JP2012166418A - Piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric element.
第1電極と第2電極との間に圧電体層を設けた圧電素子は、第1電極と第2電極との間
に電圧を印加することにより撓み変形する。このような圧電素子は、例えば、液体噴射ヘ
ッドにおける圧力発生手段として用いられている。液体噴射ヘッドの代表例としては、圧
電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式
記録ヘッドがある。
A piezoelectric element in which a piezoelectric layer is provided between the first electrode and the second electrode is bent and deformed by applying a voltage between the first electrode and the second electrode. Such a piezoelectric element is used as, for example, a pressure generating unit in a liquid ejecting head. A typical example of the liquid ejecting head is an ink jet recording head that ejects ink droplets from nozzle openings using pressure generated by displacement of a piezoelectric element.
ここで、圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易い。また、圧電
体層表面で第1電極と第2電極との間でリークが発生することもある。そこで、このよう
な圧電素子の破壊を防止すると共に圧電素子の変形を阻害しないように、圧電素子を構成
する圧電体層の側面と第2電極の表面を耐湿性の絶縁膜(保護膜)で覆うと共に、第2電
極の表面の中央部が露出するようにこの保護膜に開口を設けたものが知られている(例え
ば、特許文献1参照)。
Here, the piezoelectric element is easily broken due to an external environment such as moisture. In addition, a leak may occur between the first electrode and the second electrode on the surface of the piezoelectric layer. Therefore, in order to prevent such destruction of the piezoelectric element and not hinder the deformation of the piezoelectric element, the side surface of the piezoelectric layer constituting the piezoelectric element and the surface of the second electrode are covered with a moisture-resistant insulating film (protective film). In addition to covering, there is known one in which an opening is provided in this protective film so that the central portion of the surface of the second electrode is exposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の構成では、圧電素子が撓み変形した際に、保護膜が第2電
極から剥がれてしまうことがあるという問題がある。このように保護膜の第2電極からの
剥がれが生じると、絶縁性を確保できず、かつ、剥がれた保護膜が異物となってしまう可
能性がある。
However, the configuration of Patent Document 1 has a problem that when the piezoelectric element is bent and deformed, the protective film may be peeled off from the second electrode. When the protective film is peeled off from the second electrode in this way, the insulation cannot be ensured and the peeled protective film may become a foreign substance.
このような剥がれは、第2電極と保護膜との熱膨張係数差等から、撓み変形とは関係な
く保護膜を有する圧電素子で生じる問題である。ただし、インクを吐出するために圧電素
子の大きな撓み変形が要求されるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドでは
、特に問題となりやすいと考えられる。
Such peeling is a problem that occurs in a piezoelectric element having a protective film regardless of bending deformation due to a difference in thermal expansion coefficient between the second electrode and the protective film. However, it is considered to be particularly problematic in a liquid ejecting head such as an ink jet recording head that requires a large bending deformation of a piezoelectric element in order to eject ink.
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜と第2電極との密着性が向上した圧電素子を提
供することを目的とする。
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a piezoelectric element having improved adhesion between a protective film and a second electrode.
本発明の圧電素子は、第1電極と、前記第1電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体
層上に設けられた第2電極と、該第2電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、前記第2電
極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする。
本発明では、第2電極の絶縁膜と接触する領域には、凹凸部が設けられていることで、
第2電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。
The piezoelectric element of the present invention includes a first electrode, a piezoelectric layer provided on the first electrode, a second electrode provided on the piezoelectric layer, and an insulation provided on the second electrode. And a concavo-convex portion is provided in a region in contact with the insulating film of the second electrode.
In the present invention, an uneven portion is provided in the region in contact with the insulating film of the second electrode,
The adhesion between the second electrode and the insulating film can be improved.
