JP6183601B2 - Piezoelectric element, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, ultrasonic device, filter and sensor, and method for manufacturing piezoelectric element - Google Patents

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本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置、液体噴射ヘッド等に搭載される圧電素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid from a nozzle opening, a liquid ejecting apparatus that includes the liquid ejecting head, a piezoelectric element mounted on the liquid ejecting head, and the like, and a method for manufacturing the same.

圧電素子を変形させて圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることで、圧力発生室に連通するノズル開口から液滴を噴射させる液体噴射ヘッドが知られている。この液体噴射ヘッドの代表例としては、液滴としてインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドがある。   A liquid ejecting head that ejects liquid droplets from a nozzle opening communicating with a pressure generating chamber by deforming a piezoelectric element to cause a pressure fluctuation in the liquid in the pressure generating chamber is known. A typical example of the liquid ejecting head is an ink jet recording head that ejects ink droplets as droplets.

インクジェット式記録ヘッドは、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電素子を備え、圧電素子の駆動によって振動板を変形させることで、圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせて、ノズル開口からインク滴を噴射させる。   An ink jet recording head includes, for example, a piezoelectric element on one side of a flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, and deforms a diaphragm by driving the piezoelectric element, thereby The ink is caused to change in pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle openings.

ここで、圧電素子は、振動板上に設けられた第1電極、圧電体層及び第2電極を具備し、第1電極及び第2電極には、駆動IC等に接続された配線と接続するための配線層が接続されたものがある(例えば、特許文献1〜3参照)。   Here, the piezoelectric element includes a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode provided on the diaphragm, and the first electrode and the second electrode are connected to a wiring connected to a driving IC or the like. For example, Patent Documents 1 to 3 may be used.

特開2008−114370号公報JP 2008-114370 A 特開2009−172878号公報JP 2009-172878 A 特開2009−196329号公報JP 2009-196329 A

配線層としては、コストダウンを目的として、銅又は銅合金が使用されている。しかしながら、銅は酸化されやすく、且つマイグレーションを起こしやすいため、通常は、配線層上に、金属触媒を介して無電解めっきによる無電解めっき層が保護層として設けられる。しかしながら、このような保護層を設けても、銅のマイグレーションは抑制できず、銅の電位と共に金属触媒の電位が電極近傍まで移動し、この金属触媒を介して、無電解めっきする領域以外の領域に無電解めっき層が析出するという問題がある。このような無電解めっき層の析出は圧電素子の変位量の低下を招来する。   As the wiring layer, copper or a copper alloy is used for the purpose of cost reduction. However, since copper is easily oxidized and easily migrated, an electroless plating layer by electroless plating is usually provided on the wiring layer as a protective layer via a metal catalyst. However, even if such a protective layer is provided, the migration of copper cannot be suppressed, and the potential of the metal catalyst moves to the vicinity of the electrode together with the potential of copper, and the region other than the region to be electrolessly plated through this metal catalyst. There is a problem that an electroless plating layer is deposited. Such deposition of the electroless plating layer causes a decrease in the displacement of the piezoelectric element.

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。また、液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子に限定されず、他のデバイスに搭載される圧電素子においても同様に存在する。   Such a problem exists not only in an ink jet recording head but also in a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink. Further, the present invention is not limited to the piezoelectric element mounted on the liquid ejecting head, and similarly exists in the piezoelectric element mounted on other devices.

本発明はこのような事情に鑑み、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention prevents a deposition of an electroless plating layer in a region other than an electroless plating region and suppresses a decrease in displacement, a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, a piezoelectric element, and a production thereof It aims to provide a method.

上記課題を解決する本発明の態様は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された圧電体層と、前記第2電極上に設けられた銅を含む配線層と、該配線層上に触媒層を介して設けられた無電解めっき層とを備えた圧電素子であって、前記第2電極上の前記配線層の端部側に前記無電解めっき層が設けられていないことを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、無電解めっきする領域以外の領域、具体的には、第2電極上の配線層の端部側や、配線層が設けられていない圧電体層上及び第2電極上の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した圧電素子が実現される。
An aspect of the present invention for solving the above-described problems is provided on the second electrode, the first electrode, the second electrode, the piezoelectric layer disposed between the first electrode and the second electrode, and the second electrode. A piezoelectric element comprising a wiring layer containing copper and an electroless plating layer provided on the wiring layer via a catalyst layer, wherein the piezoelectric element is on the end side of the wiring layer on the second electrode. The piezoelectric element is characterized in that an electroless plating layer is not provided.
In such an embodiment, the region other than the region to be electrolessly plated, specifically, the end side of the wiring layer on the second electrode, the region on the piezoelectric layer where the wiring layer is not provided, and the region on the second electrode. Thus, a piezoelectric element that prevents the electroless plating layer from being deposited and suppresses a decrease in the displacement amount is realized.

ここで、前記触媒層は、パラジウムイオンを含む触媒液から形成されたパラジウムが好ましい。これによれば、銅を含む配線層上に、確実に選択的に無電解めっき層を形成することができる。   Here, the catalyst layer is preferably palladium formed from a catalyst solution containing palladium ions. According to this, the electroless plating layer can be reliably and selectively formed on the wiring layer containing copper.

ここで、前記無電解めっき層は、無電解めっきによって形成されたニッケルを含むニッケル層と、該ニッケル層の上方に無電解めっきによって形成された金を含む金層とを具備することが好ましい。
これによれば、ニッケル層によって電気抵抗値を下げると共に、金層によって配線層に外部の配線を実装する際の実装強度を確保することができる。
Here, it is preferable that the electroless plating layer includes a nickel layer containing nickel formed by electroless plating and a gold layer containing gold formed by electroless plating above the nickel layer.
According to this, the electrical resistance value can be lowered by the nickel layer, and the mounting strength when the external wiring is mounted on the wiring layer by the gold layer can be ensured.

ここで、前記ニッケル層と前記金層との間には、無電解めっきによって形成されたパラジウム層をさらに具備することが好ましい。
これによれば、ニッケル層中のニッケル及び金層中の金の拡散が防止される。
Here, it is preferable that a palladium layer formed by electroless plating is further provided between the nickel layer and the gold layer.
According to this, the diffusion of nickel in the nickel layer and gold in the gold layer is prevented.

ここで、前記配線層の前記第2電極の側には、チタン及びタングステンの少なくとも一方を含む密着層が設けられていることが好ましい。
これによれば、密着層がチタン及びタングステンの少なくとも一方を含むことで、密着層をウェットエッチングした際のエッチング液によって、電極に電食が発生するのを抑制することができ、電極や配線層の剥離を抑制することができる。また、密着層をエッチングする際に酸以外のエッチング液を用いることができるため、圧電体層がエッチング液によってダメージを受けるのを抑制することができる。
Here, it is preferable that an adhesion layer including at least one of titanium and tungsten is provided on the second electrode side of the wiring layer.
According to this, since the adhesion layer contains at least one of titanium and tungsten, it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion on the electrode by the etching solution when the adhesion layer is wet etched. Peeling can be suppressed. In addition, since an etching solution other than an acid can be used when etching the adhesion layer, the piezoelectric layer can be prevented from being damaged by the etching solution.

ここで、前記第1電極は、前記圧電素子の実質的な駆動部となる能動部毎に設けられた個別電極を構成し、前記第2電極は、複数の前記能動部に共通する共通電極を構成することが好ましい。
これによれば、第1電極を圧電体層で覆うことができ、第1電極と第2電極とが近接することによるリーク電流を抑制するための保護膜が不要となり、保護膜が圧電素子の変位を阻害することなく、優れた変位特性を有する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドを実現することができる。
Here, the first electrode constitutes an individual electrode provided for each active part serving as a substantial driving part of the piezoelectric element, and the second electrode is a common electrode common to the plurality of active parts. It is preferable to configure.
According to this, the first electrode can be covered with the piezoelectric layer, and the protective film for suppressing the leakage current due to the close proximity of the first electrode and the second electrode becomes unnecessary, and the protective film is made of the piezoelectric element. A liquid ejecting head including a piezoelectric element having excellent displacement characteristics can be realized without hindering displacement.

さらに、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられた、上記何れか一つの態様に記載の圧電素子と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した液体噴射ヘッドが実現される。
さらに、本発明の他の態様は、上記何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した液体噴射装置が実現される。
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate having a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, and any one of the above aspects provided on one surface side of the flow path forming substrate. And a piezoelectric element as described above.
In this aspect, a liquid ejecting head that prevents deposition of the electroless plating layer in a region other than the region where electroless plating is performed and suppresses a decrease in displacement is realized.
According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to any one of the above aspects.
In this aspect, a liquid ejecting apparatus that prevents the electroless plating layer from being deposited in a region other than the region where electroless plating is performed and suppresses a decrease in the amount of displacement is realized.

さらに、本発明の他の態様は、前記何れかの態様に記載の圧電素子を具備することを特徴とする超音波デバイス、フィルター又はセンサーにある。かかる態様では、クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する超音波デバイス、フィルター又はセンサーとすることができる。
かかる態様では、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した超音波デバイス、フィルター又はセンサーが実現される。
Furthermore, another aspect of the present invention resides in an ultrasonic device, filter or sensor comprising the piezoelectric element according to any one of the above aspects. In such an embodiment, generation of cracks is suppressed, and an ultrasonic device, filter, or sensor having a piezoelectric layer having excellent crystallinity and piezoelectric characteristics can be obtained.
In such an embodiment, an ultrasonic device, filter, or sensor that prevents the electroless plating layer from being deposited in a region other than the region to be electrolessly plated and suppresses a decrease in the amount of displacement is realized.

さらに、本発明の他の態様は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた圧電体層と、前記第2電極上に設けられた銅を含む配線層と、該配線層上に触媒層を介して設けられた無電解めっき層とを備えた圧電素子の製造方法であって、前記第2電極上に銅を含む導電層を形成する工程と、前記導電層をエッチングによりパターニングして、前記配線層とする工程と、前記圧電体層及び前記第2電極の上方にレジスト層を設け、パターニングすることにより、無電解めっきする領域を露出させる工程と、露出された前記無電解めっきする領域上に、パラジウムイオンを含む触媒液を用いてパラジウムからなる触媒層を形成する工程と、前記触媒層上に無電解めっきによりニッケルを含むニッケル層を形成する工程と、前記ニッケル層の上方に無電解めっきにより金を含む金層を形成する工程と、前記レジストを除去する工程と、を具備することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出を防止し、変位量の低下を抑制した圧電素子が製造される。
Yet another embodiment of the present invention includes a first electrode, a second electrode, a piezoelectric layer provided between the second electrode and the first electrode, provided on the second electrode A method of manufacturing a piezoelectric element comprising a wiring layer containing copper and an electroless plating layer provided on the wiring layer via a catalyst layer, wherein a conductive layer containing copper is formed on the second electrode Forming a wiring layer by patterning the conductive layer by etching, providing a resist layer above the piezoelectric layer and the second electrode, and patterning the region to be electrolessly plated. A step of exposing, a step of forming a catalyst layer made of palladium using a catalyst solution containing palladium ions on the exposed electroless plating region, and nickel containing nickel by electroless plating on the catalyst layer Worker to form a layer If, in the manufacturing method of the piezoelectric element characterized by comprising a step of forming a gold layer containing gold by electroless plating over the nickel layer, removing the resist, a.
In such an embodiment, a piezoelectric element is produced in which the electroless plating layer is prevented from being deposited in a region other than the region where electroless plating is performed, and the decrease in displacement is suppressed.

ここで、前記ニッケル層を形成する工程の後、前記ニッケル層上に無電解めっきによりパラジウム層を形成する工程を、さらに具備することが好ましい。
これによれば、ニッケル層中のニッケル及び金層中の金の拡散が防止される。
Here, it is preferable that the method further includes a step of forming a palladium layer on the nickel layer by electroless plating after the step of forming the nickel layer.
According to this, the diffusion of nickel in the nickel layer and gold in the gold layer is prevented.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの流路形成基板の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a flow path forming substrate of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図及び拡大断面図である。2A and 2B are a cross-sectional view and an enlarged cross-sectional view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の一実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの斜視図であり、図2は、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の平面図であり、図3は図2のA−A′線に準ずる断面図及び拡大断面図であり、図4は図2のB−B′線に準ずる断面図であり、図5は図3(a)のC−C′線に準ずる断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a perspective view of an ink jet recording head that is an example of a liquid jet head according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a flow path forming substrate of the ink jet recording head. FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to the line AA ′ in FIG. 2 and an enlarged cross-sectional view, FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to the line BB ′ in FIG. 2, and FIG. It is sectional drawing according to a 'line.

