JP4293312B2 - 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 - Google Patents
誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4293312B2 JP4293312B2 JP2005053955A JP2005053955A JP4293312B2 JP 4293312 B2 JP4293312 B2 JP 4293312B2 JP 2005053955 A JP2005053955 A JP 2005053955A JP 2005053955 A JP2005053955 A JP 2005053955A JP 4293312 B2 JP4293312 B2 JP 4293312B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- dielectric
- dielectric layer
- oxide
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 59
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 37
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 33
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 371
- 239000010408 film Substances 0.000 description 87
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 description 39
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000012789 electroconductive film Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
- A45D—HAIRDRESSING OR SHAVING EQUIPMENT; EQUIPMENT FOR COSMETICS OR COSMETIC TREATMENTS, e.g. FOR MANICURING OR PEDICURING
- A45D33/00—Containers or accessories specially adapted for handling powdery toiletry or cosmetic substances
- A45D33/18—Containers or accessories specially adapted for handling powdery toiletry or cosmetic substances with special decorative arrangements or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1632—Manufacturing processes machining
- B41J2/1634—Manufacturing processes machining laser machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1642—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/10—Metal-oxide dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
- A45D—HAIRDRESSING OR SHAVING EQUIPMENT; EQUIPMENT FOR COSMETICS OR COSMETIC TREATMENTS, e.g. FOR MANICURING OR PEDICURING
- A45D33/00—Containers or accessories specially adapted for handling powdery toiletry or cosmetic substances
- A45D2033/001—Accessories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/14258—Multi layer thin film type piezoelectric element
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明にかかる第2の誘電体素子は、基板、下部電極層、誘電体層及び上部電極層がこの順に設けられた誘電体素子において、
前記誘電体層が前記下部電極層の側である第一の誘電体層と前記上部電極層の側である第二の誘電体層を有し、該第二の誘電体層が4種以上の金属元素成分を含む酸化物を主体とする層であり、前記第一の誘電体層が前記第二の誘電体層の酸化物層に含まれる金属元素から選択された少なくとも1成分を実質的に含まず、かつ残りの金属元素から選択された少なくとも3成分を含む酸化物を主体とし、Ti元素及びZr元素を実質的に含有しない層であることを特徴とする誘電体素子である。
(実施例1)
MgO(100)基板上にPt(100)配向膜を120nmで成膜し、その上にPb(Mg1/3Nb2/3)O3の組成でPb量が10モル%過剰のターゲットを用いてマグネトロンスパッタにより、基板温度590℃で本発明の第一の誘電体層を60nm厚で形成した。この膜は、XRD測定により(001)単一配向膜であった。
(比較例1)
実施例1で用いたバッファー層を単結晶性PbTiO3層に変えた以外は、実施例1と同様に第二の誘電体層を成膜した。PMN-PT層には、パイロ相が含まれ良好な薄膜を得る事は出来なかった。また、圧電体層として厚膜にした場合の圧電特性も不良であった。
(実施例2〜6)
各誘電体層の組成を変えて表1に記載した構成とした以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッドを作製した。いずれも(001)配向性の良好な薄膜を得る事が出来た。但し、表1中の組成は、組成式であり、ICP分析の結果、Pbに関しては、1.02〜1.25までの範囲で過剰であり、その場合に特に特性は良好であった。実施例6における第一層の結晶性は、80%であったが、第二層も80%と良好な結晶性の膜を得る事が出来た。
SOI層(100)が2μm厚、SiO2層が0.2μm厚、ハンドル層Si(110)が650μm厚のSOI基板を用いて、SOI層上にYSZ(100)層を0.1μm成膜した。この上にIr(111)単一配向膜を0.15μm成膜し、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3の第一層を0.1μm厚で成膜し、その上に[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.67−[Pb0.7La0.3TiO3]0.33の組成式で表示される第二層を2.5μm厚で成膜した。第一層の成膜には、Pb成分を15%過剰にしたターゲットを用い、第二層の成膜には、[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]0.67−[Pb0.7La0.3TiO3]0.6の組成でかつ鉛が10%過剰のターゲットを用いる事により第二層の結晶性が85%の圧電体層を得た。これを実施例1と同様に個別液室等を作成し、インクジェットヘッドとした。このヘッドは、特性が良好であり、膜剥がれ等の問題もない事を確認した。この圧電体層の比誘電率ε1は、450であり第二層の比誘電率ε2は、470であった。また、この場合のインクジェットヘッドの振動板は、SOI層のSi(100)が振動板として機能し、SiO2層はウエットエッチング時のエッチストップ層及び振動板の一部として機能するものである。
