JPH11348277A - Ink jet printer head - Google Patents
Ink jet printer headInfo
- Publication number
- JPH11348277A JPH11348277A JP10155522A JP15552298A JPH11348277A JP H11348277 A JPH11348277 A JP H11348277A JP 10155522 A JP10155522 A JP 10155522A JP 15552298 A JP15552298 A JP 15552298A JP H11348277 A JPH11348277 A JP H11348277A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric actuator
- lower electrode
- film
- piezoelectric
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気−機械変換素
子を用いてインク滴を噴出するインクジェットプリンタ
ヘッド及びインクジェットプリンタヘッドのアクチュエ
ータに用いる下部電極に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet printer head for ejecting ink droplets using an electro-mechanical conversion element and a lower electrode used for an actuator of the ink jet printer head.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、インクジェットプリンタに使用さ
れるプリンタヘッドのアクチュエータとして、加圧室壁
に設けた電機−機械変換素子の変位によって、その加圧
室の体積を変化させるようにしたものが知られている。
特開平6−40035号公報においては、加圧液室をグ
リーンシートにて積層形成し一体焼成することにより、
接着剤を使用せずに加圧液室を作製、その後スクリーン
印刷などの手法により圧電素子を配置させており、生産
性に優れた圧電/電歪アクチュエータが提示されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, as an actuator of a printer head used in an ink jet printer, there has been known an actuator in which the volume of a pressure chamber is changed by displacement of an electric-mechanical conversion element provided on a wall of the pressure chamber. Have been.
In JP-A-6-40035, a pressurized liquid chamber is formed by laminating green sheets and integrally firing,
A piezoelectric / electrostrictive actuator having excellent productivity has been proposed in which a pressurized liquid chamber is formed without using an adhesive, and thereafter, a piezoelectric element is arranged by a method such as screen printing.
【0003】特開平8−116684号公報において
は、このアクチュエータの特性改善の為、スクリーン印
刷,焼成により鉛元素の下地基板への拡散に対しあらか
じめ基板セラミックス粒界に酸化鉛の形態にて添加処理
を施す工夫が示されている。これはいわゆる鉛抜けによ
る圧電特性の劣化の対策であるが、アクチュエータとし
て鑑みた時に粒界部の酸化鉛補償は、振動板の勒性低下
を招くので好ましくない。または、前記特開平6−40
035号公報に関連するものとして、特開平7−148
921号公報には、ノズルピッチが36dpi相当のヘ
ッドが示されている。今後は更に高画質,印字速度の高
速化の要請により、高集積度(ノズルピッチ)のヘッド
が実現されて行くものと予想される。具体的にはノズル
ピッチが90dpi相当のもの、更には120,150
dpiなどである。これらの要請に対して、本発明者ら
は、特願平9−358864号においてSi基体上への
印刷圧電体形成を提案している。In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-116684, in order to improve the characteristics of this actuator, a lead element is added in advance in the form of lead oxide to the grain boundaries of the substrate ceramics in order to prevent the diffusion of the lead element into the underlying substrate by screen printing and firing. Is shown. This is a countermeasure against degradation of piezoelectric characteristics due to so-called lead loss. However, when considered as an actuator, compensation of lead oxide in a grain boundary portion is not preferable because it causes a decrease in the brittleness of the diaphragm. Or, as described in JP-A-6-40 / 1994
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-148
No. 921 discloses a head having a nozzle pitch equivalent to 36 dpi. It is expected that a head with a higher degree of integration (nozzle pitch) will be realized in the future due to a demand for higher image quality and a higher printing speed. Specifically, the nozzle pitch is equivalent to 90 dpi, and further, 120, 150
dpi and the like. In response to these requests, the present inventors have proposed in Japanese Patent Application No. 9-358864 the formation of a printed piezoelectric material on a Si substrate.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、Si基板上に
圧電素子部を形成させアクチュエータを形成した場合、
Si基体を用いることで圧電素子部の形成、特に電気−
機械変換特性に影響を与える。それはSi材料と鉛系圧
電材料との反応に起因している。スクリーン印刷にて形
成された圧電体層は、一般に1200℃程の熱処理によ
り焼結し圧電性を示す。一方、Siは比較的反応性に富
む材料であり、400℃程の温度において、ほとんどの
元素に対しシリサイド化(シリコン化合物の形成)して
しまうことが知られている。特に鉛系圧電体との反応は
絶縁抵抗成分を減少させ、かつ圧電特性の甚だしい劣化
を招く。更にはこれら圧電体の基本となる結晶構造にも
影響を及ぼし、Si基体上に直接圧電体印刷を施し、1
200℃で熱処理した場合には、もはや結晶体ではなく
非晶質材料に変貌する。However, when an actuator is formed by forming a piezoelectric element on a Si substrate,
By using a Si substrate, the formation of a piezoelectric element,
Affects mechanical conversion characteristics. This is due to the reaction between the Si material and the lead-based piezoelectric material. The piezoelectric layer formed by screen printing generally sinters by heat treatment at about 1200 ° C. and exhibits piezoelectricity. On the other hand, Si is a material having relatively high reactivity, and it is known that at a temperature of about 400 ° C., most elements are silicided (formation of a silicon compound). In particular, the reaction with the lead-based piezoelectric material reduces the insulation resistance component, and causes significant deterioration of the piezoelectric characteristics. Further, it also affects the basic crystal structure of these piezoelectric materials, and performs piezoelectric printing directly on the Si substrate,
When heat-treated at 200 ° C., the material is no longer crystalline but changes to an amorphous material.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この解決手段として、S
iと圧電体層の直接的な接触部位を設けないこと、積極
的には両者の反応を阻止する反応バリア層(中間層)を
配置させること、ならびに圧電体焼結の際のプロセス温
度を低温にすることが挙げられる。本発明の目的は、中
間層の更なる耐熱性を向上させることであり、材料の選
定を行ったところIr系電極やPt−Rh電極が最もふ
さわしいという結論に至った。また第2の目的は、Si
基体以外のセラミックス基体においても、これら中間層
は鉛抜けによる圧電特性低下に対し防止能力があり、基
体の粒界を酸化鉛で補償することによる強靱性低下を防
ぐことである。As a means for solving this problem, S
Do not provide a direct contact portion between i and the piezoelectric layer, arrange a reaction barrier layer (intermediate layer) that positively inhibits the reaction between them, and lower the process temperature during piezoelectric sintering. It is mentioned. An object of the present invention is to further improve the heat resistance of the intermediate layer. When a material was selected, it was concluded that an Ir-based electrode or a Pt-Rh electrode was most suitable. The second purpose is to use Si
Even in a ceramic substrate other than the substrate, these intermediate layers have an ability to prevent a decrease in piezoelectric characteristics due to lead loss, and to prevent a decrease in toughness due to compensation of grain boundaries of the substrate with lead oxide.
