ES2219421T3

ES2219421T3 - Cabezal de impresion monolitico con red equipotencial integrada y metodo de fabricacion asociado.

Info

Publication number: ES2219421T3
Application number: ES00981628T
Authority: ES
Inventors: Renato Conta; Mara Piano
Original assignee: Olivetti Tecnost SpA
Current assignee: Olivetti Tecnost SpA
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: ITTO990987A1; ITTO990987A0; IT1311361B1; DE60009947D1; US7279111B2; US20040207694A1; US7070261B1; AU1885201A; EP1232063B1; EP1232063A1; WO2001036203A1; DE60009947T2; ATE264197T1

Abstract

Cabezal (40) de impresión térmico de chorro de tinta para la emisión de gotas de tinta sobre un medio (46) de impresión a través de una pluralidad de boquillas (56), que comprende un conjunto (50) monolítico de actuación dotado con un troquel (61) que comprende una ranura (45) y una lámina (64) compuesta por una serie de capas, en el que al menos una capa (26) conductora perteneciente a la serie de dichas capas pertenecientes a dicha lámina (64) está compuesta por material eléctricamente conductor y forma una única red conectada a través del troquel (61), y dicha lámina (64) también comprende una capa (36) de silicio de pozos N, y dicha capa (36) de silicio de pozos N está conectada eléctricamente a dicha capa (26) conductora por medio de al menos un contacto (123) pasante.

Description

Cabezal de impresión monolítico con red equipotencial integrada y método de fabricación asociado.

Campo técnico

Esta invención se refiere a un cabezal de impresión utilizado en un equipo para formar, mediante sucesivas operaciones de exploración, imágenes en blanco y negro y en color sobre un medio de impresión, normalmente aunque no exclusivamente una hoja de papel, por medio de la tecnología de chorro de tinta de tipo térmico, y particularmente al conjunto de actuación del cabezal y al procedimiento de fabricación asociado.

Más específicamente, el objeto de la invención es un cabezal de impresión térmico de chorro de tinta que comprende un conjunto monolítico de actuación según la parte introductoria de la reivindicación 1. Además, esta invención se refiere a una oblea que comprende una pluralidad de troqueles para formar una parte de un conjunto de actuación para un chorro de tinta según la parte introductoria de la reivindicación 11 y el método para la fabricación de un conjunto monolítico de actuación para un cabezal de impresión de chorro de tinta según la parte introductoria de la reivindicación 14.

Antecedentes de la técnica

La figura 1 representa una impresora de chorro de tinta de color, en la que las partes principales están indicadas tal como sigue: una estructura 41 fija, un carro 42 de exploración, un codificador 44 y, a título de ejemplo, cabezales 40 de impresión que pueden ser o bien monocromáticos o bien de color, y variables en número.

La impresora puede ser un producto autónomo, o formar parte de una fotocopiadora, de un trazador de gráficos, de un aparato de facsímil, de un aparato para la reproducción de fotografías y similares. La impresión se efectúa sobre un medio 46 físico, que normalmente consiste en una hoja de papel o una hoja de plástico, de tejido o similar.

En la figura 1 también se muestran los ejes de referencia:

Eje x, horizontal, es decir, paralelo a la dirección de exploración del carro 42; eje y, vertical, es decir, paralelo a la dirección de movimiento del medio 46; eje z, perpendicular a los ejes x e y, es decir, sustancialmente paralelo a la dirección de emisión de las gotas de tinta.

La composición y el modo general de funcionamiento de un cabezal de impresión según la tecnología de tipo térmico, y de tipo "disparador superior" en particular, es decir, aquella que emite las gotas de tinta en una dirección perpendicular al conjunto de actuación, ya se conocen ampliamente en la técnica del sector y, por tanto, no se tratarán detalladamente en el presente documento, haciendo hincapié, en su lugar, de forma más completa esta descripción únicamente en algunas de las características de los cabezales y en el procedimiento de fabricación, de relevancia para los fines de comprensión de esta invención.

La tendencia tecnológica actual en los cabezales de impresión de chorro de tinta es producir un gran número de boquillas por cabezal (\geq300), una resolución de más de 600 ppp (ppp = puntos por pulgada, una elevada frecuencia de trabajo (\geq10 kHz) y gotas más pequeñas (\leq 10 pl) que aquellas producidas en las tecnologías anteriores.

Requisitos como estos son especialmente importantes en la fabricación de cabezales de impresión a color y hacen necesaria la producción de actuadores y de circuitos hidráulicos de dimensiones cada vez más pequeñas, mayores niveles de precisión, tolerancias de montaje limitadas; también acentúan los problemas ocasionados por los distintos coeficientes de expansión térmica de los diversos materiales del cabezal.

También se requiere una gran fiabilidad de los cabezales, especialmente cuando están previstos depósitos de tinta intercambiables: de hecho, la vida útil de estos cabezales, conocidos como cabezales de repuesto semifijos, está próxima al tiempo de vida de la impresora.

Por tanto, existe la necesidad de desarrollar y producir cabezales monolíticos completamente integrados, en los que los canales de tinta, la microelectrónica de selección, las resistencias y las boquillas estén integrados en la oblea.

Del documento US-A-5 877 791 se conoce un cabezal monolítico con un conjunto de actuación según la parte introductoria de la reivindicación 1. El cabezal comprende una serie de capas que incluyen una película 28 protectora y una película 29 metálica protectora sobre las resistencias 25 activas, y una estructura 36 metálica galvanizada que define las boquillas 41 y que se extiende sobre el sustrato 21. La serie de capas se ve interrumpida en correspondencia con el conducto o ranura 38 principal de tinta para el suministro principal de la tinta y las microcámaras 40 se extienden lateralmente hasta las resistencias. Los conductos 39 de tinta entre la ranura 38 y las microcámaras 40 están definidos directamente por la estructura 36 metálica en la parte del sustrato carente de la serie de capas.

En la solicitud de patente italiana nº TO 99 A 000610 "Monolithic printhead and associated manufacturing process", se describe un cabezal de impresión monolítico de chorro de tinta, que comprende un actuador 50, ilustrado en la figura 2, que a su vez consiste en un troquel 61 y una estructura 75, conteniendo ésta última dos filas de boquillas 56. El troquel 61, de un material semiconductor (normalmente silicio), comprende una microelectrónica 62 y zonas 77 terminales de soldadura, que permiten la conexión eléctrica de la microelectrónica 62 a los circuitos de control de la impresora. La microhidráulica 63 pertenece parcialmente a la estructura 75 y parcialmente al troquel 61.

En la tecnología relativa a la solicitud de patente, las boquillas 56 tienen un diámetro D de entre 10 y 60 \mum, mientras que sus centros normalmente están separados por un paso A de 1/300^{esimo} o 1/600^{esimo} de una pulgada (84,6 \mum o 42,3 \mum). Generalmente, aunque no siempre, las boquillas 56 están dispuestas en dos filas paralelas al eje y, alternadas entre sí por una distancia B = A/2, para duplicar la resolución de la imagen en la dirección paralela al eje y; de este modo, la resolución se vuelve próxima a 1/600^{esimo} o 1/200^{esimo} de una pulgada (42,3 \mum o 21,2 \mum). En la figura 2 también se muestran los ejes x, y y z, ya definidos en la figura 1.