前記絶縁膜には、前記第2電極を露出させる開口が設けられており、該第2電極の該開
口から露出する領域は平坦面であることが好ましい。開口から露出する領域が平坦面であ
り、凹部が設けられていないことで、開口形成時のオーバーエッチングによる断線を防止
することができる。
The insulating film is provided with an opening for exposing the second electrode, and a region exposed from the opening of the second electrode is preferably a flat surface. Since the region exposed from the opening is a flat surface and no recess is provided, disconnection due to over-etching at the time of opening formation can be prevented.
前記第2電極の周縁部には、前記凹凸部を構成する凸部が形成されていることが好まし
い。凸部が形成されていることで、第2電極の強度を保持することができ、また、凹凸部
形成時の位置合わせ精度への要求を緩めることができる。
It is preferable that the convex part which comprises the said uneven | corrugated | grooved part is formed in the peripheral part of the said 2nd electrode. By forming the convex portion, it is possible to maintain the strength of the second electrode, and it is possible to relax the requirement for alignment accuracy when forming the concave and convex portion.
前記凹凸部を構成する凸部は、前記第2電極の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数離
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることが好ましい。この
ように構成されていることで、接触面積を増加させてより第2電極と保護膜との密着性を
向上させることができる。
It is preferable that a plurality of convex portions constituting the concave and convex portions are provided so as to extend apart from each other in the longitudinal direction and the short direction of the second electrode, and are arranged so as to cross each other in a lattice shape. By being comprised in this way, the contact area can be increased and the adhesiveness of a 2nd electrode and a protective film can be improved more.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解
斜視図であり、図2(a)は、インクジェット式記録ヘッドの要部平面図であり、図2(
b)は、図2(a)のA−A′断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a plan view of a main part of the ink jet recording head.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
図示するように、インクジェット式記録ヘッドIの流路形成基板10は、シリコン単結
晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、
厚さ0.5〜2μmの弾性膜50が形成されている。流路形成基板10には、隔壁11に
よって区画された複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成
基板10の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13
と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12に設けられたインク供給路14を介して連通
されている。なお、連通部13は、後述する保護基板のリザーバー部と連通して各圧力発
生室12の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路14は、圧
力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入する
インクの流路抵抗を一定に保持している。
As shown in the figure, the flow
An
And the
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反
対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、後述する
マスク膜を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
Further, a
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンか
らなり厚さが例えば、約1.0μmの弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、例
えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)等からなる絶縁体膜55が積層形成されている。ま
た、絶縁体膜55上には、第1電極60と、圧電体層70と、第2電極80とからなる圧
電素子300が形成されている。
On the other hand, an
ここで、圧電素子300は、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分
をいう。さらには、本実施形態では、圧電素子300は、後述する保護膜100も含むも
のである。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極
及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここでは
パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の
印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部320という。本実施形態では、第1電