(実施例8)
MgO(100)基板上にPt(100)配向膜を120nmで成膜し、その上にPb(Mg1/3Nb2/3)O3の組成でPb量が2モル%過剰のターゲットを用いてマグネトロンスパッタにより、基板温度590℃で本発明の第一の誘電体層を40nm厚で形成した。この膜は、XRD測定により(001)単一配向膜であった。この上に実施例1と同様にして、第二の誘電体層(PMN-PT層)を400nm厚で成膜した。さらにこの上に第一の誘電体層をPb量を5モル%過剰のターゲットを用いて30nm厚で成膜する工程とこの第一の誘電体層上に第二の誘電体層を前記と同様に400nm成膜する工程を3回繰り返した。全体のPMN-PT層の膜厚は、1.6μmと厚くなったが、結晶性の低下もなく、良好な膜を得る事が出来た。
(実施例9)
MgO(100)基板上にPt(100)エピタキシャル膜を120nmで成膜し、その上にSrRuO3(100)エピタキシャル膜を100nm成膜した。いずれもマグネトロンスパッタ法により基板温度600℃で行った。この上にPMN-PT(PT含有率33%)を610℃で1.2μm成膜したところ、配向性が48%の(100)結晶膜を得た。上部電極を付け、誘電体素子、圧電体素子として評価した。
2 連通孔(液路)
3 個別液室
4 共通液室
5 振動板
6 下部電極
7 圧電膜(圧電体層)
8 上部電極
9 第一の圧電体層
10 が第二の圧電体層
11 個別液室側壁
12 個別液室
13 電極引き出し領域
14 流路の絞り部分
21 基板
22 バッファー層
23 電極
24 第一の誘電体層
25 第二の誘電体層
26 電極
81〜84 外装
85 トレー
87、97 自動給送部
98 排出口
99 搬送部
90 回復部
Claims (22)
- 基板、下部電極層、誘電体層及び上部電極層がこの順に設けられた誘電体素子において、
前記誘電体層が、主成分が酸化物であり前記下部電極層の側である第一の誘電体層と主成分が酸化物であり前記上部電極層の側である第二の誘電体層とを有し、前記第二の誘電体層が前記第一の誘電体層より厚く、前記第一の誘電体層の25℃での比誘電率をε1、前記第二の誘電体層の25℃での比誘電率をε2としたときに、下記の式(1)を満たすことを特徴とする誘電体素子。
ε1/ε2≧0.9 ・・・・・・・・(1) - 基板、下部電極層、誘電体層及び上部電極層がこの順に設けられた誘電体素子において、
前記誘電体層が前記下部電極層の側である第一の誘電体層と前記上部電極層の側である第二の誘電体層を有し、該第二の誘電体層が4種以上の金属元素成分を含む酸化物を主体とする層であり、前記第一の誘電体層が前記第二の誘電体層の酸化物層に含まれる金属元素から選択された少なくとも1成分を実質的に含まず、かつ残りの金属元素から選択された少なくとも3成分を含む酸化物を主体とし、Ti元素及びZr元素を実質的に含有しない層であることを特徴とする誘電体素子。 - 基板、下部電極層、誘電体層及び上部電極層がこの順に設けられた誘電体素子において、
前記誘電体層が前記下部電極層の側である第一の誘電体層と前記上部電極層の側である第二の誘電体層を有し、そのうちの一層は、少なくとも実質的にTi元素を有しない酸化物を主体とし、もう一方の層は、Ti元素を含む酸化物を主体とすることを特徴とする誘電体素子。 - 前記第一の誘電体層の膜厚をt1、前記第二の誘電体層の膜厚をt2とした場合、t2>2×t1である請求項1〜3のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記誘電体層の主成分がペロブスカイト型酸化物である請求項1〜4のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記誘電体層の少なくとも一方がリラクサ系酸化物を主体とする請求項5記載の誘電体素子。
- リラクサ系酸化物が少なくともPb及びTiを含み、かつMg、Zn、Sc、Ni、Ta、In及びNbから選択された少なくとも1種を含む請求項6記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層と前記第二の誘電体層とが積層された積層構造を複数有する請求項1〜7のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(Mg1/3Nb2/3)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.5から0.8、yが0.2から0.5である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(Zn1/3Nb2/3)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.7から0.97、yが0.03から0.3である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(Sc1/2Nb1/2)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(Sc1/2Nb1/2)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.4から0.7、yが0.3から0.6である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(Ni1/3Nb2/3)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(Ni1/3Nb2/3)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.6から0.9、yが0.1から0.4である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(In1/2Nb1/2)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(In1/2Nb1/2)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.2から0.8、yが0.2から0.7である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層の主成分がPb(Sc1/2Ta1/2)O3で表示される酸化物であり、前記第二の誘電体層の主成分が[Pb(Sc1/2Ta1/2)O3]x−[Pb(1-a)AaTiO3]yで表示される酸化物(但し、Aは、La,Caから選ばれる元素で、aは0から0.3、xが0.4から0.8、yが0.2から0.6である。)である請求項1〜8のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記第一の誘電体層及び前記第二の誘電体層が、単結晶層、単一配向層あるいは優先配向層である請求項1〜14のいずれかに記載の誘電体素子。
- 前記誘電体層が、該誘電体層を構成する酸化物の組成式に対して量論比以上に過剰の鉛を含有する請求項1〜15のいずれかに記載の誘電体素子。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の誘電体素子を有することを特徴とする圧電体素子。
- 基板上に前記誘電体素子を有し、該基板がSOI基板であることを特徴とする請求項17に記載の圧電体素子。
- 請求項17または18に記載の圧電体素子を有し、該圧電体素子を用いてインクを吐出することを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項19のインクジェットヘッドを有し、該インクジェットヘッドを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 基板上に下部電極層、誘電体層及び上部電極層をこの順に積層した誘電体素子の製造方法において、
前記基板の上に前記下部電極層を形成する工程と、
酸化物を主体とし、比誘電率ε1の第一の誘電体層を前記下部電極層上に形成する工程と、
