CN103069598A - 具有处于薄膜片材中且基本垂直于衬底的电极的压电机构 - Google Patents

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Abstract

通过在衬底上形成第一电极和第二电极，并且在所述衬底上以及相邻的第一电极和第二电极的所述侧表面之间沉积材料以形成薄膜片材，来形成压电执行器，在所述薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的第一表面朝向所述薄膜片材的与所述第一表面相反的第二表面延伸。所述第二电极与所述第一电极相间交叉。所述第一电极和所述第二电极的侧表面具有至少基本垂直于所述衬底。所述薄膜片材将响应通过在所述第一电极和所述第二电极上施加电压而在所述薄膜片材中感生的电场物理地变形。

Description

具有处于薄膜片材中且基本垂直于衬底的电极的压电机构
相关申请
本专利申请涉及先前提交的并且目前待决的、名称为“Piezoelectric actuator having embedded electrodes”的PCT国际专利申请，其于2009年10月30日提交，分配的专利申请号为PCT/US09/62866 （代理人卷号为200902858-1）。
背景技术
采用流体喷射装置喷射流体滴。例如，喷墨打印装置向媒质（如纸）喷射墨水滴以在媒质上形成图像。一种流体喷射装置是压电流体喷射装置。在压电流体喷射装置中，利用压电效应机械地喷射流体滴。具体地，在压电材料制成的柔性片材中感生出电场，从而导致片材物理地变形。片材的物理变形减小了相邻腔中流体的体积，从而喷射一个或多个流体滴。
附图说明
图1是压电流体喷射组件的示例性截面侧视图。
图2是压电流体喷射组件的示例性仰视图。
图3是压电流体喷射组件的执行器的详细的示例性截面前视图。
图4是压电流体喷射组件的执行器的一部分的另一个详细的示例性截面前视图。
图5是压电流体喷射组件的执行器的一部分的比图3和4更加详细的示例性截面前视图。
图6是压电流体喷射组件的执行器的示例性制造方法的流程图。
图7是形成压电执行器的电极的示例性添加方法的流程图。
图8A和8B是描绘图7方法的示例性性能的视图。
图9是形成压电执行器的电极的示例性删减方法的流程图。
图10A和10B是描绘图9方法的示例性性能的视图。
图11是在压电执行器的电极上形成金属层的示例性方法的流程图。
图12A和12B是描绘图11方法的示例性性能的视图。
图13是在电极之间沉积材料以形成压电执行器的薄膜片材的示例性方法的流程图。
图14是在压电执行器的电极上形成表面电极的示例性方法的流程图。
图15A和15B是描绘图14方法的示例性性能的视图。
图16是示例性典型流体喷射装置的框图。
具体实施方式
如在背景技术中提到的，在压电流体喷射装置中，在压电材料制成的柔性片材内感生出电场会导致片材物理地变形。从片材表面到相邻腔内的流体的这种机械响应传递使得流体发生位移并被加压，从而喷射出一个或多个流体滴。电场是通过在置于柔性片材上的电极上施加电压而在片材内感生出的。
常规上，电极是以相对置的方式布置在片材上。第一个电极连接到片材的上表面，而下电极连接到片材的下表面。这种电极布置结构在向电极间施加给定电压时能够提供来自片材的相对较大的机械响应。然而，制造具有以这种相对置方式布置在片材上的电极的流体喷射装置意味着必须与电极形成可靠的电连接，这相对较难实现，会导致较高的制造成本。
因此，已经尝试的一种将电极布置在片材上的低成本方案是将两个电极安置在片材的同一表面上，例如以相间交叉的方式，从而得到所谓的交叉电极（或称交指型电极）。在电极布置在片材同一表面上的流体喷射装置中形成连接到两个电极的电连接较容易实现，因此导致较低的制造成本。然而，这种电极布置对于向电极间施加的给定电压，在片材内提供的感生机械响应较小。当压电材料是压电陶瓷时，交叉电极具有另一优点。在此情形中，在压电陶瓷膜的一个表面上不存在电极，这允许使用更大范围的籽晶材料，以便在薄膜生长时对齐晶体结构。尽管如此，使用这种交叉电极时导致的相对较低的机械响应还是阻碍了目前对交叉电极的应用。
发明人已经研发出了一种方案，其中，可将电极布置在片材的同一表面内同时仍实现与将电极以相对置方式布置在片材上时几乎相同的性能。在本发明的方案中，交叉电极在压电陶瓷片材内从片材的第一表面（诸如下表面）朝向片材的与第一表面相反的第二表面（诸如上表面）延伸，而不是将交叉电极安置在片材的同一平面上。交叉电极具有至少基本垂直于衬底（诸如隔片）的侧表面，压电陶瓷片材位于所述衬底上。