【0006】請求項1の発明は、基体上に形成される圧
電アクチュエータの下部電極であって、少なくとも下部
電極層がIr,酸化Ir,及びこの積層体のうちの1つ
を有し、さらにその上層にPt,及び/またはPt−R
h合金膜が堆積されていることを特徴とする圧電アクチ
ュエータ用下部電極である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a lower electrode of a piezoelectric actuator formed on a base, wherein at least the lower electrode layer has one of Ir, Ir oxide, and a laminate of the above. Pt and / or Pt-R in the upper layer
A lower electrode for a piezoelectric actuator, wherein an h alloy film is deposited.
【0007】請求項2の発明は、単結晶Si基体上に中
間層,下部電極層,圧電体,上部電極層が積層されてい
る圧電アクチュエータの下部電極であって、少なくとも
下部電極層がIr,及びこの積層体のうちの1つを有
し、さらにその上層にPt,及び/またはPt−Rh合
金膜が堆積されていることを特徴とする圧電アクチュエ
ータ用下部電極である。A second aspect of the present invention is a lower electrode of a piezoelectric actuator in which an intermediate layer, a lower electrode layer, a piezoelectric body, and an upper electrode layer are laminated on a single crystal Si substrate, wherein at least the lower electrode layer is made of Ir, And a Pt and / or Pt-Rh alloy film deposited thereon as a lower electrode for a piezoelectric actuator.
【0008】請求項3の発明は、請求項1又は2に記載
された圧電アクチュエータ用下部電極において、前記I
r,酸化Ir,及びこの積層体の膜厚が100nm以上
の膜厚からなることを特徴とする圧電アクチュエータ用
下部電極である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a lower electrode for a piezoelectric actuator according to the first or second aspect, wherein
A lower electrode for a piezoelectric actuator, wherein r, oxidized Ir, and a film thickness of the laminate are 100 nm or more.
【0009】請求項4の発明は、請求項1又は2記載に
記載された圧電アクチュエータ用下部電極において、前
記Pt−Rh合金膜はRh濃度が5−30wt%含有の
合金膜から成ることを特徴とする圧電アクチュエータ用
下部電極である。According to a fourth aspect of the present invention, in the lower electrode for a piezoelectric actuator according to the first or second aspect, the Pt-Rh alloy film is made of an alloy film having a Rh concentration of 5-30 wt%. Is a lower electrode for a piezoelectric actuator.
【0010】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載された圧電アクチュエータ用下部電極におい
て、前記Pt−Rh合金膜は630℃以下の基板温度に
てスパッタ正膜することを特徴とする圧電アクチュエー
タ用下部電極である。According to a fifth aspect of the present invention, in the lower electrode for a piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects, the Pt-Rh alloy film is formed by sputtering at a substrate temperature of 630 ° C. or less. This is a lower electrode for a piezoelectric actuator.
【0011】請求項6の発明は、請求項3に記載された
圧電アクチュエータ用下部電極において、前記Pt−R
h合金膜は、膜成形した後にアニール処理により酸化ロ
ジウムを含有した膜に変性せしめたものであることを特
徴とする圧電アクチュエータ用下部電極である。According to a sixth aspect of the present invention, in the lower electrode for a piezoelectric actuator according to the third aspect, the Pt-R
The h-alloy film is a lower electrode for a piezoelectric actuator, which is formed by transforming a film containing rhodium oxide into a film containing rhodium oxide by annealing after forming the film.
【0012】請求項7の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載された圧電アクチュエータであって、前記圧
電アクチュエータは鉛を含む圧電セラミックスから成
り、セラミックス仮焼粉をペースト加工しスクリーン印
刷で前記圧電アクチュエータ用下部電極上にパターン形
成し、その後900℃以上の温度で焼成することにより
形成したものであることを特徴とする圧電アクチュエー
タである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the piezoelectric actuator is made of a piezoelectric ceramic containing lead, and is subjected to paste processing of calcined ceramic powder and screen printing. A piezoelectric actuator formed by forming a pattern on the lower electrode for the piezoelectric actuator and then firing at a temperature of 900 ° C. or more.
【0013】請求項8の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載された圧電アクチュエータの製造方法であっ
て、鉛を含む圧電セラミックス仮焼粉をペースト加工
し、スクリーン印刷で前記圧電アクチュエータ用下部電
極上にパターン形成し、その後900℃以上の温度で焼
成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法
である。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein a piezoelectric ceramic calcined powder containing lead is paste-processed, and the piezoelectric actuator is formed by screen printing. Forming a pattern on the lower electrode for use, and then firing at a temperature of 900 ° C. or more.
【0014】請求項9の発明は、請求項7に記載された
圧電アクチュエータにおいて、前記900℃以上の温度
での焼成は、加圧しながら行うことを特徴とする、圧電
アクチュエータである。According to a ninth aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the seventh aspect, the firing at a temperature of 900 ° C. or more is performed while applying pressure.
