TW451070B - Resistor array with position dependent heat dissipation - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 451 Ο ί Ο Α7 ____Β：______ 五、發明說明（υ 發明背景 揭露之發明一般係有關光學切換電路，且更特別在 於：利用加熱器電阻器，來控制光學切換元件之狀態的光 學切換電路。 由於光纖提供極高的帶寬；不受無線電頻率噪音之 影響；且幾乎沒有靜電干擾，故光纖於電話舆資料傳輸方 面係逐漸取代傳導電纜·由於光纖的成本降低，利用光織 係逐漸擴張到需要使用切換來動態地重新裝配光學信號路 徑的應用。 一種已知的光學切換方法涉及：於一間隙之中熱控 制流II之出現舆否，一多數之光波導件段於該間隙處交又 。例如，於一光學切換電路之中能夠實施此方法，其包括 有一波導件基質，該波導件基質具有：一多數之熱啟動射 流光學開關：以及一加熱器基質，該加熱器基質鄰接波導 件基質加以配置。加熱器基質包括有一列之加熱器電阻器 ，該加熱器電阻器有選擇地熱啟動光學開Μ，例如：藉著 形成驅動氣泡來移動流體，以移進與移出波導件基質之中 的間隙，流體之出現與否作為傳送或反射光線之功用。 前述之射流光學切換電路的一種考量係為：加熱器 基質中之加熱器電阻器不均勻的熱特徵》例如；接近加熱 器基質中間的電阻器比接近加熱器基質邊緣的加熱器具有 較少的熱容量。不均勻之熱特徵可能會降低性能，且對位 於接近加熱器基質之中心的電阻器而言，可能會引起可靠 性的問題。 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規格<210 »< 297公« > 4 I 1 II 1— ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ϋ ϋ Λ · It n n ti V -Bb 49 t (請先Mtt背面之注t事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B： 五、發明說明（2) 因此，對一光學切換電路加熱器電阻器陣列具有一 種需要’該電阻器陣列具有可獨立調整之局部化的熱消散 特徵。 發明概要 揭露之發明係旨在一種加熱器電阻器陣列，該電阻 器陣列包括有：一薄膜，該薄膜與電路底部構造結合成_ 體；一多數之加熱器電阻器，該加熱器電阻器界定於薄膜 底部構造之中；以及一多數之熱傳導區域，該熱傳導區域 界定於薄膜底部構造之中*且與該加熱器電阻器非導電地 隔離，將各熱傳導區域置於緊鄰一結合的加熱器電阻器之 處’用來從結合之加熱器電阻器消散熱量，其中各熱傳導 區域具有一面積，選擇該面積來調整或修改結合加熱器電 阻器之熱消散能力。於發明之一特定的具體實施例中，加 熱器電阻器係為平面的加熱器電阻器，同時熱傳導區域係 為平面的金屬區域》 圃式之簡單說明 從以下的詳細描述，結合圓式，熟知此技藝之人士 將很快地體認到揭露發明之優點與特性，其中： 第1圖係為一概略正視圈，其顦示一可以使用於本發 明之中的熱啟動流體光學切換電路。 第2圖係為一概略俯視圓，其顯示一第1圊之光學切 換電路的一加熱器電阻器。 第3圖係為第1®之電路的加熱器結搆範例之不按比 例的一概略橫載面圖，該®橫向的經由一代表性的加熱器 本紙張尺度適用中因因家標準（CNS>A4蚬格<210 * 297公釐） --— — — 一 —--1 I I I · I f I I I 1 I · I I I I I —I— (請先ιν!