发明人已经发现，与将电极布置在片材的相对侧相比，使电极处于压电陶瓷片材中仍能提供较容易的电连接以及提供形成这类电连接时较高的可靠性。与将电极布置在片材的相对侧相比，使得电极在片材的同一表面内可以提供在片材中感生的近乎相同或更大的机械响应。交叉电极的侧表面至少基本垂直于衬底（其中压电陶瓷位于所述衬底上），这在向电极之间施加电压时提供了在片材中感生的更加优化的电场。
具体地，在压电陶瓷片材内从片材的第一表面至少基本上到与第一表面相反的第二表面感生电场。也就是说，电场的大小和方向在整个片材中是空间均匀的。这是因为电极从片材的第一表面延伸到至少基本上片材的第二表面。此外，电场方向主要平行于压电陶瓷片材平面，并且最低限度地垂直于片材平面。这是因为电极至少基本垂直于其上安置有压电陶瓷的衬底。
图1示出了单晶式压电流体喷射组件100的示例性截面侧视图。组件100包括具有出口104的刚性孔口板102，通过该出口104喷射流体滴。组件100进一步包括具有入口108的柔性隔片106，以接收最终作为滴通过出口104喷射出的流体。组件100还包括多个刚性侧壁110A和110B，统称为侧壁110，其将孔口板102与隔片106分开。更一般地说，隔片106是衬底。
组件100的流体腔112由孔口板102、隔片106和侧壁110限定，以在通过出口104喷射流体滴之前容纳通过入口108接收的流体。沿隔片106与流体腔112相对地放置压电执行器114。在执行器114内感生电场，导致执行器114物理地变形，这使得隔片106和执行器114向腔112弯曲，继而减小流体腔112的尺寸，因此导致流体滴通过出口104喷射出。随后消除电场允许执行器114松弛，这使得隔片106和执行器114返回未弯曲状态。
在图1中描绘了x轴116、y轴118和z轴120。x轴116平行于压电执行器114的长度，在图1中从左指向右。y轴118平行于执行器114的宽度，指向图1的平面。z轴120平行于执行器114的高度，在图1中从下指向上。执行器114响应执行器114内的感生电场而产生的物理变形可以导致执行器114沿x轴116和沿z轴120收缩，并且沿y轴118膨胀。
在图1中，柔性隔片106包括被安置在压电执行器114任一侧的槽口122A和122B，统称为槽口122。槽口122允许隔片106沿x轴116更容易地收缩或膨胀。隔片106沿x轴的这种增加的移动减小了沿x轴116对执行器114的夹持。如图1所示，槽口122未完全穿透隔片106。然而，作为另一例子，槽口122完全穿透隔片106，在该情形中，可以用柔性密封剂或聚合物膜覆盖物来密封槽口122。
图2示出了压电流体喷射组件100的示例性仰视图。在图2中具体描绘了柔性隔片106、入口108和压电执行器114。执行器114包括交叉电极202A和202B，统称为电极202。电极202被嵌入执行器114内。在电极202间施加电压以在执行器114内感生电场，这导致执行器114物理变形。
压电执行器114具有平行于x轴116的长度和平行于y轴118的宽度。电极202A具有沿执行器114的长度延伸的多个指204A和沿执行器114的宽度延伸的条206A，条206A与指204A电连接在一起。同样，电极202B具有多个指204B以及与指204B电连接在一起的条206B。指204A和204B统称为指204，条206A和206B统称为条206。电极202的条206被放置在执行器114的相对侧。电极202B的指204B与电极202A的指204A相互交错，反之亦然。从这个角度来说，电极202B被认为与电极202A相互交叉，反之亦然。指202可以彼此等距分隔，以在指202之间的区域实现相同的电场分布，确保执行器114均匀变形。
图2还描绘了被统称为接触垫片208的接触垫片208A和208B以及被统称为导电迹线210的导电迹线210A和210B。导电迹线210A将接触垫片208A电连接到电极202A，导电迹线210B将接触垫片208B电连接到电极202B。电压源212电连接到接触垫片208，以向电极202提供电压，并因此在压电执行器114内感生电场。
还应注意，x轴116和y轴118限定的平面平行于隔片106（即衬底）的表面。如从图2可见，在电极202和204中间的材料（其是薄膜片材）相比电极202和204占据此平面更多。在一个例子中，在该平面中薄膜片材的宽度与电极202和204的宽度之比为十比一。
