CN107032285B - Mems器件、液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抑制了层压于压电体层上的上电极层的端部处的烧损等损坏的MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。MEMS器件具备：驱动区域，其具有下电极层、压电体层及上电极层依次层压所形成的压电元件，压电元件从驱动区域延伸到非驱动区域，且在该延伸方向上，下电极层及压电体层延伸到与上电极层相比靠外侧，覆盖延伸方向上的上电极层的端部的树脂部被层压在非驱动区域内的上电极层上以及形成在与该上电极层相比靠外侧处的压电体层上，与上电极层电连接的导电层层压在树脂部上及从该树脂部偏离出的区域内的上电极层上，上电极层的端部被形成在与导电层的树脂部侧的端部相比靠驱动区域侧处。

Description

MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置
技术领域
本发明涉及一种用于液体的喷射等的MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置，尤其涉及一种具备第一电极层、电介质层以及第二电极层依次被层压而形成的层压结构体的MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
背景技术
具备第一电极层、电介质层以及第二电极层依次被层压而形成的层压结构体的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)器件被应用于各种装置(例如，液体喷射装置或传感器等)中。例如，在作为MEMS器件的一种的液体喷射头中设置有作为上述的层压结构体的一种的压电元件、喷射液体的喷嘴以及与喷嘴连通的压力室等。虽然作为搭载有这种液体喷射头的液体喷射装置，例如，存在有喷墨式打印机或喷墨式绘图仪等图像记录装置，但最近发挥能够使极少量的液体准确地喷落在预定位置处的特长，从而也被应用于各种制造装置中。例如，被应用于对液晶显示器等的滤色器进行制造的显示器制造装置、形成有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示器或FED(面发光显示器)等的电极的电极形成装置、对生物芯片(生物化学元件)进行制造的芯片制造装置中。并且，在图像记录装置用的记录头中对液状的油墨进行喷射，在显示器制造装置用的颜色材料喷射头中对R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(Blue，蓝色)的各种颜色材料的溶液进行喷射。此外，在电极形成装置用的电极材料喷射头中对液状的电极材料进行喷射，在芯片制造装置用的生物体有机物喷射头中对生物体有机物的溶液进行喷射。
在上述的液体喷射头中，作为被夹持在第一电极层和第二电极层之间的电介质层的一种的压电体层通过向两电极层的电压(电信号)的施加而被驱动。并且，上述的液体喷射头被构成为，通过该驱动而使压力室内的液体产生压力变动，并利用该压力变动而从喷嘴喷射液体。即，两电极层以及被它们夹持的部分作为使压力室产生压力变动的压电元件而发挥功能。此外，作为这种液体喷射头，存在有具备如下结构的液体喷射头，即，在被层压在与压电体层相比靠上方的位置处的第二电极层的端部上层压有与配线基板等连接的第三电极层，压电体层以及第一电极层延伸到与该第三电极层相比靠外侧(与驱动区域相反的一侧)的结构(参照专利文献1)。
可是，在上述那样的结构中，存在有在两电极间形成有电场的区域的端部即第二电极层的端部处的电介质层由于在该第二电极层的端部处流通的泄漏电流而被损坏的可能性。具体而言，存在有在第二电极层的端部处产生烧损的可能性。
专利文献1：日本特开2004―136663号公报
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而完成的发明，其目的在于，提供一种抑制了在层压于电介质层上的第二电极层的端部处的烧损等损坏的MEMS器件、液体喷射头以及液体喷射装置。
本发明的MEMS器件是为了达到上述目的而提出的MEMS器件，其特征在于，具备：驱动区域，其具有第一电极层、第一电介质层以及第二电极层依次被层压所形成的层压结构体，所述层压结构体从所述驱动区域延伸到与该驱动区域相比靠外侧的非驱动区域，并且在该延伸方向上，所述第一电极层以及所述第一电介质层延伸到与所述第二电极层相比靠外侧，对所述延伸方向上的所述第二电极层的端部进行覆盖的第二电介质层被层压在所述非驱动区域内的所述第二电极层上以及形成在与该第二电极层相比靠所述延伸方向的外侧处的所述第一电介质层上，与所述第二电极层电连接的第三电极层被层压在所述第二电介质层上以及从该第二电介质层偏离出的区域内的所述第二电极层上，在所述延伸方向上，所述第二电极层的端部被形成在与所述第三电极层的所述第二电介质层侧的端部相比靠所述驱动区域侧处。