La figura 3 muestra la sección AA, paralela al plano z-x, y la sección BB, paralela al plano x-y, del mismo conjunto 50 de actuación, donde puede verse lo siguiente:

-: una pluralidad de boquillas 56, dispuestas en dos filas paralelas al eje y;

-: una pluralidad de cámaras 57, dispuestas en dos filas paralelas al eje y;

-: una ranura 45, que tiene su dimensión mayor paralela al eje y, y por consiguiente, a las filas de las boquillas 56.

En la figura 4 se muestran vistas a escala ampliada de las mismas secciones, que incluyen las siguientes partes:

-: la estructura 75, compuesta por una capa de, por ejemplo, poliamida o resina epoxídica, que tiene un espesor preferiblemente de entre 30 y 50 \mum y, que contiene a su vez:

-: una de las boquillas 56 de dicha pluralidad;

-: una de las cámaras 57 de dicha pluralidad;

-: conductos 53.

En esta figura, también se muestra:

-: un sustrato 140 de silicio P;

-: la ranura 45, que comprende dos paredes 126 paralelas;

-: una lámina 64, compuesta a su vez, como un ejemplo no limitativo, por las siguientes capas:

-: una capa 36 difundida de "pozos N" de silicio;

-: una capa 35 aislante por LOCOS (oxidación local de silicio) de SiO_{2};

-: una resistencia 27 de tantalio/aluminio que tiene un espesor de entre 800 y 1200 \ring{A};

-: una capa 34 de silicio policristalino;

-: una capa 33 intermedia de BPSG (vidrio de fosfosilicato dopado con boro);

-: una capa 32 intermedia, que consiste en una capa de SiO_{2};

-: una "segunda pieza 31 metálica";

-: una capa 30 de Si_{3}N_{4} y de SiC para proteger las resistencias;

-: canales 67; y

-: una capa 26 conductora, que consiste en una capa de tantalio recubierta con una capa de oro y dividida en segmentos 26A, indicados con las líneas de trazos en la figura, que cubren completamente la parte inferior de cada cámara 57.

Ahora puede definirse la microhidráulica 63 de un actuador 50 como el conjunto que comprende las boquillas 56, las cámaras 57, los conductos 53 y los canales 67, y sirve para el fin de llevar la tinta 142, alojada en la ranura 45 y en un depósito no mostrado en las figuras, hasta las boquillas 56.

En la figura 5 se muestra otro actuador 50, pero esta vez seccionado paralelo al plano z según una sección DD, que se muestra a escala ampliada en la figura 6. La ranura 45 y la lámina 64 se observan seccionadas según su dirección longitudinal, es decir, paralela al eje y. A lo largo de esta sección, son visibles dos contactos 123 pasantes que producen el contacto eléctrico entre la capa 26 conductora y la capa 36 de pozos N. En correspondencia con cada contacto 123 pasante, se han retirado las capas 30, 32 y 33 aislantes y la capa 34 de silicio policristalino, mientras que se han aumentado un contacto 37 N+ y una "pieza 25 metálica" de aluminio/cobre. La sucesión de las capas 26, 25, 27 y 36, todas estrictamente en contacto entre sí y todas hechas de materiales eléctricamente conductores, garantiza una continuidad eléctrica entre la capa 26 conductora y la capa 36 de pozos N.

A continuación, se describirá brevemente el procedimiento de fabricación del actuador 50 para dicho cabezal de impresión monolítico de chorro de tinta. Este procedimiento comprende en principio la producción de una "oblea" 60, tal como se ha indicado en la figura 7, que consiste en una pluralidad de troqueles 61, cada una de los cuales comprende una zona 62' apropiada para alojar la microelectrónica 62, y una zona 63', apropiada para alojar la microhidráulica 63.

En una primera parte del procedimiento, cuando todos los troqueles 61 todavía están unidos en la oblea 60, se produce y se completa toda la microelectrónica 62 y, al mismo tiempo, se produce parcialmente la microhidráulica 63 de cada troquel 61 utilizando las mismas etapas de procedimiento y las mismas máscaras.

En una segunda parte del procedimiento, sobre cada uno de los troqueles 61 todavía unidos en la oblea 60, se fabrican las estructuras 75 y se completa la microhidráulica 63 mediante operaciones compatibles con la primera parte del procedimiento. Al final del procedimiento, los troqueles 61 se separan por medio de una muela adiamantada: el conjunto que consiste en un troquel 61 y una estructura 75 constituye así el actuador 50 (figura 8).

En la solicitud de patente italiana nº TO 99 A 000610, se describen detalladamente la primera y segunda partes del procedimiento de fabricación del cabezal monolítico. La breve descripción que sigue, relativa a la segunda parte del procedimiento, contiene únicamente la información necesaria para entender esta invención, y se refiere al diagrama de flujo de la figura 9.

En la etapa 100, la oblea 60 está disponible ya que se realiza al final de la primera parte del procedimiento, se completa en las zonas de la microelectrónica 62, se protege por la capa 30 protectora de Si_{3}N_{4} y SiC, sobre la que se deposita la capa 26 conductora, y está lista para las posteriores operaciones en las zonas de la microhidráulica 63.

En la etapa 101, comienza el grabado de la ranura 45 por medio de la tecnología de tipo "en seco" denominada ICP ("Inductively Coupled Plasma", "Plasma de Acoplamiento Inductivo"), conocida por aquellos familiarizados con la técnica del sector. La parte de la ranura 45 realizada en esta etapa sólo tiene las paredes 126, sustancialmente paralelas al plano x-y (figuras 4 y 6).

En la etapa 102, se completa el grabado de la ranura 45 por medio de una tecnología de tipo "en húmedo" que utiliza, por ejemplo, un baño de KOH (hidróxido de potasio) o TMAH (hidróxido de tetrametilamonio), tal como se conoce por aquellos familiarizados con la técnica del sector. El grabado de la ranura 45 avanza según los planos geométricos definidos por los ejes cristalográficos del silicio, y forma de este modo un ángulo \alpha= 54,7º, tal como se ilustra en las figuras 4 y 6.

El grabado se detiene automáticamente cuando se alcanza la capa 36 de pozos N por medio de un método, denominado "parada del grabado electroquímico", conocido por aquellos familiarizados con la técnica del sector.

Según esta operación, la ranura 45 está delimitada por la lámina 64, visto según la sección AA en la figura 4 y la sección DD en la figura 6.

En la etapa 103, por medio de la tecnología de grabado en seco conocida por aquellos familiarizados con la técnica del sector, se producen los canales 67 vistos en la figura 4, que tienen un diámetro preferiblemente de entre 5 y 20 \mum.

En la etapa 104, se efectúa la electrodeposición de la capa 54 metálica de sacrificio.

En la etapa 105, se aplica una capa estructural de un espesor preferiblemente de entre 15 y 60 \mum y que consiste en una sustancia fotosensible negativa de tipo poliamida o epoxídica a la superficie superior del troquel 61 que contiene las capas de sacrificio.

En la etapa 106, sobre la capa estructural, las boquillas 56 se abren por medio de perforación por láser, por ejemplo, y se liberan de la sustancia fotosensible en las zonas correspondientes a las zonas 77 terminales de soldadura y los cabezales de los troqueles. De esta forma, todo lo que queda de la capa estructural es la estructura 75.