图3详细示出了压电执行器114的示例性截面前视图。此外，在图3中更详细地示出了由虚线圈出的执行器114部分。x轴116延伸进图3的平面，并且y轴118在图3中从左向右延伸。z轴120在图3中从上向下延伸；因注意，在这方面，图3中的z轴与图1的从下向上延伸的z轴不同。执行器114包括其中已经形成有电极202A和202B的薄膜片材302。作为一个例子，薄膜片材302是厚度不大于10微米的薄膜，而作为另一个例子，片材302是厚度不大于5微米的薄膜。薄膜片材302包括彼此相对的表面316和318。
联系图3中用虚线圈出的电极202A来示例性地描述电极202。在图3的例子中，电极202A从表面316延伸到表面318。然而，更一般地，电极202A从表面316朝向表面318延伸。也就是说，作为另一例子，电极202A未到达表面318，从而使得电极202A的上表面320在表面318的下方。
电极202A包括被统称为侧表面314的侧表面314A和314B。联系侧表面314A来示例性地描述侧表面314。侧表面314A至少基本垂直于隔片106，如上所述，更一般地说，隔片106是衬底。“至少基本垂直”在本文中一般性地表示侧表面314A与隔片106成一角度312，该角度312在70至105度之间，更具体地，侧表面314A与隔片106成一在80至85度之间的角度312。应注意，侧表面314A的任何波纹都不影响表面314A的整体方向。
已经发现，如图3所示地布置电极202是有利的。具体地，此布置方式在向电极202间施加电压时，在薄膜片材302内提供了更优化的电场。首先，在薄膜片材302的x-y平面内沿被限定在表面316和表面318之间的片材302的整个高度优化地感生出电场。这是因为电极202从图3中的表面316延伸到表面318。第二，电场的方向优化地主要平行于x-y平面，并且最小程度地垂直于x-y平面。这是因为电极202具有至少基本垂直于x-y平面的侧表面。
图4详细示出了压电执行器114的一部分的另一示例性截面前视图。在图4中，与图3中一样，电极202的侧表面至少基本垂直于隔片106。然而，在图4中，电极202从薄膜片材302的表面316朝向薄膜片材318的表面318延伸，但是未延伸到表面318。也就是说，图4中的电极202未到达表面318。这与图3的例子不同，在图3中，电极202延伸到薄膜片材318的表面318，并因此达到表面318。
图5比图3和4更详细地示出了压电执行器114的一部分的示例性截面前视图。在图5中，与图3和4中一样，电极202的侧表面至少基本垂直于隔片106。在图5中示例性地描绘了电极202从薄膜片材302的表面316延伸到片材302的表面318（与图3中一样），或者可以从表面316朝向表面318延伸但未延伸到表面318（与图4中一样）。
如图5所示，可以在电极202（诸如在电极202的侧表面上）上形成金属层506。金属层506可以是铂或其它金属。金属层506用于在电极202之间形成薄膜片材302时保护电极202。例如，电极202可以由镍形成，在形成薄膜片材302期间镍潜在地容易与形成薄膜片材302的材料进行化学相互作用。更一般地，金属层506是导电层，因此也可以是非金属层，只要它是导电的非金属层。
在图5中，被统称为表面电极502的表面电极502A和502B形成在电极202的上表面上。表面电极502有助于将电极202连接到图2的电压源212。具体地，表面电极502相比电极202本身或金属层506更容易连接到图2的导电迹线210。
应注意，电极202可以是导电材料（诸如镍），或者在一个例子中，电极202是不导电材料，其中电极202被认为是电介质。在此例子中，电极202可以不导电，其中存在金属层506（更一般地说，是导电层），因为层506本身导电。就是说，当电极202上存在层506时，电极202本身不必导电，因为层506导电。表面电极502也导电。然而，如果电极202不导电，则表面电极502必须与层502接触。
在图5中，介电密封部504形成在薄膜片材302上。介电密封部504保护薄膜片材302不受在图1流体喷射组件100中片材302可能暴露于湿气和流体的影响。介电密封部504是由防止电极202之间发生电短路（该电短路可以由电解或化学相互作用造成）的电绝缘材料制成的介电密封部。这种材料的例子包括氧化锆、氧化钽和氧化铝。