極60を圧電素子300の共通電極とし、第2電極80を圧電素子300の個別電極とし
ているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても
、各圧力発生室12毎に圧電体能動部320が形成されていることになる。
Here, the
また、本実施形態では、第1電極60の圧力発生室12の長手方向の端部を圧力発生室
12に相対向する領域内に設けることで、圧電素子300の実質的な駆動部となる圧電体
能動部320の長手方向の端部(長さ)を規定している。また、圧電体層70及び第2電
極80の圧力発生室12の幅方向の端部を圧力発生室12に相対向する領域内に設けるこ
とで、圧電体能動部320の短手方向の端部(幅)を規定している。すなわち、圧電体能
動部320は、パターニングされた第1電極60及び第2電極80によって、圧力発生室
12に相対向する領域にのみ設けられていることになる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、第1電極60を複数の圧電素子300の並設方向に亘って設け
、第1電極60の圧力発生室12の長手方向の端部を、圧力発生室12に相対向する位置
となるように設けた。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55及び第1電極6
0が圧電素子300と共に変形する振動板として作用するが、勿論これに限定されるもの
ではなく、例えば、弾性膜50及び絶縁体膜55を設けずに、第1電極60のみが振動板
として作用するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
Although 0 acts as a diaphragm deforming together with the
そして、圧電素子300を構成する第1電極60、圧電体層70及び第2電極80(圧
電体能動部320)は、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜(絶縁膜)100によっ
て覆われている。具体的には、保護膜100は、圧電体層70の側面と第2電極80の上
面の周縁を覆うように設けられている。すなわち、第2電極80の上面の主要部は、保護
膜100が設けられておらず、第2電極80の上面の主要部を露出するための開口部10
1が設けられている。開口部101は、保護膜100を厚さ方向に貫通して圧電素子30
0の長手方向(圧力発生室12の長手方向)に沿って矩形状に開口するものであり、例え
ば、流路形成基板10上の全面に亘って保護膜100を形成した後、選択的にパターニン
グすることで形成することができる。
The
1 is provided. The
For example, the
このように圧電素子300を保護膜100で覆うことにより、大気中の水分等に起因す
る圧電素子300の破壊を抑制することができる。ここで、このような保護膜100の材
料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、公知の絶縁性無機材料または
絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料としては、例えば、酸化
シリコン(SiOx)、酸化タンタル(TaOx)、酸化アルミニウム(AlOx)等を
用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム(AlOx)
、例えば、アルミナ(Al2O3)を用いるのが好ましい。公知の絶縁性樹脂材料として
は、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性樹脂材料を用いてもよい
。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和結合含有重合性化合物、
光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材料は、フォトレジストで
あってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテン(BCB)、ポリビニ
ルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。保護膜100の材料として酸化アル
ミニウムを用いた場合、保護膜100の膜厚を100nm程度と比較的薄くしても、高湿
度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。また、保護膜100に開口部101が
設けられていることで、圧電素子300の変位を阻害することがなく、インク吐出特性を
良好に保持することができる。
By covering the
For example, it is preferable to use alumina (Al 2 O 3 ). As a known insulating resin material, for example, a known photosensitive resin material may be used, or a non-photosensitive resin material may be used. When the insulating resin material is a photosensitive resin material, a known unsaturated bond-containing polymerizable compound,
A photopolymerization initiator or the like may also be included. Specifically, the insulating resin material may be a photoresist or a resin composition such as polyimide, cycloten, benzocyclobutene (BCB), or a polyvinyl alcohol derivative. When aluminum oxide is used as the material of the
ここで、保護膜100は、例えば熱膨張係数の違いや圧電素子300駆動時の変位など
により第2電極80から剥がれてしまうことが考えられるので、このような保護膜100
の第2電極80からの剥がれを抑制するために、本実施形態では、第2電極80の保護膜
との接触領域には、凹凸が設けてある。この点について、図3を用いて説明する。
Here, since the
In order to suppress the peeling of the
図3(a)は、図2(a)におけるX−X線での断面図であり、図3(b)は図2(a
)におけるY−Y線での断面図である。
3A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 2A, and FIG. 3B is a cross-sectional view of FIG.
It is sectional drawing in the YY line in FIG.
