TW455548B - Structure of inkjet printhead chip and method for detecting the lifespan and defect thereof - Google Patents

Description

455548 5869twf.doc/006 A7 B7 五、發明説明（/ ) 本發明是有關於一種噴墨印頭檢測方法，且特別是 有關於一種噴墨印頭晶片之結構及其壽命與缺陷之檢測方 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 法。 目前使用噴墨印頭之噴墨式印表機已被普遍使用， 而噴墨印頭爲其主要耗材。整個噴墨印頭製程中，噴墨印 頭晶片之製程屬於前段製程，須再以後續製程將噴墨印頭 晶片與其他元件組裝成一完好的噴墨印頭。所以，若能及 時、準確、並簡易地檢驗晶片品質，不僅能確保噴墨印頭 成品品質，同時可減少不必要的製程浪費，降低製程成本。 且，由於目前噴墨式寬幅印表機的發展，噴墨印頭的回收 再製造，以及使用者自行塡充墨水的趨勢，將使得噴墨印 頭晶片被使用至壽命殆盡。此時，如何隨時、簡易、並準 確地偵測噴墨印頭的晶片壽命便顯得十分重要，1卩此一 來，才能適時地更換噴墨印頭，防止在列印途中噴墨印頭 晶片完全毀損，避免不必要的列印成本浪費。’ 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 噴墨印頭晶片的缺陷是由於構成噴墨印頭晶片的材 質爲易碎的矽晶片，經由加工形成墨水槽後易沿墨水槽方 向斷裂所形成。而噴墨印頭晶片的壽命則是由噴墨印頭晶 片上金屬保護層的老化程度來判定，由於噴墨後殘餘之墨 水氣泡會打在金屬保護層上，所以會逐漸老化。 第1圖是習知噴墨印頭晶片之俯視示意圖。請參照第 1圖，整個噴墨印頭晶片100爲長方形；墨水槽108爲狹 長形，位於噴墨印頭晶片100之上，沿著長軸將噴墨印頭 晶片100分爲兩個部份；每一部份皆配置有材質爲鋁的兩 3 本紙乐尺度適用中國國家標率（CNS) A4規淋（210X297公嫠） A7 B7 9twf-d〇c/006 五、發明说明（爻） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 組導線102，導線之形狀爲一梳狀結構；此梳狀結構每一 分支接近根部相連之處皆配置有一加熱器106，因此，這 些加熱器106大致平行排列於墨水槽108兩狹長邊之外 側.；材質爲钽之金屬保護層104則被覆於此兩平行排列的 加熱器106上。 由上述結構得知，習知噴墨印頭晶片100,其墨水槽 108兩長邊外側的線路是獨立絕緣的，無法及時檢驗出噴 墨印頭晶片100沿墨水槽108方向的裂縫110。且習知噴 墨印頭晶片100的檢測方法其中一種是使用影像辨識系統 以檢驗晶片是否斷裂，另一檢測方法則是將噴墨印頭晶片 100由噴墨頭破壞拆解後，由顯微鏡直接觀察加熱器106 上方金屬保護層104的色澤變化，粗略地判定噴墨印頭晶 片100是否老化。 ’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，習知以影像辨識系統來檢驗噴墨印頭晶片是 否斷裂以及噴墨印頭晶片老化程度的方法，不僅增加製造 成本，且降低生產速率。但是，若不及時檢驗出晶片是否 斷裂或微量的龜裂，則會造成後段封裝製程的浪費。甚至， 在整個製程中完全沒有檢測出瑕疵品的瑕疵，而使此瑕疵 品流入顧客手中，於顧客使用時，上述的龜裂會越來越嚴 重，而影響到列印品質。而將噴墨印頭晶片拆解以顯微鏡 觀察，則屬破壞性檢測，會破壞噴墨印頭，僅能以抽樣檢 測方式對噴墨印頭之生產進行品質管制。 因此本發明提供一種噴墨印頭晶片之結構及其壽命 與缺陷之檢測方法，於噴墨印頭晶片上設置一線路，此線 4 本紙張尺度適用中國國家揉準（〇阳）八4坑格（210父297公嫠） 經濟部智.¾財產局員工消費合作社印製 4 8 5S69twf.d〇c/〇〇6 Α7 五、發明说明（彡） 路的電阻可以直接由金屬保護層所延伸出之接線區測得， 且不影響其他原有電路的正常工作狀態。此特殊設計電路 所量得的龜阻可明確地反應晶片是否斷裂，甚至是微量的 龜裂。 