在图5的具体例子中，表面电极502完全位于介电密封部504中、薄膜片材302的表面318上。然而，当电极202未延伸到薄膜片材302的表面318时，诸如图4中所描绘的，表面电极502替代地至少部分位于薄膜片材302本身内。例如，表面电极502可以完全位于薄膜片材302内。或者，薄膜电极502可以部分地位于薄膜片材302内，并且部分地位于介电密封部504内。
图6示出了制造压电执行器114的示例性方法700。在衬底（诸如柔性隔片106）上首先形成电极202（702）。如已经描述的，电极202至少基本垂直于衬底。稍后在详细说明中将描述在衬底上制造电极202的两种不同方案，具体是添加方案和删减方案。
可以在电极202上形成金属层506（704）。在暴露于电极202间的衬底上不形成金属层。例如，金属层可以是铂。金属层用于在随后制造压电执行器114期间保护电极202并且用作用于确定压电结构的形成方向的籽晶层。稍后在详细说明中将描述可以形成金属层的一种方案。此外，如上所述，更一般地说，金属层506是导电层。
将压电材料沉积在至少电极之间的衬底上，以形成薄膜片材302（706）。例如，所述材料可以是压电陶瓷材料。其它例子包括锆钛酸铅和锆钛酸铅镧。材料被选择成使得所获得的薄膜片材302可以响应薄膜片材302内感生的电场而物理变形，该电场通过在电极202上施加电压而感生出。稍后在详细说明中将描述可沉积材料以形成薄膜片材302的不同方案。
将表面电极502至少部分地形成在电极202的上表面上（708）。表面电极502可以是与电极202和/或电极上的金属层相同或不同的材料，诸如镍、铂、金、铜、等等。稍后在详细说明中将描述可以形成表面电极502的一个方案。
然后，在薄膜片材302上形成介电密封部504（710）。如上所述，介电密封部的例子包括氧化锆、氧化钽和氧化铝。可以通过化学气相沉积（CVD）、通过除化学气相沉积之外的其它沉积技术或通过除沉积之外的其它成型技术来形成介电密封部。例如，可使用原子层沉积（ALD），其是一种CVD。
应注意，在方法700中，是在形成薄膜片材302前，在衬底上形成电极202。此方案是有利的，因为它允许电极202形成有所需的型面，具体是使得电极202具有至少基本垂直于衬底的侧表面。一旦已经按需形成电极202，就在相邻电极202之间形成薄膜片材302。于是，如已经描述的，最终电极202有利地从薄膜片材302的表面316朝向片材302的表面318延伸。
图7示出了可在方法700的部分702中在衬底上添加性地形成电极202的示例性方法。在衬底上沉积导电层（802）。导电层用作籽晶层以促进随后的电极202的形成。在导电层上形成图案化掩膜层（804）。图案化掩膜层具有与电极202在衬底上的所需位置相对应的孔。在这些孔中电化学沉积导电材料以形成电极202（806）。在部分802中预先沉积导电层有助于此电化学沉积过程。然后去除剩余的图案化掩膜层（808），并且去除电极802之间露出的导电层（810），诸如通过蚀刻。
图8A示出了在已经示例性执行了图7方法的部分802和804之后形成的压电执行器114。在隔片106上沉积导电层902（诸如镍）。在导电层902上形成图案化掩膜层904。图案化掩膜层904具有与电极202在衬底上的所需位置相对应的孔906。图案化掩膜层904可以是已经被适当曝光并利用光刻技术显影的光刻胶，或者可以是另一类型的材料。图案化掩膜层904的高度与待形成的电极202的所需高度相对应。
图8B示出了在已经示例性执行了图7方法的部分802、804、806、808和810之后形成的压电执行器114。已经在图8A的图案化掩膜层904的图8A的孔906中沉积了导电材料908（诸如镍），之后已经去除图案化掩膜层904。电化学沉积导电材料908。从而由导电材料908形成电极202。如图8B所示，一旦已经形成电极202，就去除暴露于电极202之间的导电层902。
图9示出了可在方法700的部分702中在衬底上删减性地形成电极202的示例性方法。在衬底上沉积导电层（1002）。在导电层上形成图案化掩膜层。图案化掩膜层具有与衬底上电极202之间的所需空间相对应的孔。蚀刻通过孔暴露出的导电层以形成电极202（1006）。然后去除剩余的图案化掩膜层（1008）。
图10A示出了在已经示例性执行图9方法的部分1002和1004之后形成的压电执行器114。在隔片106上沉积导电层1102（诸如镍、镍钒合金、铂、铱、钌或其它导电材料）。应注意，当存在导电层1102时，前面已经描述的导电层506不必存在。