根据该结构，由于在与第二电极层的端部相比靠外侧的区域内的第一电介质层上层压有第二电介质层和第三电极层，因此，能够将施加于该区域内的第一电极层与第三电极层之间的电压向第一电介质层和第二电介质层进行分压。由此，能够使施加于该区域内的第一电介质层的电场强度弱于施加于被夹持在第一电极层与第二电极层之间的第一电介质层的电场强度。其结果为，能够对在第一电介质层中流通泄漏电流的情况进行抑制，从而能够对第一电介质层损坏的情况进行抑制。
在上述结构成，优选为，在与所述层压结构体的层压方向正交且与所述延伸方向正交的方向上，与所述第二电介质层重叠的所述第三电极层的尺寸大于所述第一电极层的尺寸。
根据该结构，由于延伸方向上的第二电极层的端部被第二电介质层以及第三电极层可靠地覆盖，因此，能够进一步对在第一电介质层中流通泄漏电流的情况进行抑制。
此外，一种液体喷射头，其特征在于，为上述各个结构的MEMS器件，并具备：压力室，其至少一部分通过所述驱动区域而被划分；喷嘴，其与所述压力室连通，所述第一电介质层为压电体层，所述第二电介质层为树脂。
根据该结构，能够对因流通泄漏电流而导致的压电体层的损坏进行抑制，从而能够提高液体喷射头的可靠性。
并且，本发明的液体喷射装置的特征在于，具备上述各个结构的液体喷射头。
附图说明
图1为对打印机的结构进行说明的立体图。
图2为对记录头的结构进行说明的剖视图。
图3为对致动器单元的结构进行说明的剖视图。
图4为将致动器单元的主要部分放大后的剖视图。
图5为对致动器单元的结构进行说明的俯视图。
图6为对第二实施方式中的致动器单元的结构进行说明的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，虽然在以下所述的实施方式中，作为本发明的优选的具体示例而进行了各种限定，但是，在以下的说明中只要不存在特别地对本发明进行限定的主旨的记载，则本发明的范围就不限于上述的方式。此外，在下文中，列举作为MEMS器件的一个类别的液体喷射头，尤其是作为液体喷射头的一种的喷墨式记录头(以下，称为记录头)3为例而进行说明。
参照图1，作为对搭载了记录头3的液体喷射装置的一种的喷墨式打印机(以下，称为打印机)1的结构进行说明。打印机1为，向记录纸等记录介质2(喷落对象的一种)的表面喷射油墨(液体的一种)从而实施图像等的记录的装置。该打印机1具备：记录头3；安装有该记录头3的滑架4；使滑架4在主扫描方向上移动的滑架移动机构5；在副扫描方向上对记录介质2进行输送的输送机构6等。在此，上述的油墨被贮存在作为液体供给源的墨盒7内。该墨盒7相对于记录头3以能够拆装的方式而被安装。另外，也能够采用墨盒被配置在打印机的主体侧，并且油墨从该墨盒通过油墨供给管而被供给至记录头的结构。
上述的滑架移动机构5具备同步齿型带8。并且，该同步齿型带8通过DC电机等脉冲电机9而被驱动。因此当脉冲电机9进行工作时，滑架4将被架设于打印机1上的导杆10引导，并在主扫描方向(记录介质2的宽度方向)上进行往复移动。滑架4的主扫描方向上的位置通过作为位置信息检测单元的一种的线性编码器(未图示)而被检测。线性编码器将其检测信号，即编码器脉冲(位置信息的一种)向打印机1的控制部发送。
接下来，对记录头3进行说明。图2为对记录头3的结构进行说明的剖视图。图3为将记录头3的主要部分放大后的剖视图，即致动器单元14的剖视图。图4为将致动器单元14的主要部分(图3中的左侧的压电元件32的端部)放大后的剖视图。图5为将致动器单元14的主要部分放大后的俯视图。另外，为了便于说明，将构成致动器单元14的各部件的层压方向作为上下方向而进行说明。如图2所示，在本实施方式的记录头3中，致动器单元14以及流道单元15以层压的状态而被安装在头外壳16中。
头外壳16为合成树脂制的箱体状部件，在其内部形成有向各个压力室30供给油墨的液体导入通道18。该液体导入通道18为，与后述的共用液室25一起对所形成的多个压力室30所共用的油墨进行贮存的空间。在本实施方式中，与被并排设置为两列的压力室30的列相对应地形成有两个液体导入通道18。此外，在头外壳16的下表面侧形成有从该下表面以长方体形状凹陷至头外壳16的高度方向的中途的收纳空间17。以如下方式而构成，即，当后述的流道单元15以被定位的状态而被接合于头外壳16的下表面上时，层压于连通基板24上的致动器单元14以及配线基板33将被收纳在收纳空间17内。