【0015】請求項10の発明は、請求項8に記載され
た圧電アクチュエータの製造方法において、前記900
℃以上の温度での焼成は、加圧しながら行うことを特徴
とする圧電アクチュエータの製造方法である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric actuator according to the eighth aspect, wherein the 900
The sintering at a temperature of not less than ° C. is a method for manufacturing a piezoelectric actuator, which is performed while applying pressure.
【0016】請求項11の発明は、請求項7又は9に記
載された圧電アクチュエータに、液滴を噴射するノズル
と、供給タンクから前記ノズルまで液体を導く流路を具
備させ、前記ノズルから電気信号に応じて液滴を噴射さ
せることを特徴としたインクジェットプリンタヘッドで
ある。According to an eleventh aspect of the present invention, the piezoelectric actuator according to the seventh or ninth aspect is provided with a nozzle for ejecting liquid droplets, a flow path for guiding a liquid from a supply tank to the nozzle, and an electric power supply from the nozzle. An ink jet printer head characterized by ejecting liquid droplets according to a signal.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】単結晶Si基板上に熱酸化膜を配
置させた基板にスパッタリングによりIr系膜を形成す
る。Ir金属ターゲットを用い、Ir金属膜の成膜の時
にはArガスのみでスパッタ成膜を行う。またIrO2
の場合はAr+O2の混合ガスにて反応性スパッタによ
り形成する。さらにIr/IrO2の積層体の場合には
成膜途中にてスパッタガスを変化させることにより簡便
に成膜する。これらIr系膜と下地SiO2膜は密着性
が乏しい為に、密着力向上の為に基板加熱を行い成膜す
る。一般に基板加熱温度は600℃程の高温が好まし
く、基板温度の上昇に伴い密着力は一般に向上する。I
rO2の場合には、その蒸気圧が高い為に600℃以下
で専ら成膜される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An Ir-based film is formed by sputtering on a substrate in which a thermal oxide film is disposed on a single-crystal Si substrate. When an Ir metal film is formed using an Ir metal target, sputtering is performed using only Ar gas. In addition, IrO 2
In the case of (1), it is formed by reactive sputtering using a mixed gas of Ar + O 2 . Further, in the case of a laminated body of Ir / IrO 2, the film is easily formed by changing the sputtering gas during the film formation. Since the Ir-based film and the underlying SiO 2 film have poor adhesion, they are formed by heating the substrate to improve the adhesion. Generally, the substrate heating temperature is preferably as high as about 600 ° C., and the adhesion is generally improved as the substrate temperature increases. I
In the case of rO 2, the film is formed exclusively at 600 ° C. or less because of its high vapor pressure.
【0018】Ir材料系はSi,SiO2との反応性が
乏しく、Si基板上にPZT系圧電膜を形成する場合
に、Si元素の拡散防止膜として機能する。また鉛元素
に対してもバリア性を有している。これら拡散,及び反
応は一般に温度,時間の関数であり、印刷PZTの焼成
条件に対応させたバリア特性が要求されてくる。Ir系
材料におけるこれらバリア性は、ある一定膜厚が要求さ
れ、最低でも100nm以上の膜厚が必要であった。The Ir material system has poor reactivity with Si and SiO 2 and functions as a diffusion preventing film for Si element when forming a PZT-based piezoelectric film on a Si substrate. It also has a barrier property against lead element. These diffusion and reaction are generally functions of temperature and time, and require a barrier property corresponding to the firing conditions of the printed PZT. For these barrier properties of the Ir-based material, a certain film thickness is required, and a film thickness of at least 100 nm or more is required.
【0019】これらIr系膜は大気中アニールを施した
場合にIrO2として昇華してしまう。したがって昇華
を防ぐ為のキャップ層が必要になる。もしくは加圧する
ことでIrO2昇華温度を上昇させ、焼成プロセス中に
昇華を防ぐ対策を取らねばならない。加圧焼成時におい
ては5気圧以上の加圧にてIrO2の昇華温度を950
℃まで上昇させ得ることがわかった。またキャップ層と
しては同じ白金族元素からなるPt−Rh合金が好まし
い。Pt,Rhの各元素は高温度大気中にて各々酸化物
を形成するがこれら白金族元素の酸化物中PtO2,R
hO2は最も昇華温度が高くPZT焼成温度においては
昇華現象は観測されない。またPt−Rh合金の場合P
t粒子を包み込む形でRhO2が形成され、かつこのR
hO2が非常に高い鉛阻止能を有するので本発明におい
ては好適であった。When these Ir-based films are annealed in the atmosphere, they sublime as IrO 2 . Therefore, a cap layer for preventing sublimation is required. Alternatively, measures must be taken to increase the IrO 2 sublimation temperature by applying pressure to prevent sublimation during the firing process. During the firing under pressure, the sublimation temperature of IrO 2 is increased to 950 by applying a pressure of 5 atm or more.
It has been found that the temperature can be raised to ° C. The cap layer is preferably a Pt-Rh alloy made of the same platinum group element. Each element of Pt and Rh forms an oxide in the high-temperature atmosphere, but PtO 2 and R
hO 2 has the highest sublimation temperature and no sublimation phenomenon is observed at the PZT firing temperature. In the case of Pt-Rh alloy, P
RhO 2 is formed so as to enclose the t particles, and this R
Since hO 2 has a very high lead stopping ability, it was preferred in the present invention.