导电层102的高度与待形成的电极202的所需高度相对应。在导电层1102上形成图案化掩膜层1104。图案化掩膜层1104具有与隔片106上待形成的电极202之间的所需空间相对应的孔。孔1106的宽度和位置与待形成的电极202的上表面之间的空间相对应。换言之，图案化掩膜层1104的宽度和位置与待形成的电极202的上表面保持一致。图案化掩膜层1104可以是已经被适当曝光并利用光刻技术显影的光刻胶，或者可以是另一类型的材料，诸如氮化硅。
图10B示出了在已经示例性地执行图9方法的部分1002、1004、1006和1008之后形成的压电执行器114。已经蚀刻了通过图案化掩膜层1104的孔1106暴露出的导电层1102，并且之后已经去除了图案化掩膜层1104。剩余的导电层1102形成电极202。蚀刻的结果可以是，相比距图案化掩膜层1104较远的导电层1102，距图案化掩膜层1104较近的导电层1102被蚀刻得更多。这样，电极202可以具有不严格地垂直于隔片106的侧表面。
形成电极202的图7和9的方法之间的差异，在于图7的方法是添加性的，图9的方法是删减性的。在添加性方法中，在刚好要形成电极202的地方沉积或添加导电材料908，但是不从隔片106去除导电材料908。相反，在删减性方法中，导电层1102被沉积在整个隔片106上，并且被去除或被删减，从而使得剩余的导电层1102形成电极202。
图11示出了在图6的方法700的部分704中在电极202上形成金属层506的示例性方法。在电极202上以及电极202之间，诸如暴露于电极202之间的衬底上，沉积金属层506（1202）。在金属层506上形成图案化掩膜层（1204）。图案化掩膜层具有至少与电极202之间的空间相对应的孔。图案化掩膜层还可以具有与电极202的上表面相对应的孔。在金属层506通过图案化掩膜层中的孔被暴露出的地方去除金属层506（1206）。然后去除掉剩余的图案化掩膜层（1208）。如上所述，金属层506更一般地说是导电层。
图12A示出了在已经示例性地执行图11方法的部分1202和1204之后形成的压电执行器114。金属层506被沉积在电极202之上和之间。如上所述，金属层506可以是铂或其它金属，并且更一般地说是导电层。图案化掩膜层1304形成在金属层506上。图案化掩膜层1304具有与电极202之间的空间相对应的孔1306，并且具有与电极202的上表面相对应的孔1308。图案化掩膜层1304可以是已经被适当曝光并利用光刻技术显影的光刻胶，或者可以是另一类型的材料，诸如氮化硅。
图12B示出了在已经示例性地执行图11方法的部分1202、1204和1206之后形成的压电执行器114。通过图案化掩膜层1304的孔1306和1308暴露出的金属层506已经被去除。应注意，在图12B中，在图案化掩膜层1304末端下的一些金属层506也已经被去除，这是去除金属层506期间发生的下部切割产生的结果。
图13C示出了在已经示例性地执行图11方法的部分1202、1204、1206和1208之后形成的压电执行器114。在金属层506通过掩膜层1304暴露出的地方，金属层506已经被去除，并且已经去除了掩膜层1304。结果是金属层506还剩余在至少电极202的侧表面上，这是因为当去除金属层506的未受保护部分时这部分金属层被图案化掩膜层1304保护。
图13示出了在图6的方法700的部分706中形成薄膜片材302的示例性方法。可以在电极202之间感生电场（1402）。通过在电极202A和电极202B之间施加电压来在电极202之间感生电场。在相邻电极202之间沉积形成薄膜片材302的材料（1404），并且还可以将该材料沉积在电极202上。可以按许多不同方式实现这种沉积。
例如，可以在高温（诸如500-700℃）下溅射材料，这增大了材料的离子迁移率，从而形成具有适当定向的内部结构的薄膜片材302（1406）。再例如，可以在低温（诸如25-200℃）下溅射材料，并且之后对该材料进行退火和烧结以增大材料的离子迁移率，从而形成具有适当定向的内部结构的薄膜片材302（1408）。又例如，可以在中等温度（诸如200-500℃）下溅射材料，并且之后对该材料进行退火和烧结以增大材料的离子迁移率，从而形成具有适当定向的内部结构的薄膜片材302（1410）。退火和烧结可以在炉中完成，和/或经由快速热处理过程（RTP）完成，诸如以500-1000℃之间的温度，优选以650-700℃的温度进行。