接合在头外壳16的下表面上的流道单元15具有喷嘴板21以及设置有共用液室25等的连通基板24，其中，多个喷嘴22以呈列状的方式而被开口设置在喷嘴板21上。以呈列状的方式而被开口设置的多个喷嘴22(喷嘴列)从一端侧的喷嘴22到另一端侧的喷嘴22，以与点形成密度相对应的间距而等间隔地被设置。共用液室25作为与多个压力室30所共用的流道而沿着压力室30的并排设置方向(喷嘴列方向)被形成为长条状。各个压力室30和共用液室25经由被形成于连通基板24上的独立连通通道26而连通。即，共用液室25内的油墨经由独立连通通道26而被分配至各压力室30中。此外，喷嘴22和与之对应的压力室30经由在板厚方向上贯穿连通基板24的喷嘴连通通道27而连通。
如图2以及图3所示，在致动器单元14中，压力室形成基板29、振动板31、压电元件32、配线基板33以及驱动IC34依次被层压，从而致动器单元14被单元化。并且，致动器单元14以单元化的状态而被收纳在收纳空间17内。
压力室形成基板29为，硅制的硬质的板材，例如，由将表面(上表面以及下表面)设为(110)面的单晶硅基板制作而成。在该压力室形成基板29上，沿着喷嘴列方向而形成有多个如下的空间，即，压力室形成基板29的一部分通过蚀刻而在板厚方向上被去除而应当成为压力室30的空间。该空间的下侧通过连通基板24而被划分，上侧通过振动板31而被划分，从而构成压力室30。此外，该空间即压力室30与被形成为两列的喷嘴列相对应而形成为两列。各个压力室30被形成为以与喷嘴列方向正交的方向为长边方向，并且长边方向的一侧的端部与独立连通通道26连通，另一侧的端部与喷嘴连通通道27连通。另外，本实施方式中的压力室30的侧壁由于单晶硅基板的结晶性而相对于压力室形成基板29的上表面(或者下表面)倾斜。
振动板31为，具有弹性的薄膜状的部件，并被层压在压力室形成基板29的上表面(与连通基板24相反的一侧的面)上。应当成为压力室30的空间的上部开口通过该振动板31而被密封。换言之，作为压力室30的一部分的上表面通过振动板31而被划分。该振动板31中的对压力室30的上表面进行划分的区域作为伴随着压电元件32的挠曲变形而向远离喷嘴22的方向或接近喷嘴22的方向进行变形(位移)的位移部而发挥功能。即，振动板31中的对压力室30的一部分具体而言为上表面进行划分的区域成为容许挠曲变形的驱动区域35。另一方面，振动板31中的从压力室30的上部开口偏离出的区域(从驱动区域35偏离出的区域)成为挠曲变形受到阻碍的非驱动区域36。另外，振动板31例如通过被形成于压力室形成基板29的上表面上的由二氧化硅(SiO2)构成的弹性膜和被形成于该弹性膜上的由二氧化锆(ZrO2)构成的电介质膜而形成。并且，在该绝缘膜上(振动板31的与压力室30侧相反的一侧的面)的与驱动区域35相对应的位置处分别层压有压电元件32。
本实施方式的压电元件32为，所谓的挠曲模式的压电元件。该压电元件32与并排设置为两列的压力室30的列相对应而并排设置为两列。如图3所示，各个压电元件32以下电极层37(相当于本发明中的第一电极层)、作为电介质(绝缘体)的一种的压电体层38(相当于本发明中的第一电介质层)、上电极层39(相当于本发明中的第二电极层)依次被层压在振动板31上的方式而形成。即，压电元件32为，由下电极层37、压电体层38以及上电极层39构成的层压结构体的一种。在本实施方式中，下电极层37成为针对每个压电元件32而独立形成的独立电极，上电极层39成为横跨多个压电元件32而连续形成的共用电极。即，如图5所示，下电极层37以及压电体层38针对每个压力室30而形成。另一方面，上电极层39横跨多个压力室30而形成。此外，在本实施方式中，如图3所示，由于压力室30的列被并排设置为两列，因此，与此相对应，下电极层37以及压电体层38被并排设置为两列。而且，上电极层39从与一方(例如，图3中的左侧)的压力室30的列相对应的位置横跨至与另一方(例如，图3中的右侧)的压力室30的列相对应的位置而形成。另外，对于构成压电元件32的各个层37、38、39的形状，会在下文中详细地进行说明。
此外，如图2以及图3所示，在压电元件32的延伸方向上的一侧的端部处的各个压电元件32上或者从各个压电元件32延伸的压电体层38上，形成有与配线基板33的压电元件侧端子49连接的树脂芯凸块42。在本实施方式中，作为树脂芯凸块42，形成有与上电极层39导通的共用凸块42a和与下电极层37导通的独立凸块42b。所有的树脂芯凸块42都是通过层压由作为电介质的一种的合成树脂构成的树脂部43(相当于本发明中的第二电介质层)和由金属构成的导电层44(相当于本发明中的第三电极层)而形成的。另外，对于构成树脂芯凸块42的各个层43、44的形状，会在下文中详细地进行说明。此外，在压电元件32的延伸方向上的另一侧的端部处的上电极层39上，形成有由与导电层44相同的金属构成的金属锤层40。该金属锤层40在压电元件32的长边方向上，从与驱动区域35的另一侧的端部重叠的区域起延伸到与压电体层38的另一侧的端部相比靠外侧的非驱动区域36重叠的区域。