【0020】Pt−RhはIr系膜と同様にスパッタ成
膜にて得る。スパッタリングターゲットとしてPt−R
h合金を用いArガスにて成膜する。合金中のRh濃度
は先述のようにRhO2が包晶的に形成される為、5w
t%から鉛阻止効果が認められ、Rh濃度の増加に伴い
その効果が上昇する。しかしRh濃度の上昇は下地材料
に対する密着性の低下も招く為、濃度の上限が存在し、
その値は30wt%である。鉛反応を阻止する能力はR
hO2にある為、Pt−Rhスパッタ成膜中にAr+O2
による反応性スパッタ成膜にてあらかじめRhO2を形
成することも工程短縮上有効ではある。しかし、この様
に成膜した膜は後述するポストアニール膜と比較した
時、若干の阻止能の低下が認められる。Pt-Rh is obtained by sputtering, like the Ir-based film. Pt-R as sputtering target
A film is formed with an Ar gas using an h alloy. The Rh concentration in the alloy is 5w because RhO 2 is formed in a peritectic manner as described above.
A lead inhibiting effect is recognized from t%, and the effect increases with an increase in the Rh concentration. However, an increase in the Rh concentration also causes a decrease in adhesion to the base material, so that there is an upper limit of the concentration,
Its value is 30 wt%. The ability to block the lead reaction is R
hO 2 , Ar + O 2 during Pt-Rh sputtering film formation
It is also effective to shorten the process by forming RhO 2 in advance by reactive sputtering. However, the film thus formed has a slight decrease in stopping power when compared with a post-annealed film described later.
【0021】また、成膜温度は膜結晶粒の成長を促進さ
せ高い結晶性、十分成長した膜組織を与える。630℃
以上で成膜したPt−Rh膜は単結晶膜に近い結晶性を
有し、膜構造は柱状に成長している。一方、室温で成膜
したものはそれに比べて、低い結晶性、かつ微粒子が玉
石状に堆積されている。その中間の温度では両組織が混
合された形態をとる。鉛拡散,反応はPt−Rh膜中の
結晶粒界と粒内で異なり、これら鉛阻止能は玉石状組織
を有する膜で顕著に優れていた。従ってPt−Rh膜の
成膜温度は630℃以下が好ましい。Further, the film formation temperature promotes the growth of the film crystal grains to give high crystallinity and a sufficiently grown film structure. 630 ° C
The Pt-Rh film formed as described above has crystallinity close to that of a single crystal film, and the film structure grows in a columnar shape. On the other hand, those formed at room temperature have lower crystallinity and fine particles are deposited in a cobblestone shape. At an intermediate temperature, both tissues take a mixed form. The diffusion and reaction of lead differed between the grain boundaries and the grains in the Pt-Rh film, and the lead stopping power was remarkably excellent in the film having a cobblestone structure. Therefore, the deposition temperature of the Pt-Rh film is preferably 630 ° C. or lower.
【0022】Pt−Rh膜は成膜後、大気中500℃以
上の熱処理にてRhO2に変成させる。この時、微視的
には酸化反応による体積膨張が発生し、膜の内部応力が
増加する。しかしRhO2は包晶的に形成される為、ポ
ストアニールによって生じる体積変化は結晶粒界をより
強固に変化させるように振る舞い、結果として反応性ス
パッタにより形成したものより、高い鉛阻止能を有す
る。After the Pt-Rh film is formed, it is transformed into RhO 2 by a heat treatment at 500 ° C. or more in the air. At this time, volume expansion due to the oxidation reaction occurs microscopically, and the internal stress of the film increases. However, since RhO 2 is formed in a peritectic manner, the volume change caused by post-annealing acts to change the crystal grain boundaries more strongly, and as a result, has a higher lead stopping power than that formed by reactive sputtering. .
【0023】材料の本質としてIr系は鉛反応阻止能を
有している。しかし大気焼成中のIrO2の昇華を防ぐ
必要があり、その対策としてキャップ膜(Pt−Rh)
を配置させている。一方、鉛阻止能は有さないがキャッ
プ層として純Pt膜も機能する。さらに昇華温度を高め
ることを目的として加圧焼成がある。また酸素分圧を1
0-3Paまで減少させ、Ir膜上にPZT印刷膜を焼成
し、後に加圧焼成を行ってもよい。印刷PZT圧電膜の
形成には低温焼成を考慮したPZT仮焼粉の準備が要求
される。具体的にはセラミック組成,粒径,焼結助剤,
仮焼粉の比表面積,印刷に適したペースト処方であり、
これらの最適化により900℃にて焼結を得ることが可
能になっている。As an essence of the material, the Ir system has a lead reaction stopping ability. However, it is necessary to prevent the sublimation of IrO 2 during firing in the atmosphere, and as a countermeasure, a cap film (Pt-Rh)
Is arranged. On the other hand, a pure Pt film also functions as a cap layer although it has no lead stopping ability. There is pressure firing for the purpose of further increasing the sublimation temperature. Also, if the oxygen partial pressure is
The pressure may be reduced to 0 −3 Pa, the PZT printed film may be fired on the Ir film, and then the pressure firing may be performed. The formation of a printed PZT piezoelectric film requires preparation of PZT calcined powder in consideration of low-temperature baking. Specifically, ceramic composition, particle size, sintering aid,
Specific surface area of calcined powder, paste formulation suitable for printing,
These optimizations make it possible to obtain sintering at 900 ° C.