La figura 10 muestra una sección CC, paralela al plano z-x, del actuador 50 tal como aparece en esta fase del trabajo.

En la etapa 107, se cuece mucho la estructura 75 para que se polimerice completamente.

En la etapa 110, se elimina la capa 54 de sacrificio en un procedimiento electrolítico. Por consiguiente, la cavidad que ha dejado vacía la capa 54 de sacrificio va a formar los conductos 53 y la cámara 57, ya ilustrado en la figura 4, cuya forma refleja exactamente la capa 54 de sacrificio.

La tecnología descrita desde la etapa 104 a la etapa 110 se conoce por aquellos familiarizados con la técnica del sector, y pertenece a la tecnología designada por la abreviatura MEMS / 3D (MEMS: Micro Electro Mechanical System, Sistema micro-electromecánico).

En la etapa 111, se efectúa el grabado sobre la capa 30 protectora de Si_{3}N_{4} y SiC en correspondencia con las zonas 77 terminales de soldadura.

En la etapa 112, la oblea 60 se corta en los troqueles 61 individuales utilizando una muela adiamantada, no representada en ninguna de las figuras.

Finalmente, en la etapa 113, se llevan a cabo las siguientes operaciones, conocidas por aquellos familiarizados con la técnica del sector:

-: soldar un cable plano en el troquel 61 a través de un procedimiento de Cohesión Automatizada de Película (TAB), con el fin de formar un subconjunto;

-: montar el subconjunto sobre el depósito del cabezal 40;

-: rellenar de tinta 142;

-: comprobar el cabezal 40 terminado.

En la figura 9, las siguientes etapas en particular se destacan mediante caracteres en negrita:

Etapa 102, grabado en húmedo de las paredes oblicuas de la ranura 45, con una parada del grabado electroquímico; etapa 104, electrodeposición de la capa 54 de sacrificio; y etapa 110, eliminación electrolítica de la capa 54 de sacrificio.

En correspondencia con las etapas, las operaciones se llevan a cabo en forma de procedimientos electroquímicos, durante los cuales, deben ajustarse con el mismo potencial eléctrico capas específicas pertenecientes a todos los troqueles 61 de la oblea 60, y cuando sea aplicable a todos los segmentos en los que están divididos los troqueles 61.

Según la técnica conocida, esto puede realizarse tal como se ilustra esquemáticamente en la figura 11, en la que puede observarse lo siguiente:

-: una oblea 60, representada en sección, sumergida en un electrolito 82 genérico;

-: zonas 121 de contacto, pertenecientes a cada uno de dichos troqueles 61 y, cuando sea aplicable, a distintos segmentos pertenecientes a cada uno de dichos troqueles 61;

-: un contraelectrodo 81;

-: un aparato 71', que contiene una pluralidad de puntas 66 de contacto;

-: un generador E de tensión que tiene un primer polo conectado a dicha pluralidad de puntas 66 de contacto y aislado de dicho electrolito 82 por medio de una vaina 24, y un segundo polo conectado a dicho contraelectrodo 81;

-: flechas 84 bidireccionales, que indican la dirección de movimiento de los iones durante la deposición o eliminación;

-: zonas 86 de eliminación o deposición de iones; y

-: zonas 87 de tránsito de iones.

Cada punta 66 está en contacto eléctrico con una de las zonas 121 de contacto, y está alojada en un volumen 85' seco, que se mantiene separado del electrolito 82 por una junta 83', mostrado en una vista en sección. De este modo, las zonas 121 de contacto están conectadas al mismo potencial.

La topología de las diversas capas y el diseño de las máscaras correspondientes son muy complejos: en esta invención, lo que se propone es una disposición de las conexiones equipotenciales que simplifica considerablemente la topología de las capas y el diseño de las máscaras, lo que requiere una única zona 121 de contacto, una única punta 66 de contacto, un único volumen 85 seco y una única junta 83, y que permite el uso de un aparato 71 simplificado, tal como se ilustra esquemáticamente en la figura 12.

En el cabezal de impresión del documento US-A-5 877 791, la ranura 38 se realiza con una formación preliminar de una película 24 de tipo N sobre el sustrato 21, la deposición de una capa 27 compuesta conductora sobre la película 24 y la deposición de la película 29 protectora sobre la capa 27 y las resistencias 25, seguido por el grabado de la película 29 en la parte diseñada para la ranura 38. A continuación, se deposita un metal 34 simiente sobre las capas 27 y 29 y se forma un patrón 35 de sacrificio sobre el metal 34, y la estructura 36 metálica se galvaniza en el patrón 35 y el metal 34 para formar las boquillas 41. Posteriormente, la estructura se somete a una etapa electrolítica que utiliza como electrodo la estructura 36 galvanizada y su conexión con el sustrato 21 a través del metal 34 y la película 24 de tipo N. Este procedimiento provoca la formación de la ranura 38 en el sustrato 21 y la eliminación de la película 24 de tipo N y de la capa 35 de sacrificio con la formación del conducto 39 de tinta entre la ranura 38 y las microcámaras 40. La película 24 de tipo N no estará en el cabezal de impresión acabado.

Descripción de la invención

El fin de esta invención es el de producir superficies equipotenciales en los troqueles 61, necesarias durante cada procedimiento electroquímico, que permitan el uso de una única zona 121 de contacto, una única punta 66 de contacto y un aparato 71 simplificado.

Un objeto adicional es la disposición de dicha zona 121 de contacto en la periferia de la oblea, dejando libre toda la superficie útil de la oblea.

Otro objeto es simplificar la topología de dichas superficies equipotenciales.

Otro objeto más es producir una superficie equipotencial única a través de todos los troqueles 61, apropiada para su uso en las tres operaciones 102, 104 y 110.

Otro objeto es simplificar el diseño de las máscaras correspondiente a las capas.

Un objeto adicional es producir la superficie de tal manera que permanezca sustancialmente equipotencial cuando sea atravesada por las corrientes necesarias para los procedimientos 102, 104 y 110 electroquímicos.

Finalmente, otro objeto más es conectar entre sí, en distintos puntos del mismo troquel 61, dos o más superficies pertenecientes a dos capas distintas, de tal manera que la corriente que fluye a través de las mismas durante los procedimientos electrolíticos encuentre numerosas trayectorias paralelas, y por tanto, menos resistencia, garantizando de este modo una mayor equipotencialidad entre dichas dos o más superficies.

Según la presente invención, estos objetos se consiguen mediante un cabezal de impresión térmico de chorro de tinta que comprende un conjunto monolítico de actuación y una oblea para formar una parte de un conjunto de actuación para un chorro de tinta que tiene las características indicadas en las reivindicaciones 1 a 13. Estos objetos también se consiguen mediante el método para la fabricación de un conjunto de actuación para un chorro de tinta según las características de las reivindicaciones 14 a 20.

A partir de la siguiente descripción de una realización preferida, resultarán evidentes características y ventajas adicionales de la invención, proporcionada únicamente a título de un ejemplo ilustrativo, no limitativo, y con referencia a los dibujos adjuntos.