如图3所示，配线基板33为，以使树脂芯凸块42介于其与压力室形成基板29之间的状态而与压力室形成基板29(详细而言，层压有振动板31的压力室形成基板29)连接的平板状的基板。在配线基板33和振动板31之间形成有不会阻碍压电元件32的变形的程度的空间。在本实施方式中，配线基板33和压力室形成基板29通过具有热固化性以及感光性这两个特性的粘合剂48而被接合。在该配线基板33的上表面(驱动IC34侧的面)上形成有与驱动IC34的凸块51连接的驱动IC侧端子50。此外，在配线基板33的下表面(振动板31侧的面)上形成有与树脂芯凸块42连接的压电元件侧端子49。该压电元件侧端子49具有压电元件侧共用端子49a和压电元件侧独立端子49b，压电元件侧共用端子49a被形成在与共用凸块42a对置的位置处并与该共用凸块42a连接，压电元件侧独立端子49b被形成在与独立凸块42b对置的位置处并与该独立凸块42b连接。所有的压电元件侧端子49均通过按压树脂芯凸块42而使该树脂芯凸块42进行弹性变形，从而与树脂芯凸块42的导电层44导通。而且，在配线基板33上形成有在板厚方向上贯穿该配线基板33并对压电元件侧端子49(或者，与压电元件侧端子49连接的下表面侧的配线)和与该压电元件侧端子49相对应的驱动IC侧端子50(或者，与驱动IC侧端子50连接的上表面侧的配线)进行连接的贯穿配线46。
驱动IC34为输出用于对压电元件32进行驱动的信号的IC芯片，并经由各向异性导电膜(ACF)等粘合剂(未图示)而被层压在配线基板33的上表面上。如图3所示，在该驱动IC34的配线基板33侧的面上形成有与驱动IC侧端子50连接的凸块51。各个凸块51从驱动IC34的下表面起朝向配线基板33侧突出设置。
并且，在上述这样的结构的记录头3中，将来自墨盒7的油墨经由液体导入通道18、共用液室25、独立连通通道26等而向压力室30进行导入。在该状态下，通过被形成于配线基板33上的配线等而对来自驱动IC34的驱动信号进行中继并向压电元件32进行供给，从而使压电元件32进行驱动而使压力室30产生压力变动。通过利用该压力变动，从而记录头3经由喷嘴连通通道27而从喷嘴22喷射油墨滴。
接下来，对构成压电元件32的各个层37、38、39详细地进行说明。如图5所示，本实施方式中的下电极层37以与驱动区域35(压力室30)的宽度(喷嘴列方向上的尺寸)相比较窄的宽度而沿着压力室30的长边方向(与喷嘴列正交的方向)延伸。在本实施方式中，从驱动区域35的端部起延伸到非驱动区域36的下电极层37的宽度与被形成在驱动区域35的中央部处的下电极层37的宽度相比形成为较窄(较小)。换言之，下电极层37的端部处的宽度与中央部处的宽度相比变窄。另外，如下文所述，该下电极层37的端部处的宽度与树脂芯凸块42(详细而言为树脂芯凸块42的导电层44)的宽度相比较窄。此外，如图3所示，下电极层37的延伸方向(长边方向)上的两端部从驱动区域35延伸到非驱动区域36。具体而言，本实施方式中的下电极层37的一侧(致动器单元14的外侧)的端部延伸到与同侧的压电体层38的端部相比靠外侧。在与该压电体层38的端部相比靠外侧的下电极层37上层压有独立凸块42b的导电层44。此外，下电极层37的延伸方向上的另一侧(致动器单元14的内侧)的端部延伸到同侧的驱动区域35的端部与压电体层38的端部之间的非驱动区域36。
此外，如图5所示，本实施方式中的压电体层38以窄于驱动区域35的宽度而沿着压力室30的长边方向延伸。如图3所示，该压电体层38的延伸方向(长边方向)上的两端部从驱动区域35延伸到非驱动区域36。具体而言，本实施方式中的压电体层38的一侧的端部延伸到同侧的驱动区域35的端部(更详细而言为上电极层39的端部)与下电极层37的端部之间的非驱动区域36。即，在长边方向上，下电极层37以及压电体层38延伸到与上电极层39相比靠外侧。并且，在该非驱动区域36内且在与上电极层39相比靠外侧的压电体层38的端部上层压有独立凸块42b。此外，压电体层38的延伸方向上的另一侧的端部延伸到与同侧的下电极层37的端部相比靠外侧。
而且，如图5所示，本实施方式中的上电极层39在喷嘴列方向上，其两端部延伸到与同一组压力室30的列重叠的区域相比靠外侧。此外，如图3所示，上电极层39在压力室30的长边方向上，以从致动器单元14的一端侧的非驱动区域36跨至另一端侧的非驱动区域36的方式而形成。具体而言，上电极层39的延伸方向上的一侧的端部延伸到与并排设置为两列的压电体层38中的一方(例如，图3中的左侧)的压电体层38重叠的区域，且延伸到与一方的驱动区域35相比靠外侧的非驱动区域36。更详细而言，上电极层39的延伸方向上的一侧的端部延伸到一方的驱动区域35的外侧的端部与一方的压电体层38的外侧的端部之间的区域。此外，上电极层39的延伸方向上的另一侧的端部延伸到与并排设置为两列的压电体层38中的另一方(例如，图3中的右侧)的压电体层38重叠的区域，且延伸到与另一方的驱动区域35相比靠外侧的非驱动区域36。更详细而言，上电极层39的延伸方向上的另一侧的端部延伸到另一方的驱动区域35的外侧的端部与另一方的压电体层38的外侧的端部之间的区域。