Λ背面之注意事項再填寫本頁) 451 0 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7_ 五、發明說明（3 ) 電阻器區域所取得。 第4圈係為第1圈之電路的加熱器結構另外範例之不 按比例的一概略橫截面圖，該圈橫向的經由一代表性的加 熱器電阻器區域所取得。 第5圈係為一頂部平面圏，該圈顯示第4圖之加熱器 底部構造的一通道結構。 第6圖係為頂部平面圖，該圈顯示第4圈之加熱器底 部構造的另一通道結構。 第7圊係為第1_之電路的加熱器結構其他範例之不 按比例的一概略橫截面圈，該圈橫向的經由一代表性的加 熱器電阻器區域所取得。 揭露之詳細說明 在以下的詳細說明以及圈式之數個圈示之中，相同 的元件係以相同的參考數字代表。 現在參考第1圖，其中係提出一熱啟動射流光學切換 電路之概略正視方塊圈，該電路可以使用於本發明之中， 且其通常包括有一波導件基質13,該波導件基質具有一多 數之熱啟動射流光學開關21 :以及一積艏電路；或是薄旗 加熱器基質或印棋11，其配置於鄰接波導件基質之一側。 薄膜加熱器基質或印模11包括有：界定於其中之加熱器電 阻器56 ’用來熱啟動波導件基質π之中的射流光學開關； 且通常包含有一基質（諸如：矽以及形成於其上之薄膜層） 。第1圓之熱啟動射流光學切換電路於波導件基質11之另 一側上亦可以包括另一薄琪加熱器基質丨5(以斷線顯示）。 — — — — — —— — — — —I、 ·垂 I I C筹 ί請先Mtt背面之注意事項再填寫本頁) I ·1 tr---------^ίντ. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公龙） 6 經濟部智祛財產局_工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4) 能夠併入發明之中的熱啟動射流光學切換電路之範例係揭 露於發給佛奎特（Fouqet)等人之美國專利第5,699.462號中 *在此併入本案以為參考資料。 現在參考第2圖，其中係概略地提出薄膜加熱器底部 構造11之一頂部平面圖，該圖期示一依照發明之加熱器電 阻器結構陣列。薄膜加熱器底部構造^包括有：一多數之 電阻器56;以及一多數之熱傳導區域58,該熱傳導區域個 別地與加熱器電阻器結合，並置於加熱器電阻器之下方， 用來從結合之加熱器電阻器56散熱。藉由顯示之範例，如 同文中更進一步之說明，加熱器電阻器56包含有薄膜電阻 器，同時’熱傳導區域包含金屬區域或乎板。於第2®中 係不顯示熱傳導區域，該熱傳導區域與接近薄膜加熱器底 部搆造邊緣之加熱器電阻器结合，以便來指出該熱傳導區 域不會橫向的延伸越過與其結合的加熱器電阻器* 熱傳導區域將加熱器電阻器熱耦合到例如薄膜加熱 器底部構造11之基質，來構造薄膜加熱器底部構造11之熱 輪廓’並依照本發明，各熱傳導熱消散區域58係單獨地加 以構造*來修改或調整特定加熱器電阻器結構之熱消散能 力’該加熱器電阻器結構係藉由：一特定之加熱器電阻器 :以及一與其結合的熱傳導區域所界定《尤其是，當熱傳 導區域之面積增加時，其熱消散能力增加，且係藉著調整 特定加熱器電阻器構造之熱傳導區域的面積，來調整加熱 器電阻器之熱容量。 藉由一特定之範例’其中安裝與密封構造係裝附到 本紙張尺度適用中困國家標準《：1^)八4規格（210*297公釐> -------------^-------I --------"Sf (請先«讀背面之;i意事項再填寫本頁) 451 07 0 at : _B：___ 五、發明說明（5) {請先閲讀背面之;1意事項再填寫表頁> 薄膜加熱器底部構造之邊緣，例如；可以構造薄膜加熱器 底部構造11的中間部分之中的熱傳導區域58，使其具有之 面積大於接近薄膜加熱器底部構造1〗之邊緣的熱傳導區域 58者，以便來對整個薄膜加熱器底部構造11提供一更為均 勻的熱特徵。