【0024】アクチュエータ機能として電気エネルギを
機械エネルギに変換する効率において高いものが要求さ
れてくる。この材料としてはPMN−PZT,PZN−
PZT,PNN−PZTが有効であり、特に低温化には
PNN−PZTが好適である。焼結助剤にはBi,L
i,Zn,B,Pb,Siの材料群から選定され、その
濃度はPNN−PZT仮焼粉に対し4wt%以下で添加
される。添加の方法は均一性を高めた液相法による添加
が好ましい。ペースト処方は一般に有機ビヒクルにセラ
ミック粉を3本ロールにて混合する方法が一般的であ
り、本発明の実施例においてもこの様な手法でペースト
化を行っている。ビヒクルとしては天然テルピネオー
ル,エチルセルロースにPVB,DBPを所望量添加さ
せたものを使用した。またこの時のPNN−PZT粉と
しては平均粒径0.4μm,比表面積3.8−4.4m2/
gのものを使用し、ヒビクルに対するPNN−PZT粉
の含有量は75−88wt%にしてある。As the actuator function, one having high efficiency in converting electric energy into mechanical energy is required. This material includes PMN-PZT, PZN-
PZT and PNN-PZT are effective, and PNN-PZT is particularly suitable for lowering the temperature. Bi, L as sintering aid
It is selected from the group consisting of i, Zn, B, Pb, and Si, and its concentration is added to the PNN-PZT calcined powder at 4 wt% or less. The addition method is preferably a liquid phase method with improved uniformity. The paste formulation is generally a method of mixing a ceramic powder with an organic vehicle using a three-roll mill. In the embodiment of the present invention, the paste is formed by such a method. As a vehicle, natural terpineol or ethyl cellulose to which PVB and DBP were added in desired amounts were used. At this time, the PNN-PZT powder had an average particle size of 0.4 μm and a specific surface area of 3.8-4.4 m 2 /
g of PNN-PZT powder with respect to the vehicle is 75-88 wt%.
【0025】図1は、本発明によるアクチュエータを概
略的に示す図である。図中、1はSi基体(Si基板)
であり、強アルカリによる異方性エッチングを施した形
状を示している。同図中、2は中間層であり、Si基体
と、その上に積層されてくる電気−機械変換素子中の下
電極3及び電気−機械変換層4の中間に配置してあり、
この中間層2は絶縁物質や、本発明のようにIr,Pt
−Rh等の電極層が兼ねてもかまわない。この機能は主
に、Si基体1と鉛を含む電気−機械変換材料との反応
を防止するものである。電気−機械変換材料(以下単に
圧電材料と略す)は上部/下部でサンドイッチされた電
極間に電界を印加させることで歪みを生じる。ここで層
間絶縁膜5及び圧電体6に上部電極をコンタクトさせる
ためのコンタクト孔10を形成し、上電極(上部電極)
7を配置させる。その後、インクジエットヘッドとして
は、Si基体1の裏面に液体搬送のための孔を持つ閉塞
板ならびに流体抵抗,ノズル連絡孔,共通液室を配置さ
せた板、及びノズルプレートを順次接合することで構成
される。なお、図中、8はインク室、9はエッチング終
点検知孔を示す。FIG. 1 is a diagram schematically showing an actuator according to the present invention. In the figure, 1 is a Si substrate (Si substrate)
And shows a shape subjected to anisotropic etching with strong alkali. In the figure, reference numeral 2 denotes an intermediate layer, which is disposed between the Si base and the lower electrode 3 and the electro-mechanical conversion layer 4 in the electro-mechanical conversion element laminated thereon,
This intermediate layer 2 is made of an insulating material or Ir, Pt as in the present invention.
An electrode layer such as -Rh may be used. This function mainly prevents the reaction between the Si substrate 1 and the electromechanical conversion material containing lead. An electro-mechanical conversion material (hereinafter simply referred to as a piezoelectric material) is distorted by applying an electric field between electrodes sandwiched between upper and lower portions. Here, a contact hole 10 for contacting the upper electrode with the interlayer insulating film 5 and the piezoelectric body 6 is formed, and the upper electrode (upper electrode) is formed.
7 is arranged. Thereafter, as an ink jet head, a closing plate having a hole for liquid transport on the back surface of the Si substrate 1, a plate in which a fluid resistance, a nozzle communication hole, a common liquid chamber is arranged, and a nozzle plate are sequentially joined. Be composed. In the drawing, reference numeral 8 denotes an ink chamber, and 9 denotes an etching end point detection hole.
【0026】Siダイアフラムの形成はKOH等を用い
たアルカリ異方性エッチングで形成される。またはSF
6とO2の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グや、プラズマエネルギ密度を高めたICPエッチング
を用いてもよい。特にバッチ性処理での量産性の高いウ
ェットエッチングでは、ダイアフラム膜厚にて自己整合
的にエッチングが停止する機能を基板に付与させ、それ
によって均一な膜厚を得ることができる。この例として
は、高濃度ホウ素をドーピングしたエッチストップ層の
利用、PN接合を用いた電気化学的エッチングなどがあ
る。さらに一般的な方法としてあらかじめ所望する板厚
分相当を部分的に基板堀り加工させ、次に所望する形状
のダイアフラムをエッチングする2段階エッチング法を
用いてもよい。この場合、先の堀り加工された部分が貫
通した時点で、エッチングを停止すればダイアフラム部
では掘り加工分だけの膜厚が残っている原理に基づく。The Si diaphragm is formed by alkali anisotropic etching using KOH or the like. Or SF
Reactive ion etching using a mixed gas of 6 and O 2 or ICP etching with increased plasma energy density may be used. In particular, in wet etching with high mass productivity in batch processing, a function of stopping etching in a self-aligned manner with a diaphragm film thickness is imparted to a substrate, whereby a uniform film thickness can be obtained. Examples include the use of an etch stop layer doped with high concentration boron, electrochemical etching using a PN junction, and the like. Further, as a general method, a two-stage etching method in which a substrate corresponding to a desired plate thickness is partially excavated in advance and then a diaphragm having a desired shape is etched may be used. In this case, when the etching is stopped at the point when the previously dug portion has penetrated, the diaphragm portion is based on the principle that the film thickness corresponding to the dug portion remains.