図示するように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドIが備える流路形成基板10には、圧力発生室12が形成されている。そして、複数の隔壁11によって区画された圧力発生室12が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口21が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室12の並設方向、又は第1の方向Xと称する。また、この第1の方向Xと直交する方向を、以降、第2の方向Yと称する。   As shown in the drawing, a pressure generating chamber 12 is formed in a flow path forming substrate 10 provided in an ink jet recording head I which is an example of a liquid ejecting head of the present embodiment. The pressure generating chambers 12 partitioned by the plurality of partition walls 11 are arranged in parallel along the direction in which the plurality of nozzle openings 21 for discharging the same color ink are arranged in parallel. Hereinafter, this direction is referred to as a direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged side by side or a first direction X. Further, the direction orthogonal to the first direction X is hereinafter referred to as a second direction Y.

また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向の一端部側、すなわち第1の方向Xに直交する第2の方向Yの一端部側には、インク供給路13と連通路14とが複数の隔壁11によって区画されている。連通路14の外側(第2の方向Yにおいて圧力発生室12とは反対側)には、各圧力発生室12の共通のインク室(液体室)となるマニホールド100の一部を構成する連通部15が形成されている。すなわち、流路形成基板10には、圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15からなる液体流路が設けられている。   An ink supply path 13 and a communication path 14 are provided on one end side in the longitudinal direction of the pressure generating chamber 12 of the flow path forming substrate 10, that is, on one end side in the second direction Y orthogonal to the first direction X. Is partitioned by a plurality of partition walls 11. On the outside of the communication passage 14 (on the side opposite to the pressure generation chamber 12 in the second direction Y), a communication portion that constitutes a part of the manifold 100 serving as a common ink chamber (liquid chamber) of each pressure generation chamber 12. 15 is formed. That is, the flow path forming substrate 10 is provided with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, an ink supply path 13, a communication path 14, and a communication portion 15.

流路形成基板10の一方面側、すなわち圧力発生室12等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室12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、接着剤や熱溶着フィルム等によって接合されている。すなわち、ノズルプレート20には、第1の方向Xにノズル開口21が並設されている。   On one side of the flow path forming substrate 10, that is, the surface where the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 opens, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with each pressure generation chamber 12 is provided with an adhesive. Or a heat-welded film or the like. In other words, the nozzle openings 21 are arranged in the nozzle plate 20 in the first direction X.

流路形成基板10の他方面側には、振動板50が形成されている。本実施形態に係る振動板50は、流路形成基板10上に形成された弾性膜51と、弾性膜51上に形成された絶縁体膜52とで構成されている。なお、圧力発生室12等の液体流路は、流路形成基板10を一方面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室12等の液体流路の他方面は、振動板50(弾性膜51)で構成されている。   A diaphragm 50 is formed on the other surface side of the flow path forming substrate 10. The diaphragm 50 according to the present embodiment includes an elastic film 51 formed on the flow path forming substrate 10 and an insulator film 52 formed on the elastic film 51. The liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is formed by anisotropically etching the flow path forming substrate 10 from one surface, and the other surface of the liquid flow path such as the pressure generation chamber 12 is a diaphragm. 50 (elastic film 51).

絶縁体膜52上には、厚さが例えば、約0.2μmの第1電極60と、厚さが例えば、約1.0μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの第2電極80と、詳しくは図3及び図4で説明するが、第2電極上に設けられた配線層であるリード電極90と、リード電極90(配線層)上に触媒層193を介して設けられたニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層とで構成される圧電素子300が形成されている。この基板(流路形成基板10)に変形可能に設けられた圧電素子300が本実施形態の圧電アクチュエーターとなる。   On the insulator film 52, a first electrode 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1.0 μm, and a thickness of, for example, about 0.05 μm. The second electrode 80, which will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4, is a lead electrode 90 that is a wiring layer provided on the second electrode, and a catalyst layer 193 on the lead electrode 90 (wiring layer). A piezoelectric element 300 composed of an electroless plating layer including a nickel layer 194, a palladium layer 195, and a gold layer 196 is provided. The piezoelectric element 300 that is deformably provided on the substrate (the flow path forming substrate 10) is the piezoelectric actuator of the present embodiment.

以下、圧電アクチュエーターである圧電素子300について、図3及び図4を参照してさらに詳細に説明する。
図示するように、圧電素子300を構成する第1電極60は、圧力発生室12毎に切り分けられて、後述する能動部毎に独立する個別電極を構成する。この第1電極60は、圧力発生室の第1の方向Xにおいては、圧力発生室12の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室12の第1の方向Xにおいて、第1電極60の端部は、圧力発生室12に対抗する領域の内側に位置している。また、第2の方向Yにおいて、第1電極60の両端部は、それぞれ圧力発生室12の外側まで延設されている。なお、第1電極60の材料は、後述する圧電体層70を成膜する際に酸化せず、導電性を維持できる材料であることが必要であり、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等の貴金属、またはランタンニッケル酸化物(LNO)などに代表される導電性酸化物が好適に用いられる。
Hereinafter, the piezoelectric element 300 that is a piezoelectric actuator will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.
As shown in the figure, the first electrode 60 constituting the piezoelectric element 300 is divided for each pressure generating chamber 12 and constitutes an individual electrode that is independent for each active portion described later. The first electrode 60 is formed with a width narrower than the width of the pressure generation chamber 12 in the first direction X of the pressure generation chamber. That is, in the first direction X of the pressure generation chamber 12, the end portion of the first electrode 60 is located inside the region facing the pressure generation chamber 12. In the second direction Y, both end portions of the first electrode 60 are extended to the outside of the pressure generation chamber 12. The material of the first electrode 60 must be a material that does not oxidize when the piezoelectric layer 70 described later is formed and can maintain conductivity. For example, platinum (Pt), iridium (Ir) ) Or a conductive oxide typified by lanthanum nickel oxide (LNO) is preferably used.

また、第1電極60として、前述の導電材料と、振動板50との間に、密着力を確保するための密着層を用いてもよい。本実施形態では、特に図示していないが密着層としてチタンを用いている。なお、密着層としては、チタンの他、ジルコニウム、酸化チタンなどを用いることができる。すなわち、本実施形態では、チタンからなる密着層と、上述した導電材料から選択される少なくとも一種の導電層とで第1電極60が形成されている。   Further, as the first electrode 60, an adhesion layer for securing an adhesion force may be used between the above-described conductive material and the diaphragm 50. In this embodiment, although not particularly shown, titanium is used as the adhesion layer. As the adhesion layer, zirconium, titanium oxide, or the like can be used in addition to titanium. That is, in the present embodiment, the first electrode 60 is formed of an adhesion layer made of titanium and at least one type of conductive layer selected from the above-described conductive materials.

圧電体層70は、第2の方向Yが所定の幅となるように、第1の方向Xに亘って連続して設けられている。圧電体層70の第2の方向Yの幅は、圧力発生室12の第2の方向Yの長さよりも広い。このため、圧力発生室12の第2の方向Yでは、圧電体層70は圧力発生室12の外側まで設けられている。   The piezoelectric layer 70 is continuously provided in the first direction X so that the second direction Y has a predetermined width. The width of the piezoelectric layer 70 in the second direction Y is wider than the length of the pressure generation chamber 12 in the second direction Y. Therefore, in the second direction Y of the pressure generation chamber 12, the piezoelectric layer 70 is provided to the outside of the pressure generation chamber 12.

圧力発生室12の第2の方向Yにおいて、圧電体層70のインク供給路13側の端部は、第1電極60の端部よりも外側に位置している。すなわち、第1電極60の端部は圧電体層70によって覆われている。また、圧電体層70のノズル開口21側の端部は、第1電極60の端部よりも内側(圧力発生室12側)に位置しており、第1電極60のノズル開口21側の端部は、圧電体層70に覆われていない。   In the second direction Y of the pressure generating chamber 12, the end of the piezoelectric layer 70 on the ink supply path 13 side is located outside the end of the first electrode 60. That is, the end portion of the first electrode 60 is covered with the piezoelectric layer 70. The end of the piezoelectric layer 70 on the nozzle opening 21 side is located on the inner side (pressure generation chamber 12 side) of the end of the first electrode 60, and the end of the first electrode 60 on the nozzle opening 21 side. The portion is not covered with the piezoelectric layer 70.

圧電体層70は、第1電極60上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜(ペロブスカイト型結晶)である。圧電体層70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO)、チタン酸鉛ランタン((Pb,La),TiO)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O)又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)(Mg,Nb)O)等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層70として、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた。 The piezoelectric layer 70 is a crystal film (perovskite crystal) having a perovskite structure made of a ferroelectric ceramic material having an electromechanical conversion effect and formed on the first electrode 60. As a material of the piezoelectric layer 70, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a material obtained by adding a metal oxide such as niobium oxide, nickel oxide, or magnesium oxide to the piezoelectric material is used. be able to. Specifically, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La), TiO 3 ) ), Lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), lead magnesium titanate zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ), etc. Can do. In the present embodiment, lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70.

また、圧電体層70の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス((BiFeO)、略「BFO」)、チタン酸バリウム((BaTiO)、略「BT」)、ニオブ酸カリウムナトリウム((K,Na)(NbO)、略「KNN」)、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム((K,Na,Li)(NbO))、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム((K,Na,Li)(Nb,Ta)O)、チタン酸ビスマスカリウム((Bi1/21/2)TiO、略「BKT」)、チタン酸ビスマスナトリウム((Bi1/2Na1/2)TiO、略「BNT」)、マンガン酸ビスマス(BiMnO、略「BM」)、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物(x[(Bi1−x)TiO]−(1−x)[BiFeO]、略「BKT−BF」)、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物((1−x)[BiFeO]−x[BaTiO]、略「BFO−BT」)や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの((1−x)[Bi(Fe1−y)O]−x[BaTiO](Mは、Mn、CoまたはCr))等が挙げられる。 The material of the piezoelectric layer 70 is not limited to a lead-based piezoelectric material including lead, and a lead-free piezoelectric material not including lead can also be used. Examples of lead-free piezoelectric materials include bismuth ferrate ((BiFeO 3 ), approximately “BFO”), barium titanate ((BaTiO 3 ), approximately “BT”), and sodium potassium niobate ((K, Na). ) (NbO 3 ), approximately “KNN”), potassium sodium lithium niobate ((K, Na, Li) (NbO 3 )), potassium sodium tantalate niobate ((K, Na, Li) (Nb, Ta) ) O 3 ), potassium bismuth titanate ((Bi 1/2 K 1/2 ) TiO 3 , approximately “BKT”), bismuth sodium titanate ((Bi 1/2 Na 1/2 ) TiO 3 , approximately “BNT )), Bismuth manganate (BiMnO 3 , approximately “BM”), bismuth, potassium, titanium and iron, and a composite oxide having a perovskite structure (x [(B i x K 1 -X) TiO 3] - (1 -x) [BiFeO 3], approximately "BKT-BF"), bismuth, iron, composite oxide having a perovskite structure containing barium and titanium ((1-x) [BiFeO 3 ] -X [BaTiO 3 ], substantially “BFO-BT”), or a metal added with manganese, cobalt, chromium or the like ((1-x) [Bi (Fe 1-y M y ) O 3 ] -X [BaTiO 3 ] (M is Mn, Co or Cr)).

圧電体層70は、詳しくは後述するが、ゾル−ゲル法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法などの液相法や、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等などのPVD(Physical Vapor Deposition)法(気相法)などで形成することができる。   As will be described in detail later, the piezoelectric layer 70 is a liquid phase method such as a sol-gel method or a MOD (Metal-Organic Decomposition) method, or a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as a sputtering method or a laser ablation method. Phase method).