Lista de figuras

La figura 1 representa la proyección axonométrica de una impresora de chorro de tinta;

la figura 2 representa una axonometría, con una sección y una ampliación a escala parcial, de un conjunto de actuación realizado según la solicitud de patente italiana nº TO 99 A 000610;

la figura 3 representa dos troqueles, que indican las secciones AA y BB;

la figura 4 representa la ampliación a escala de las secciones AA y BB, indicadas en la figura 3;

la figura 5 representa un troquel seccionado longitudinalmente según la sección DD;

la figura 6 representa una ampliación a escala de la sección DD, indicada en la figura 5;

la figura 7 representa una oblea de material semiconductor, que contiene troqueles no separados todavía;

la figura 8 representa la oblea de material semiconductor, en la que los troqueles se han separado;

la figura 9 ilustra el flujo del procedimiento de fabricación del conjunto de actuación de la figura 2;

la figura 10 representa un troquel seccionado transversalmente según la sección CC, y la ampliación a escala de la misma sección en la que puede observarse una capa de sacrificio;

la figura 11 representa un aparato dotado con numerosas puntas de contacto equipotenciales, necesario según la técnica conocida;

la figura 12 representa un aparato simplificado, dotado con una única punta equipotencial, según la invención;

la figura 13 representa el dispositivo para el grabado en húmedo de la ranura;

la figura 14 representa la topología del electrodo equipotencial según la invención en dos troqueles adyacentes;

la figura 15 representa la topología del electrodo equipotencial según la invención en todos los troqueles de la oblea;

la figura 16 representa el dispositivo para la electrodeposición de la capa de sacrificio;

la figura 17 representa el dispositivo para la eliminación de la capa de sacrificio;

la figura 18 representa dos troqueles de un cabezal de color, que indica la sección EE;

la figura 19 representa el troquel del cabezal de color, seccionado transversalmente según la sección FF;

la figura 20 representa el troquel del cabezal de color, seccionado longitudinalmente según la sección GG;

la figura 21 ilustra el flujo del procedimiento de fabricación del conjunto de actuación del cabezal de color de la figura 19;

la figura 22 representa el dispositivo para un grabado en húmedo de la ranura del cabezal de color;

la figura 23 representa la topología del electrodo equipotencial del cabezal de color según la invención en dos troqueles adyacentes;

la figura 24 representa la topología del electrodo equipotencial del cabezal de color según la invención en todos los troqueles de la oblea;

la figura 25 representa una sección transversal de un troquel fabricado utilizando tecnología N-MOS;

la figura 26 ilustra el flujo de la primera parte del procedimiento de fabricación del troquel N-MOS de la figura 25.

Descripción de la realización preferida

El procedimiento de fabricación del conjunto 50 de actuación para el cabezal 40 de impresión de chorro de tinta monocromática o de color según esta invención comprende una primera parte, en la que se realiza una oblea 60 tal como se indica en la figura 8, que consiste en los troqueles 61, en cada uno de los cuales, durante la primera parte, se produce y completa la microelectrónica 62 y al mismo tiempo, utilizando las mismas etapas de procedimiento y las mismas máscaras, se produce parcialmente la microhidráulica 63.

En una segunda parte de dicho procedimiento, se completa la microhidráulica 63.

Dicha primera parte del procedimiento se describe detalladamente en la solicitud de patente italiana nº TO 99 A 000610 ya mencionada, y no se repite en el presente documento ya que no es esencial para la comprensión de esta invención.

Las principales etapas relativas a la segunda parte del procedimiento se indican en el diagrama de flujo de la figura 9, anteriormente descrita. Las etapas 102, 104 y 110, durante las que se llevan a cabo procedimientos electroquímicos, se examinarán nuevamente ahora con más detalle.

La figura 13 es una ilustración de un dispositivo para el grabado en húmedo de la ranura 45, con parada de grabado electroquímico, que se lleva a cabo en la etapa 102. En esta figura se puede ver lo siguiente:

-: una sección según el plano DD de un troquel 61 tal como aparece durante la operación de grabado en húmedo. En esta etapa del trabajo, todos los troqueles 61 están unidos en la oblea 60, pero por motivos de claridad el dibujo muestra únicamente una parte de un único troquel;

-: un baño 72 electrolítico para el grabado en húmedo, que consiste por ejemplo en KOH o TMAH;

-: un generador W de tensión CC; y

-: un contraelectrodo 120, compuesto por un material conductor resistente al ataque químico por el baño electrolítico, tal como por ejemplo platino;

A lo largo de esta sección DD también son visibles:

-: el sustrato 140 de silicio P;

-: la ranura 45' hecha en dicho sustrato 140, que, como todavía está incompleta en esta etapa, se distingue de la ranura 45 terminada por medio del número de referencia con una comilla única;

-: la capa 36 difundida de pozos N de silicio, que en esta operación sirve para el propósito de detener el procedimiento de grabado en húmedo ("parada del grabado electroquímico") cuando se completa la ranura 45;

-: la capa 26 conductora, que cosiste en una capa de tantalio de espesor preferiblemente de entre 0,4 y 0,6 \mum, recubierta por una capa de oro de espesor preferiblemente de entre 100 y 500 \ring{A}, y que ofrece una resistividad eléctrica del orden de 1 \Omega/\Box dada por la contribución de la capa de tantalio junto con la capa de oro; y

-: los contactos 123 pasantes que realizan el contacto eléctrico entre la capa 26 conductora y la capa 36 de pozos N.

La ranura 45' no terminada tiene dos paredes 126 paralelas realizadas mediante un procedimiento de grabado en seco en la etapa 101 anterior. En la etapa 102 actual, el grabado de la ranura 45' continúa mediante la tecnología de tipo "en húmedo" que utiliza el baño 72 electrolítico. El grabado en húmedo de la ranura 45' avanza en la dirección indicada por las flechas 76 a través del sustrato 140 según los planos geométricos definidos por los ejes cristalográficos del silicio, y por tanto forma un ángulo \alpha=54,7º.

Durante esta operación, se polariza eléctricamente la capa 36 de pozos N con polaridad positiva a la tensión W, cuyo valor depende del valor de los parámetros del electrolito 72, mientras que el contraelectrodo 120 se polariza negativamente. La superficie de separación entre la capa 36 de pozos N y el sustrato 140 de silicio P constituye una unión inversamente polarizada que detiene el paso de corriente; de esta manera, el grabado avanza como un grabado químico normal. Cuando el grabado alcanza la superficie de separación, destruye la unión y permite el paso de una corriente desde la capa 36 de pozos N hasta el contraelectrodo 120. Esta corriente, por el efecto electroquímico, genera una capa de óxido SiO_{2} aislante, resistente al ataque por el electrolito 62, que detiene el avance del grabado.

Este método de parada del grabado electroquímico utiliza un tercer, y en ocasiones, un cuarto electrodo auxiliar, no mostrados en los dibujos ya que no son esenciales para comprender la invención, y lo conocen aquellos familiarizados con la técnica del sector que se han descrito, por ejemplo, en el artículo "Study of Electrochemical Etch-Stop for High-Precision Thickness Control of Silicon Membranes" publicado en IEEE Transactions en Electron Devices, vol. 36, nº 4, abril de 1989.

La etapa 102 continúa en desarrollo hasta que todas las superficies de la capa 36 de pozos N presentes en la oblea 60 hayan sido indudablemente alcanzadas por el grabado, de tal manera que se complete correctamente la ranura 45 en todos los troqueles 61.