図3(a)に示すように、第2電極80の上面(圧電体層70が設けられている面とは
逆側の面)には、凹部81が形成されることで相対的に凸部82が同時に形成されている
凹凸部83が形成されている。このように第2電極80の上面に凹凸部83が形成されて
いることで、第2電極80の表面積が増大して第2電極80と第2電極80上に形成され
た保護膜100との密着性が向上する。これにより、第2電極80からの保護膜100の
剥がれを抑制することができる。
As shown in FIG. 3A, a
この凹凸部83は、第2電極80の上面のうち、保護膜100と接触する領域に形成さ
れている。即ち、図3(b)に示すように、第2電極80の開口101から露出する領域
(第2電極80の開口101と対向する領域)には凹凸部83は設けられていない。この
ように、第2電極80の開口101に露出する領域に凹凸部83が設けられていないこと
で、詳しくは後述するが、凹部81作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安
定する。
The
図4に示すように、凹部81は、上面視において矩形状である。第2電極80の上面に
形成された凹部81は、第2電極80上面に第2電極80の長手方向及び短手方向に複数
離間して整列した状態、いわゆるマトリクス状となるように形成されている。これにより
、凸部82は上面視では縦横方向(第2電極の長手方向及び短手方向)に複数の直線部が
離間して延設され互いに交差(直交)していわゆる格子状となるように形成されている。
そして、第2電極80の上面の保護膜の開口101から露出する領域には、凹凸部83が
設けられていないので平坦面となっている。
As shown in FIG. 4, the
The region exposed from the
また、図3に示すように、凸部82の厚みH2は、従来の第2電極80と同一の厚みと
なるように構成されている。凹部81の厚みH1は、従来の第2電極80の厚みよりも薄
く、本実施形態では半分程度となっている。このように従来の第2電極80の厚みよりも
薄い凹部81が設けられていることで、第2電極80と保護膜100との密着性を向上さ
せると共に、第2電極80の剛性が低下するので圧電素子300の駆動時の圧電素子の変
位を阻害せず、変位特性を向上させることが可能である。
Further, as shown in FIG. 3, the thickness H <b> 2 of the
また、凹凸部83では、この凸部82が第2電極80の周縁部に位置するように設けら
れている。このように凸部82が第2電極80の周縁部に設けられていることで、第2電
極80の端部が厚くなるので、第2電極80の強度が高まり、また、詳しくは後述するが
、凹部81作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安定するため好ましい。
Further, in the concavo-
なお、本実施形態では、保護膜100を図2(a)に示すように、複数の圧電素子30
0(圧電体能動部320)に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず
、例えば、保護膜100を各圧電素子300毎に設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
However, the present invention is not particularly limited to this, and for example, the
保護膜100上には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が設けられている
。リード電極90は、保護膜100に設けられた別の開口部100aを介して一端部が第
2電極80に接続される。
On the
また、圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、圧電素子300に対向す
る領域に、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部31を
有する保護基板30が、接着剤35によって接合されている。なお、圧電素子保持部31
は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封
されていても、密封されていなくてもよい。
Further, on the flow
Need only have a space that does not hinder the movement of the
また、保護基板30には、連通部13に対向する領域にリザーバー部32が設けられて
おり、このリザーバー部32は、上述したように、流路形成基板10の連通部13と連通
されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバー111を構成している。また
、保護基板30の圧電素子保持部31とリザーバー部32との間の領域には、保護基板3
0を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられ、この貫通孔33内に第1電極60の一部
及びリード電極90の先端部が露出されている。この先端部は、後述する圧電素子300
を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
Further, the
A through-
Is connected via a connection wiring to a drive circuit for driving the drive circuit.
また、保護基板30上には、圧電素子300を駆動するための駆動回路200が固定さ
れている。この駆動回路200としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等
を用いることができる。そして、駆動回路200とリード電極90とはボンディングワイ
ヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線210を介して電気的に接続されている。
A
保護基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス
、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一
材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
As the
保護基板30上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40
が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚
さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜4
1によってリザーバー部32の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の
硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この
固定板42のリザーバーに対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43とな
っているため、リザーバーの一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
On the
Are joined. Here, the sealing
1, one surface of the
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給
手段からインクを取り込み、リザーバー111からノズル開口21に至るまで内部をイン
クで満たした後、駆動回路200からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれ
ぞれの第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加し、弾性膜50、第1電極60及
び圧電体層70をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズ
ル開口21からインク滴が吐出する。
In such an ink jet recording head of this embodiment, after taking ink from an external ink supply means (not shown) and filling the interior from the
(製造方法)
本発明の圧電素子の製造方法について、液体噴射ヘッドに設けられている場合を例にと
り説明する。
(Production method)
The method for manufacturing a piezoelectric element of the present invention will be described by taking as an example the case of being provided in a liquid jet head.