このような圧電体層70には、各隔壁11に対応する凹部71が形成されている。この凹部71の第1の方向Xの幅は、各隔壁11の第1の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板50の圧力発生室12の第2の方向Yの端部に対抗する部分(いわゆる振動板50の腕部)の剛性が押さえられるため、圧電素子300を良好に変位させることができる。   In such a piezoelectric layer 70, recesses 71 corresponding to the respective partition walls 11 are formed. The width of the recess 71 in the first direction X is substantially the same as or wider than the width of each partition 11 in the first direction. As a result, the rigidity of the portion of the vibration plate 50 that opposes the end portion of the pressure generation chamber 12 in the second direction Y (the arm portion of the vibration plate 50) is suppressed, so that the piezoelectric element 300 can be favorably displaced. it can.

第2電極80は、圧電体層70の第1電極60とは反対面側に設けられており、複数の能動部310に共通する共通電極を構成する。本実施形態では、第2電極80は、圧電体層70側に設けられた第1層81と、第1層81の圧電体層70とは反対側に設けられた第2層82と、を具備する。   The second electrode 80 is provided on the opposite surface side of the piezoelectric layer 70 from the first electrode 60 and constitutes a common electrode common to the plurality of active portions 310. In the present embodiment, the second electrode 80 includes a first layer 81 provided on the piezoelectric layer 70 side and a second layer 82 provided on the opposite side of the first layer 81 from the piezoelectric layer 70. It has.

第1層81は、圧電体層70との界面を良好に形成できること、圧電特性を発揮できる材料が望ましく、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、チタン(Ti)等の金属材料、及びランタンニッケル酸化物(LNO)に代表される導電性酸化物が好適に用いられる。また、第1層81は、複数材料の積層であってもよい。本実施形態では、イリジウムとチタンとの積層体(イリジウムが圧電体層70と接する)を使用している。そして、第1層81は、スパッタリング法、レーザーアブレーション法などのPVD(Physical Vapor Deposition)法(気相法)、ゾル−ゲル法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法、メッキ法などの液相法により形成することができる。また、第1層81の形成後に、加熱処理を行うことにより、圧電体層70の特性改善を行うことができる。このような第1層81は、圧電体層70上のみ、すなわち、圧電体層70の流路形成基板10とは反対側の表面上のみに形成されている。   The first layer 81 is preferably made of a material capable of satisfactorily forming an interface with the piezoelectric layer 70 and exhibiting piezoelectric characteristics, such as iridium (Ir), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), titanium ( A metal material such as Ti) and a conductive oxide represented by lanthanum nickel oxide (LNO) are preferably used. The first layer 81 may be a stacked layer of a plurality of materials. In this embodiment, a laminate of iridium and titanium (iridium is in contact with the piezoelectric layer 70) is used. The first layer 81 is formed by a liquid phase method such as a PVD (Physical Vapor Deposition) method (vapor phase method) such as a sputtering method or a laser ablation method, a sol-gel method, a MOD (Metal-Organic Decomposition) method, or a plating method. Can be formed. In addition, the characteristics of the piezoelectric layer 70 can be improved by performing a heat treatment after the formation of the first layer 81. Such a first layer 81 is formed only on the piezoelectric layer 70, that is, only on the surface of the piezoelectric layer 70 opposite to the flow path forming substrate 10.

また、第2電極80を構成する第2層82は、導電性を有する材料、例えば、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、チタン(Ti)等の金属材料を用いることができる。もちろん、第2層82は、上記金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。また、第1層81と第2層82との間に、チタン等を設けるようにしてもよい。本実施形態では、第2層82として、イリジウムとチタンとの積層体(イリジウムが第1層81と接する)を使用している。   The second layer 82 constituting the second electrode 80 is made of a conductive material such as iridium (Ir), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), titanium (Ti) or the like. Materials can be used. Of course, the second layer 82 may be a single material of the metal material or a plurality of materials in which a plurality of materials are mixed. Further, titanium or the like may be provided between the first layer 81 and the second layer 82. In the present embodiment, a laminate of iridium and titanium (iridium is in contact with the first layer 81) is used as the second layer 82.

このような第2層82は、本実施形態では、第1層81上と、第1層81が設けられていない圧電体層70の側面上と、第1電極60上と、に亘って連続して設けられている。ちなみに、第1層81上の第2層82と、第1電極60上の第2層82とは、除去部83を介して電気的に切断されている。すなわち、第1層81上の第2層82と、第1電極60上の第2層82とは、同一層からなるが電気的に不連続となるように形成されている。ここで、除去部83は、圧電体層70上のノズル開口21側に設けられており、第2電極80を、すなわち、第1層81及び第2層82を厚さ方向(第1層81と第2層82との積層方向)に貫通して電気的に切断するものである。このような除去部83は、第1の方向Xに亘って連続して第2電極80を厚さ方向に貫通して設けられている。   In the present embodiment, such a second layer 82 is continuous over the first layer 81, the side surface of the piezoelectric layer 70 where the first layer 81 is not provided, and the first electrode 60. Is provided. Incidentally, the second layer 82 on the first layer 81 and the second layer 82 on the first electrode 60 are electrically disconnected via the removing unit 83. That is, the second layer 82 on the first layer 81 and the second layer 82 on the first electrode 60 are formed of the same layer but are electrically discontinuous. Here, the removing portion 83 is provided on the nozzle opening 21 side on the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80, that is, the first layer 81 and the second layer 82 are arranged in the thickness direction (first layer 81). And the second layer 82 in the stacking direction) and electrically cut. Such a removal portion 83 is provided so as to penetrate the second electrode 80 in the thickness direction continuously in the first direction X.

このような第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を具備する圧電素子300は、第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第1電極60と第2電極80とで挟まれている圧電体層70に圧電歪みが生じる。そして、両電極に電圧を印加した際に、圧電体層70に圧電歪みが生じる部分を能動部310と称する。これに対して、圧電体層70に圧電歪みが生じない部分を非能動部と称する。また、圧電体層70に圧電歪みが生じる能動部310において、圧力発生室12に対向する部分を可撓部と称し、圧力発生室12の外側の部分を非可撓部と称する。   The piezoelectric element 300 including the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80 is displaced by applying a voltage between the first electrode 60 and the second electrode 80. That is, by applying a voltage between both electrodes, a piezoelectric strain is generated in the piezoelectric layer 70 sandwiched between the first electrode 60 and the second electrode 80. A portion where piezoelectric distortion occurs in the piezoelectric layer 70 when a voltage is applied to both electrodes is referred to as an active portion 310. On the other hand, a portion where no piezoelectric distortion occurs in the piezoelectric layer 70 is referred to as an inactive portion. Further, in the active part 310 in which piezoelectric distortion occurs in the piezoelectric layer 70, a part facing the pressure generation chamber 12 is referred to as a flexible part, and a part outside the pressure generation chamber 12 is referred to as a non-flexible part.

本実施形態では、第2の方向Yにおいて、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80の全てが圧力発生室12の外側まで連続的に設けられている。すなわち能動部310が圧力発生室12の外側まで連続的に設けられている。このため、能動部310のうち圧電素子300の圧力発生室12に対向する部分が可撓部となり、圧力発生室12の外側の部分が非可撓部となっている。
すなわち、本実施形態では、図3に示すように、能動部310の第2の方向Yの端部は、第2電極80(除去部83)によって規定されている。
In the present embodiment, all of the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80 are continuously provided to the outside of the pressure generation chamber 12 in the second direction Y. That is, the active part 310 is continuously provided to the outside of the pressure generation chamber 12. Therefore, a portion of the active portion 310 that faces the pressure generation chamber 12 of the piezoelectric element 300 is a flexible portion, and a portion outside the pressure generation chamber 12 is a non-flexible portion.
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the end of the active part 310 in the second direction Y is defined by the second electrode 80 (removal part 83).

また、図5に示すように、能動部310の第1の方向Xの端部は、第1電極60によって規定されている。そして、第1電極60の第1の方向Xの端部は、圧力発生室12に相対向する領域内に設けられている。したがって、能動部310の第1の方向Xの端部は、可撓部に設けられていることになり、第1の方向Xにおいて、能動部310と非能動部との境界における応力が振動板の変形によって開放される。このため、能動部310の第1の方向Xの端部における応力集中に起因する焼損やクラック等の破壊を抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 5, the end of the active part 310 in the first direction X is defined by the first electrode 60. The end portion of the first electrode 60 in the first direction X is provided in a region facing the pressure generation chamber 12. Therefore, the end portion of the active portion 310 in the first direction X is provided in the flexible portion, and in the first direction X, the stress at the boundary between the active portion 310 and the inactive portion is caused by the diaphragm. It is released by deformation. For this reason, destruction such as burnout and cracks due to stress concentration at the end portion of the active portion 310 in the first direction X can be suppressed.

このような圧電素子300では、第2電極80が、圧電体層70を覆っているため、第1電極60と第2電極80との間で電流がリークすることがなく、圧電素子300の破壊を抑制することができる。ちなみに、第1電極60と第2電極80とが近接した状態で露出されていると、圧電体層70の表面を電流がリークし、圧電体層70が破壊されてしまう。ちなみに、第1電極60と第2電極80とが露出されていても距離が近くなければ、電流のリークは発生しない。
このような圧電素子300の第1電極60と、第2電極80とには、本実施形態の配線層である個別リード電極91と、共通リード電極92とが接続されている。
In such a piezoelectric element 300, since the second electrode 80 covers the piezoelectric layer 70, current does not leak between the first electrode 60 and the second electrode 80, and the piezoelectric element 300 is destroyed. Can be suppressed. Incidentally, if the first electrode 60 and the second electrode 80 are exposed in the proximity of each other, current leaks from the surface of the piezoelectric layer 70 and the piezoelectric layer 70 is destroyed. Incidentally, even if the first electrode 60 and the second electrode 80 are exposed, current leakage does not occur unless the distance is short.
The individual lead electrode 91 and the common lead electrode 92 which are the wiring layers of the present embodiment are connected to the first electrode 60 and the second electrode 80 of the piezoelectric element 300.

個別リード電極91及び共通リード電極92(以降、両者を合わせてリード電極90と称する)は、本実施形態では、同一層からなるが、電気的に不連続となるように形成されている。具体的には、リード電極90は、流路形成基板10側に設けられた密着層191と、密着層191上に設けられた導電層192と、を具備する。   In this embodiment, the individual lead electrode 91 and the common lead electrode 92 (hereinafter collectively referred to as the lead electrode 90) are made of the same layer but are electrically discontinuous. Specifically, the lead electrode 90 includes an adhesion layer 191 provided on the flow path forming substrate 10 side and a conductive layer 192 provided on the adhesion layer 191.

密着層191は、第2電極80、第1電極60及び振動板50等と導電層192との密着性を向上させるためのものであり、チタン(Ti)及びタングステン(W)の少なくとも一方を含む材料で形成されている。本実施形態では、密着層191として、チタンタングステン(TiW)を用いた。
導電層192は、密着層191上に設けられており、銅(Cu)を含む材料で形成されている。本実施形態では、導電層192として銅(Cu)を用いた。
ここで、個別リード電極91は、圧電体層70の外側に設けられた第1電極60上から振動板50上まで引き出されている。
The adhesion layer 191 is for improving the adhesion between the second electrode 80, the first electrode 60, the diaphragm 50, and the conductive layer 192, and includes at least one of titanium (Ti) and tungsten (W). Made of material. In this embodiment, titanium tungsten (TiW) is used as the adhesion layer 191.
The conductive layer 192 is provided over the adhesion layer 191 and is formed of a material containing copper (Cu). In this embodiment, copper (Cu) is used as the conductive layer 192.
Here, the individual lead electrode 91 is drawn from the first electrode 60 provided outside the piezoelectric layer 70 to the diaphragm 50.