本發明提供-種噴_§貞晶片之結其壽命與缺 陷之檢潮方法’於D貝墨印頭晶片上設置一線路，此線路的 電阻可以從捲m接合技術所使用之軟性電路板測得，且不 影響其他原有電路的正常工作狀態。此特殊設計電路所量 得的電阻可明確地反應晶片是否斷裂，甚至是微量的龜 裂。而且，從軟性電路板上量測電阻是噴墨印頭製程中既 有的測量，並不影響原有生產速率。而且本發明之方法亦 可對使闬中之噴墨印頭進行檢測，以估算其可供使用之壽 •. 么 1 口 η 〇 根據本發明’提出一種噴墨印頭晶片之結構及其壽 命與缺陷之檢測方法。於噴墨印頭晶片上設計一線路，此 特殊設計的線路並非使用材質爲鋁的導電層，而是使用材 質爲鉬的金屬保護層°此金屬保護層有部份區域被覆在加 熱器的上方’當噴墨頭正常列印時，加熱器即被加熱，此 金屬保護層亦同時被加熱’進而產生高溫氣泡將墨水推 出，墨水噴出後，殘餘的墨水氣泡會打在金屬保護層上， 故金屬保護層較容易老化。且此金屬保護層老化時，金屬 保護層之電阻亦隨之增大，所以可以由此特殊設計線路的 電阻値得知噴墨印頭晶片的老化程度，進而得知噴墨印頭 晶片的壽命。 本紙張尺度適用中国國家樣準（CNS > Α4既格（210Χ297公釐） ------L---' ^------訂------t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4已5548 5869t\vf.doc/006 A7 B7 五、發明説明（¥) 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，F文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖式之簡單說明： 第1圖繪示習知噴墨印頭晶片之俯視示意圖： 第2圖繪示本發明串聯式金屬保護層噴墨印頭晶片之 俯視示意圖； 第3A圖與第3B圖繪示本發明並聯式金屬保護層噴 墨印頭晶片之俯視示意圖； 第4A圖與第4B圖繪示本發明具有金屬保護層噴墨 印頭晶片之俯視示意圖；以及 第5圖繪示本發明噴墨印頭晶片電阻値之量測方法。 圖式之標記說明： ^ 100、200、300 ' 400、500 :噴墨印頭晶片 102、202、302 :導線 104 ' 204、304、404 :金屬保護層 106、206、306、406 :加熱器 108、208、308 :墨水槽 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 110 :裂縫 210、310、410、504 :接線區 502 :軟性電路板 506 :接腳 508 :探點 第一實施例 本紙張尺皮適用中國國家標準（CNS > Μ規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 6S^4§ 5 869t wf.doc/006 A7 B7 五、發明説明（f) 第2圖繪示依照本發明之較佳實施例，一種噴墨印頭 晶片之結構及其壽命與缺陷之檢測方法，具有串聯式金屬 保護層之噴墨印頭晶片的俯視示意圖。 請參照第2圖，狹長形的墨水槽208橫越噴墨印頭晶 片200之上’梳狀結構之導線202分佈在晶片200上，梳 狀導線202結構之根部位於墨水槽208兩長邊的外側，而 梳狀導線202之每一分支則是由墨水槽208兩側分別向晶 片200外緣延伸，導線202之材質包括鋁。梳狀結構之每 —分支在接近根部相連的地方配置有一加熱器206,因此* 所有的加熱器206平行排列於墨水槽208兩長邊的兩側。 金屬保護層204之一部份被覆於加熱器206上，並於墨水 槽208兩長邊的外側形成兩條基本上平行的線路，而金屬 保護層204之材質則包括鉬。接著，將兩金屬保護1層204 之平行線路的其中一側橫越墨水槽208之一短邊，使兩平 行線路串聯，並於兩平行線路之另一側分別延伸出兩接線 區210，其中一平行線路所延伸出的接線區210是經過墨 水槽208非串接兩平行線路之另一短邊，與另一平行線路 相鄰，再回繞至噴墨印頭晶片200長邊之內側。經由此技 術，金屬保護層204具有串聯的形式，且能夠同時檢測墨 水槽208兩端之龜裂。如此製備的金屬保護層204具有初 始値約爲2Ω至lOOkQ之電阻値。 