まず、図5(a)に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー11
0の表面に弾性膜50を構成する二酸化シリコン(SiO2)からなる二酸化シリコン膜
51を形成する。次いで、図5(b)に示すように、弾性膜50(二酸化シリコン膜51
)上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜55を形成する。次いで、図5(c)に示す
ように、絶縁体膜55上の全面に第1電極60を形成すると共に、図示しないが所定形状
にパターニングする。この第1電極60の材料は、特に限定されないが、圧電体層70と
してチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変
化が少ない材料であることが望ましい。このため、第1電極60の材料としては白金、イ
リジウム等が好適に用いられる。
First, as shown in FIG. 5A, a flow path forming
A
), An
次に、図6(a)に示すように、第1電極60上に圧電体層70及び第2電極80を順
次積層形成する。圧電体層70は、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散
したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物から
なる圧電体層70を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成している。なお、圧電体層
70の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、MOD(Metal-Organic Decomp
osition)法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のPVD(Physical Va
por Deposition)法等を用いてもよい。また、第2電極80は、導電性の高い金属、例え
ば、イリジウム(Ir)等を用いることができる。この第2電極80は、従来の第2電極
と同一の厚みとなるように(例えば厚さ10〜100nmであり、本実施形態では50n
mとした)形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, the
osition), sputtering, laser ablation, etc. PVD (Physical Va
Por Deposition) method or the like may be used. The
m).
次に、図6(b)に示すように、圧電体層70及び第2電極80を同時にパターニング
することで、圧電素子300を形成する。具体的には、圧電体層70及び第2電極80を
パターニングすることで、流路形成基板用ウェハー110の各圧力発生室12が形成され
る領域に相対向する領域に圧電素子300を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, the
この後、本実施形態における凹凸部83を第2電極80の上面に形成する。図7(a)
に示すように、第2電極80の上面にレジスト等からなるマスクパターン84を形成する
。そして、図7(b)に示すようにこのマスクパターン84を介して第2電極80の上面
をエッチングすることで、凹凸部83を形成する。具体的には、凸部82の形状と同一の
形状のマスクパターン84を形成してこのマスクパターン84を介して所定時間エッチン
グすることで、凹部81を形成する。これにより、第2電極の上面には凹凸部83が形成
される。エッチング方法としては、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング
(RIE)等のドライエッチングにより行うことができ、本実施形態ではドライエッチン
グである。
Thereafter, the
As shown in FIG. 2, a
この場合に、本実施形態では、凹凸部83の凸部82が第2電極80の端部に位置する
ように形成されている。これにより、マスクパターン84の位置合わせ精度が多少低くて
凹部81を形成するためのマスクパターンの位置がずれたとしても、第2電極80の上面
以外の場所をエッチングすることが防止でき、作製精度が向上する。
In this case, in the present embodiment, the
次いで、その後、マスクパターン84を除去した後に、図7(c)に示すように、保護
膜100を形成する。保護膜100の形成方法は特に限定されず、公知の成膜方法を用い
ることができる。公知の成膜方法としては、CVD法やPVD法などの蒸着法、スパッタ
リング法、MOD法、ゾル−ゲル法、スピンコート法等が挙げられる。その後、保護膜1
00にマスクを設けてエッチングして開口部101を形成する。なお、保護膜100のエ
ッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング(RIE)等のドライ
エッチングにより行うことができる。この場合に、本実施形態では、第2電極80の開口
部101に対向する領域には凹凸部83を形成していない。即ち、第2電極80の開口部
101に対向する領域は、凹部が形成されていないことで第2電極80の厚みが従来と同
一であるので、開口部101を形成した場合にオーバーエッチングが発生したとしても断
線などが生じることがなく、作製が容易であり、作製精度が向上し、これにより変位特性
が安定する。
Subsequently, after removing the
A mask is provided at 00 and etched to form the
その後は、リード電極を形成後、流路形成基板用ウェハーの圧電素子側に、シリコンウ
ェハーであり複数の保護基板となる保護基板用ウェハーを接着剤を介して接合し、流路形
成基板用ウェハーを所定の厚みに薄くする。次いで、流路形成基板用ウェハーを異方性エ
ッチング(ウェットエッチング)することにより、圧電素子に対応する圧力発生室等を形
成する。
After that, after forming the lead electrode, the wafer for the flow path forming substrate is bonded to the piezoelectric element side of the wafer for the flow path forming substrate with an adhesive, and the wafer for the protective substrate, which is a silicon wafer and serves as a plurality of protective substrates. Is reduced to a predetermined thickness. Next, the pressure generating chamber corresponding to the piezoelectric element is formed by anisotropically etching (wet etching) the flow path forming substrate wafer.