また、図4に示すように、共通リード電極92は、第1の方向Xの両端部において、第2電極80上から振動板50上まで第2の方向Yに引き出されている。
また、共通リード電極92は、第2の方向Yにおいて、圧力発生室12の壁面上に、すなわち、可撓部と非可撓部との境界部分に跨って設けられた延設部93(図2参照)を有する。延設部93は、複数の能動部310の第1の方向Xに亘って連続して設けられており、第1の方向Xの両端部で共通リード電極92に連続する。すなわち、延設部93を有する共通リード電極92は、保護基板30側から平面視した際に、能動部310の周囲を囲むように連続して配置されている。このように、延設部93を設けることで、可撓部と非可撓部との境界における応力集中における圧電体層70の破壊を抑制することができる。また、共通リード電極92が可撓部上には実質的に形成されていないため、能動部310の変位低下を抑えることができる。
このようなリード電極90は、詳しくは後述するが、流路形成基板10の一方面の全面に亘って形成した後、所定の形状にパターニングされて形成される。
As shown in FIG. 4, the common lead electrode 92 is drawn in the second direction Y from the second electrode 80 to the diaphragm 50 at both ends in the first direction X.
In addition, the common lead electrode 92 extends in the second direction Y on the wall surface of the pressure generating chamber 12, that is, the extended portion 93 (see FIG. 5) provided across the boundary portion between the flexible portion and the non-flexible portion. 2). The extending portion 93 is provided continuously in the first direction X of the plurality of active portions 310, and continues to the common lead electrode 92 at both end portions in the first direction X. That is, the common lead electrode 92 having the extending portion 93 is continuously disposed so as to surround the active portion 310 when viewed in plan from the protective substrate 30 side. In this manner, by providing the extending portion 93, it is possible to suppress the breakage of the piezoelectric layer 70 due to stress concentration at the boundary between the flexible portion and the non-flexible portion. Further, since the common lead electrode 92 is not substantially formed on the flexible portion, it is possible to suppress a decrease in displacement of the active portion 310.
As will be described in detail later, such a lead electrode 90 is formed by patterning into a predetermined shape after being formed over the entire one surface of the flow path forming substrate 10.

このとき、本実施形態の密着層191は、チタンタングステン(TiW)で形成されているため、密着層191をエッチングするエッチング液(エッチャント)として、酸ではなく、過酸化水素水とアンモニア等のアルカリ成分とを含むエッチング液を用いることができる。したがって、密着層191をエッチングするエッチング液によって、電極(第1電極60、第2電極80等)による電食が発生するのを抑制することができ、電極やリード電極90等の剥離を抑制することができる。   At this time, since the adhesion layer 191 of this embodiment is formed of titanium tungsten (TiW), not an acid but an alkali such as hydrogen peroxide and ammonia as an etchant for etching the adhesion layer 191. An etchant containing components can be used. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion due to the electrodes (the first electrode 60, the second electrode 80, etc.) by the etching solution for etching the adhesion layer 191, and to suppress the peeling of the electrode, the lead electrode 90, and the like. be able to.

ちなみに、密着層191として、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)又はニッケルクロム(NiCr)を用いた場合、エッチング液として、硝酸セリウムアンモニウム等の酸を用いる必要があるが、酸からなるエッチング液が電極に接触すると、電極に電食が発生して、電極やリード電極90の剥離が発生してしまう虞がある。   Incidentally, when nickel (Ni), chromium (Cr) or nickel chromium (NiCr) is used as the adhesion layer 191, it is necessary to use an acid such as cerium ammonium nitrate as an etchant. When it comes into contact with the electrode, there is a possibility that electrolytic corrosion occurs on the electrode, and peeling of the electrode and the lead electrode 90 occurs.

本実施形態では、密着層191として、チタンタングステン(TiW)を用いることで、密着層191をウェットエッチングする際のエッチング液によって電極に電食が発生するのを抑制して、電極及びリード電極90の剥離を抑制することができる。なお、本実施形態では、密着層191として、チタンタングステン(TiW)を用いるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、密着層191として、チタンやタングステンを単体で用いたとしても、エッチング液として、酸以外の材料を用いることができるため、電極に電食が発生するのを抑制することができる。   In this embodiment, by using titanium tungsten (TiW) as the adhesion layer 191, it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion on the electrode by the etching solution when the adhesion layer 191 is wet-etched. Peeling can be suppressed. In this embodiment, titanium tungsten (TiW) is used as the adhesion layer 191, but the present invention is not particularly limited thereto. For example, even if titanium or tungsten is used alone as the adhesion layer 191, etching is performed. Since a material other than an acid can be used as the liquid, it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion on the electrode.

また、密着層191をウェットエッチングするエッチング液として、酸を用いた場合、エッチング液が圧電体層70に付着して、圧電体層70にダメージを与えてしまうが、本実施形態では、密着層191としてチタンタングステン(TiW)を用いることで、密着層191をエッチングするエッチング液として、酸ではなく過酸化水素水とアンモニア等のアルカリ成分とを含むエッチング液を用いることができ、エッチング液が圧電体層70に与えるダメージを低減することができる。したがって、酸が圧電体層70の結晶性等にダメージを与えるのを抑制して、圧電体層70のダメージによる圧電特性の低下や耐久性の低下等の不具合を抑制することができる。   Further, when an acid is used as an etching solution for wet etching the adhesion layer 191, the etching solution adheres to the piezoelectric layer 70 and damages the piezoelectric layer 70. In this embodiment, the adhesion layer By using titanium tungsten (TiW) as 191, an etching solution containing hydrogen peroxide water and an alkaline component such as ammonia can be used instead of an acid as an etching solution for etching the adhesion layer 191. Damage to the body layer 70 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the acid from damaging the crystallinity and the like of the piezoelectric layer 70 and to suppress problems such as a decrease in piezoelectric characteristics and a decrease in durability due to the damage of the piezoelectric layer 70.

さらに、本実施形態では、導電層192として、銅(Cu)を用いているため、導電層192として金(Au)を用いる場合に比べて、低コストで形成することができる。なお、銅(Cu)は、金(Au)に比べて電気抵抗が低い。したがって、銅からなる導電層192は、金(Au)を用いた場合に比べて、薄く形成することができる。このように圧電体層70を金の導電層に比べて薄く形成することができ、個別リード電極91(リード電極90)を高密度に配置することが可能となる。   Furthermore, in this embodiment, since copper (Cu) is used as the conductive layer 192, the conductive layer 192 can be formed at a lower cost than when gold (Au) is used. Note that copper (Cu) has a lower electrical resistance than gold (Au). Therefore, the conductive layer 192 made of copper can be formed thinner than when gold (Au) is used. Thus, the piezoelectric layer 70 can be formed thinner than the gold conductive layer, and the individual lead electrodes 91 (lead electrodes 90) can be arranged at a high density.

また、このようなリード電極90(配線層)の少なくとも端子部には、触媒層193と、無電解めっきにより形成されるニッケル層194と、パラジウム層195と、金層196とからなる無電解めっき層が積層されている。   Further, at least a terminal portion of such a lead electrode 90 (wiring layer) is an electroless plating comprising a catalyst layer 193, a nickel layer 194 formed by electroless plating, a palladium layer 195, and a gold layer 196. Layers are stacked.

ここで、触媒層193は、後の無電解めっきの触媒(アクチベーター)として機能するものである。このような触媒層193は、イオン化された金属を含む触媒液を用いて、後の無電解めっきの析出に必要な金属核(触媒層193)を形成することにより得られる。本実施形態では、パラジウムイオン(Pd2+)を含む触媒液を用いてパラジウム核を形成し、パラジウムからなる触媒層193を形成する。 Here, the catalyst layer 193 functions as a catalyst (activator) for subsequent electroless plating. Such a catalyst layer 193 is obtained by forming a metal nucleus (catalyst layer 193) necessary for subsequent electroless plating deposition using a catalyst solution containing an ionized metal. In this embodiment, a palladium nucleus is formed using a catalyst solution containing palladium ions (Pd 2+ ) to form a catalyst layer 193 made of palladium.

パラジウムからなる触媒層193の形成方法としては、ディップ式とスプレー式(スピン式)が挙げられる。ディップ式は薬液槽に基板を浸漬する方法であり、例えばセンシタイザー−アクチベーター法、キャタライザー−アクセレーター法、触媒化−還元法等が挙げられる。   Examples of the method for forming the catalyst layer 193 made of palladium include a dip type and a spray type (spin type). The dip method is a method of immersing a substrate in a chemical bath, and examples thereof include a sensitizer-activator method, a catalyzer-accelerator method, and a catalyzing-reducing method.

センシタイザー−アクチベーター法では、例えば、基板を塩化スズの塩酸溶液であるセンシタイザー溶液に浸漬した後、塩化パラジウムの塩酸溶液からなるアクチベーター溶液に浸漬して、パラジウム核を形成する。キャタライザー−アクセレーター法では、キャタライザー液(Sn2+とPd2+を含むコロイド液)に基板を浸漬した後、塩酸溶液に浸漬して、パラジウム核を形成する。触媒化−還元法では、触媒液(イオン性パラジウム錯体)に浸漬してパラジウム錯体を吸着させ、水洗後、還元液に浸漬して還元によりパラジウム核を形成する。ちなみに、スプレー式は薬液をノズルから基板に吹き付ける方法である。それ以外の方式としては、薬液をインクジェット式記録ヘッドを用いて基板上に噴射するインクジェット方式もある。本実施形態では、ディップ式によるセンシタイザー−アクチベーター法で、パラジウムを含む触媒層193を形成した。なお、ディップ式による触媒層193の形成は、バッチ(一括)処理することができるため、生産プロセスの効率が高いという効果を奏する。 In the sensitizer-activator method, for example, a substrate is immersed in a sensitizer solution that is a hydrochloric acid solution of tin chloride, and then immersed in an activator solution that is a hydrochloric acid solution of palladium chloride to form a palladium nucleus. In the catalyzer-accelerator method, the substrate is dipped in a catalyzer solution (a colloid solution containing Sn 2+ and Pd 2+ ) and then dipped in a hydrochloric acid solution to form palladium nuclei. In the catalytic-reduction method, the palladium complex is adsorbed by being immersed in a catalyst solution (ionic palladium complex), washed with water, and then immersed in a reducing solution to form palladium nuclei by reduction. Incidentally, the spray method is a method of spraying a chemical solution from a nozzle onto a substrate. As other methods, there is an ink jet method in which a chemical solution is ejected onto a substrate using an ink jet recording head. In this embodiment, the catalyst layer 193 containing palladium is formed by a dip-type sensitizer-activator method. In addition, since the formation of the catalyst layer 193 by the dip method can be batch-processed, there is an effect that the efficiency of the production process is high.

ニッケル層194は、触媒層193のリード電極90とは反対面側に無電解めっきによって形成されたものであり、主成分としてニッケル(Ni)を含むものである。
パラジウム層195は、ニッケル層194の触媒層193とは反対面側に無電解めっきによって形成されたものであり、主成分としてパラジウム(Pd)を含むものである。パラジウム層195を設けることにより、ニッケル層194中のNiや、後述する金層196中のAuの拡散が防止される。
金層196は、パラジウム層195のニッケル層194とは反対面側に無電解めっきによって形成されたものであり、主成分として金(Au)を含むものである。
The nickel layer 194 is formed by electroless plating on the opposite side of the catalyst layer 193 from the lead electrode 90, and contains nickel (Ni) as a main component.
The palladium layer 195 is formed by electroless plating on the surface of the nickel layer 194 opposite to the catalyst layer 193, and contains palladium (Pd) as a main component. By providing the palladium layer 195, diffusion of Ni in the nickel layer 194 and Au in the gold layer 196 described later is prevented.
The gold layer 196 is formed on the opposite side of the palladium layer 195 from the nickel layer 194 by electroless plating, and contains gold (Au) as a main component.

本実施形態におけるニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層は、無電解めっきする領域以外の領域には析出されない。ここで、無電解めっきする領域以外の領域とは、本来無電解めっき層が形成されない領域のことであり、具体的には、図3(b)に示すような第2電極上の配線層の端部側90aや、配線層が設けられていない圧電体層の上面70a及び第2電極の上面80aの領域をいう。   In the present embodiment, the electroless plating layer composed of the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 is not deposited in a region other than the region to be electrolessly plated. Here, the region other than the region where electroless plating is performed is a region where the electroless plating layer is not originally formed. Specifically, the wiring layer on the second electrode as shown in FIG. It refers to the region of the end side 90a, the upper surface 70a of the piezoelectric layer where no wiring layer is provided, and the upper surface 80a of the second electrode.

本実施形態では、詳細は後述するが、このような無電解めっきする領域以外の領域に予めレジスト層を設け、レジスト層を設けたまま、リード電極90(配線層)上に亘って、触媒層193と、無電解めっきによるニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層とを形成する。無電解めっきの間、無電解めっきする領域以外の領域はレジスト層200によって完全に覆われるため、これらの領域への無電解めっき層の析出が防止され、圧電素子300の変位量の低下が抑制される。   Although details will be described later in this embodiment, a catalyst layer is provided over the lead electrode 90 (wiring layer) with a resist layer provided in advance in a region other than the region where electroless plating is performed and the resist layer is provided. 193 and an electroless plating layer composed of a nickel layer 194, a palladium layer 195, and a gold layer 196 are formed by electroless plating. During the electroless plating, regions other than the region to be electrolessly plated are completely covered with the resist layer 200, so that the electroless plating layer is prevented from being deposited in these regions, and the decrease in the displacement amount of the piezoelectric element 300 is suppressed. Is done.