此外，因爲噴墨印頭晶片200的壽命是由量測金屬保 護層204之電阻値而得知，此電阻値正比於加熱器206上 本紙張又度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公嫠） ------------袭------訂------來 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 45 55 4^ 5 869twf.doc/006 A7 B7 五、發明説明（<) ^^1 fn J----1 - - I i : I 1.^1^1 n ^^^1 *^Te, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 方金屬保護層204之老化程度，而金屬保護層204之所以 老化，其成因是由於列印時金屬保護層2〇4被加熱器206 加熱以及噴墨後殘餘之墨水氣泡打在金屬保護層204上所 造成。 請參照第5圖，其所繪示爲本發明噴墨印頭晶片電阻 値之量測方法，軟性電路板502貼合於噴墨印頭晶片500 ’ 軟性電路板502之接腳506與噴墨印頭晶片500上之接線 區504接觸，並連接至相對應的探點508。其中軟性電路 板上502具有數個探點508與數個接腳506 ’而每一個探 點分別與一個對應的接腳506電性連接。因此’量測金屬 保護層的電阻時只須將量測電阻儀器之探針與探點508接 觸，即可獲得金屬保護層的電阻値’進一步判斷噴墨印頭 晶片500的老化程度及其缺陷。 " 上述電阻値之量測亦能以量測電阻儀器之探針與接 線區504直接接觸，不須透過軟性電路板502而直接量測。 第二實施例 例 法 圖 經 濟 部 智 慧 財 A 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 第3Α圖與第3Β圖分別繪示依照本發明之較佳實施 一種噴墨印頭晶片之結構及其壽命與缺陷之檢測方 具有並聯式金屬保護層之噴墨印頭晶片的俯視示意 請參照第3Α圖與第3Β圖’狹長形的墨水槽308橫 越噴墨印頭晶片300之上，由m字形排列成之梳狀導線302 分佈在墨水槽308兩長邊的兩側，梳狀結構之根部與墨水 槽308相鄰，且導線302之材質包括鋁。梳狀結構之每一 本紙張尺度適用中困國家樣隼（CNS > A4it格（210X297公嫠）

AM twf.doc/006 A7 B7 五、發明説明（^) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 分支在接近根部相連的地方配置有一加熱器306，因此， 所有的加熱器306平行排列於墨水槽308兩長邊的兩側， 而梳狀導線302之每一分支則是由墨水槽308兩側分別向 晶片300外緣延伸。金屬保護層304之一部份被覆於加熱 器306上，並於墨水槽308兩長邊的外側形成兩平行線路， 而金屬保護層304之材質則包括鉅。接著，將兩金屬保護 層304之平行線路的兩側橫越墨水槽308之兩短邊，將兩 平行線路並聯，形成一口字形金屬保護層線路。最後，於 兩平行線路分別延伸出兩接線區310，完成金屬保護層304 之配置。如此製備的金屬保護層304具有初始値約爲2Ω 至100k Ω之電阻値。 請注意，第3A圖所垂直延伸出的金屬保護層304之 兩接線區310，是分佈在噴墨印頭晶片300之兩側S。而第 3B圖所垂直延伸出的金屬保護層304之兩接線區310，是 分佈在噴墨印頭晶片300之同一側。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於金屬保護層304是並聯的形式，墨水槽308之兩 側皆有金屬保護層304通過，所以當晶片產生龜裂時，藉 由金屬保護層304電阻値之變化，可以檢測出此一缺陷。 與第一實施例相同，金屬保護層304會隨著噴墨印頭使用 時間增加而老化，量測金屬保護層304之電阻値變化，並 與其起始電阻値比較，即可推知噴墨印頭之使用壽命。 此外，因爲噴墨印頭晶片200的壽命是由量測金屬保護層 304之電阻値而得知，此電阻値正比於加熱器306上方金 屬保護層304之老化程度，而金屬保護層304之所以老化， 本紙張尺度適用中國困家樣隼（CNS ) A4规格（210X297公釐） ^5554 ^869twf doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 五、發明说明（g) 其成因是由於列印時金屬保護層304被加熱器306加熱以 及噴墨後殘餘之墨水氣泡打在金屬保護層304上所造成。 