その後は、流路形成基板用ウェハー及び保護基板用ウェハーの外周縁部の不要部分を、
例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウ
ェハーの保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレートを
接合すると共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板を接合し、流路形成基板用
ウェハー等を図1に示すような一つのチップサイズの流路形成基板10等に分割すること
によって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIとする。
After that, unnecessary portions of the outer peripheral edge of the flow path forming substrate wafer and the protective substrate wafer are
For example, it is removed by cutting by dicing or the like. Then, a nozzle plate having a nozzle opening formed on the surface of the flow path forming substrate wafer opposite to the protective substrate wafer is bonded, and a compliance substrate is bonded to the protective substrate wafer. The ink jet recording head I of this embodiment is obtained by dividing a wafer or the like into one chip size flow
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定される
ものではない。例えば、上述した実施形態では、凹凸部83は格子状となった凸部82に
より構成されていたが、これに限定されない。凹部(もしくは凸部)が形成されることで
凹凸が形成されていればよい。例えば、凹凸部83は上面視において第2電極80の長手
方向に沿ったストライプ状であってもよい。また、凹部81は、本実施形態では上面視に
おいて矩形状であったが、これに限定されず、例えば円形状であってもよい。もちろん、
凹凸部83の凹部と凸部とが逆になるように構成されていてもよい。ただし、本実施形態
で示したように、凸部82が第2電極80の上面の端部に設けられている方が変位を阻害
せずに強度が高まるため好ましい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the embodiment described above, the concavo-
You may be comprised so that the recessed part and convex part of the uneven | corrugated |
また、上述した実施形態では、凸部82の厚さは保護膜100の開口と対向する領域の
第2電極の厚さと同一であったが、これに限定されない。例えば、図8(a)に示す実施
形態では、保護膜100の開口101に対向する領域の第2電極80の厚みよりも、保護
膜100に接触する領域に形成された凸部82の厚みが薄い。具体的には、従来の第2電
極80の厚みよりも保護膜100の開口101に対向する領域の第2電極80の厚みが厚
く、凸部82の厚みが第2電極80の従来の厚みと同一である。このように構成されてい
ても、開口から露出する部分の厚みが第2電極80の従来の厚みと同程度あることで、開
口101を形成する場合に第2電極80がオーバーエッチされてしまったとしても、断線
をより防止することが可能である。この場合に、第2電極の剛性は上昇するが、凹部81
が従来の第2電極の厚みよりも薄くなることで、圧電素子300全体では、変位特性が劣
化することはない。
In the above-described embodiment, the thickness of the
However, since the thickness of the second electrode is smaller than that of the conventional second electrode, the displacement characteristics of the entire
また、図8(b)に示す実施形態では、保護膜100の開口101に対向する領域の第
2電極80の厚みよりも、保護膜100に接触する領域に形成された凸部82の厚みが厚
い。この場合であっても、第2電極80の厚みが従来の第2電極80の厚みと同一であれ
ば、開口101を形成する場合に第2電極80がオーバーエッチされてしまったとしても
、断線の可能性を防止することが可能である。
Further, in the embodiment shown in FIG. 8B, the thickness of the
また、上述した各実施形態では、第2電極80上面の開口101から露出する領域には
凹凸部83が設けられておらず、平坦面とされていたがこれに限定されない。例えば、上
面全面に亘って凹凸部83が設けられていて、第2電極80上面の開口101から露出す
る領域にも凹凸部83が形成されていてもよい。この場合には、第2電極80上面の開口
101から露出する領域の凹部81における厚みが少なくとも従来の第2電極80と同一
の厚みであれば断線の可能性も生じないので好ましい。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the uneven | corrugated |
また、上述した各実施形態では、保護膜100には開口101を設けているが、これに
限定されない。保護膜100に開口101を設けず、第2電極80の全面に凹凸部83を
設けても良い。保護膜100に開口101を設けるのは、保護膜を設けることで圧電素子
の剛性が上昇してしまい圧電素子の変位特性が低下するのを抑制するためであるが、凹部
81が形成されていることで、第2電極の剛性が低下しているため、保護膜で圧電素子3
00の全面を覆ったとしても、圧電素子の変位特性を低下させない。さらに、この場合に
は開口を設けないのでオーバーエッチの可能性がないため、第2電極80全体を薄く形成
することができる。これにより、第2電極80を圧電素子の変位特性が低下することを抑
制できる。
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the
Even if the entire surface of 00 is covered, the displacement characteristics of the piezoelectric element are not deteriorated. Further, in this case, since no opening is provided, there is no possibility of overetching, so that the entire
また、上述した実施形態では、凹部81を形成することにより相対的に凸部82を形成
して凹凸部83としたが、これに限定されない。凸部を形成することにより相対的に凹部
81を形成して凹凸部83としてもよい。例えば、第2電極の上面に凹部に対応するマス
クパターンを形成し、次いでマスクパターンを介して第2電極の材料を積層させ最後にマ
スクパターンをリフトオフすることにより凸部を形成して、これにより相対的に凹部を形
成しても良い。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、圧電素子保持部31を有する保護基板30を設けるよう
にしたが、圧電素子300は保護膜100によって覆われて外部環境に起因する破壊が防
止されているため、保護基板30を厚さ方向に貫通する圧電素子保持部としてもよく、ま