【0027】(実施例1)特性評価の簡便さをはかる為
に図2に示す積層体を作製した。熱酸化膜1μmを配置
させたSi基体1上に、スパッタリングによりIr膜厚
200nm,IrO2膜200nm,Ir/IrO2積層
膜は各膜厚200nmにて形成した。スパッタリング条
件はIr金属膜の場合,基板温度530℃,スパッタ圧
1Pa,Arガス100%,Irターゲット投入パワー
1.5w/cm2にて成膜した。またIrO2は、スパッ
タ圧4Pa,Ar/O2比50%,その他はIr成膜と
同じ条件にて成膜した。積層膜の場合は、はじめにIr
O2を堆積させた後に、Ir膜を先述の各々の条件にて
形成した。次にPt−Rh膜を堆積する。スパッタリン
グ条件はターゲットにPt−30wt%Rh金属を、基
板温度350℃,スパッタ圧5Pa,Arガス100
%,ターゲット投入パワー1.2w/cm2で膜厚300
nm堆積した。鉛拡散源として、これら膜上にsol−
gel成膜PZT(52/48)Nb0.O2%添加膜を
300nm積層させ、各温度にて焼成後、Si,Pbの
反応具合をSIMS分析にて評価した。これら各膜とも
900℃10分の熱処理において反応は進行していなか
った。950℃10分で、Ir,IrO2単層膜では若
干の拡散が認められたが、Ir/IrO2膜においては
900℃と同様の結果を得た。更に温度を上昇させた場
合、1050℃にてすべての試料でPb,Siの反応が
認められ、これら構成は900℃10分の耐熱性を有す
るものの、1050℃では持たないことが判明した。(Example 1) A laminate shown in FIG. 2 was prepared for easy evaluation of characteristics. An Ir film having a thickness of 200 nm, an IrO 2 film having a thickness of 200 nm, and an Ir / IrO 2 laminated film having a thickness of 200 nm were formed on the Si substrate 1 on which the thermal oxide film 1 μm was disposed by sputtering. As for the sputtering conditions, in the case of an Ir metal film, the film was formed at a substrate temperature of 530 ° C., a sputtering pressure of 1 Pa, an Ar gas of 100%, and an Ir target input power of 1.5 w / cm 2 . IrO 2 was deposited under the same conditions as the Ir deposition, except that the sputtering pressure was 4 Pa, the Ar / O 2 ratio was 50%, and the other conditions were the same. In the case of a laminated film, first, Ir
After depositing O 2 , an Ir film was formed under each of the above-described conditions. Next, a Pt-Rh film is deposited. The sputtering conditions were as follows: Pt-30 wt% Rh metal as a target, substrate temperature 350 ° C., sputtering pressure 5 Pa, Ar gas 100
%, Target input power 1.2 w / cm 2 , thickness 300
nm deposited. As a lead diffusion source, sol-
The gel deposited PZT (52/48) Nb0.O 2% added film is 300nm laminated, after firing at various temperatures, Si, the reaction degree of Pb was evaluated by SIMS analysis. In each of these films, the reaction did not proceed in the heat treatment at 900 ° C. for 10 minutes. At 950 ° C. for 10 minutes, slight diffusion was observed in the Ir and IrO 2 single-layer films, but similar results were obtained in the Ir / IrO 2 film at 900 ° C. When the temperature was further increased, Pb and Si reactions were observed in all the samples at 1050 ° C., and it was found that these structures had heat resistance of 900 ° C. for 10 minutes but did not have the heat resistance at 1050 ° C.
【0028】(実施例2)Ir,IrO2の膜厚を先の
実施例で示した200nmから100,50nmと減少
させていった。同様な評価を行ったところ100nmま
では900℃10分の耐性がある。しかし50nmでは
850℃10分の耐性しかなかった。(Embodiment 2) The film thicknesses of Ir and IrO 2 were reduced from 200 nm shown in the previous embodiment to 100 and 50 nm. According to the same evaluation, there is a resistance of 900 ° C. for 10 minutes up to 100 nm. However, at 50 nm, the resistance was only 850 ° C. for 10 minutes.
【0029】(実施例3)Pt−Rh合金のRh濃度を
0,5,10,20,30,35wt%と変化させて図
2同様の評価を行った。成膜時の基板温度は350℃で
ある。各濃度のターゲットを用意して成膜した。ただ
し、Rh35wt%の試料に関しては、30wt%ター
ゲットに金属Rhチップを数個配置させることでRh3
5wt%を実施した。Rh0wt%(純白金)の場合8
00℃10分の処理で鉛がPt/Ir界面に偏析してい
る。一方、5wt%Rhでは850℃にてもPbの偏析
は認められない。このことにより、Rh濃度5wt%で
鉛遮蔽効果を有することを確認した。更にRh濃度を増
加させることによりPt−Rh/Ir界面の鉛偏析温度
は上昇し、Rh30wt%で950℃に至った。35w
t%では同様に950℃の耐性を示したものの、基板膜
の一部が膜剥離を生じており、これはRh濃度の増加に
伴う下地膜との密着性の減少に伴う結果であり、Rh濃
度は30wt%が上限であることが判明した。Example 3 The same evaluation as in FIG. 2 was performed by changing the Rh concentration of the Pt—Rh alloy to 0, 5, 10, 20, 30, and 35 wt%. The substrate temperature during film formation is 350 ° C. Films were formed by preparing targets of each concentration. However, for a sample of 35 wt% Rh, several metal Rh chips are arranged on a target of 30 wt% so that Rh 3
5 wt% was implemented. 8 for Rh 0 wt% (pure platinum)
Lead segregated at the Pt / Ir interface by treatment at 00 ° C. for 10 minutes. On the other hand, at 5 wt% Rh, segregation of Pb is not recognized even at 850 ° C. Thus, it was confirmed that a lead shielding effect was obtained at an Rh concentration of 5 wt%. By further increasing the Rh concentration, the lead segregation temperature at the Pt-Rh / Ir interface rose, reaching 950 ° C. at 30 wt% Rh. 35w
At t%, the resistance of 950 ° C. was similarly exhibited, but a part of the substrate film was peeled off, which was a result of the decrease in the adhesion to the underlying film as the Rh concentration increased. It was found that the upper limit of the concentration was 30 wt%.