前記第一の誘電体層に含まれる酸化物の成分に少なくとも1成分以上の他の成分を加えた組成を有する酸化物を主体とする第二の誘電体層を形成する工程と、を有し、
前記第一の誘電体層の25℃での比誘電率ε1と第二の誘電体層の25℃での比誘電率ε2の比:ε1/ε2を、0.9以上とすることを特徴とする誘電体素子の製造方法。 - 基板上に下部電極層、誘電体層及び上部電極層をこの順に積層した誘電体素子の製造方法において、
前記基板の上に前記下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に第一及び第二の誘電体層をこの順に積層する工程と、を有し、
前記第二の誘電体層を4種以上の金属元素成分を含む酸化物層を主体として形成し、前記第一の誘電体層を、該第二の誘電体層の酸化物層に含まれる金属元素から選択された少なくとも1成分を実質的に含まず、かつ残りの金属元素から選択された少なくとも3成分を含む酸化物を主体とする層として形成することを特徴とする誘電体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005053955A JP4293312B2 (ja) | 2004-02-27 | 2005-02-28 | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004055548 | 2004-02-27 | ||
JP2005053955A JP4293312B2 (ja) | 2004-02-27 | 2005-02-28 | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005277408A JP2005277408A (ja) | 2005-10-06 |
JP4293312B2 true JP4293312B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=35010272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005053955A Active JP4293312B2 (ja) | 2004-02-27 | 2005-02-28 | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7453188B2 (ja) |
JP (1) | JP4293312B2 (ja) |
KR (1) | KR100748727B1 (ja) |
CN (1) | CN100402292C (ja) |
TW (1) | TWI255057B (ja) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100672883B1 (ko) * | 2003-01-31 | 2007-01-24 | 캐논 가부시끼가이샤 | 압전 소자 |
JP2005244133A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Canon Inc | 誘電体素子、圧電素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 |
US7235917B2 (en) * | 2004-08-10 | 2007-06-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric member element and liquid discharge head comprising element thereof |
JP2006069152A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Canon Inc | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
US7521845B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric element, liquid discharge head using piezoelectric element, and liquid discharge apparatus |
US7591543B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric member, piezoelectric member element, liquid discharge head in use thereof, liquid discharge apparatus and method of manufacturing piezoelectric member |
US7998362B2 (en) * | 2005-08-23 | 2011-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric element, liquid discharge head using piezoelectric element, liquid discharge apparatus, and production method of piezoelectric element |
US20070046153A1 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substrate, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus |
US7528532B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance and manufacturing method thereof, piezoelectric element and liquid discharge head using such piezoelectric element and liquid discharge apparatus |
US8142678B2 (en) * | 2005-08-23 | 2012-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Perovskite type oxide material, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus using the same, and method of producing perovskite type oxide material |
US7528530B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric substance element, liquid discharge head, liquid discharge device and method for producing piezoelectric substance |
US7567022B2 (en) * | 2005-10-20 | 2009-07-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming perovskite type oxide thin film, piezoelectric element, liquid discharge head, and liquid discharge apparatus |
CN102259486A (zh) * | 2006-12-22 | 2011-11-30 | 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 | 打印头组件 |
US9390857B2 (en) * | 2008-09-30 | 2016-07-12 | General Electric Company | Film capacitor |