并且，层压有下电极层37、压电体层38以及上电极层39全部的区域，换言之为在下电极层37与上电极层39之间夹持有压电体层38的区域作为压电元件32而发挥功能。即，当在下电极层37与上电极层39之间施加有与两电极的电位差相对应的电场时，驱动区域35内的压电体层38将向远离喷嘴22的方向或接近喷嘴22的方向发生挠曲变形，从而使驱动区域35的振动板31发生变形。另一方面，压电元件32中的与非驱动区域36重叠的部分被压力室形成基板29阻碍变形(位移)。在本实施方式中的压电元件32的长边方向上的一侧的端部上，以跨越(覆盖)该端部的方式而层压有共用凸块42a。由于该共用凸块42a的导电层44与上电极层39电连接，且延伸到与上电极层39相比靠外侧，因此，电场被施加至越过上电极层39的端部的外侧的压电体层38。另外，关于这一点，详细内容将在下文中叙述。
另外，作为上述的下电极层37以及上电极层39，可使用铱(Ir)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)等各种金属，以及上述金属的合金或LaNiO3等合金等。此外，作为压电体层38，可使用锆钛酸铅(PZT)等铁电性压电性材料，或向铁电性压电性材料添加了铌(Nb)、镍(Ni)、镁(Mg)、铋(Bi)或钇(Y)等金属的弛豫铁电体等。除此以外，还能够使用钛酸钡等非铅材料。
接下来，对在压电元件32上以及压电体层38上，朝向配线基板33侧突出设置的树脂芯凸块42进行说明。在本实施方式中，如图3所示，作为树脂芯凸块42，形成有共用凸块42a和独立凸块42b，共用凸块42a被形成在压电元件32的延伸方向上的端部处并与压电元件侧共用端子49a连接，独立凸块42b被形成在与该共用凸块42a相比靠外侧的压电体层38上并与压电元件侧独立端子49b连接。上述树脂芯凸块42的表面以在压力室30的长边方向上的剖视观察时朝向配线基板33侧弯曲为圆弧状的方式而形成。另外，作为树脂部43，例如，可使用由聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂等构成的具有弹性的合成树脂(也可以简单地称作树脂)。此外，作为导电层44，可使用金(Au)、铜(Cu)以及它们的合金等。另外，在导电层44由金(Au)等构成的情况下，也可以将由钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钨(W)以及它们的合金等构成的紧贴层设置在导电层44的下方。
如图3所示，本实施方式中的独立凸块42b的树脂部43在下电极层37的延伸方向(压力室30的长边方向)上，被层压在与上电极层39的一侧的端部相比靠外侧的压电体层38上。此外，如图5所示，独立凸块42b的树脂部43在喷嘴列方向上，延伸到与在该方向上并排设置的一组压电元件32的列相比靠外侧。即，独立凸块42b的树脂部43以横跨从各个压电元件32延伸出的多个下电极层37的方式而形成。如图5所示，层压在该树脂部43的表面上的独立凸块42b的导电层44与作为各个压电元件32的独立电极的下电极层37相对应，而针对每个下电极层37被形成。换言之，独立凸块42b针对每个压电元件32而独立地被形成。此外，本实施方式中的独立凸块42b的导电层44的宽度(喷嘴列方向上的尺寸)Wb1与同该导电层44重叠的位置处的下电极层37的宽度We相比被形成为较宽(较大)。即，独立凸块42b的宽度Wb1与非驱动区域36内的下电极层37的宽度We相比被形成为较宽(较大)。而且，如图3以及图5所示，本实施方式中的独立凸块42b的导电层44在下电极层37的延伸方向上，从与独立凸块42b的树脂部43重叠的位置起，延伸到与被形成在与一侧的压电体层38的端部相比靠外侧的下电极层37重叠的位置。由此，独立凸块42b的导电层44与下电极层37电连接。