应注意，在上一段中描述的温度范围是示例性的，并且在其它例子中，可以采用更高或更低的温度。此外，可以使用除溅射之外的技术在电极202之间形成薄膜片材302。这类技术包括气溶胶沉积、丝网印刷、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积和原子层沉积。其它技术包括利用激光处理来提供局部加热而不加热衬底本身。
可以在已经沉积材料之后且在对材料进行退火或烧结之前在电极202之间感生电场，从而在感生电场的同时对材料进行退火或烧结。再例如，可以在沉积材料之前在电极202之间感生电场，从而仍在感生电场的同时对材料进行退火或烧结。
已经发现，电极之间存在电压差可在电极202之间更好地形成薄膜片材302。具体地，在薄膜片材302中感生的电场在片材302形成期间促进薄膜片材302中的内部偶极子对齐。具体地，电场促进相邻电极202之间薄膜片材302沿y轴118（即，至少基本垂直于电极202的侧表面）的极化。当薄膜片材302冷却到其居里温度以下时，片材302的区域变得更好地被对齐（即被极化）。因此，薄膜片材302的压电效率更高。因此在薄膜片材302充分被冷却之前不去除电场，从而不会导致片材302极化不完全。
因此，在薄膜片材形成期间在电极202之间感生电场有助于确保在电极202之间沿图3的y轴118全面地极化片材302。材料的局部个别区域可以沿不同和变化的方向定向，但是在薄膜片材302上这些定向的平均整体是沿y轴118的。沿y轴118的极化是有利的，因为与未如此极化薄膜片材302的情形相比这会提供响应沿y轴118的给定电场的来自薄膜片材302的d33更大的压电响应。换言之，这种极化相比薄膜片材302未沿y轴118极化的情形可以提供响应较低电场的来自薄膜片材302的所需压电响应。
不应混淆在压电执行器114制造期间的电场感生和制造之后执行器114使用期间的电场感生。在前者中，感生电场从而以优化材料的极化的方式沉积形成薄膜片材302的该材料。在后者中，感生电场以导致薄膜片材302物理变形，从而例如导致流体滴从包括压电执行器114的流体喷射组件100喷射出。
图14示出了在图6的方法700的部分708中可以在电极202上形成表面电极502的示例性方法。对薄膜片材302进行平坦化（1502），诸如通过化学机械平坦化，以暴露出在形成薄膜片材302时电极202被在方法700的部分706中沉积的材料覆盖的部分。在薄膜片材302上形成图案化掩膜层（1504）。图案化掩膜层具有暴露出电极202的上表面的孔。在图案化掩膜层的孔中沉积导电材料以形成表面电极502（1506）。导电材料可以是镍。然后去除图案化掩膜层（1508）。
图15A示出了在已经示例性执行图14方法的部分1502和1504之后形成的压电执行器114。薄膜片材302被平坦化，并且在薄膜片材302上形成图案化掩膜层1602。图案化掩膜层1602具有暴露出电极202的上表面的孔1604。图案化掩膜层1602可以是利用光刻技术被合适地曝光和显影的光刻胶，或者它可以是另一类型的材料。
图15B示出了在已经示例性执行部分1502、1504、1506和1508之后形成的压电执行器114。导电材料已经被沉积在图案化掩膜层1602的孔1604中，并且之后去除了图案化掩膜层1602。沉积在孔1604中和剩余在电极202上表面上的导电材料形成表面电极502。
图16示出了基本的示例性流体喷射装置1700的框图。流体喷射装置1700包括控制器1702和压电流体喷射组件100。控制器1702可被实现为硬件或者机器可读指令与硬件的结合，并且通过流体喷射组件100以所需方式控制流体滴从装置1700的喷射。
应注意，流体喷射装置1700可以是喷墨打印装置，其是将墨水喷射到媒质（诸如纸）上以在媒质上形成可包括文本的图像的装置（诸如打印机）。流体喷射装置1700更一般地是精确地分配流体（诸如墨水、熔化的蜡或聚合物）的流体喷射精确分配装置。流体喷射装置1700可以喷射颜料墨水、染料墨水、其它类型的墨水或其它类型的流体。其它类型的流体的例子包括那些具有水性或水溶剂的流体以及那些具有非水性或非水溶剂的流体。然而，可以使用分配基本是液体的流体的任意类型的流体喷射精确分配装置。