た保護基板を設けなくてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIは、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装
置IIに搭載される。図9は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
Further, the ink jet recording head I of this embodiment constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus II. FIG. 9 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.
図9に示すように、インクジェット式記録ヘッドIを有する記録ヘッドユニット1A及
び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、
この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付け
られたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A
及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する
ものとしている。
As shown in FIG. 9, the
The
And 1B, for example, discharge a black ink composition and a color ink composition, respectively.
そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を
介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキ
ャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5
に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
The driving force of the driving
A recording sheet S that is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is wound around the
また、上述した実施形態1では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘ
ッドを挙げて説明したが、本発明の圧電素子は、液体噴射ヘッド全般を対象としたもので
あり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その
他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の
記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド
、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極
材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる
。
In the first embodiment described above, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head. However, the piezoelectric element of the present invention is intended for all liquid ejecting heads, and uses liquids other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a liquid ejecting head for ejecting. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in manufacturing color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (surface emitting displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.
本発明の圧電素子は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電
素子だけでなく、例えばメモリーやセンサー等にも適用することができる。
The piezoelectric element of the present invention can be applied not only to a piezoelectric element mounted as a pressure generating unit on such a liquid ejecting head but also to, for example, a memory or a sensor.
I インクジェット式記録ヘッド、 II インクジェット式記録装置、 10 流路
形成基板、 12 圧力発生室、 13 連通部、 14 インク供給路、 20 ノズ
ルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 圧電素子保持部、 32
リザーバー部、 40 コンプライアンス基板、 60 第1電極、 70 圧電体層
、 80 第2電極、 83 凹凸部、 90 リード電極、 100 保護膜、 10
1 開口部、 111 リザーバー、 200 駆動回路、 210 接続配線、 30
0 圧電素子
I ink jet recording head, II ink jet recording apparatus, 10 flow path forming substrate, 12 pressure generating chamber, 13 communicating portion, 14 ink supply passage, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 30 protective substrate, 31 piezoelectric element holding portion, 32
Reservoir part, 40 compliance substrate, 60 first electrode, 70 piezoelectric layer, 80 second electrode, 83 uneven part, 90 lead electrode, 100 protective film, 10
1 opening, 111 reservoir, 200 drive circuit, 210 connection wiring, 30
0 Piezoelectric element
Claims (4)
前記第1電極上に設けられた圧電体層と、
該圧電体層上に設けられた第2電極と、
該第2電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、
前記第2電極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする
圧電素子。 A first electrode;
A piezoelectric layer provided on the first electrode;
A second electrode provided on the piezoelectric layer;
An insulating film provided on the second electrode;
An uneven portion is provided in a region of the second electrode that contacts the insulating film.