なお、触媒層193と、ニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層は、少なくとも接続配線121が接続される端子部、つまり、リード電極90の圧電素子300に接続された端部とは反対側の端部に形成されていればよいが、本実施形態では、リード電極90の全面に亘って形成するようにした。これにより、端子部以外に設けられた触媒層193と、ニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層をパターニングにより除去する必要がなく、パターニング工程を減らして、コストを低減することができる。   The electroless plating layer composed of the catalyst layer 193 and the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 is connected to at least the terminal portion to which the connection wiring 121 is connected, that is, the piezoelectric element 300 of the lead electrode 90. In this embodiment, the lead electrode 90 is formed over the entire surface as long as it is formed at the end opposite to the end. Thereby, it is not necessary to remove the electroless plating layer composed of the catalyst layer 193 other than the terminal portion and the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 by patterning, thereby reducing the patterning process and reducing the cost. can do.

また、リード電極90の少なくとも端子部の最上層に金層196を設けることで、リード電極90に接続配線121を実装する際に、接続強度を向上して、接続配線121の剥離を抑制することができる。つまり、銅(Cu)の導電層192に接続配線121を直接実装しようとしても、密着力が弱く、接続配線121が剥離してしまう虞があるが、本実施形態のようにリード電極90の最上層に金層196を設けることで、金層196と接続配線121との接続強度を向上することができる。なお、金層196と接続配線121との接続は、ワイヤーボンディング法に限定されず、例えば、ハンダ付け等を用いるようにしてもよい。   Further, by providing the gold layer 196 at least on the uppermost layer of the terminal portion of the lead electrode 90, when the connection wiring 121 is mounted on the lead electrode 90, the connection strength is improved and the separation of the connection wiring 121 is suppressed. Can do. That is, even if the connection wiring 121 is directly mounted on the copper (Cu) conductive layer 192, the adhesion force is weak and the connection wiring 121 may be peeled off. By providing the gold layer 196 as an upper layer, the connection strength between the gold layer 196 and the connection wiring 121 can be improved. The connection between the gold layer 196 and the connection wiring 121 is not limited to the wire bonding method, and for example, soldering or the like may be used.

また、金層196は比較的薄く形成することができ、且つ無電解めっきによってリード電極90上に選択的に形成することができるため、めっき液中の金(Au)の回収率を向上してコストを低減することができる。   In addition, since the gold layer 196 can be formed relatively thin and can be selectively formed on the lead electrode 90 by electroless plating, the recovery rate of gold (Au) in the plating solution is improved. Cost can be reduced.

このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、図1及び図3に示すように、圧電素子300を保護する保護基板30が接着剤35によって接合されている。保護基板30には、圧電素子300を収容する空間を画成する凹部である圧電素子保持部31が設けられている。また保護基板30には、マニホールド100の一部を構成するマニホールド部32が設けられている。マニホールド部32は、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部15と連通している。また保護基板30には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられている。各能動部310の第1電極60に接続されたリード電極90(個別リード電極91及び共通リード電極92)は、この貫通孔33内に露出するように設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 3, a protective substrate 30 that protects the piezoelectric element 300 is bonded to the flow path forming substrate 10 on which the piezoelectric element 300 is formed by an adhesive 35. The protective substrate 30 is provided with a piezoelectric element holding portion 31 that is a recess that defines a space for accommodating the piezoelectric element 300. The protective substrate 30 is provided with a manifold portion 32 that constitutes a part of the manifold 100. The manifold portion 32 penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction and is formed across the width direction of the pressure generating chamber 12 and communicates with the communication portion 15 of the flow path forming substrate 10 as described above. The protective substrate 30 is provided with a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction. The lead electrode 90 (individual lead electrode 91 and common lead electrode 92) connected to the first electrode 60 of each active part 310 is provided so as to be exposed in the through hole 33.

また、保護基板30上には、信号処理部として機能する駆動回路120が固定されている。駆動回路120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120とリード電極90とは、貫通孔33を挿通させた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121(本実施形態の外部配線)を介して電気的に接続されている。なお、外部配線は、導電性ワイヤーからなる接続配線121に限定されず、例えば、チップオンフィルム(COF)やテープキャリアパッケージ(TCP)等のフレキシブルプリント基板(FPC)をリード電極90に接続するようにしてもよい。   A driving circuit 120 that functions as a signal processing unit is fixed on the protective substrate 30. As the drive circuit 120, for example, a circuit board, a semiconductor integrated circuit (IC), or the like can be used. The drive circuit 120 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 121 (external wiring in the present embodiment) made of a conductive wire such as a bonding wire having the through-hole 33 inserted therethrough. The external wiring is not limited to the connection wiring 121 made of a conductive wire. For example, a flexible printed circuit board (FPC) such as a chip on film (COF) or a tape carrier package (TCP) is connected to the lead electrode 90. It may be.

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。封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜41によってマニホールド部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で形成される。この固定板42のマニホールド100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、マニホールド100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 protective substrate 30, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded. The sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility, and one surface of the manifold portion 32 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal. Since the area of the fixing plate 42 facing the manifold 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the manifold 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド100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する。これにより圧電素子300と共に振動板50がたわみ変形して各圧力発生室12内の圧力が高まり、各ノズル開口21からインク滴が噴射される。   In such an ink jet recording head I of this embodiment, after taking ink from an ink introduction port connected to an external ink supply means (not shown) and filling the interior from the manifold 100 to the nozzle opening 21, the drive circuit A voltage is applied between each of the first electrode 60 and the second electrode 80 corresponding to the pressure generating chamber 12 in accordance with the recording signal from. As a result, the diaphragm 50 is bent and deformed together with the piezoelectric element 300 to increase the pressure in each pressure generating chamber 12, and an ink droplet is ejected from each nozzle opening 21.

ここで、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図6〜図12は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。   Here, a method for manufacturing the ink jet recording head of the present embodiment will be described. 6 to 12 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the ink jet recording head.

まず、図6(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110の表面に弾性膜51を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー110を熱酸化することによって二酸化シリコンからなる弾性膜51を形成した。もちろん、弾性膜51の材料は、二酸化シリコンに限定されず、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、有機膜(ポリイミド、パリレンなど)等にしてもよい。弾性膜51の形成方法は熱酸化に限定されず、スパッタリング法、CVD法、スピンコート法等によって形成してもよい。   First, as shown in FIG. 6A, an elastic film 51 is formed on the surface of a flow path forming substrate wafer 110 that is a silicon wafer. In the present embodiment, the elastic film 51 made of silicon dioxide is formed by thermally oxidizing the flow path forming substrate wafer 110. Of course, the material of the elastic film 51 is not limited to silicon dioxide, and may be a silicon nitride film, a polysilicon film, an organic film (such as polyimide or parylene), or the like. The formation method of the elastic film 51 is not limited to thermal oxidation, and may be formed by a sputtering method, a CVD method, a spin coating method, or the like.

次いで、図6(b)に示すように、弾性膜51上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜52を形成する。もちろん、絶縁体膜52は、酸化ジルコニウムに限定されず、酸化チタン(TiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ハフニウム(HfO)、酸化マグネシウム(MgO)、アルミン酸ランタン(LaAlO)等を用いるようにしてもよい。絶縁体膜52を形成する方法としては、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等が挙げられる。本実施形態では、この弾性膜51及び絶縁体膜52によって振動板50が形成されるが、振動板50として、弾性膜51及び絶縁体膜52の何れか一方のみを設けるようにしてもよい。また、振動板50上に、第1電極60の下地との密着性を向上させるための密着層が設けられていてもよい。 Next, as shown in FIG. 6B, an insulator film 52 made of zirconium oxide is formed on the elastic film 51. Of course, the insulator film 52 is not limited to zirconium oxide, and titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), magnesium oxide (MgO), lanthanum aluminate (LaAlO 3). ) Etc. may be used. Examples of a method for forming the insulator film 52 include a sputtering method, a CVD method, and a vapor deposition method. In the present embodiment, the diaphragm 50 is formed by the elastic film 51 and the insulator film 52, but only one of the elastic film 51 and the insulator film 52 may be provided as the diaphragm 50. Further, an adhesion layer for improving the adhesion of the first electrode 60 to the base may be provided on the vibration plate 50.

次いで、図6(c)に示すように、絶縁体膜52上の全面に第1電極60を形成する。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。また、第1電極60は、例えば、スパッタリング法やPVD法(物理蒸着法)などにより形成することができる。   Next, as shown in FIG. 6C, the first electrode 60 is formed on the entire surface of the insulator film 52. The material of the first electrode 60 is not particularly limited, but when lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70, it is desirable that the material has little change in conductivity due to diffusion of lead oxide. For this reason, platinum, iridium, etc. are used suitably as a material of the 1st electrode 60. FIG. Moreover, the 1st electrode 60 can be formed by sputtering method, PVD method (physical vapor deposition method), etc., for example.

次いで、図7(a)に示すように、第1電極60上にチタン(Ti)からなる結晶種層61を形成する。このように第1電極60の上に結晶種層61を設けることにより、後の工程で第1電極60上に結晶種層61を介して圧電体層70を形成する際に、圧電体層70の優先配向方位を(100)面に制御することができ、電気機械変換素子として好適な圧電体層70を得ることができる。なお、結晶種層61は、圧電体層70が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体層70の焼成後には圧電体層70内に拡散するものである。また、本実施形態では、結晶種層61として、チタン(Ti)を用いるようにしたが、結晶種層61は、後の工程で圧電体層70を形成する際に、圧電体層70の結晶の核となるものであれば、特にこれに限定されず、例えば、結晶種層61として、酸化チタン(TiO)を用いてもよく、チタン及びチタン酸化物以外の材料、例えば、ランタンニッケル酸化物(LNO)等を用いることもできる。もちろん、第1電極60と圧電体層70との間に結晶種層61が残留するようにしてもよい。また、結晶種層61は、層状であっても島状であってもよい。 Next, as shown in FIG. 7A, a crystal seed layer 61 made of titanium (Ti) is formed on the first electrode 60. By providing the crystal seed layer 61 on the first electrode 60 in this way, the piezoelectric layer 70 is formed when the piezoelectric layer 70 is formed on the first electrode 60 via the crystal seed layer 61 in a later step. Can be controlled to the (100) plane, and a piezoelectric layer 70 suitable as an electromechanical transducer can be obtained. The crystal seed layer 61 functions as a seed that promotes crystallization when the piezoelectric layer 70 is crystallized, and diffuses into the piezoelectric layer 70 after the piezoelectric layer 70 is fired. In the present embodiment, titanium (Ti) is used as the crystal seed layer 61. However, the crystal seed layer 61 is a crystal of the piezoelectric layer 70 when the piezoelectric layer 70 is formed in a later step. For example, titanium oxide (TiO 2 ) may be used as the crystal seed layer 61, and materials other than titanium and titanium oxide, such as lanthanum nickel oxide, may be used. A thing (LNO) etc. can also be used. Of course, the crystal seed layer 61 may remain between the first electrode 60 and the piezoelectric layer 70. The crystal seed layer 61 may be a layer or an island.

次に、本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電体層70を形成する。ここで、本実施形態では、金属錯体を溶媒に溶解・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−ゲル法を用いて圧電体層70を形成している。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 Decomposition)法や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 Vapor Deposition)法等を用いてもよい。すなわち、圧電体層70は液相法、気相法の何れで形成してもよい。   Next, in this embodiment, the piezoelectric layer 70 made of lead zirconate titanate (PZT) is formed. Here, in this embodiment, a so-called sol-gel in which a so-called sol in which a metal complex is dissolved / dispersed in a solvent is applied, dried, gelled, and further fired at a high temperature to obtain a piezoelectric layer 70 made of a metal oxide. The piezoelectric layer 70 is formed using the method. The method for manufacturing the piezoelectric layer 70 is not limited to the sol-gel method, and for example, using a MOD (Metal-Organic Decomposition) method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as a sputtering method or a laser ablation method. Also good. That is, the piezoelectric layer 70 may be formed by either a liquid phase method or a gas phase method.