JP5447829B2 (ja) * | 2009-12-21 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
JP5402611B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2014-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
JP5440192B2 (ja) * | 2010-01-13 | 2014-03-12 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
JP5832091B2 (ja) | 2010-03-02 | 2015-12-16 | キヤノン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ |
CN102959752B (zh) * | 2010-08-12 | 2015-09-02 | 株式会社村田制作所 | 压电薄膜元件的制造方法、压电薄膜元件以及压电薄膜元件用部件 |
EP2617076B1 (en) * | 2010-09-15 | 2014-12-10 | Ricoh Company, Limited | Electromechanical transducing device and manufacturing method thereof |
CN102568820A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-11 | 深南电路有限公司 | 一种共面式内置电容及其制造方法 |
JP5957914B2 (ja) * | 2012-02-01 | 2016-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
US9022531B2 (en) * | 2012-02-28 | 2015-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus |
JP2012147021A (ja) * | 2012-04-16 | 2012-08-02 | Canon Inc | 圧電体膜及び圧電体膜を備えた液体吐出ヘッド |
US9450171B2 (en) * | 2012-04-19 | 2016-09-20 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Thin film piezoelectric element and manufacturing method thereof, micro-actuator, head gimbal assembly and disk drive unit with the same |
WO2016209168A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-29 | Agency For Science, Technology And Research | Fluid jet dispenser using multilayer ceramic actuators |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8802506D0 (en) * | 1988-02-04 | 1988-03-02 | Am Int | Piezo-electric laminate |
GB9025706D0 (en) * | 1990-11-27 | 1991-01-09 | Xaar Ltd | Laminate for use in manufacture of ink drop printheads |
EP0526048B1 (en) * | 1991-07-18 | 1997-11-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia |
JP3358851B2 (ja) * | 1993-03-11 | 2002-12-24 | 本田技研工業株式会社 | 感湿性アクチュエータ |
US5406445A (en) * | 1993-03-25 | 1995-04-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film capacitor and method of manufacturing the same |
JP3113141B2 (ja) | 1993-12-28 | 2000-11-27 | シャープ株式会社 | 強誘電体結晶薄膜被覆基板、その製造方法及び強誘電体結晶薄膜被覆基板を用いた強誘電体薄膜デバイス |
JP3104550B2 (ja) | 1994-10-17 | 2000-10-30 | 松下電器産業株式会社 | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
US5804907A (en) * | 1997-01-28 | 1998-09-08 | The Penn State Research Foundation | High strain actuator using ferroelectric single crystal |
JP3832075B2 (ja) | 1997-03-25 | 2006-10-11 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド、その製造方法および圧電体素子 |
US6328433B1 (en) * | 1998-01-22 | 2001-12-11 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric film element and ink-jet recording head using the same |
KR20000014388A (ko) | 1998-08-20 | 2000-03-15 | 윤종용 | 강유전체 메모리 커패시터 및 그 제조방법 |
US6362558B1 (en) * | 1999-12-24 | 2002-03-26 | Kansai Research Institute | Piezoelectric element, process for producing the same and ink jet recording head |
JP3796394B2 (ja) * | 2000-06-21 | 2006-07-12 | キヤノン株式会社 | 圧電素子の製造方法および液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
JP3754897B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2006-03-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置用基板およびsoi基板の製造方法 |
JP3833070B2 (ja) | 2001-02-09 | 2006-10-11 | キヤノン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび製造方法 |
WO2003052840A1 (fr) | 2001-12-18 | 2003-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element piezoelectrique, tete d'impression a jet d'encre, capteur de vitesse angulaire, procede de fabrication, et appareil d'enregistrement a jet d'encre |
JP4086535B2 (ja) * | 2002-04-18 | 2008-05-14 | キヤノン株式会社 | アクチュエータ及びインクジェットヘッドの製造方法 |
