步骤202，在耦合至电源母线的熔丝的电流区域里产生电流。
在步骤204，由于电流区域的形状，在电流区域中的一点处导致局部加热。更明确地说，所述电流区域具有使得电流在电流区域中的一个点处积聚的结构。以上参照图3-7描述了能使得电流积聚并局部加热的结构的各种实施例。
在图10的步骤206，空隙在电流区域里断开，具体是在步骤204提及的电流积聚和局部加热的点断开。
在步骤208，由于电流区域的形状，空隙在所述电流区域上扩展。最后，空隙能全部扩展穿过所述电流区域，从而烧断所述熔丝。
在步骤210，当存在耦合至电源母线的多个熔丝时，由于母线被配置并设定大小，从而使得母线不会充当熔丝的散热器，因此每个熔丝基本上经受相同的热负荷。
总之，本发明的实施例允许熔丝在一致并可靠的基础上断开，从而减少或消除熔丝过烧断或欠烧断的情况。随着可靠性的提高，能减少熔丝烧断过程里的变化性。例如，随着更可靠地预言熔丝烧断的发生，能有把握地定义可接受的施加电压范围，在该电压范围内将导致在一致的基础上烧断适当的熔丝。
为了示例和说明，已经介绍了本发明的特定实施例的上述描述。它们并不是排他的或意欲将本发明限制为所述公开的精确格式，按照上述教导可以作出许多修改和变化。选择并描述所述实施例是为了最好的解释本发明的原理和它的实际应用，从而使得本领域的其他技术人员可以最好的使用本发明和各种实施，各种修改适合于特定的使用设想。本发明的范围由这里所附的权利要求书和他们的等效来定义。
权利要求
1.一种熔丝结构(40，50，60，70)，包括适合耦合至电压源的第一区域；适合耦合至地面的第二区域；以及配置在所述第一和第二区域之间的电流区域，所述电流区域具有由于在所述电流区域内的电流积聚而使得所述空隙在局部加热的点断开，并使得所述空隙在所述电流区域上扩展的结构。
2.如权利要求1所述的熔丝结构，其中根据所述断开的空隙，所述结构由于电流积聚在临近所述空隙的点而使得局部加热。
3.如权利要求1所述的熔丝结构，其中所述电流区域关于轴是不对称的形状，该轴基本上与电流的方向平行。
4.权利要求3所述的熔丝结构，其中所述电流区域的结构定义从所述电流区域的一侧延伸到电流区域里的凹口(41，51，61，71)。
5.如权利要求4所述的熔丝结构，其中所述凹口在所述电流区域上延伸多于大约一半。
6.如权利要求4所述的熔丝结构，其中所述凹口相对于实质上与电流方向垂直的轴在形状上是基本上对称的。
7.如权利要求4所述的熔丝结构，其中所述凹口定义实质上垂直延伸到所述电流区域里的基本上直的边缘(62)，其中所述边缘面向电流的方向。
8.如权利要求4所述的熔丝结构，其中所述凹口定义实质上垂直延伸到所述电流区域里的基本上直的边缘(72)，其中所述边缘背对电流的方向。
9.一种母线(80)，包括用于将所述母线耦合到多个电路元件(81)的多个第一区段(82)；以及耦合至每个所述第一区段的第二区段(83)，其中所述第一区段具有足够用来将所述第二区段与所述电路元件热隔离的长度。
10.如权利要求9所述的母线，其中所述第一区段在长度上基本相等，并且基本上彼此平行，其中所述第二区段基本上垂直于所述第一区段。
全文摘要
描述了一种熔丝结构。所述熔丝结构(40，50，60，70)包括适合耦合至电压源的第一区域，适合耦合至地面的第二区域，以及配置在第一和第二区域之间的电流区域。所述电流区域具有由于电流区域内的电流积聚而使得空隙在局部加热的点断开，并使得所述空隙在所述电流区域上扩展的结构。
文档编号H01L23/52GK1823391SQ200480020282
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月16日
发明者S·E·莱, T·P·阿巴迪拉, D·W·舒尔特, T·麦马洪 申请人:惠普开发有限公司