如图3以及图4所示，本实施方式中的共用凸块42a的树脂部43在下电极层37的延伸方向上，跨越非驱动区域36内的上电极层39的一侧的端部，而被层压在该上电极层39的一侧的端部以及被形成在与该上电极层39的一侧的端部相比靠外侧处的压电体层38上。即，共用凸块42a的树脂部43在下电极层37的延伸方向上，以从上电极层39的一侧的端部跨至压电体层38的方式而形成，并覆盖上电极层39的一侧的端部。此外，如图5所示，共用凸块42a的树脂部43与独立凸块42b的树脂部43同样地，在喷嘴列方向上延伸到与在该方向上并排设置的一组压电元件32的列相比靠外侧。如图3至图5所示，层压于该树脂部43的表面上的共用凸块42a的导电层44在与压电元件32相对应的位置处，沿着下电极层37的延伸方向而从与共用凸块42a的树脂部43重叠的位置起延伸到与从该树脂部43偏离出的区域内的上电极层39重叠的位置。由此，共用凸块42a的导电层44与上电极层39电连接。更详细而言，在下电极层37的延伸方向上，被形成在与压电元件32相对应的位置处的共用凸块42a的导电层44，从共用凸块42a的树脂部43的一侧的端部与上电极层39的一侧的端部之间的区域起，延伸到与驱动区域35内的上电极层39的一侧的端部重叠的区域。即，在下电极层37的延伸方向上，上电极层39的一侧的端部被形成在与共用凸块42a的导电层44的一侧(共用凸块42a的树脂部43侧)的端部相比靠另一侧(驱动区域35侧)处。
如此，由于在下电极层37的延伸方向上，共用凸块42a的树脂部43覆盖上电极层39的一侧的端部，并且，与上电极层39电连接的共用凸块42a的导电层44被层压在与压电元件32相对应的位置处的共用凸块42a的树脂部43上，且上电极层39的一侧的端部被形成在与共用凸块42a的导电层44的一侧的端部相比靠另一侧处，因此，能够对在上电极层39的一侧的端部处，由于流通泄漏电流而导致压电体层38以及上电极层39等被损坏的情况进行抑制。即，由于被层压在压电体层38的上方的电极的端部且与下电极层37一起在压电体层38上形成电场的区域的端部从上电极层39的端部移至共用凸块42a的导电层44的端部，因此，能够对泄漏电流从上电极层39的端部流通的情况进行抑制。并且，由于在与上电极层39的端部相比靠外侧且形成有共用凸块42a的导电层44的区域内，在该导电层44与压电体层38之间形成有作为电介质的树脂部43，因此，能够将施加于该区域内的下电极层37与导电层44之间的电压向压电体层38和树脂部43进行分压。由此，能够使施加于该区域内的压电体层38的电场强度弱于施加于被夹持在下电极层37与上电极层39之间的压电体层38的电场强度。其结果为，能够提高共用凸块42a的导电层44的端部处的耐压，从而能够对在压电体层38中流通泄漏电流的情况进行抑制。因此，能够对压电元件32的端部处的压电体层38的损坏等进行抑制，从而能够提高记录头3的可靠性，进而提高打印机1的可靠性。
具体而言，在将施加于下电极层37与上电极层39(与上电极层39导通的共用凸块42a的导电层44)之间的电压(即，下电极层37与上电极层39之间的电位差)设为V，将压电体层38的每单位面积的静电电容设为C1，将树脂部43的每单位面积的静电电容设为C2时，施加于与电极层39的端部相比靠外侧且形成有共用凸块42a的导电层44的区域内的压电体层38的层压方向上的电压V1成为以下的式。
V1＝(C2×V)/(C1+C2)
根据该式可知，树脂部43的每单位面积的静电电容C2越小，则施加于压电体层38的层压方向上的电压V1变得越小。即，通过减小树脂部43的每单位面积的静电电容C2，从而能够提高压电元件32的端部(在下电极层37与导电层44之间夹持有压电体层38和树脂部43的区域)处的耐压。因此，优选为以使树脂部43的每单位体积的静电电容尽量变小的方式而构成。
例如，为了与现有的压电元件的端部的结构，即，在下电极层37与上电极层39之间夹持有压电体层38的区域的耐压相比，将压电元件32的端部处的耐压设为2倍以上，只需在将压电体层38的膜厚设为d1，将压电体层38的相对介电常数设为ε1，将树脂部43的膜厚设为d2，将树脂部43的相对介电常数设为ε2时，满足以下的式即可。
d2/d1≥ε2/ε1
例如，在压电体层38的膜厚d1为1000nm，压电体层38的相对介电常数ε1为1600，树脂部43的相对介电常数ε2为4的情况下，当树脂部43的膜厚d2在约2.5nm以上时，压电元件32的端部处的耐压便成为现有的结构的2倍以上。
然而，上述那样的由泄漏电流引起的损坏并不限于在驱动区域35内具备压电元件32的记录头3。在具有两个电极层以及被夹持在它们之间的电介质层(绝缘体层)的其他的MEMS器件中也可能产生同样的损坏。即，即使在不进行驱动的电介质层中，也存在有由于从被层压于电介质层上的电极层的端部流通泄漏电流而产生损坏的可能性。因此，优选为，在记录头3以外的MEMS器件中也采用与上述的实施方式同样的结构，即，在电极层的延伸方向上，树脂部对被层压在电介质层上的电极层的一侧的端部进行覆盖，并且，与该电极层电连接的导电层被层压在与电介质层相对应的位置处的树脂部上，且电极层的端部被形成在与导电层的端部相比靠驱动区域侧处的结构。