Según la técnica conocida, la conexión de la tensión W positiva a todos los segmentos de todas las capas 36 de pozos N de todos los troqueles 61 se consigue mediante la disposición de las zonas 121 de contacto en cada uno de los troqueles 61 y, cuando sea apropiado, en varios segmentos pertenecientes a un único troquel 61, y poniendo las zonas 121 en contacto con las puntas 66 de contacto, pertenecientes al aparato 71', y conectadas a un único potencial, tal como ya se ha ilustrado en la figura 11.

En esta invención, se simplifica enormemente la producción de las conexiones equipotenciales utilizando como conductor la capa 26 conductora, todavía necesaria en cualquier caso ya que realiza las funciones de evitar la cavitación en la resistencia 27 que sigue a la rápida formación de las burbujas de vapor y de igualar la temperatura en la resistencia 27. La capa 26 se graba por medio de una máscara, no mostrada en ninguna de las figuras, y se realiza según la geometría indicada por la zona de puntos de la figura 14: todavía tiene las funciones anteriormente mencionadas, y también forma una red interconectada que, cuando está conectada al electrodo positivo del generador W de tensión, constituye una superficie equipotencial.

Esto permite realizar la superficie equipotencial utilizando el aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto, sin tener que añadir ninguna etapa de procedimiento y utilizando una máscara rediseñada según la nueva geometría sin ningún coste adicional.

En la figura 14, también se indica con líneas de puntos la geometría de la capa 36 de pozos N subyacente y también los contactos 123 pasantes que conectan eléctricamente la capa 36 de pozos N con dos puntos situados en el extremo del troquel de la capa 26 conductora. También se encuentran indicados los segmentos 26A, pertenecientes a la capa 26, cada uno de los cuales recubre completamente la parte inferior de una cámara 57 correspondiente.

Representada en la figura 15 se encuentra la oblea 60 completa que tiene a bordo todos los troqueles 61. La capa 26 conductora que forma una única superficie equipotencial a través de todos los troqueles 61, está indicada por la zona de puntos en la figura, y contiene la zona 121 de contacto situada en la periferia de la oblea 60 para dejar libre la zona útil de la oblea 60.

Para optimizar la distribución de la corriente, las zonas de contacto pueden ser más de una.

En la etapa 104 del diagrama de flujo en la figura 9, se efectúa la electrodeposición de la capa 54 de sacrificio, por medio de un dispositivo ilustrado en la figura 16. Como un ejemplo no restrictivo, dicha capa 54 de sacrificio está compuesta por cobre. En la figura 16 puede verse lo siguiente:

-: una sección según el plano CC de un troquel 61 tal como aparece durante la operación de electrodeposición. En esta etapa del trabajo, todos los troqueles 61 todavía están unidos en la oblea 60, pero por motivos de claridad, el dibujo muestra únicamente una parte de un único troquel;

-: un baño 73 electrolítico para la electrodeposición, que consiste en, por ejemplo, sulfonato de Cu pentahidratado;

-: un generador U de tensión CC; y

-: un ánodo 80 que consiste en, por ejemplo, cobre electrolítico; la sección CC permite ver:

-: el sustrato 140 de silicio P;

-: la capa 36 difundida de pozos N de silicio;

-: la ranura 45 completada hasta alcanzar la capa 36;

-: la lámina 64;

-: los canales 67;

-: la capa 26 conductora, que consiste en una capa de tantalio recubierta por una capa de oro;

-: una capa de sustancia 124 fotosensible que tiene un espesor preferiblemente de entre 5 y 25 \mum;

-: una ventana 125, realizada en la sustancia 124 fotosensible; y

-: la capa 54' de sacrificio en crecimiento, que, ya que todavía está incompleta en esta fase, se distingue de la capa 54 de sacrificio por medio del número de referencia con una única comilla.

El cobre se deposita únicamente en correspondencia con la ventana 125, ya que ésta última está en comunicación con la capa 26, que forma una única superficie equipotencial y conductora, eléctricamente conectada al polo negativo del generador U de tensión CC, cuyo valor depende de los parámetros del baño 73 electrolítico, mientras que todas las superficies restantes están recubiertas por la capa 124 de sustancia fotosensible.

Al adoptar la geometría ya descrita para la capa 26, se obtiene una superficie equipotencial en todos los segmentos de cada troquel 61 y en todos los troqueles 61 pertenecientes a la oblea 60, utilizando el aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto en la superficie de la oblea 60, sin tener que añadir ninguna etapa al procedimiento y sin ningún coste adicional.

En una activación química anterior de la superficie de oro en la capa 26, es posible iniciar una deposición uniforme del cobre sobre toda la superficie de la parte inferior de la ventana 52, y simultáneamente en todos los troqueles 61 pertenecientes a la oblea 60. Las flechas 74 indican aproximadamente la dirección de movimiento de los iones de cobre.

La composición del baño electrolítico y los aditivos correspondientes se seleccionan de tal manera que se obtenga un factor de crecimiento horizontal, es decir, paralelo al plano x-y, sustancialmente igual al factor de crecimiento vertical, es decir, paralelo al eje z, de manera que, tras un crecimiento vertical sustancialmente igual al espesor de la capa 51 de sustancia fotosensible, la zona sobre los canales 67 esté completamente recubierta por el cobre. La superficie superior de cobre que ha crecido en correspondencia con los canales 67 sólo está parcialmente planarizada; cuanto mayor espesor de cobre se utilice, mejor será la planarización.

La capa 54 de sacrificio puede realizarse utilizando otro metal distinto del cobre, por ejemplo, níquel u oro. En este caso, el baño electrolítico podría contener, por ejemplo, sulfonato de níquel tetrahidratado para depositar el níquel, u oro puro exento de cianuro (Neutronex 309) para depositar el oro.

El procedimiento de deposición de metal electrolítico, tal como el descrito, se prefiere a los procedimientos de deposición de tipo químico, comúnmente denominado "sin corriente eléctrica", ya que ofrece una mayor velocidad de deposición, una mayor uniformidad de deposición, la posibilidad de producir espesores de decenas de \mum, en lugar de sólo unos \mum, y también es más fácil de controlar.

En la etapa 110, se elimina la capa 54 de sacrificio por medio del dispositivo ilustrado en la figura 17, en el que se observa lo siguiente:

-: una sección según un plano CC de un troquel 61 tal como aparece durante esta operación de eliminación. En esta fase del trabajo, todos los troqueles 61 todavía están unidos en la oblea 60, pero por motivos de claridad, el dibujo sólo muestra una parte de un único troquel;

-: un baño 55 electrolítico para la eliminación, que consiste en, por ejemplo, una solución de HCl y HNO_{3} en agua destilada en proporciones de 1:1:3, con la adición de un agente tensioactivo, tal como por ejemplo FC 93 fabricado por 3M;

-: un generador V de tensión CC; y

-: un contraelectrodo 65, compuesto por un material conductor resistente al ataque del baño electrolítico, por ejemplo platino;

A lo largo de esta sección CC también son visibles:

-: el sustrato 140 de silicio P;

-: la lámina 64;

-: la ranura 45;

-: los canales 67;

-: la capa 26 conductora;

-: la estructura 75;

-: una boquilla 56, realizada en la estructura 75; y

-: la capa 54 de sacrificio completada, compuesta por ejemplo por cobre.