因此，流体喷射精确分配装置是按需滴落装置，在其中，通过在准确的具体位置精确地进行打印或分配实现所讨论的基本为液体的流体的打印或分配，在被打印或被分配的位置形成或不形成特定图像。流体喷射精确分配装置精确地打印或分配基本为液体的流体，后者并非基本上或主要由诸如空气的气体组成。这类基本为液体的流体的例子包括喷墨打印装置中的墨水。如本领域普通技术人员可以理解的，基本为液体的流体的其它例子因此包括并非基本上或主要由诸如空气的气体或其它类型的气体组成的药品、细胞制品、有机体、燃料等。
最后应注意，尽管联系作为流体喷射装置的压电流体喷射组件的一部分的压电执行器大体描述了一些例子，但是压电执行器不必是流体喷射装置的压电流体喷射组件的一部分。例如，已经描述的压电执行器可以是并非流体喷射装置的一部分的压电流体喷射组件的一部分。此外，已经描述的压电执行器甚至可以不是压电流体喷射组件的一部分或流体喷射装置的一部分。更一般地，压电执行器可被称为压电机构（诸如压电弯曲构件），其响应经由在被嵌入执行器中的电极上施加电压而在执行器中感生，电场，从而发生物理变形。这样，本文描述的压电执行器是一类压电机构。该压电机构可进一步包括或者是传感器的一部分。

Claims (15)

1. 一种制造压电机构的方法，包括：
在衬底上形成第一电极和第二电极，所述第二电极与所述第一电极相间交叉，所述第一电极和所述第二电极具有至少基本垂直于所述衬底的侧表面；
在所述衬底上以及相邻的第一电极和第二电极的所述侧表面之间沉积材料以形成薄膜片材，在所述薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的第一表面朝向所述薄膜片材的与所述第一表面相反的第二表面延伸，
其中，所述薄膜片材将响应通过在所述第一电极和所述第二电极上施加电压而在所述薄膜片材中感生的电场物理地变形。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电极和所述第二电极被形成在所述衬底上，并且所述材料被沉积在所述衬底上以形成所述薄膜片材，从而使得：
沿着与其上形成有所述第一电极和所述第二电极并且其上沉积有所述材料的所述衬底的表面平行的平面，所述薄膜片材相比于所述第一电极和所述第二电极占据了所述平面的更大部分，并且
沿着所述平面的给定轴线，所述薄膜片材在所述第一和第二电极的侧表面之间被极化并且至少基本垂直于所述第一电极和所述第二电极的侧表面。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电极和所述第二电极的所述侧表面与所述衬底成一角度，该角度在70和105度之间。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一电极和所述第二电极与所述衬底所成的角度在80和85度之间。
5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述衬底上以及相邻的第一电极和第二电极的所述侧表面之间沉积所述材料以形成所述薄膜片材之前，在所述第一电极和所述第二电极上形成导电层，但并不在暴露于所述第一电极和所述第二电极之间的所述衬底上形成导电层。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述导电层包括：
在所述第一电极和所述第二电极上并且在暴露于所述第一电极和所述第二电极之间的所述衬底上沉积导电层；
在所述导电层上形成图案化掩膜层，所述图案化掩膜层具有与至少所述第一电极和所述第二电极之间的空间相对应的孔；
去除所述掩膜层通过所述图案化掩膜层的所述孔而暴露之处的所述衬底上的所述导电层，由于所述图案化掩膜层保护至少在所述第一电极和所述第二电极的所述侧表面上的所述导电层，因此所述导电层剩余在至少所述第一电极和所述第二电极的侧表面上；以及
去除所述图案化掩膜层。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底上沉积所述材料以形成所述薄膜片材包括：在所述衬底上沉积所述材料以形成所述薄膜片材，在这一薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的所述第一表面延伸到所述薄膜片材的所述第二表面。
8. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：至少部分地在所述第一电极和所述第二电极的上表面上形成表面电极，所述表面电极连接到电压源，通过所述电压源实现在所述第一电极和所述第二电极上施加电压。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，至少部分地在所述第一电极和所述第二电极的上表面上形成所述表面电极包括：
对所述薄膜片材进行平坦化以暴露所述第一电极和所述第二电极；
在所述薄膜片材上形成图案化掩膜层，所述图案化掩膜层具有暴露出所述第一电极和所述第二电极的孔；
在所述图案化掩膜层的所述孔中沉积导电材料；以及
去除所述图案化掩膜层，从而使得剩余的所述导电材料形成所述表面电极。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述第一电极和所述第二电极包括：
在所述衬底上沉积导电层；
在所述导电层上形成图案化掩膜层，所述图案化掩膜层具有与所述第一电极和所述第二电极相对应的孔；
在所述孔中电化学沉积导电材料，从而使得所述导电材料形成所述第一电极和所述第二电极；以及
去除剩余在所述导电层之上的所述图案化掩膜层，
其中，所述导电层有助于所述导电材料在所述孔内的电化学沉积。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述第一电极和所述第二电极包括：
在所述衬底上沉积导电层；
在所述导电层上形成图案化掩膜层，所述图案化掩膜层具有与所述第一电极和所述第二电极之间的空间相对应的孔；
对通过所述图案化掩膜层的所述孔暴露出的所述导电层进行蚀刻，从而使得剩余的所述导电层形成所述第一电极和所述第二电极；以及
去除剩余在所述导电层之上的所述图案化掩膜层。
12. 一种形成压电机构的方法，包括：
在衬底上形成第一电极和第二电极，所述第二电极与所述第一电极相间交叉，所述第一电极和所述第二电极具有至少基本垂直于所述衬底的侧表面；
在所述第一电极和所述第二电极之间感生出第一电场；
在所述衬底上以及相邻的第一电极和第二电极的所述侧表面之间沉积材料以形成薄膜片材，在所述薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的第一表面朝向所述薄膜片材的与所述第一表面相反的第二表面延伸，以及
在所述材料已经被沉积在所述衬底上之后对所述材料进行退火或烧结，
其中，所述材料中的一种或多种被沉积在所述衬底上并且对所述材料进行退火或烧结，同时在所述第一电极和所述第二电极之间感生所述第一电场，
并且其中，所述薄膜片材将响应通过在所述第一电极和所述第二电极上施加电压而在所述薄膜片材中感生的第二电场物理地变形。
13. 一种压电机构，包括：
衬底；
所述衬底上的第一电极和第二电极，所述第二电极与所述第一电极相间交叉，所述第一电极和所述第二电极具有至少基本垂直于所述衬底的侧表面；以及
所述衬底上的薄膜片材，在所述薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的第一表面朝向所述薄膜片材的与所述第一表面相反的第二表面延伸，
其中，所述薄膜片材将响应通过在所述第一电极和所述第二电极施加电压而在所述薄膜片材中感生的电场物理地变形。
14. 根据权利要求13所述的压电机构，其中，所述薄膜片材被极化为至少基本垂直于所述第一电极和所述第二电极的所述侧表面。
15. 一种压电流体喷射组件，包括：
具有出口的孔口板，流体滴通过所述出口被喷射出；
隔片，其具有接收流体的入口；
将所述孔口板与所述隔片分隔开的多个侧壁；
由所述孔口板、所述隔片和所述侧壁限定的流体腔，以在通过所述出口喷射所述流体滴之前容纳通过所述入口接收的所述流体；以及
沿所述隔片布置的压电执行器，所述压电执行器包括：
        衬底；
        所述衬底上的第一电极和第二电极，所述第二电极与所述第一电极相间交叉，所述第一电极和所述第二电极具有至少基本垂直于所述衬底的侧表面；以及
        所述衬底上的薄膜片材，在所述薄膜片材中，所述第一电极和所述第二电极从所述薄膜片材的第一表面朝向所述薄膜片材的与所述第一表面相反的第二表面延伸，
其中，所述薄膜片材将响应在所述薄膜片材中感生的电场物理地变形，从而暂时减小所述流体腔的尺寸，以使所述流体滴通过所述出口被喷射出，在所述薄膜片材中感生的电场是通过在所述第一电极和所述第二电极上施加电压而感生的。
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