第5圖所繪不爲本發明噴墨印頭晶片電阻値之星測 方法，金屬保護層304電阻値之量測方法如第一實施例後 段所述。 第4Α圖與第4Β圖繪示本發明具有金屬保護層噴墨 印頭晶片之俯視示意圖°請參照第4Α圖’加熱器406平 行配寘在長方形噴墨印頭晶片400兩長邊之內側’部份金 屬保護層404被覆在加熱器406之上方’於長方形噴墨印 頭晶片400兩長邊之兩側形成兩平行線路，並分別延伸出 接線區4丨〇 ’完成金屬保護層404之配置。如此製備的金 屬保護層304具有初始値約爲2Ω至lOOkQ之電阻。 請參照4B圖，加熱器406平行配置在長方形噴墨印 頭晶片400兩長邊之內側，部份金屬保護層404被覆在加 熱器406之上方’並於長方形噴墨印頭晶片4〇〇兩長邊之 內側形成兩平行線路’最後’於長方形噴墨印頭晶片400 之一·寬邊將此兩平行線路連接成爲串聯結構，並於另一寬 邊分別延伸出接線區410 ’完成金屬保護層404之配匱。 如此製備的金屬保護層304具有初始値約爲20至100ki} 之電阻値。 因爲此噴墨印頭由晶片兩旁供墨’不需製作墨水槽 於晶片上’所以不需考慮沿墨水槽之裂縫的問題。與前述 第一與第二實施例類似，金屬保護層404會隨著噴墨印頭 本纸浪尺度速用中國困家梯芈（CNS )A4规格（2丨〇x 297公着） ---^^^1 ^^^1 ^^^1 1 i an· t I »^—^1--iJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 455548 5 869twf.doc/006 A7 _B7___ 五、發明説明（^) 使用時間增加而老化，量測金屬保護層404之電阻値變化， 並與其起始電阻値比較，即可推知噴墨印頭之使用壽命。 第5圖繪示本發明噴墨印頭晶片電阻値之量測方法， 金屬保護層404電阻値之量測方法如第一實施例後段所 述。 由於位於加熱器上之金屬保護層在列印的過程中， 溫度會升高，且噴墨後殘餘之墨水氣泡會打在金屬保護層 上，所以金屬保護層會老化，而增大電阻値。因此，本發 明是利用噴墨印頭晶片上之金屬保護層其電阻値增大的程 度來檢測噴墨印頭晶片的缺陷及壽命。利用軟性電路板量 測金屬保護層之電阻可於噴墨印頭製程中進行，並不影響 原有生產速率，且可提高產品良率。而且本發明之方法亦 可對使用中之噴墨印頭進行檢測，以估算其可供使^之壽 命。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 Γ- .____- - - - - - - 1 --^^ !! 1— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -s 經濟部智毡財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 455548 A8 5 S69twf.doc/006 C8 D8 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種噴墨印頭晶片之結構，應用於一噴墨印頭晶 片’至少一墨水槽配置於該噴墨印頭晶片之上，橫越該噴 墨印頭晶片，複數組導線分布於該墨水槽之兩側，複數個 加熱器內嵌於該些導線，大致平行排列於該墨水槽之兩 側，該噴墨印頭晶片之結構其特徵在於： 具有一金屬保護層線路’被覆在該些加熱器之上 方，該金屬保護層線路先分別連接該墨水槽兩側之該些加 熱器，再越過該墨水槽之一端而成爲串聯結構，並延伸出 複數個接線區。 2. 如申請專利範圍第1項所述之噴墨印頭晶片之結 構，其中該金屬保護層線路之電阻値的初始範圍約爲2Ω 至 lOOkQ。 3. —種噴墨印頭晶片之結構，應用於一噴墨〗卩頭晶 片，至少一墨水槽配置於該噴墨印頭晶片之上，橫越該噴 墨印頭晶片 '複數組導線分布於該墨水槽之兩側，複數個 加熱器內嵌於該些導線，大致平行排列於該墨水槽之兩 側，該噴墨印頭晶片之結構其特徵在於： 提供一金屬保護層線路，被覆在該些加熱器之上 方，該金屬保護層線路先分別連接該墨水槽兩側之該些加 熱器，再分別越過該墨水槽之兩端而成爲並聯結構，並延 伸出複數個接線區。 4. 如申請專利範圍第3項所述之噴墨印頭晶片之結 構，其中該金屬保護層線路之電阻値的初始範圍約爲2Ω 至 100kQ。 (请先閱讀背面之注意事項真填寫本 本紙乐尺度適用中國國家揉率< CNS )八4規格（210X297公釐) 455548 5 869twf.doc/006 ABCD 經濟部中央榇率局貝工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 5. —種噴墨印頭晶片之結構，應用於一噴墨印頭晶 片，複數個加熱器大致平行分布於該噴墨印頭晶片的兩 側，該噴墨印頭晶片之結構其特徵在於： 提供複數個金屬保護層線路，被覆在該些加熱器之 上方，該些金屬保護層線路分別連接該噴墨印頭晶片兩側 之該些加熱器，並延伸出複數個接線區D 6. 如申請專利範圍第5項所述之噴墨印頭晶片之結 構，其中該些金屬保護層線路之電阻値的初始範圍約爲2 Ω至丨00k Ω。 7. —種噴墨印頭晶片之結構，應用於一噴墨印頭晶 片，複數個加熱器大致平行分布於該噴墨印頭晶片的兩 側，該噴墨印頭晶片之結構其特徵在於： 提供一金屬保護層線路，被覆在該些加熱舍之上 方，該金屬保護層線路先分別連接該噴墨印頭晶片兩側之 該些加熱器，再越過該噴墨印頭晶片之一端而成爲串聯結 構，並延伸出複數個接線區。 8. 如申請專利範圍第：L項所述之噴墨印頭晶片之結 構，其中該金屬保護層線路之電阻値的初始範圍約爲2Ω 至 lOOkD。 9. 一種噴墨印頭晶片其壽命與缺陷的檢測方法，應用 於一噴墨印頭晶片，該噴墨印頭晶片分布有一金屬保護層 線路，該金屬保護層線路延伸出複數個接線區，該方法包 括： 以一檢測器直接接觸該些接線區而測得該金屬保護 mm··· vwvw i^m ^^^^1 mV nn ^^^^1 1 1 .¾ i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家梂丰（CMS ) A4現格（210X297公釐） 45 55 4 8 5869twf.doc/006 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 層線路之電阻値：以及 以該金屬保護層線路之電阻値增大之範圍判斷該金 屬保護層的老化程度。 10. —種噴墨印頭晶片其壽命與缺陷的檢測方法，應 用於一噴墨印頭晶片，該噴墨印頭晶片分布有一金屬保護 層線路，該金屬保護層線路延伸出複數個接線區，該方法 包括： 以一檢測器直接接觸該些接線區而測得該金屬保護 層線路之電阻値；以及 以該金屬保護層線路之電阻値判斷該金屬保護層線 路是否斷裂。 11. 一種噴墨印頭晶片其壽命與缺陷之檢測方法，應 用於一噴墨印頭晶片，該噴墨印頭晶片分布有一金fe保護 層線路，該金屬保護層線路延伸出複數個接線區1該方法 包括： 經濟部中央橾隼局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 提供一軟性電路板，該軟性電路板上具有複數個探 點與複數個接腳，該些探點分別與對應之該些接腳電性連 接，且該些接腳分別對應於該金屬保護層線路之該些接線 區，使該些接腳分別與該些接線區接觸； 以檢測器測量該些探點，而測得該金屬保護層線路 之電阻値；以及 以該金屬保護層線路之電阻値增大之範圍判斷該金 屬保護層的老化程度。 12. —種噴墨印頭晶片其壽命與缺陷之檢測方法，應 本紙張尺度逍用中國困家梂率（仁阳）入4此格（210父297公釐） 5s 4 8 A8 ^ Ββ 5869twt.d〇c/006 C8 D8 六、申請專利範圍 用於一噴墨印頭晶片，該噴墨印頭晶片分布有一金屬保護 罾線路，該金屬保護層線路延伸出複數個接線區，該方法 包括= 提供一軟性電路板，該軟性電路板上具有複數個探 點與複數個接腳，該些探點分別與對應之該些接腳電性連 接，且該些接腳分別對應於該金屬保護層線路之該些接線 區，使該些接腳分別與該些接線區接觸； 以檢測器測量該些探點，而測得該金屬保護層線路 之電阻値；以及 以該金屬保護層線路之電阻値判斷該金屬保護層線 路是否斷裂。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部t央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度速用中國困家橾準（CNS ) A4现格（210X297公釐）