Ahora, se limpian la estructura 75 y las boquillas 56 mediante un grabado con plasma en una mezcla de oxígeno y CF_{4}, que quema los residuos orgánicos y prepara químicamente el cobre de la capa 54 de sacrificio con el fin de promover su eliminación.

La capa 54 de sacrificio se elimina en un ataque electroquímico efectuado por medio del baño 55 electrolítico, cuya renovación se efectúa por los canales 67 y las boquillas 56, y si es necesario mediante agitación con ultrasonidos o un chorro de pulverización. El polo positivo del generador V de tensión CC, cuyo valor depende de los parámetros del baño 55 electrolítico, está conectado a la capa 26 conductora que forma una única superficie equipotencial y conductora, tal como ya se ha descrito.

La capa 54 de sacrificio está en contacto eléctrico con la capa 26: la corriente que fluye entre la capa 54 de sacrificio y el contraelectrodo 64 produce una intensa corrosión electrolítica del cobre que constituye la capa 54 de sacrificio. La flecha 52 indica aproximadamente la dirección de movimiento de los iones de cobre. Cualquier residuo de cobre que, durante la corrosión electroquímica, quede eléctricamente aislado de la capa 26, se elimina en cualquier caso químicamente a través de la boquilla 56 y los canales 67 con una inmersión complementaria en el baño 55.

Al adoptar la geometría ya descrita para la capa 26, se obtiene una superficie equipotencial en todas las capas 54 de sacrificio de cada troquel 61 y en todos los troqueles 61 pertenecientes a la oblea 60, lo que permite el uso del aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto en la periferia de la oblea 60, sin tener que añadir ninguna etapa al procedimiento y sin ningún coste adicional.

Cuando la capa 54 de sacrificio se ha eliminado completamente, los conductos 53 y la cámara 57 permanecen de forma exactamente idéntica a la capa 54 de sacrificio, tal como puede observarse en las figuras 2, 3 y 4. Durante la eliminación de la capa 54 de sacrificio, la oblea 60 está protegida parcialmente por la estructura 75 y, donde ésta no esté, por la capa 30 protectora de Si_{3}N_{4} y de SiC.

Segunda realización

El principio de la invención también puede aplicarse para la producción de un cabezal de impresión en color, denominado cabezal de color para abreviar, que utiliza tres o más tintas monocromáticas para componer una amplia gama de colores perceptibles.

Para describir la producción del cabezal de color, se hace referencia, de forma no restrictiva, al procedimiento utilizado para la realización preferida del cabezal monocromático. La figura 18 es una vista axonométrica y una sección parcial según un plano EE de un conjunto 150 de actuación de un cabezal de color que utiliza, por ejemplo y no exclusivamente, tres tintas de colores básicos cian, magenta y amarillo. Sin embargo, esta invención también puede aplicarse a cabezales que utilizan un número distinto de tintas coloreadas, tal como en la lista no restrictiva que sigue:

-: dos tintas (por ejemplo, negro para gráficos y negro para caracteres);

-: cuatro tintas (por ejemplo, amarillo, magenta, cian y negro para caracteres);

-: cinco tintas (por ejemplo, amarillo, magenta, cian, negro para gráficos y negro para caracteres);

-: seis tintas (por ejemplo, tres colores oscuros y tres colores pálidos).

La tinta de color para gráficos es compatible con las tintas de colores, y por tanto puede recubrir zonas coloreadas con el fin de mejorar por ejemplo, los tonos y el sombreado, mientras que la tinta negra para caracteres no es compatible con las tintas de colores, y por tanto deber utilizarse en zonas sin color con el fin, por ejemplo, de imprimir un texto con mayor precisión que la ofrecida por la tinta negra para gráficos.

El conjunto 150 de actuación comprende:

-: un troquel 61 de color;

-: una estructura 75 de color;

-: tres grupos de boquillas 56C, 56M y 56Y, cada una de las cuales está dispuesta, en el ejemplo no restrictivo en la figura, para la emisión de gotas de tinta de color - cian, magenta y amarillo, respectivamente. Las boquillas de cada grupo están dispuestas en dos filas paralelas al eje y; y

-: una microhidráulica 163 de color, que pertenece parcialmente a la estructura 175 y parcialmente al troquel 161.

La figura 19 representa una sección transversal según un plano FF del conjunto 150 de actuación del cabezal de color, mientras que la figura 20 representa una sección longitudinal según un plano GG del mismo conjunto 150. Tres ranuras 45C, 45M y 45Y son visibles en la sección GG, que delimitan tres láminas 64C, 64M y 64Y, y que llevan respectivamente tintas de los tres colores cian, magenta y amarillo.

La primera parte del procedimiento para la fabricación del cabezal de color corresponde a la descrita en la solicitud de patente italiana previamente mencionada TO 99 A 000610, y no está reproducida aquí. La segunda parte del procedimiento es similar a la descrita en la realización preferida de esta invención, y se ilustra en el diagrama de flujo de la figura 21, similar a una de la figura 9. Las etapas que son idénticas a aquellas incluidas en la figura 9 no se describen aquí, mientras que se describen aquellas con diferencias, es decir las etapas 181, 182, 184 y 190, destacadas en la figura por medio de caracteres en negrita.

En la etapa 181, se inicia el grabado de las ranuras 45C, 45M y 45Y utilizando la tecnología ICP en seco, conocida por aquellos familiarizados con la técnica del sector. La parte de las ranuras 45C, 45M y 45Y realizada en esta etapa tiene paredes 126 sustancialmente paralelas al eje z.

En la etapa 182, se completa el grabado de las ranuras 45C, 45M y 45Y por medio de la tecnología en húmedo que utiliza un baño 72 electrolítico, que consiste en, por ejemplo, KOH o TMAH, tal como se ilustra en la figura 22, en la que se muestra lo siguiente:

-: una sección según el plano GG de un troquel 161 tal como aparece durante esta etapa de grabado en húmedo. En esta fase del trabajo, todos los troqueles 161 están unidos en la oblea 160, pero por motivos de claridad, el dibujo sólo muestra un único troquel;

-: el baño 72 electrolítico para el grabado en húmedo, que consiste por ejemplo en KOH o TMAH;

-: el generador W de tensión CC; y

-: el contraelectrodo 129 compuesto por un material conductor resistente al ataque del baño electrolítico;

La sección GG muestra:

-: el sustrato 140 de silicio P;

-: las ranuras 45'C, 45'M y 45'Y realizadas en dicho sustrato 140, que, ya que todavía están incompletas en esta fase, se distinguen de las ranuras terminadas por medio de números de referencia con una comilla única;:

-: la capa 36 difundida de silicio de pozos N, que en esta operación se utiliza para efectuar una parada de grabado electroquímico del procedimiento de grabado en húmedo tras completar las ranuras 45C, 45M y 45Y;

-: la capa 26 conductora; y

-: los contactos 123 pasantes que hacen el contacto eléctrico entre la capa 26 conductora y la capa 36 de pozos N.

El grabado en húmedo de las ranuras 45'C, 45'M y 45'Y avanza a lo largo de la dirección indicada por las flechas 76 a través del sustrato 140 según los planos geométricos definidos por los ejes cristalográficos del silicio, y por tanto, forma un ángulo \alpha = 54,7º. Dicho grabado se detiene automáticamente cuando se alcanza la capa 36 de pozos N por medio del método de "parada de grabado electroquímico", ya descrito en la explicación de la etapa 102.