圧電体層70の具体的な形成手順としては、まず、図7(b)に示すように、結晶種層61上にPZT前駆体膜である圧電体前駆体膜73を成膜する。すなわち、第1電極60(結晶種層61)が形成された流路形成基板用ウェハー110上に金属錯体を含むゾル(溶液)を塗布する(塗布工程)。次いで、この圧電体前駆体膜73を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる(乾燥工程)。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜73を170〜180℃で3〜30分間保持することで乾燥することができる。   As a specific procedure for forming the piezoelectric layer 70, first, as shown in FIG. 7B, a piezoelectric precursor film 73 that is a PZT precursor film is formed on the crystal seed layer 61. That is, a sol (solution) containing a metal complex is applied onto the flow path forming substrate wafer 110 on which the first electrode 60 (crystal seed layer 61) is formed (application step). Next, the piezoelectric precursor film 73 is heated to a predetermined temperature and dried for a predetermined time (drying step). For example, in this embodiment, the piezoelectric precursor film 73 can be dried by holding at 170 to 180 ° C. for 3 to 30 minutes.

次に、乾燥した圧電体前駆体膜73を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する(脱脂工程)。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜73を300〜400℃程度の温度に加熱して約3〜30分保持することで脱脂した。なお、ここでいう脱脂とは、圧電体前駆体膜73に含まれる有機成分を、例えば、NO、CO、HO等として離脱させることである。 Next, the dried piezoelectric precursor film 73 is degreased by heating to a predetermined temperature and holding for a certain time (degreasing step). For example, in this embodiment, the piezoelectric precursor film 73 is degreased by heating to a temperature of about 300 to 400 ° C. and holding for about 3 to 30 minutes. Note that the degreasing here, the organic components contained in the piezoelectric precursor film 73, for example, is to be detached as NO 2, CO 2, H 2 O or the like.

次に、図7(c)に示すように、圧電体前駆体膜73を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜74を形成する(焼成工程)。この焼成工程では、圧電体前駆体膜73を700℃以上に加熱するのが好ましい。なお、焼成工程では、昇温レートを50℃/sec以上とするのが好ましい。これにより優れた特性の圧電体膜74を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 7C, the piezoelectric precursor film 73 is crystallized by being heated to a predetermined temperature and held for a predetermined time to form a piezoelectric film 74 (firing process). In this firing step, the piezoelectric precursor film 73 is preferably heated to 700 ° C. or higher. In the firing step, it is preferable that the temperature rising rate is 50 ° C./sec or more. Thereby, the piezoelectric film 74 having excellent characteristics can be obtained.

また、第1電極60上に形成された結晶種層61は、圧電体膜74内に拡散する。もちろん、結晶種層61は、第1電極60と圧電体膜74との間にチタンとして残留してもよいし、酸化チタンとして残留してもよい。   The crystal seed layer 61 formed on the first electrode 60 diffuses into the piezoelectric film 74. Of course, the crystal seed layer 61 may remain as titanium between the first electrode 60 and the piezoelectric film 74, or may remain as titanium oxide.

なお、このような乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するRTP(Rapid Thermal Processing)装置などを用いることができる。   In addition, as a heating apparatus used in such a drying process, a degreasing process, and a baking process, for example, a hot plate, an RTP (Rapid Thermal Processing) apparatus that heats by irradiation with an infrared lamp, or the like can be used.

次に、図7(d)に示すように、第1電極60上に1層目の圧電体膜74を形成した段階で、第1電極60及び1層目の圧電体膜74をそれらの側面が傾斜するように同時にパターニングする。なお、第1電極60及び1層目の圧電体膜74のパターニングは、例えば、イオンミリング等のドライエッチングにより行うことができる。   Next, as shown in FIG. 7D, when the first piezoelectric film 74 is formed on the first electrode 60, the first electrode 60 and the first piezoelectric film 74 are formed on their side surfaces. Are simultaneously patterned so as to be inclined. The patterning of the first electrode 60 and the first piezoelectric film 74 can be performed by dry etching such as ion milling, for example.

ここで、例えば、第1電極60をパターニングしてから1層目の圧電体膜74を形成する場合、フォト工程・イオンミリング・アッシングして第1電極60をパターニングするため、第1電極60の表面や、表面に設けた図示しないチタン等の結晶種層などが変質してしまう。そうすると変質した面上に圧電体膜74を形成しても当該圧電体膜74の結晶性が良好なものではなくなり、2層目以降の圧電体膜74も1層目の圧電体膜74の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体層70を形成することができない。   Here, for example, when the first piezoelectric film 74 is formed after patterning the first electrode 60, the first electrode 60 is patterned because the first electrode 60 is patterned by a photo process, ion milling, and ashing. The surface and a crystal seed layer such as titanium (not shown) provided on the surface are denatured. Then, even if the piezoelectric film 74 is formed on the altered surface, the crystallinity of the piezoelectric film 74 is not good, and the second and subsequent piezoelectric films 74 are also crystals of the first piezoelectric film 74. Since the crystal growth is influenced by the state, the piezoelectric layer 70 having good crystallinity cannot be formed.

それに比べ、1層目の圧電体膜74を形成した後に第1電極60と同時にパターニングすれば、1層目の圧電体膜74はチタン等の結晶種に比べて2層目以降の圧電体膜74を良好に結晶成長させる種(シード)としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても2層目以降の圧電体膜74の結晶成長に大きな影響を与えない。   In contrast, if the first piezoelectric film 74 is formed and then patterned at the same time as the first electrode 60, the first piezoelectric film 74 is the second and subsequent piezoelectric films compared to the crystal species such as titanium. The seed 74 has a strong property as a seed (crystal seed) for satisfactorily growing a crystal, and even if an extremely thin altered layer is formed on the surface layer by patterning, the crystal growth of the second and subsequent piezoelectric films 74 is not greatly affected. .

次に、図8(a)に示すように、1層目の圧電体膜74と第1電極60とをパターニングした後は、絶縁体膜52上、第1電極60の側面、1層目の圧電体膜74の側面及び圧電体膜74上に亘って中間結晶種層62を形成する。中間結晶種層62は、結晶種層61と同様に、チタンやランタンニッケル酸化物等を用いることができる。また、中間結晶種層62は、結晶種層61と同様に、層状であっても島状であってもよい。   Next, as shown in FIG. 8A, after patterning the first piezoelectric film 74 and the first electrode 60, the side surface of the first electrode 60 and the first layer on the insulator film 52 are formed. An intermediate crystal seed layer 62 is formed across the side surface of the piezoelectric film 74 and the piezoelectric film 74. As in the crystal seed layer 61, the intermediate crystal seed layer 62 can be made of titanium, lanthanum nickel oxide, or the like. Further, like the crystal seed layer 61, the intermediate crystal seed layer 62 may be layered or island-shaped.

次に、図8(b)に示すように、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことにより複数層の圧電体膜74からなる圧電体層70を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, a piezoelectric body comprising a plurality of layers of piezoelectric films 74 by repeating the piezoelectric film forming process including the coating process, the drying process, the degreasing process and the firing process described above a plurality of times. Layer 70 is formed.

ちなみに、2層目以降の圧電体膜74は、絶縁体膜52上、第1電極60及び1層目の圧電体膜74の側面上、及び1層目の圧電体膜74上に亘って連続して形成される。この2層目以降の圧電体膜74が形成される領域には、中間結晶種層62が形成されているため、この中間結晶種層62によって2層目以降の圧電体膜74の優先配向を(100)面に制御することができると共に微小粒径で形成することができる。なお、中間結晶種層62は、圧電体層70が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体層70の焼成後には、全てが圧電体層70に拡散してもよく、また、一部がそのまま又は酸化物として残留してもよい。   Incidentally, the second and subsequent piezoelectric films 74 are continuous over the insulator film 52, on the side surfaces of the first electrode 60 and the first piezoelectric film 74, and on the first piezoelectric film 74. Formed. Since the intermediate crystal seed layer 62 is formed in the region where the second and subsequent piezoelectric films 74 are formed, the intermediate crystal seed layer 62 allows the second and subsequent piezoelectric films 74 to be preferentially oriented. It can be controlled to the (100) plane and can be formed with a fine particle size. The intermediate crystal seed layer 62 functions as a seed that promotes crystallization when the piezoelectric layer 70 is crystallized. Even if the piezoelectric layer 70 is baked, all of the intermediate crystal seed layer 62 diffuses into the piezoelectric layer 70. Moreover, a part may remain as it is or as an oxide.

次に、図8(c)に示すように、圧電体層70上に第2電極80の第1層81を形成する。本実施形態では、特に図示していないが、まず、圧電体層70上にイリジウムを有するイリジウム層と、イリジウム層上にチタンを有するチタン層とを積層する。なお、このイリジウム層及びチタン層は、スパッタリング法やCVD法等によって形成することができる。その後、イリジウム層及びチタン層が形成された圧電体層70をさらに再加熱処理(ポストアニール)する。このように再加熱処理することで、圧電体層70の第2電極80側にイリジウム層等を形成した際のダメージが発生しても、再加熱処理を行うことで、圧電体層70のダメージを回復して、圧電体層70の圧電特性を向上することができる。   Next, as shown in FIG. 8C, the first layer 81 of the second electrode 80 is formed on the piezoelectric layer 70. Although not particularly shown in the present embodiment, first, an iridium layer having iridium on the piezoelectric layer 70 and a titanium layer having titanium on the iridium layer are laminated. Note that the iridium layer and the titanium layer can be formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Thereafter, the piezoelectric layer 70 on which the iridium layer and the titanium layer are formed is further reheated (post-annealed). By performing the reheating treatment in this way, even if damage is caused when an iridium layer or the like is formed on the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70, the reheating treatment can be performed to damage the piezoelectric layer 70. Thus, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer 70 can be improved.

次に、図9(a)に示すように、第1層81及び圧電体層70を各圧力発生室12に対応してパターニングする。本実施形態では、第1層81上に所定形状に形成したマスク(図示なし)を設け、このマスクを介して第1層81及び圧電体層70をエッチングする、いわゆるフォトリソグラフィーによってパターニングした。なお、圧電体層70のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。   Next, as shown in FIG. 9A, the first layer 81 and the piezoelectric layer 70 are patterned corresponding to each pressure generating chamber 12. In the present embodiment, a mask (not shown) formed in a predetermined shape is provided on the first layer 81, and the first layer 81 and the piezoelectric layer 70 are etched through the mask, and patterning is performed by so-called photolithography. Examples of the patterning of the piezoelectric layer 70 include dry etching such as reactive ion etching and ion milling.

次に、図9(b)に示すように、流路形成基板用ウェハー110の一方面側(圧電体層70が形成された面側)に亘って、すなわち、第1層81上、圧電体層70のパターニングした側面上、絶縁体膜52上、及び第1電極60上等に亘って、例えば、イリジウム(Ir)からなる第2層82を形成すると共にパターニングすることで第2電極80を形成する。なお、第2層82のパターニングでは、同時に第1層81の一部をパターニングして、除去部83を形成する。これにより、圧電素子300の能動部310が規定されると共に、個別リード電極91及び共通リード電極92が形成される。   Next, as shown in FIG. 9B, over one surface side of the flow path forming substrate wafer 110 (the surface side on which the piezoelectric layer 70 is formed), that is, on the first layer 81, the piezoelectric material A second layer 82 made of, for example, iridium (Ir) is formed and patterned on the patterned side surface of the layer 70, the insulator film 52, the first electrode 60, and the like to form the second electrode 80. Form. In the patterning of the second layer 82, a part of the first layer 81 is simultaneously patterned to form the removal portion 83. As a result, the active portion 310 of the piezoelectric element 300 is defined, and the individual lead electrode 91 and the common lead electrode 92 are formed.