【0030】(実施例4)Pt−30wt%Rhを基板
温度室温〜630℃に変化させて成膜した。基板温度の
上昇に伴い膜組織は微小粒の連なったもの,石垣状,柱
状のものに変化した。また基板温度の上昇に伴い、XR
D回折による結晶性評価では半値幅の小さい、単結晶ラ
イクな膜に変化していった。Ts(基板温度)=630
℃では完璧な柱状構造に、Ts=350℃では石垣状
に、その中間の温度では石垣状組織と柱状組織を合わせ
たものが得られた。また室温から350℃までは結晶粒
の粒成長が認められるのみで構造の大きな変化はない。
この様に膜形態を変化させ同様の評価を行ったところ、
柱状組織のものが耐熱性が低く、850℃にてPt−R
h/Ir界面での鉛偏析が確認され、Ts=350℃試
料が最も耐熱性を有していた。Example 4 A film was formed by changing Pt-30 wt% Rh from a substrate temperature of room temperature to 630 ° C. As the substrate temperature increased, the film structure changed to a series of fine grains, a stone wall, and a column. Also, as the substrate temperature rises, XR
In the evaluation of crystallinity by D diffraction, the film was changed to a single crystal-like film having a small half width. Ts (substrate temperature) = 630
C., a perfect columnar structure was obtained at T.degree. C., a stone wall shape at Ts = 350.degree. C., and a combination of a stone wall structure and a columnar structure at an intermediate temperature. Further, from room temperature to 350 ° C., only the growth of crystal grains is recognized, and there is no significant change in the structure.
When the same evaluation was performed by changing the film morphology in this way,
Those with columnar structure have low heat resistance, and Pt-R at 850 ° C
Lead segregation at the h / Ir interface was confirmed, and the Ts = 350 ° C. sample had the highest heat resistance.
【0031】(実施例5)Pt−30wt%Rhを形成
した後、大気中500℃のRh変性処理を行った。熱処
理によるRhからRhO2への変性は膜表面の色の変化
として確認できる。Rh変性は500℃から生じ110
0℃まで色の変化はない。この処理を行ったところ、未
処理品は950℃10分の耐熱性だったものが950℃
60分までの向上が得られた。Example 5 After forming Pt-30 wt% Rh, a Rh modification treatment was performed at 500 ° C. in the air. Denaturation of Rh to RhO 2 by heat treatment can be confirmed as a change in the color of the film surface. Rh denaturation occurs from 500 ° C. 110
No color change up to 0 ° C. When this treatment was performed, the untreated product was heat resistant at 950 ° C. for 10 minutes.
An improvement of up to 60 minutes was obtained.
【0032】(実施例6)今までの耐熱性向上の条件中
から最も好ましい条件で下部電極層を形成した。すなわ
ちPt−30wt%Rh/Ir/IrO2/SiO2/S
i,Rh変性処理500℃とした。この試料上に、以下
のペーストを印刷し厚膜を得た。セラミックス粉と有機
ヒビクルの割合を75:25にした。ヒビクルはテルピ
ネオール,PVB,DBPとセロソルブ系溶媒から構成
されている。この配合にてペースト粘度320Pa・
s,TI値が2.4のペーストが得られた。尚、用いた
セラミックス粉は0.5PNN−0.5PZT(30/7
0)である。Example 6 The lower electrode layer was formed under the most preferable conditions among the conditions for improving the heat resistance. That is, Pt-30 wt% Rh / Ir / IrO 2 / SiO 2 / S
i, Rh denaturation treatment was 500 ° C. The following paste was printed on this sample to obtain a thick film. The ratio of ceramic powder to organic vehicle was 75:25. The vehicle is composed of terpineol, PVB, DBP and a cellosolve-based solvent. With this composition, paste viscosity 320Pa ・
A paste having an s, TI value of 2.4 was obtained. The ceramic powder used was 0.5PNN-0.5PZT (30/7).
0).
【0033】sol−gelPZT膜を拡散源として、
SIMS分析よりこの下地電極層は950℃、60分の
耐熱性を有していることがわかっている。そこで95
0,1000,1050℃各温度60分の焼成を行っ
た。950℃焼成試料の分極特性を図3に示す。また1
000℃10分の焼成品の分極特性を図4に示す。95
0℃試料は鉛,基板Siの反応はない。1050℃試料
では各層が反応しPNN−PZT膜厚は一部ガラス化し
た形態がSEMにより観察された。またSEM層にてコ
ントラストの付いている部分でEDX分析したところ、
PNN−PZT層ではSiが、Si基体ではPbが検出
された。このことにより、SIMSでの代用分析結果は
印刷膜での実サンプルと対応が取れていることがいえ
る。また実際の特性では本発明による最適化された下部
電極構成では1000℃、10分の耐熱性を有し、Si
基体上に分極特性を示す圧電膜を得ることができた。Using a sol-gel PZT film as a diffusion source,
From SIMS analysis, it has been found that this base electrode layer has heat resistance of 950 ° C. for 60 minutes. So 95
Baking was performed at 0, 1000, and 1050 ° C. for 60 minutes. FIG. 3 shows the polarization characteristics of the sample fired at 950 ° C. Also one
FIG. 4 shows the polarization characteristics of the baked product at 000 ° C. for 10 minutes. 95
The 0 ° C. sample does not react with lead and the substrate Si. In the 1050 ° C. sample, each layer reacted and the PNN-PZT film thickness was partially vitrified and observed by SEM. Also, when EDX analysis was performed on the part with contrast in the SEM layer,
Si was detected in the PNN-PZT layer, and Pb was detected in the Si base. From this, it can be said that the substitute analysis results in SIMS correspond to the actual samples in the printed film. In actual characteristics, the optimized lower electrode configuration according to the present invention has heat resistance of 1000 ° C. for 10 minutes,
A piezoelectric film having polarization characteristics was obtained on the substrate.