會發生此狀況係因為：由於較鄰近安裝與密 封結搆，接近薄联加熱器底部構造之邊緣的加熱器電阻器 將具有較大之熱消散能力，該薄膜加熱器底部構造具有安 裝舆密封結構裝附到其邊緣，同時由於薄膜加熱器底部構 造之電介質層的相對不良之熱傳導能力，薄膜加熱器底部 構造中問之内的加熱器電阻器將具有較少的熱容量》 藉由另一個範例，其中一安裝結搆係裝附到薄琪加 熱器底部構造11之中間部分，例如；可以構造接近薄膜加 熱器底部構造11之邊緣的熱傳導區域58，使其具有之面積 大於薄膜加熱器底部構造11的中間部分之中的熱傳導區域 58者，以便來對整個薄膜加熱器底部構造u提供一更為均 勻的熱特徵。 經濟部智慧財產局具Η消f合作社印製 一般而言可以«聪到，薄膜加熱器底部構造11之：熱 消散特徵、樣式、或輪廓係藉著改變或選擇熱傳導區域之 面積加以調整，作為薄膜底部構造之中位置的函數。 可以根據標準的薄膜積艎電路加工來製造薄骐加熱 器底部構造11，包括有：化學蒸氣沉積法、抗感光沉積法 、光革、顯影developing以及蝕刻、例如：如共同頒發之 美國專利第4,719,477號與美國專利第5,317,346號中所揭 露者，在此併入文中以為參考資料》 本紙張&度適用中S因家標準（CNS)A4規格⑵0 X 297公3Π

經濟部智慧財產局®工消費合作社'tpM Α7 Β： 五、發明說明（6) 現在參考第3圊，其中係提出加熱器底部構造丨丨之一 特定成果的不按比例之概略橫載面圊，該田經由一代表性 4加熱器電阻器所取得》薄膜加熱器底部構造U更特別包 括有··一矽基質51 : —熱成長之二氧化矽層53,玆二氧化 矽層配置於矽基質51之上；以及一具有樣式之金屬處理層 ’該金屬處理層包括有：配置於熱氧化物層53之上的金屬 底面積或平板58。一沉積的二氧化妙層54係配置於第一金 屬處理層之上，該金屬處理層包括有金屬底面積58，同時 一包括有例如鋰鋁之抵抗層55係形成於沉積的氧化物層54 之上。一具有樣式之金屬處理層57係配置於抵抗層55之上 ，該金屬處理層包含之鋁有例如添加少量百分比的銅且/ 或碎。 金屬處理層57包含有金屬處理圖形，該圖形藉由適 當的遮蓋與蝕刻所界定·金屬處理層57之遮蓋與蝕刻亦界 定電阻器區域》尤其是，除了移除其中形成加熱器電阻器 之金屬處理層57的部分圖形之外’抵抗層55與金屬處理層 57—般係互相的重合。以此方法，於一開孔處的傳導路徑 包括有一部分之抵抗層5 5，該開孔位於金屬處理層5 7之中 的一圊形之内，該抵抗層位於傳導圖形之中的開孔或空味 之處。另一種說法是：藉由提供第一與第二金屬圖形來界 定一電阻器區域，該第一與第二金屬圖形終止於電阻器區 域周圍之上的不同位置。第一與第二圖形包含有電阻器之 接頭或導線，該電阻器有效地包括一部份之抵抗層，該抵 抗層係位於第一與第二圊形的邊界之間。依照此形成電阻 本紙張尺度通用令國國家標準（€阳)八4规格（210 * 297公«) 9 ------ -----I I ---! I I —訂.I I I —-- < ΐϊ先閱tf背面之;χΐ事項再填寫本頁) 4 510 7 0 a： B7_ 五、發明說明（7) (請先Μ讀背*之注意事項再填冩本頁> 器之技術，可以同時蝕刻抵抗層55舆金屬處理層，來形成 具有樣式之互相重合層。接著，於金屬處理層57之中蝕刻 開孔，來界定電阻器。因此，加熱器電阻器56係依照金屬 處理層57之中的圖形内之空陈*特定地形成於抵抗層55之 中。 金屬底面積58係位於加熱器電阻器之下方，且係緊 鄰舆其結合的加熱器電阻8 56,並包含有熱消散之熱傳導 區域。