Al final de la etapa 102, las ranuras 45C, 45M y 45Y están delimitadas por tres láminas 64C, 64M y 64Y, mostradas en la figura 20.

La capa 26 se produce según la geometría indicada por la zona sombreada en la figura 23: esto forma una red interconectada que, cuando está conectada al electrodo positivo del generador W de tensión constituye una superficie equipotencial.

Gracias a esto, la superficie equipotencial puede realizarse utilizando el aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto, sin tener que añadir ninguna etapa al procedimiento y utilizando una máscara rediseñada según la nueva geometría requerida por el actuador para un cabezal de colores y sin ningún coste adicional.

La misma figura 23 también muestra la geometría de la capa 36 de pozos N subyacente, en la línea de trazos, y los contactos 123 pasantes que conectan eléctricamente la capa 36 de pozos N a los dos puntos de la capa 26 conductora situada en el extremo de cada troquel. También están indicados los segmentos 26A, pertenecientes a la capa 26, cada uno de los cuales cubre completamente la parte inferior de una cámara 57 correspondiente.

La figura 24 representa la oblea 160 completa con todos los troqueles 161 a bordo. La capa 26 conductora, que forma una única superficie equipotencial a través de todos los troqueles 61, está indicada como la zona de puntos en la figura.

En la etapa 184, se efectúa la electrodeposición de las capas 54 metálicas de sacrificio de la misma forma que la ya descrita para la etapa 104, por medio del dispositivo ya ilustrado en la figura 16. Utilizando la geometría de la capa 26 representada en la figura 24, se obtiene una superficie equipotencial en todos los segmentos de cada troquel 161 y en todos los troqueles 161 pertenecientes a la oblea 160, utilizando el aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto, sin tener que añadir ninguna etapa al procedimiento y sin ningún coste adicional.

En la etapa 190, se elimina la capa 54 de sacrificio según el procedimiento electrolítico ya descrito en la etapa 110, que se realiza utilizando el dispositivo ya ilustrado en la figura 17. La cavidad que deja vacía la capa 54 de sacrificio, va a formar de esta manera los conductos 53 y la cámara 57, idénticos a los del actuador del cabezal monocromático y ya ilustrados en las figuras 2, 3 y 4, cuya forma refleja exactamente la capa 54 de sacrificio.

El polo positivo del generador V de tensión CC, cuyo valor depende de los parámetros del baño 55 electrolítico, está conectado a la capa 26, que forma una única superficie equipotencial y conductora a la que están conectadas todas las capas 54 de sacrificio de cada segmento en cada troquel 161 y en todos los troqueles 161 pertenecientes a la oblea 160, utilizando el aparato 71 simplificado, una única punta 66 de contacto y una única zona 121 de contacto, sin tener que añadir ninguna etapa al procedimiento y sin ningún coste adicional.

Tercera realización

El principio de la invención también puede aplicarse para la producción de un actuador para un cabezal de impresión de color o monocromático que comprende un troquel realizado con tecnología N-MOS, en lugar de C-MOS y LD-MOS, tal como se ha descrito en la realización preferida y en la solicitud de patente italiana nº TO 99 A 00610 ya mencionada. La figura 25 representa esquemáticamente una vista en sección de un troquel 261, realizado según la tecnología N-MOS, en la que puede verse lo siguiente:

-: el sustrato 140 de silicio P;

-: la estructura 75;

-: una de las boquillas 56;

-: una de las cámaras 57;

-: los conductos 53;

-: la ranura 45;

-: la capa 36 difundida de silicio de pozos N, no necesaria para la tecnología N-MOS, pero realizada específicamente para llevar a cabo la función de parada del grabado electroquímico;

-: la capa aislante por LOCOS de Si_{2}O;

-: la resistencia 27 de tantalio/aluminio;

-: una capa 27A de tantalio/aluminio de adhesión, que tiene un espesor de entre 800 y 1200 \ring{A};

-: la capa 34 de silicio de policristalino;

-: las difusiones 38 de N+ silicio, que constituyen la fuente y el drenaje del transistor de N-MOS que acciona la resistencia 27;

-: la capa 33 intermedia de BPSG;

-: el metal 25 de aluminio/cobre;

-: la capa 30 de Si_{3}N_{4} y SiC para la protección de las resistencias;

-: los canales 67; y

-: la capa 26 conductora que consiste en una capa de tantalio recubierta por una capa de oro.

Obsérvese que, a diferencia de la tecnología C-MOS y LD-MOS, la tecnología N-MOS no requiere la producción de la capa 36 de pozos N. Sin embargo, en esta invención dicha capa 36 de pozos N es necesaria para llevar a cabo la función de parada del grabado electroquímico: puede realizarse especialmente en el procedimiento de fabricación del troquel 261 con la tecnología N-MOS, tal como se indica en la figura 25.

El diagrama de flujo de la figura 26 muestra de forma concisa las etapas de la primera parte del procedimiento de fabricación del troquel 261 con la tecnología N-MOS, conocida por aquellos familiarizados con la técnica del sector:

-: en la etapa 201, se consigue el sustrato 140 de silicio P.

-: en la etapa 202, se llevan a cabo la implantación del fósforo y su difusión para producir la capa 136 de pozos N, únicamente para la zona de la microhidráulica por medio de una primera máscara no mostrada en ninguna de las figuras, ya que no es esencial para la comprensión de esta invención.

-: En la etapa 203, se efectúa la deposición por LPCVD (deposición química en fase de vapor a baja presión) del Si_{3}N_{4} en la capa superior y en la capa 165 inferior de la oblea.

-: En la etapa 204, se efectúa el grabado en seco de la capa superior de Si_{3}N_{4}, por medio de una segunda máscara no mostrada en ninguna de las figuras.

-: En la etapa 205, se hace crecer la capa 135 de óxido de campo (LOCOS).

-: En la etapa 206, se hace crecer el óxido de la compuerta.

-: En la etapa 207, se efectúa la deposición por LPCVD de los electrodos 34 de compuerta de silicio policristalino.

-: En la etapa 210, se graba el silicio policristalino por medio de una tercera máscara, para formar los electrodos 34 de compuerta.

-: En la etapa 211, se efectúa la deposición previa del fósforo para la fuente y el drenaje.

-: En la etapa 212, se graba el silicio policristalino sobre los contactos del sustrato por medio de una cuarta máscara.

-: En la etapa 213, se efectúa la deposición por LPCVD de la capa 33 intermedia de BPSG.

-: En la etapa 214, los contactos de la fuente-drenaje y del sustrato sobre la película de BPSG están abiertos por medio de una quinta máscara.

-: En la etapa 215, se depositan la capa 27A de tantalio/aluminio que contiene las resistencias 27, y el metal 25 de aluminio/cobre que forma los conductores.

-: En la etapa 216, se realiza la fotolitografía de la capa de tantalio/aluminio y el metal 25 grabado por medio de una sexta máscara.

-: En la etapa 217, se deposita la capa 30 protectora de Si_{3}N_{4} + SiC.

-: En la etapa 220, se deposita la capa 26 conductora de tantalio y oro.

-: En la etapa 221, se efectúan la fotolitografía y el grabado de la capa 26 conductora por medio de una séptima máscara.