另外，如图5所示，本实施方式中的共用凸块42a的导电层44在成为共用凸块42a的区域，即与共用凸块42a的树脂部43重叠的区域内，针对每个压电元件32而独立地形成。换言之，共用凸块42a针对每个压电元件32而独立地形成。另一方面，各个导电层44中的从共用凸块42a偏离出并延伸至上电极层39上的部分在喷嘴列方向上延伸，并形成一连串的导电层44。即，层压于上电极层39上的导电层44与该上电极层39同样地，以横跨多个压电元件32的方式而形成。总而言之，导电层44在上电极层39上以横跨多个压电元件32的方式而形成，并且导电层44中的与各压电元件32相对应的部分延伸到树脂部43侧而构成共用凸块42a。并且，如图5所示，构成该共用凸块42a的部分的导电层44，即共用凸块42a的宽度Wb2与同该共用凸块42a重叠的位置处的下电极层37的宽度We相比被形成为较宽。换言之，在与压电元件32的层压方向正交且与压电元件32的延伸方向正交的方向上，与共用凸块42a的树脂部43重叠的导电层44的尺寸Wb2与下电极层37的尺寸We相比被形成为较大。由此，能够通过树脂部43以及导电层44而可靠地对与压电元件32相对应的位置处的上电极层39的一侧的端部，即压电元件32的一侧的端部进行覆盖。其结果为，能够进一步对在压电体层38中流通泄漏电流的情况进行抑制，从而能够进一步对压电体层38发生损坏的情况进行抑制。另外，在本实施方式中，独立凸块42b的导电层44的宽度Wb1和共用凸块42a的宽度Wb2被统一为大致相同的宽度，且分别与非驱动区域36内的下电极层37的宽度We相比被形成为较宽。
然而，虽然在上述的第一实施方式中，将共用凸块42a(详细而言，与树脂部43重叠的区域的导电层44)针对每个压电元件32而形成，但并不限于此。也可以横跨多个压电元件32的方式而形成共用凸块42a。例如，在图6所示的第二实施方式中，层压于共用凸块42a的树脂部43上的导电层44也与层压于上电极层39上的导电层44同样地，以横跨多个压电元件32的方式而形成。具体而言，共用凸块42a的树脂部43、层压于该树脂部43上的导电层44以及从该树脂部43偏离出并层压于上电极层39上的导电层44在喷嘴列方向(压电元件32的并排设置方向)上，其两端部延伸到与同一组压电元件32的列重叠的区域相比靠外侧。即，共用凸块42a的两端部延伸到与同一组压电元件32的列重叠的区域相比靠外侧。因此，共用凸块42a的宽度(喷嘴列方向上的尺寸)必然宽于下电极层37的宽度。另外，与共用凸块42a连接的配线基板的压电元件侧共用端子也配合该共用凸块42a，而在喷嘴列方向上延伸。因此，共用凸块42a与压电元件侧共用端子的连接部位也以横跨多个压电元件32的方式而形成。
此外，在本实施方式中，在下电极层37的延伸方向上，共用凸块42a的导电层44也从共用凸块42a的树脂部43的一侧的端部与上电极层39的一侧的端部之间的区域延伸到与驱动区域35内的上电极层39的一侧的端部重叠的区域。而且，在本实施方式中，共用凸块42a的树脂部43也在下电极层37的延伸方向上，以从上电极层39的一侧的端部跨至压电体层38的方式而形成，从而覆盖上电极层39的一侧的端部。即，在下电极层37的延伸方向上，共用凸块42a的树脂部43对上电极层39的一侧的端部进行覆盖，并且与上电极层39电连接的共用凸块42a的导电层44被层压于与压电元件32相对应的位置处的共用凸块42a的树脂部43上，且上电极层39的一侧的端部被形成在与共用凸块42a的导电层44的一侧的端部相比靠另一侧处。由此，能够对由于流通泄漏电流而导致的压电体层38以及上电极层39等的损坏进行抑制。另外，由于其他的结构与上述的第一实施方式相同，因此省略说明。
此外，虽然在上述的各实施方式中，被形成为两列的压力室30的列所共用的上电极层39形成有一列，但并不限定于此。也能够采用与形成为两列的压力室的列相对应，而在与各个压力室的列相对应的区域内单独地形成上电极层的结构。而且，虽然在上述的各实施方式中，压力室30或压电元件32等被形成为两列，但并不限定于此。压力室或压电元件等也可以被形成为一列。在上述的结构中，不仅在上电极层的一侧的端部，在上电极层的另一侧的端部处，也能够采用该上电极层的另一侧的端部被共用凸块覆盖的结构。即，也能够采用如下结构，即，在下电极层的延伸方向上，共用凸块的树脂部对上电极层的另一侧的端部进行覆盖，并且，与上电极层电连接的共用凸块的导电层被层压在与压电元件相对应的位置处的共用凸块的树脂部上，且上电极层的另一侧的端部被形成在与共用凸块的导电层的另一侧的端部相比靠一侧(驱动区域侧)处的结构。