依照此發明，金屬底面積之區域（一般係為平面）係 單獨地構造，來使薄片组成之加熱器電阻器結構違到一所 需的熱消教能力，該加熱器電阻器結構藉由：加熱器電阻 器；以及與其結合的金屬底面積所形成。如此容許修改薄 膜加熱器底部構造11之熱特黴· 經濟部智"財產局員工消費合作社印*']衣 一沉積鈍化層係配置於：金屬處理層57 :抵抗層55 之暴露部分；以及軋化物層53之暴露部分的上方，該沉積 鈍化層包含有：一層59之氮化矽（Si3N4);以及一層60的矽 碳（SiC)。否則*例如可以將一钽鈍化層配董於合成的鈍 化層59、60之上，該钽鈍化層包括有鈕底面積61，該合成 的鈍化層位於加熱器電阻器56之上，來提供機械鈍化 mechanical passivation，以吸收壞動氣泡的孔枯麼力， 該氣泡依照加熱器電阻器之有選擇性的供給能董，而產生 於波導件基質13之中的流艎内。 現在參考第4圖，其中係簡單地提出加熱器底部構造 11之另一成果的一概略橫截面圖，該圖經由一代表性的加 熱器電阻器56所取得·第4圖之加熱器底部構造11係類似 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSJA4规格（210 * 297公釐） A7 A7 經濟部智慧时產局員工消費合作杜印製 _______B7__ 五、發明說明（Ο 於第3®之加熱器底部構造1】，且包括有一金屬平板58-該金屬平板係藉由通道158電子連接到矽基質51。通道158 可以包含有：如第5圏中所顯示之圓柱狀通道；或是如第6 圊中所顯示之線狀通道。通道158係藉由：例如，於沉積 第一金屬處理層之前，蝕刻熱氧化物層53之中的通道開孔 所形成’平板58係形成於該第一金屬處理層之中》根據本 發明，各金屬平板58之區域係單獨地加以構造，來對特定 的加熱器電阻器結構界定一所需的熱消散能力。 現在參考第7圖，其中係簡單地提出加熱器底部構造 11之其他成果的一概略橫截面圓，該圖經由一代表性的加 熱器電阻器56所取得。第7圖之加熱器底部構造11係類似 於第3圖之加熱器底部構造1〗，且其包括有金屬平板58, 該金屬平板係配置於妙基質5 1之上，並藉以電子連接到矽 基質51。金屬平板58基本上係為大接點，且係藉由例如在 沉積第一金屬處理層之前，於熱氧化物層53之中蝕刻適當 的開孔所形成，金屬平板58係形成於該第一金屬處理層之 中。根據本發明，各金屬平板58之區域係單獨地加以選擇 ’來對特定的加熱器電阻器結構界定一所需的熱消散能力 〇 應體認到的是：薄膜加熱器底部構造11可以包括主動 裝置，於該案例中’熱氧化物層53的結構與金屬處理層的 結構之間將形成額外的層’該金屬處理層包括有金屬平板 58。例如，聚合矽將沉積於熱氧化物層之上，並形成樣式 ’且將沉積、硬化與回流一摻有顯影劑之氧化物層。 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS)A4規格（2】0*297公釐） ------------裝-------- 訂· 1 I !線 <讀先W讀背面之;lt事項再填S本頁) 11 451〇"^〇 A7 B7 五、發明說明（9 ) 如此以上述已經成為一加熱器底部構造之揭露内容 ’該加熱器底部構造係可使用於光學切換電路，且其有益 地包括加熱器電阻器，該加熱器電阻器具有獨立修改的熱 消散特徵。 雖然以上所述已經說明並顯示發明之特定具體實施 例’對熟知此技藝的人士而言，可以從其進行不同的修正 與改變’而不背離本發明藉由以下之申請專利範圍所界定 的範疇與精神。 元件標號對照 經濟部智.€財產局員工消費合作社印製 ll···薄膜加熱器底部構造/印模 13…波導件基質 15…加熱器基質 21…射流光學開關 51…矽基質 53…氧化物層/二氧化矽層 54…氧化物層/二氧化矽層 56…加熱器電阻器 57…金屬處理層 58…熱傳導區域 59…鈍化層 6〇…純化層 61…底面積 158…通道 -------------------—訂·------—線'y <铕先/«讀背面之立意事項再填寫本頁> 55…抵抗層 本紙張尺度適用_因因家標準<匚1^认4規格（21〇* 297公釐） 12