次に、図9(c)に示すように、流路形成基板用ウェハー110の一方面側(圧電体層70が形成された面側)に亘って、すなわち、第2電極80上、圧電体層70のパターニングした側面上、絶縁体膜52上、及び第1電極60上等に亘って、例えば、チタンタングステン(TiW)からなる密着層191と、銅(Cu)からなる導電層192とを積層形成することで、配線層であるリード電極90を形成する。なお、密着層191及び導電層192の形成方法は特に限定されず、例えば、スパッタリング法や無電解めっき法等が挙げられる。ただし、無電解めっき法により密着層191及び導電層192を形成すると、所望の厚さに至るまで時間がかかってしまうため、短時間で比較的厚く形成することができるスパッタリング法で形成するのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 9 (c), over one surface side of the flow path forming substrate wafer 110 (the surface side on which the piezoelectric layer 70 is formed), that is, on the second electrode 80, the piezoelectric material For example, an adhesion layer 191 made of titanium tungsten (TiW) and a conductive layer 192 made of copper (Cu) are formed on the patterned side surface of the layer 70, the insulator film 52, the first electrode 60, and the like. By forming the stacked layers, lead electrodes 90 that are wiring layers are formed. Note that a method for forming the adhesion layer 191 and the conductive layer 192 is not particularly limited, and examples thereof include a sputtering method and an electroless plating method. However, when the adhesion layer 191 and the conductive layer 192 are formed by the electroless plating method, it takes time until the desired thickness is reached. Therefore, it is necessary to form by a sputtering method that can be formed relatively thick in a short time. preferable.

次に、図9(d)に示すように、導電層192を所定形状にパターニングする。すなわち、導電層192上に所定形状のマスクを形成し(図示なし)、マスクを介して導電層192をエッチングすることでパターニングする。なお、導電層192のエッチングはウェットエッチングであってもドライエッチングであってもよい。   Next, as shown in FIG. 9D, the conductive layer 192 is patterned into a predetermined shape. That is, a mask having a predetermined shape is formed on the conductive layer 192 (not shown), and the conductive layer 192 is etched through the mask for patterning. Note that the conductive layer 192 may be etched by wet etching or dry etching.

次に、図9(e)に示すように、密着層191をウェットエッチングすることによりパターニングする。本実施形態では、導電層192をマスクとして、密着層191を過酸化水素水とアルカリ成分とを有するエッチング液でウェットエッチングする。これにより、個別リード電極91及び共通リード電極92が形成されると共に、圧電体層70及び第2電極80の一部が露出される。   Next, as shown in FIG. 9E, the adhesion layer 191 is patterned by wet etching. In this embodiment, using the conductive layer 192 as a mask, the adhesion layer 191 is wet-etched with an etchant containing hydrogen peroxide and an alkali component. Thereby, the individual lead electrode 91 and the common lead electrode 92 are formed, and the piezoelectric layer 70 and a part of the second electrode 80 are exposed.

このとき、密着層191をエッチングするエッチング液として過酸化水素水とアンモニア過水とアルカリ成分とを有するものを用いているため、電極(第1電極60及び第2電極80)に電食が発生するのを抑制することができる。   At this time, since the etching solution for etching the adhesion layer 191 is a solution containing hydrogen peroxide, ammonia overwater, and an alkali component, electrolytic corrosion occurs in the electrodes (the first electrode 60 and the second electrode 80). Can be suppressed.

本実施形態では、密着層191としてチタンタングステン(TiW)を用いたため、エッチング液として酸を用いずに、過酸化水素水とアンモニア過水とアルカリ成分とを含むエッチング液を用いてエッチングすることで、電極に電食が発生するのを抑制して、電極やリード電極90の剥離を抑制することができる。   In the present embodiment, since titanium tungsten (TiW) is used as the adhesion layer 191, etching is performed using an etching solution containing hydrogen peroxide, ammonia overwater, and an alkali component without using an acid as the etching solution. It is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion on the electrode and to suppress the peeling of the electrode and the lead electrode 90.

さらに、導電層192として、銅(Cu)を用いているため、導電層192として金(Au)を用いる場合に比べて、低コストで形成することができる。なお、銅(Cu)は、金(Au)に比べて電気抵抗が低い。したがって、銅からなる導電層192は、金(Au)を用いた場合に比べて、薄く形成することができる。このように導電層192を薄く形成することができるため、導電層192が圧電素子300(能動部310)の変位を阻害するのを抑制して、圧電素子300の変位特性を向上することができると共に、圧電体層70を金の導電層に比べて薄く形成することができ、能動部310を高密度に配置することが可能となる。   Further, since copper (Cu) is used for the conductive layer 192, the conductive layer 192 can be formed at a lower cost than in the case where gold (Au) is used. Note that copper (Cu) has a lower electrical resistance than gold (Au). Therefore, the conductive layer 192 made of copper can be formed thinner than when gold (Au) is used. Since the conductive layer 192 can be thinly formed as described above, the displacement characteristic of the piezoelectric element 300 can be improved by suppressing the conductive layer 192 from inhibiting the displacement of the piezoelectric element 300 (active portion 310). At the same time, the piezoelectric layer 70 can be formed thinner than the gold conductive layer, and the active portions 310 can be arranged at a high density.

次に、図10(a)に示すように、密着層191をパターニングすることにより露出された圧電体層70及び第2電極80の一部上に、レジスト層200を形成して、無電解めっきする領域を露出させる。ここで、無電解めっきする領域とは、パターニングされたリード電極90(配線層)上に、触媒層193を介して無電解めっきにより無電解めっき層が形成される領域、すなわち、ニッケル層194、パラジウム層195及び金層196が形成される領域をいう。この無電解めっきする領域上にパラジウムイオンを含む触媒液を用いてパラジウムからなる触媒層193を形成する。   Next, as shown in FIG. 10A, a resist layer 200 is formed on a part of the piezoelectric layer 70 and the second electrode 80 exposed by patterning the adhesion layer 191, and electroless plating is performed. The area to be exposed is exposed. Here, the region to be electrolessly plated is a region where an electroless plating layer is formed by electroless plating on the patterned lead electrode 90 (wiring layer) via the catalyst layer 193, that is, a nickel layer 194, This refers to a region where the palladium layer 195 and the gold layer 196 are formed. A catalyst layer 193 made of palladium is formed on the electroless plating region using a catalyst solution containing palladium ions.

次に、図10(b)に示すように、触媒層193上にニッケル(Ni)からなるニッケル層194を形成する。ニッケル層194は、無電解めっきによって触媒層193中のパラジウムイオン(Pd2+)を触媒として導電層192上のみに選択的に形成することができる。 Next, as shown in FIG. 10B, a nickel layer 194 made of nickel (Ni) is formed on the catalyst layer 193. The nickel layer 194 can be selectively formed only on the conductive layer 192 by electroless plating using palladium ions (Pd 2+ ) in the catalyst layer 193 as a catalyst.

次に、図10(c)に示すように、ニッケル層194上にパラジウム(Pd)からなるパラジウム層195を形成する。パラジウム層195は、無電解めっきによってニッケル層194上のみに選択的に形成することができる。   Next, as shown in FIG. 10C, a palladium layer 195 made of palladium (Pd) is formed on the nickel layer 194. The palladium layer 195 can be selectively formed only on the nickel layer 194 by electroless plating.

次に、図11(a)に示すように、パラジウム層195上に金(Au)からなる金層196を形成する。金層196は、無電解めっきによってパラジウム層195上のみに選択的に形成することができる。   Next, as shown in FIG. 11A, a gold layer 196 made of gold (Au) is formed on the palladium layer 195. The gold layer 196 can be selectively formed only on the palladium layer 195 by electroless plating.

最後に、図11(b)に示すように、レジスト層200を除去する。これにより、配線層であるリード電極90上には、触媒層193と、ニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層が形成される。   Finally, as shown in FIG. 11B, the resist layer 200 is removed. As a result, an electroless plating layer composed of the catalyst layer 193 and the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 is formed on the lead electrode 90, which is a wiring layer.

このような無電解めっき層の形成は、本実施形態では、無電解めっきする領域以外の領域、すなわち、密着層191のパターニングにより露出された配線層の端部側90aや、配線層が設けられていない圧電体層の上面70a及び第2電極の上面80aの領域に予めレジスト層200を設けることにより行われる。詳述すると、無電解めっき層は、無電解めっきする領域以外の領域にレジスト層200を設けたまま、最初に、リード電極90(配線層)上に亘ってパラジウムイオンを含む触媒液を用いて触媒層193を形成し、続けて無電解めっきによりニッケル層194、パラジウム層195及び金層196を順に積層し、最後にレジスト層200を除去することにより形成される。   In the present embodiment, such an electroless plating layer is formed by providing a region other than the region to be electrolessly plated, that is, the end portion 90a of the wiring layer exposed by patterning of the adhesion layer 191 and the wiring layer. This is performed by providing the resist layer 200 in advance in the regions of the upper surface 70a of the piezoelectric layer not formed and the upper surface 80a of the second electrode. More specifically, the electroless plating layer first uses a catalyst solution containing palladium ions over the lead electrode 90 (wiring layer) while the resist layer 200 is provided in a region other than the region to be electrolessly plated. The catalyst layer 193 is formed, and then the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 are sequentially laminated by electroless plating, and finally the resist layer 200 is removed.

ここで、触媒液に含まれるパラジウムイオンは、導電層192に含まれる銅の電位との関係から、本来銅のみに付着する金属イオンである。しかしながら、銅はマイグレーションを起こし易いため、この銅のマイグレーションにより、銅の電位が第2電極80まで移動すると共に、パラジウムイオンの電位も第2電極80まで移動する。この結果、無電解めっきする領域以外の領域にパラジウム核(触媒層193)が析出し、このパラジウム核上に、本来リード電極90(配線層)を保護する目的で形成される無電解めっき層が析出する。このような無電解めっき層の析出は、圧電体層70のたわみを阻害し、圧電素子300の変位量を低下させる。本実施形態では、無電解めっき層の析出を防止するため、無電解めっきする領域以外の領域を、無電解めっきの間、レジスト層200で完全に覆う。これにより、無電解めっきする領域以外の領域への無電解めっき層の析出が防止され、圧電素子300の変位量の低下が抑制される。   Here, the palladium ion contained in the catalyst solution is a metal ion that originally adheres only to copper because of the relationship with the potential of copper contained in the conductive layer 192. However, since copper tends to cause migration, the copper migration moves the copper potential to the second electrode 80 and the palladium ion potential also moves to the second electrode 80. As a result, a palladium nucleus (catalyst layer 193) is deposited in a region other than the region to be electrolessly plated, and an electroless plating layer originally formed for the purpose of protecting the lead electrode 90 (wiring layer) is formed on the palladium nucleus. Precipitate. Such deposition of the electroless plating layer inhibits the deflection of the piezoelectric layer 70 and reduces the displacement of the piezoelectric element 300. In this embodiment, in order to prevent deposition of the electroless plating layer, the region other than the region to be electroless plated is completely covered with the resist layer 200 during the electroless plating. Thereby, the deposition of the electroless plating layer in a region other than the region where electroless plating is performed is prevented, and a decrease in the displacement of the piezoelectric element 300 is suppressed.

なお、リード電極90上に選択的に金層196等を形成することで、必要な金層196のみがリード電極90上に形成されるため、コストを低減することができる。すなわち、例えば、金(Au)を流路形成基板用ウェハー110の一方面の全面に亘って形成した後、エッチングによりパターニングする場合、エッチングにより除去された金の回収率は悪く、高コストになってしまう。これに対して、金層196を無電解めっきによって形成する場合、リード電極90上のみに選択的に金層196を形成することができることからエッチングにより除去された金を回収する必要がなく、また、無電解めっきのめっき液から金を回収すればいいため、金の回収率を向上することができる。したがって、無電解めっきで金層196を形成することで、コストを低減することができる。   Note that by selectively forming the gold layer 196 or the like on the lead electrode 90, only the necessary gold layer 196 is formed on the lead electrode 90, so that the cost can be reduced. That is, for example, when gold (Au) is formed over the entire surface of one surface of the flow path forming substrate wafer 110 and then patterned by etching, the recovery rate of gold removed by etching is poor and the cost is high. End up. On the other hand, when the gold layer 196 is formed by electroless plating, the gold layer 196 can be selectively formed only on the lead electrode 90, so there is no need to recover the gold removed by etching. The gold recovery rate can be improved because gold can be recovered from the electroless plating solution. Therefore, the cost can be reduced by forming the gold layer 196 by electroless plating.

その後は、図12(a)に示すように、流路形成基板用ウェハー110の圧電素子300側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板30となる保護基板用ウェハー130を接着剤35を介して接合した後、流路形成基板用ウェハー110を所定の厚みに薄くする。   After that, as shown in FIG. 12A, a protective substrate wafer 130 that is a silicon wafer and serves as a plurality of protective substrates 30 is disposed on the piezoelectric element 300 side of the flow path forming substrate wafer 110 via an adhesive 35. After bonding, the flow path forming substrate wafer 110 is thinned to a predetermined thickness.