此外，虽然在上述的各实施方式中，通过与配线基板的压电元件侧端子连接的树脂芯凸块而对上电极层的端部进行覆盖，但并不限于此。例如，也可以单独地设置与配线基板的压电元件侧端子连接的凸块，并独立于该凸块而另行形成对上电极层的端部进行覆盖的树脂，并且在该树脂上配置与上电极层电连接的电极。而且，虽然在上述的各个实施方式中，下电极层37为针对每个压电元件32而独立地形成的独立电极，而上电极层39为横跨多个压电元件32而连续地形成的共用电极，但并不限于此。也能够采用如下结构，即，下电极层为横跨多个压电元件而连续地形成的共用电极，而上电极层为针对每个压电元件而独立地形成的独立电极的结构。在该情况下，作为共用电极的下电极层成为本发明中的第一电极层，作为独立电极的上电极层成为本发明中的第二电极层。此外，以覆盖该上电极层的端部的方式而形成的独立凸块的树脂部成为本发明中的第二电介质层，层压在该树脂部以及上电极层的端部上的独立凸块的导电层成为本发明中的第三电极层。并且，即使在该情况下，在上电极层的延伸方向上，上电极层的端部也被形成在与独立凸块的导电层的树脂部侧的端部相比靠驱动区域侧处。由此，能够对由于在上电极层的端部处流通泄漏电流而导致的压电体层、上电极层等的损坏进行抑制。
另外，虽然在以上的说明中，例示了通过利用压电元件32的驱动而使形成有该压电元件32的驱动区域35进行位移，从而从喷嘴22喷射作为液体的一种的油墨的结构，但并不限于此，只要是具备具有第一电极层、第一电介质层以及第二电极层依次被层压所形成的层压结构体的驱动区域的MEMS器件，就能够应用本发明。例如，在对驱动区域的压力变化、振动或者位移等进行检测的传感器等中也能够应用本发明。另外，一个面通过驱动区域而被划分的空间并不限于液体流通的空间。
此外，虽然在上述实施方式中，作为液体喷射头而列举喷墨式记录头3为例而进行了说明，但本发明也能够应用于具备具有第一电极层、压电体层以及第二电极层依次被层压所形成的层压结构体的驱动区域的其他的液体喷射头。例如，也能够将本发明应用在液晶显示器等的滤色器的制造所使用的颜色材料喷射头、有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成所使用的电极材喷射头、生物芯片(生物化学元件)的制造所使用的生物体有机物喷射头等中。在显示器制造装置用的颜色材料喷射头中对作为液体的一种的R(Red，红色)、G(Green，绿色)、B(蓝色)的各颜色材料的溶液进行喷射。此外，在电极形成装置用的电极材喷射头中对作为液体的一种的液状的电极材料进行喷射，在芯片制造装置用的生物体有机物喷射头中对作为液体的一种的生物体有机物的溶液进行喷射。
符号说明
1…打印机；2…记录介质；3…记录头；4…滑架；5…滑架移动机构；6…输送机构；7…墨盒；8…同步齿型带；9…脉冲电机；10…导杆；14…致动器单元；15…流道单元；16…头外壳；17…收纳空间；18…液体导入通道；21…喷嘴板；22…喷嘴；24…连通基板；25…共用液室；26…独立连通通道；27…喷嘴连通通道；29…压力室形成基板；30…压力室；31…振动板；32…压电元件；33…配线基板；34…驱动IC；35…驱动区域；36…非驱动区域；37…下电极层；38…压电体层；39…上电极层；40…金属锤层；42…树脂芯凸块；42a…共用凸块；42b…独立凸块；43…树脂部；44…导电层；46…贯穿配线；48…粘合剂；49…压电元件侧端子；49a…压电元件侧共用端子；49b…压电元件侧独立端子；50…驱动IC侧端子；51…凸块。

Claims (3)

1.一种微机电系统器件，其特征在于，具备：
驱动区域，其具有第一电极层、第一电介质层以及第二电极层依次被层压所形成的层压结构体，
所述层压结构体从所述驱动区域延伸到与该驱动区域相比靠外侧的非驱动区域，并且在该延伸方向上，所述第一电极层以及所述第一电介质层延伸到与所述第二电极层相比靠外侧，
对所述延伸方向上的所述第二电极层的端部进行覆盖的第二电介质层被层压在所述非驱动区域内的所述第二电极层上以及形成在与该第二电极层相比靠所述延伸方向的外侧处的所述第一电介质层上，
与所述第二电极层电连接的第三电极层被层压在所述第二电介质层上以及从该第二电介质层偏离出的区域内的所述第二电极层上，
在所述延伸方向上，所述第二电极层的端部被形成在与所述第三电极层的所述第二电介质层侧的端部相比靠所述驱动区域侧处，
在与所述层压结构体的层压方向正交且与所述延伸方向正交的方向上，与所述第二电介质层重叠的所述第三电极层的尺寸大于所述第一电极层的尺寸。
2.一种液体喷射头，其特征在于，其为权利要求1所述的微机电系统器件，并具备：
压力室，其至少一部分通过所述驱动区域而被划分；
喷嘴，其与所述压力室连通，
所述第一电介质层为压电体层，
所述第二电介质层为树脂。
3.一种液体喷射装置，其特征在于，
具备权利要求2所述的液体喷射头。
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