該第2電極の該開口から露出する領域は平坦面であることを特徴とする請求項1記載の
圧電素子。 The insulating film is provided with an opening for exposing the second electrode,
2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein a region exposed from the opening of the second electrode is a flat surface.
する請求項1又は2記載の圧電素子。 3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein a convex portion constituting the concave and convex portion is formed on a peripheral portion of the second electrode.
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか一項に記載の圧電素子。 The convex portions constituting the concave and convex portions are provided to extend in a plurality of positions in the longitudinal direction and the short direction of the second electrode, respectively, and are arranged so as to cross each other in a lattice shape. The piezoelectric element as described in any one of Claims 1-3.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013154537A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | Piezoelectric actuator substrate for liquid ejection head, liquid ejection head using the same, and recorder |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317643A (en) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Nec Tokin Corp | Solid electrolytic capacitor |
JP2006019592A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Seiko Epson Corp | Methods for manufacturing dielectric film, piezoelectric element, and liquid injection head |
JP2006120840A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Citizen Seimitsu Co Ltd | Method of etching resin and resin product having surface etched thereby |
JP2007216429A (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Seiko Epson Corp | Method for forming piezoelectric element part of liquid jet head |
JP2008235597A (en) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Fujifilm Corp | Method for manufacturing piezoelectric actuator and liquid discharge head |
JP2009061614A (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Sharp Corp | Inkjet head, and manufacturing method for inkjet head |
JP2010131881A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Seiko Epson Corp | Actuator device, liquid jet head, and liquid jet device |
JP2010162848A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Seiko Epson Corp | Liquid jetting head and liquid jetting apparatus and actuator apparatus |
JP2010173197A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Seiko Epson Corp | Liquid discharge head, liquid discharge device, actuator device, and manufacturing method of liquid discharge head |
WO2010101056A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | 京セラ株式会社 | Laminated piezoelectric element, jetting device provided with same, and fuel jetting system |
-
2011
- 2011-02-14 JP JP2011028290A patent/JP2012166418A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317643A (en) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Nec Tokin Corp | Solid electrolytic capacitor |
JP2006019592A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Seiko Epson Corp | Methods for manufacturing dielectric film, piezoelectric element, and liquid injection head |
JP2006120840A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Citizen Seimitsu Co Ltd | Method of etching resin and resin product having surface etched thereby |
JP2007216429A (en) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Seiko Epson Corp | Method for forming piezoelectric element part of liquid jet head |
JP2008235597A (en) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Fujifilm Corp | Method for manufacturing piezoelectric actuator and liquid discharge head |
JP2009061614A (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Sharp Corp | Inkjet head, and manufacturing method for inkjet head |
JP2010131881A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Seiko Epson Corp | Actuator device, liquid jet head, and liquid jet device |
JP2010162848A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Seiko Epson Corp | Liquid jetting head and liquid jetting apparatus and actuator apparatus |
JP2010173197A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Seiko Epson Corp | Liquid discharge head, liquid discharge device, actuator device, and manufacturing method of liquid discharge head |
WO2010101056A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | 京セラ株式会社 | Laminated piezoelectric element, jetting device provided with same, and fuel jetting system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013154537A (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Kyocera Corp | Piezoelectric actuator substrate for liquid ejection head, liquid ejection head using the same, and recorder |
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