次いで、図12(b)に示すように、流路形成基板用ウェハー110にマスク膜53を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図12(c)に示すように、流路形成基板用ウェハー110をマスク膜53を介してKOH等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング(ウェットエッチング)することにより、圧電素子300に対応する圧力発生室12、インク供給路13、連通路14及び連通部15等を形成する。   Next, as shown in FIG. 12B, a mask film 53 is newly formed on the flow path forming substrate wafer 110 and patterned into a predetermined shape. Then, as shown in FIG. 12C, the flow path forming substrate wafer 110 is anisotropically etched (wet etching) using an alkaline solution such as KOH through the mask film 53, thereby forming the piezoelectric element 300. Corresponding pressure generating chambers 12, ink supply passages 13, communication passages 14, communication portions 15 and the like are formed.

その後は、流路形成基板用ウェハー110及び保護基板用ウェハー130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110の保護基板用ウェハー130とは反対側の面にノズル開口21が穿設されたノズルプレート20を接合すると共に、保護基板用ウェハー130にコンプライアンス基板40を接合し、流路形成基板用ウェハー110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とする。   Thereafter, unnecessary portions of the outer peripheral edge portions of the flow path forming substrate wafer 110 and the protective substrate wafer 130 are removed by cutting, for example, by dicing. The nozzle plate 20 having the nozzle openings 21 formed on the surface of the flow path forming substrate wafer 110 opposite to the protective substrate wafer 130 is bonded, and the compliance substrate 40 is bonded to the protective substrate wafer 130. By dividing the flow path forming substrate wafer 110 and the like into a single chip size flow path forming substrate 10 and the like as shown in FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment is obtained.

(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した各実施形態では、リード電極90上に触媒層193と、ニッケル層194、パラジウム層195及び金層196からなる無電解めっき層とを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、パラジウム層195を設けなくてもよい。すなわち、リード電極90上に触媒層193、ニッケル層194及び金層196を積層するようにしてもよい。すなわち、ニッケル層194の上方に金層196が設けられているとは、金層196がニッケル層194の直上に設けられている場合も、間に他の部材、例えば、パラジウム層195が介在した状態も含むものである。
(Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the fundamental structure of this invention is not limited to what was mentioned above.
For example, in each of the embodiments described above, the catalyst layer 193 and the electroless plating layer including the nickel layer 194, the palladium layer 195, and the gold layer 196 are provided on the lead electrode 90. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the palladium layer 195 may not be provided. That is, the catalyst layer 193, the nickel layer 194 and the gold layer 196 may be laminated on the lead electrode 90. That is, the gold layer 196 is provided above the nickel layer 194. Even when the gold layer 196 is provided immediately above the nickel layer 194, another member, for example, a palladium layer 195 is interposed therebetween. It also includes the state.

また、上述した実施形態1では、各能動部310の圧電体層70が連続的に設けられた構成を例示したが、勿論、圧電体層70は、能動部310毎に独立して設けられていてもよい。   In the above-described first embodiment, the configuration in which the piezoelectric layers 70 of the respective active units 310 are continuously provided has been illustrated, but of course, the piezoelectric layers 70 are provided independently for each active unit 310. May be.

さらに、例えば、上述した各実施形態では、圧電体前駆体膜73を塗布、乾燥及び脱脂した後、焼成して圧電体膜74を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体前駆体膜73を塗布、乾燥及び脱脂する工程を複数回、例えば、2回繰り返し行った後、焼成することで圧電体膜74を形成するようにしてもよい。   Furthermore, for example, in each of the above-described embodiments, the piezoelectric precursor film 73 is applied, dried and degreased, and then baked to form the piezoelectric film 74. However, the present invention is not particularly limited thereto. The step of applying, drying, and degreasing the piezoelectric precursor film 73 may be repeated a plurality of times, for example, twice, and then baked to form the piezoelectric film 74.

また、インクジェット式記録ヘッドIは、例えば、図13に示すように、インクジェット式記録装置IIに搭載される。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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。   The ink jet recording head I is mounted on an ink jet recording apparatus II as shown in FIG. 13, for example. The recording head units 1A and 1B having the ink jet recording head I are detachably provided with cartridges 2A and 2B constituting ink supply means. A carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is attached to the apparatus main body 4. The carriage shaft 5 is attached so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B eject, for example, a black ink composition and a color ink composition.

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 motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S that is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

なお、上述した例では、インクジェット式記録装置IIとして、インクジェット式記録ヘッドIがキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置IIは、例えば、インクジェット式記録ヘッドIを固定し、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。   In the above-described example, the ink jet recording apparatus II has been exemplified in which the ink jet recording head I is mounted on the carriage 3 and moves in the main scanning direction, but the configuration is not particularly limited. The ink jet recording apparatus II may be, for example, a so-called line recording apparatus that performs printing by fixing the ink jet recording head I and moving a recording sheet S such as paper in the sub-scanning direction.

また、上述した実施形態では、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、本発明は広く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(電界放出ディスプレイ)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 above-described embodiments, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head. However, the present invention is widely applied to all liquid ejecting heads, and ejects liquid other than ink. Of course, it can also be applied to the head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission 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.

また、本発明にかかる圧電素子は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、その他のデバイスにも用いることができる。その他のデバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度−電気変換器、圧力−電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルターなどが挙げられる。また、センサーとして用いられる圧電素子、強誘電体メモリーとして用いられる圧電素子にも本発明は適用可能である。圧電素子が用いられるセンサーとしては、例えば、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー(角速度センサー)等が挙げられる。   Further, the piezoelectric element according to the present invention is not limited to the piezoelectric element used in the liquid ejecting head, and can be used in other devices. Other devices include, for example, an ultrasonic device such as an ultrasonic transmitter, an ultrasonic motor, a temperature-electric converter, a pressure-electric converter, a ferroelectric transistor, a piezoelectric transformer, and a filter for blocking harmful rays such as infrared rays. And filters such as an optical filter using a photonic crystal effect by quantum dot formation, an optical filter using optical interference of a thin film, and the like. The present invention can also be applied to a piezoelectric element used as a sensor and a piezoelectric element used as a ferroelectric memory. Examples of the sensor using the piezoelectric element include an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a thermal sensor, a pressure sensor, a pyroelectric sensor, and a gyro sensor (angular velocity sensor).

I インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 II インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 10 流路形成基板(基板)、 11 隔壁、 12 圧力発生室、 13 インク供給路、 14 連通路、 15 連通部、 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 マニホールド部、 33 貫通孔、 35 接着剤、 40 コンプライアンス基板、 41 封止膜、 42 固定板、 43 開口部、 50 振動板、 51 弾性膜、 52 絶縁体膜、 60 第1電極、 70 圧電体層、 71 凹部、 80 第2電極、 90 リード電極(配線層)、 100 マニホールド、 191 密着層、 192 導電層、 193 触媒層、 194 ニッケル層、 195 パラジウム層、 196 金層、 300 圧電素子、 310 能動部   I ink jet recording head (liquid ejecting head), II ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 10 flow path forming substrate (substrate), 11 partition, 12 pressure generating chamber, 13 ink supply path, 14 communication path, 15 communication Part, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 30 protective substrate, 31 piezoelectric element holding part, 32 manifold part, 33 through hole, 35 adhesive, 40 compliance board, 41 sealing film, 42 fixing plate, 43 opening part, 50 Diaphragm, 51 Elastic film, 52 Insulator film, 60 First electrode, 70 Piezoelectric layer, 71 Recess, 80 Second electrode, 90 Lead electrode (wiring layer), 100 Manifold, 191 Adhesion layer, 192 Conductive layer, 193 Catalyst layer, 194 nickel layer, 195 palladium layer, 196 gold layer, 300 piezoelectric element, 310 active part

Claims (13)

第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置された圧電体層と、前記第2電極上に設けられた銅を含む配線層と、該配線層上に触媒層を介して設けられた無電解めっき層とを備えた圧電素子であって、
前記第2電極上の前記配線層の端部側に前記無電解めっき層が設けられていないことを特徴とする圧電素子。
A first electrode; a second electrode; a piezoelectric layer disposed between the first electrode and the second electrode; a wiring layer including copper provided on the second electrode; and the wiring layer A piezoelectric element provided with an electroless plating layer provided thereon via a catalyst layer,
The piezoelectric element, wherein the electroless plating layer is not provided on an end portion side of the wiring layer on the second electrode.
前記触媒層は、パラジウムイオンを含む触媒液から形成されたパラジウムからなることを特徴とする請求項1記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 1, wherein the catalyst layer is made of palladium formed from a catalyst solution containing palladium ions. 前記無電解めっき層は、無電解めっきによって形成されたニッケルを含むニッケル層と、該ニッケル層の上方に無電解めっきによって形成された金を含む金層とを具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電素子。   The electroless plating layer includes a nickel layer containing nickel formed by electroless plating and a gold layer containing gold formed by electroless plating above the nickel layer. 3. The piezoelectric element according to 1 or 2. 前記ニッケル層と前記金層との間には、無電解めっきによって形成されたパラジウム層をさらに具備することを特徴とする請求項3に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 3 , further comprising a palladium layer formed by electroless plating between the nickel layer and the gold layer. 前記配線層の前記第2電極の側には、チタン及びタングステンの少なくとも一方を含む密着層が設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の圧電素子。   5. The piezoelectric element according to claim 1, wherein an adhesion layer containing at least one of titanium and tungsten is provided on the second electrode side of the wiring layer. 前記第1電極は、前記圧電素子の実質的な駆動部となる能動部毎に設けられた個別電極を構成し、
前記第2電極は、複数の前記能動部に共通する共通電極を構成することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の圧電素子。
The first electrode constitutes an individual electrode provided for each active part that is a substantial driving part of the piezoelectric element,
The piezoelectric element according to claim 1, wherein the second electrode constitutes a common electrode common to the plurality of active portions.
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板の一方面側に設けられた、請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子と、
を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
A flow path forming substrate having a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid;
The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 6, provided on one side of the flow path forming substrate,
A liquid ejecting head comprising:
請求項7に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。   A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 7. 請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とする超音波デバイス。   An ultrasonic device comprising the piezoelectric element according to claim 1. 請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とするフィルター。   A filter comprising the piezoelectric element according to claim 1. 請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とするセンサー。   A sensor comprising the piezoelectric element according to claim 1. 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた圧電体層と、前記第2電極上に設けられた銅を含む配線層と、該配線層上に触媒層を介して設けられた無電解めっき層とを備えた圧電素子の製造方法であって、
前記第2電極上に銅を含む導電層を形成する工程と、
前記導電層をエッチングによりパターニングして、前記配線層とする工程と、
前記圧電体層及び前記第2電極の上方にレジスト層を設け、パターニングすることにより、無電解めっきする領域を露出させる工程と、
露出された前記無電解めっきする領域上に、パラジウムイオンを含む触媒液を用いてパラジウムからなる触媒層を形成する工程と、
前記触媒層上に無電解めっきによりニッケルを含むニッケル層を形成する工程と、
前記ニッケル層の上方に無電解めっきにより金を含む金層を形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、を具備することを特徴とする圧電素子の製造方法。
A first electrode; a second electrode; a piezoelectric layer provided between the first electrode and the second electrode; a wiring layer including copper provided on the second electrode; and the wiring layer A method of manufacturing a piezoelectric element comprising an electroless plating layer provided on a catalyst layer on the top,
Forming a conductive layer containing copper on the second electrode;
Patterning the conductive layer by etching to form the wiring layer;
A step of exposing a region to be electrolessly plated by providing a resist layer above the piezoelectric layer and the second electrode, and patterning;
Forming a catalyst layer made of palladium on the exposed electroless plating region using a catalyst solution containing palladium ions;
Forming a nickel layer containing nickel by electroless plating on the catalyst layer;
Forming a gold layer containing gold by electroless plating above the nickel layer;
And a step of removing the resist layer .
前記ニッケル層を形成する工程の後、前記ニッケル層上に無電解めっきによりパラジウム層を形成する工程を、さらに具備することを特徴とする請求項12記載の圧電素子の製造方法。   The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 12, further comprising a step of forming a palladium layer on the nickel layer by electroless plating after the step of forming the nickel layer.
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