JP4100953B2 (ja) * | 2002-04-18 | 2008-06-11 | キヤノン株式会社 | Si基板上に単結晶酸化物導電体を有する積層体及びそれを用いたアクチュエーター及びインクジェットヘッドとその製造方法 |
JP4708667B2 (ja) * | 2002-08-08 | 2011-06-22 | キヤノン株式会社 | アクチュエータおよび液体噴射ヘッド |
US7215067B2 (en) * | 2003-02-07 | 2007-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric thin film element, piezoelectric actuator and liquid discharge head |
US7059711B2 (en) * | 2003-02-07 | 2006-06-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Dielectric film structure, piezoelectric actuator using dielectric element film structure and ink jet head |
JP4717344B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2011-07-06 | キヤノン株式会社 | 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド |
US7262544B2 (en) * | 2004-01-09 | 2007-08-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Dielectric element, piezoelectric element, ink jet head and method for producing the same head |
JP2005244133A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Canon Inc | 誘電体素子、圧電素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 |
-
2005
- 2005-02-23 US US11/062,586 patent/US7453188B2/en active Active
- 2005-02-23 TW TW94105436A patent/TWI255057B/zh active
- 2005-02-25 CN CNB2005100521531A patent/CN100402292C/zh active Active
- 2005-02-25 KR KR20050015983A patent/KR100748727B1/ko active IP Right Grant
- 2005-02-28 JP JP2005053955A patent/JP4293312B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1660579A (zh) | 2005-08-31 |
KR100748727B1 (ko) | 2007-08-13 |
US7453188B2 (en) | 2008-11-18 |
TW200531321A (en) | 2005-09-16 |
CN100402292C (zh) | 2008-07-16 |
TWI255057B (en) | 2006-05-11 |
US20050219793A1 (en) | 2005-10-06 |
JP2005277408A (ja) | 2005-10-06 |
KR20060042378A (ko) | 2006-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4293312B2 (ja) | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 | |
KR100738290B1 (ko) | 유전체 소자, 압전체 소자, 잉크 제트 헤드 및 잉크 제트기록 장치, 및 그 제조 방법 | |
KR100777468B1 (ko) | 유전체, 압전 부재, 잉크 제트 헤드, 잉크 제트 기록 장치 및 유전체의 제조 방법 | |
KR100875315B1 (ko) | 유전체 소자, 압전 소자, 잉크젯 헤드 및 잉크젯 헤드제조 방법 | |
JP4717344B2 (ja) | 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド | |
US7235917B2 (en) | Piezoelectric member element and liquid discharge head comprising element thereof | |
JP5164052B2 (ja) | 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP5241087B2 (ja) | 圧電体、圧電素子、圧電素子を用いた液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電素子の製造方法 | |
JP2005175099A5 (ja) | ||
JP4250593B2 (ja) | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
JP4953351B2 (ja) | ペロブスカイト型酸化物、これを用いた圧電素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP5121186B2 (ja) | 圧電体、圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP4282079B2 (ja) | 圧電体素子及び該素子を備えた液体吐出ヘッド | |
JP2005119166A (ja) | 圧電素子、インクジェットヘッド、及びこれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置 | |
JP2015084393A (ja) | 圧電素子、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置 | |
JP2007088445A (ja) | 圧電体、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電体の製造方法 | |
EP2515357B1 (en) | Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and piezoelectric element | |
JP2022026591A (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイスの製造方法 | |
JP2007138292A (ja) | ペロブスカイト型酸化物薄膜の成膜方法、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090325 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090331 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090402 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4293312 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140417 Year of fee payment: 5 |