Claims (1)

1. AS070__1六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印友

   1. 一種電阻器加熱器陣列，其包含有： 一薄膜底部構造（11); 一多數之加熱器電阻器（56)，該加熱器電阻器形 成於該薄膜底部構造之中；及 一多數之熱傳導區域（58)，該熱傳導區域個别地 與該加熱器電阻器結合，且與該加熱器電阻器非傳導 性地隔離’各該熱傳導區域位於鄰接其中之一個該加 熱器電阻器之處，用來從該舆其結合的加熱器電阻器 消散熱量，其中該熱傳導匾域具有各自的區域，選擇 該區域，以便來修改其中與該區域結合的加熱器電阻 器之各自的熱消散能力》 2-如申請專利範圍第1項之加熱器電阻器陣列，其中該加 熱器電阻器包含有平面的加熱器電阻器，且其中該熱 傳導區域包含有平面的熱傳導區域。 3. 如申請專利範圍第2項之加熱器電阻器陣列，其中該平 面的熱傳導區域包含有平面的金屬區域。 4. 如申請專利範团第3項之加熱器電阻器陣列，其中該平 面的加熱器電阻器係藉著二氣化矽（53)與該平面的金 屬區域隔離。 5. 如申請專利範圍第4項之加熱器電阻器陣列，其令該薄 膜底部搆造包括有一矽基質（51)。 6. 如申請專利範圍第】項之加熱器電阻器陣列其中該薄 膜底部構造包括有一矽基質（51)，且其中該熱傳導區 域包含有金屬區域》 本紙張尺度適用中國西家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 ( - . — — — — — — Ι/ If — — -III— — — — « — — 111 — — — (請先紀讀背面之注意事項再填寫本頁) 蛵^郁智慧^產局員工消費合作社^"^ AS RS Cb D? 申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項之加熱器電阻器陳列，其中該金 屬區域係連接到該石夕基質β 8. 如申請專利範固第7項之加熱器電阻器陣列，其更包括 有金屬通道（！ 58)，該金屬通道用來將該金屬區域連接 到該矽基質》 9. 如申請專利範圍第7項之加熱器電阻器陣列其中該金 屬區域包含有金屬接點平板β 1 〇·如申清專利範圍第I項之加熱器電阻器陣列其中該熱 傳導區域之面積係依照熱傳導區域各自的位置而改變 ’該熱傳導區域位於該薄膜底部構造之中。 Η·如申清專利範圍第1〇項之加熱器電阻器陣列，文中該 薄骐底部構造的一中問部分之中的熱傳導區域’該熱 傳導區域各自具有的面積係大於接近該薄膜底部構造 之邊緣的熱傳導區域面積。 1 2.如申請專利範圍第1 〇項之加熱器電阻器陣列，文中該 薄膜底部構造的一中間部分之中的熱傳導區域，該熱 傳導區域各自具有的面積係小於接近該薄膜底部構造 之邊緣的熱傳導區域面積。 13.如申請專利範圍第1項之加熱器電阻器陣列，其更包括 有一波導件基質（13) ’該波導件基質鄰接該薄膜底部 構造，該薄膜底部構造具有一多數之射流光學切換元 件’該射流光學切換元件係藉著來自於該加熱器電阻 器之熱能源啟動》 本纸狀度通用中® s家鮮（CNS)A4規格⑵(J X 297公爱> t------- I ---------^ <:ί-"ϋ:ί4'*-;χέ事珀再 Mti:本頁》 14