La segunda parte del procedimiento de fabricación del troquel 261 según la tecnología N-MOS es idéntica a la segunda parte del procedimiento de fabricación del troquel 261 producido según la tecnología C-MOS y LD-MOS, y ya se ha descrito en relación con la realización preferida.

Brevemente, sin perjuicio del principio de esta invención, los detalles de construcción y las realizaciones pueden variarse mucho con respecto a lo que se ha descrito e ilustrado, sin apartarse del alcance de la invención.

Claims

1. Cabezal (40) de impresión térmico de chorro de tinta para la emisión de gotas de tinta sobre un medio (46) de impresión a través de una pluralidad de boquillas (56), que comprende un conjunto (50) monolítico de actuación dotado con un troquel (61) que comprende una ranura (45) y una lámina (64) compuesta por una serie de capas,

en el que al menos una capa (26) conductora perteneciente a la serie de dichas capas pertenecientes a dicha lámina (64) está compuesta por material eléctricamente conductor y forma una única red conectada a través del troquel (61), y dicha lámina (64) también comprende una capa (36) de silicio de pozos N, y dicha capa (36) de silicio de pozos N está conectada eléctricamente a dicha capa (26) conductora por medio de al menos un contacto (123) pasante.

2. Cabezal de impresión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa (26) conductora está compuesta por una capa de tantalio recubierta por una capa de oro.

3. Cabezal de impresión según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha capa de tantalio perteneciente a dicha capa (26) conductora tiene entre 0,4 y 0,6 \mum de espesor.

4. Cabezal de impresión según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha capa de oro perteneciente a dicha capa (26) conductora tiene entre 100 y 200 \ring{A} de espesor.

5. Cabezal de impresión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa (36) de silicio de pozos N está dividida en segmentos, y porque cada uno de dichos segmentos de dicha capa (36) de silicio de pozos N está conectado eléctricamente a dicha capa (26) conductora por medio de al menos un contacto (123) pasante.

6. Cabezal de impresión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho troquel (61) comprende más de una ranura (45).

7. Cabezal de impresión según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho troquel (61) comprende tres ranuras (45C, 45Y, 45M).

8. Cabezal de impresión según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas ranuras (45C, 45Y, 45M) están en contacto fluido con tres depósitos que contienen tinta cian, tinta amarilla y tinta magenta.

9. Cabezal de impresión según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas ranuras (45C, 45Y, 45M) delimitan tres láminas (64C, 64Y, 64M) respectivamente, cada una de las cuales contiene un grupo de boquillas (56).

10. Cabezal de impresión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho troquel (61) se realiza por medio de la tecnología C-MOS y LD-MOS o por medio de la tecnología N-MOS.

11. Oblea (60) de material semiconductor que comprende una pluralidad de troqueles (61), siendo apropiado cada uno de dichos troqueles (61) para formar parte de un conjunto (50) monolítico de actuación para un cabezal (40) de impresión de chorro de tinta, estando dotado también cada uno de dichos troqueles (61) con una lámina compuesta por numerosas capas,

en la que al menos una capa (26) conductora perteneciente a la serie de dichas capas pertenecientes a dicha lámina (64) está compuesta por material eléctricamente conductor y forma una única red conectada en el interior de cada uno de dichos troqueles (61) y entre al menos dos de dichos troqueles (61) distintos, y dicha lámina (64) también comprende una capa (36) de silicio de pozos N, y porque dicha capa (36) de silicio de pozos N está conectada eléctricamente a dicha capa (26) conductora por medio de al menos un contacto (123) pasante.

12. Oblea (60) según la reivindicación 11, caracterizada porque al menos una capa (26) conductora perteneciente a la serie de dichas capas pertenecientes a dicha lámina (64) está compuesta por material eléctricamente conductor y forma una única red conectada en el interior de cada uno de dichos troqueles (61) y entre todos los troqueles (61) pertenecientes a dicha oblea (60).

13. Oblea (60) según la reivindicación 11, caracterizada porque dichos troqueles (61) se realizan por medio de la tecnología C-MOS y LD-MOS o por medio de la tecnología N-MOS.

14. Método para la fabricación de un conjunto (50) monolítico de actuación para un cabezal (40) de impresión de chorro de tinta, estando dotado dicho conjunto (50) monolítico de actuación con un troquel (61), que comprende las etapas de:

- (100) disponer una oblea (60) que comprende una pluralidad de dichos troqueles (61) de material semiconductor, comprendiendo a su vez cada uno un sustrato (140) de silicio P y una pluralidad de capas;

- (101) grabar, en dicho sustrato (140) de cada uno de dichos troqueles (61), una primera parte de una ranura (45);

- (102) grabar una segunda parte de dicha ranura (45), de tal manera que una lámina (64) compuesta por dicha pluralidad de capas esté formada en cada uno de dichos troqueles (61);

- (104) realizar una deposición de una pluralidad de capas (54) de sacrificio sobre cada una de dichas láminas (64);

- (105) aplicar una capa (55) estructural sobre cada una de dichas láminas (64), de tal manera que dicha capa (55) estructural recubra dicha pluralidad de capas (54) de sacrificio;

- (110) efectuar una eliminación de dicha pluralidad de capas (54) de sacrificio, de tal manera que se obtenga una pluralidad de cámaras (57) y una pluralidad de conductos (53);

en el que dichas etapas (102) de grabar una segunda parte de dicha ranura (45), (104) efectuar una deposición de una pluralidad de capas (54) de sacrificio sobre cada uno de dichos troqueles (61) y (100) efectuar una eliminación de dicha pluralidad de capas (54) de sacrificio sobre cada uno de dichos troqueles (61) se llevan a cabo por medio de procedimientos electroquímicos que utilizan como electrodo una capa (26) conductora, compuesta por un material eléctricamente conductor, que forma una única red conectada en el interior de cada uno de dichos troqueles (61), y dicha lámina (64) también comprende una capa (36) de silicio de pozos N, y porque dicha capa (36) de silicio de pozos N está eléctricamente conectada a dicha capa (26) conductora por medio de al menos un contacto (123) pasante.

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque dicha capa (26) conductora forma una única red conectada entre al menos dos de dichos troqueles (61) distintos.

16. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque dicha etapa (101) de grabar en dicho sustrato (140) de cada uno de dichos troqueles (61), una primera parte de una ranura (45) se lleva a cabo a través de un procedimiento en seco.

17. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque dichas etapas (101) de grabar una primera parte de dicha ranura (45) a través de un procedimiento en seco y (102) de grabar una segunda parte de dicha ranura (45) a través de un procedimiento en húmedo, se sustituyen por las etapas de (161) grabar una primera parte de tres ranuras (45C, 45Y, 45M) o de un número distinto de ranuras, a través de un procedimiento en seco y (162) grabar una segunda parte de dichas tres ranuras (45C, 45Y, 45M), o un número distinto de ranuras, a través de un procedimiento en húmedo.

18. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque dicho troquel (61) se realiza por medio de la tecnología C-MOS y LD-MOS o por medio de la tecnología N-MOS.

19. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque dicha capa (26) conductora soporta un potencial (U, V, W) eléctrico de trabajo por medio de al menos una punta (66) de contacto.

20. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque dicha al menos una punta (66) de contacto está en contacto con dicha capa (26) conductora en un punto situado en la periferia de dicha oblea (60).