【0034】(実施例7)Pt−Rhキャップ層なしで
加圧焼成をIr/IrO2下部電極膜にて実施した。加
圧条件は10気圧,雰囲気:空気,焼成条件950℃で
10分,これにて図5に示す特性が得られた。(Example 7) Pressure sintering was performed on an Ir / IrO 2 lower electrode film without a Pt-Rh cap layer. The pressurizing condition was 10 atm, the atmosphere was air, and the firing condition was 950 ° C. for 10 minutes, whereby the characteristics shown in FIG. 5 were obtained.
【0035】(実施例8)図1の構造体は以下のように
作製した。工程は大きく2つに分けられ、1つはSi基
体の掘り加工(この掘りに閉塞板を接合することで吐出
させるベきインク液体が設置されるので、単に液室加工
とも呼ぶ)と圧電素子形成は特に工程順番が節約される
ものではない。板厚200μmの(110)Siウェハ
に耐エッチング層として2μmの熱酸化膜を形成、所望
する箇所をホトリソグラフィ・エッチングにより開孔さ
せた後、梁厚さ相当のSiエッチングを行う。熱酸化膜
のエッチングはフッ酸と弗化アンモニウムの水溶液から
成るバッファードフッ酸にて処理を行った。本実施例に
おいては梁厚さを5μmとし、従って5μmのエッチン
グをKOH水溶液,濃度40wt%にて実施した。次
に、素子形成用の第2のリソグラフィ・エッチングを行
い、開孔部を195μmエッチングする。エッチングの
終点は先に5μm掘っていた箇所が貫通することで判断
できる。このように加工したSi基体上に、スパッタ法
により、IrO2,Ir,Pt−30wt%Rhを堆積
させ、Rh変成処理を行った。PNN−PZTペースト
を用いて印刷にて膜厚20μmを形成し、1000℃1
0分の焼成を行った。層間絶縁膜5は感光性ポリイミド
を用い、上部電極用にコンタクトホールを形成し、上部
電極7を堆積させる。この時の形成法には、ステンレス
箔にパターン開孔したいわゆるメタルマスクを基板と整
合させ、マグネトロンスパッタ法にてCrを100n
m、続いてAuを600nm堆積した。作製したアクチ
ュエータ構造は、梁長さ170μm,周辺固定,Siの
梁長さ5μm,PNN−PZT短辺長さ120μm,P
NN−PZT膜厚20μmである。分極処理として電界
強度20kV/cmで1分間室温にて行い変位計にて振
動変位を測定した。駆動電圧0−40V,周波数1kH
zにて圧電体の圧電効果に起因する振動を確認し、その
値は約60nmに至った。Example 8 The structure of FIG. 1 was manufactured as follows. The process is roughly divided into two. One is a digging process of a Si base (it is also called simply a liquid chamber process because an ink liquid to be ejected by joining a closing plate to the digging is installed). The formation does not particularly save the process order. A thermal oxide film of 2 μm is formed as an etching resistant layer on a (110) Si wafer having a thickness of 200 μm, a desired portion is opened by photolithography etching, and then Si etching corresponding to the beam thickness is performed. The thermal oxide film was etched with buffered hydrofluoric acid comprising an aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. In the present embodiment, the beam thickness was set to 5 μm, and therefore, etching of 5 μm was performed with a KOH aqueous solution and a concentration of 40 wt%. Next, a second lithography etching for element formation is performed, and the opening is etched by 195 μm. The end point of the etching can be determined by penetrating the portion dug 5 μm earlier. IrO 2 , Ir, Pt-30 wt% Rh was deposited on the Si substrate processed in this manner by sputtering, and Rh conversion treatment was performed. A 20 μm-thick film is formed by printing using a PNN-PZT paste,
Baking for 0 minutes was performed. The interlayer insulating film 5 is made of photosensitive polyimide, a contact hole is formed for the upper electrode, and the upper electrode 7 is deposited. At this time, a so-called metal mask having a pattern opening in a stainless steel foil is aligned with the substrate, and 100 n of Cr is formed by magnetron sputtering.
m, followed by Au deposition of 600 nm. The fabricated actuator structure has a beam length of 170 μm, a periphery fixed, a Si beam length of 5 μm, a PNN-PZT short side length of 120 μm,
The NN-PZT film thickness is 20 μm. The polarization treatment was performed at an electric field strength of 20 kV / cm for 1 minute at room temperature, and the vibration displacement was measured by a displacement meter. Drive voltage 0-40V, frequency 1kHz
At z, the vibration caused by the piezoelectric effect of the piezoelectric body was confirmed, and the value reached about 60 nm.
【0036】(実施例9)Si基体以外の基体としてジ
ルコニアシート(日本ファインセラミックス社製セラフ
レックスA使用)を用い、同様の下電極層を配置させ、
PNN−PZT厚膜を形成した。また下電極を配置させ
ないでPNN−PZT膜厚も作製した。下電極がない場
合PNN−PZT膜厚からの鉛拡散により、鉛抜けが生
じる。これは焼成後の試料の破断面のSEM観察よりわ
かる。すなわち、Y203部分安定化ジルコニアは通
常,粒内破壊を示すのに対し粒界に鉛拡散を生じた場合
は粒界界面の結合強度が低下し、粒界破壊されるからで
ある。粒界破壊と粒内破壊の界面が鉛の進行深さと対応
しており、PNN−PZT焼成温度の増加に伴いこの界
面の深さ方向への進行が確認される。具体的には900
℃では3μm,1000℃では7μm,1100℃では
22μmであった。このように粒界破壊を生じている試
料は振動板として要求される強靱性に欠けてしまう。一
方電極を配置させた試料においては900℃では0μ
m,1000℃では2μm,1100℃では6μmと鉛
反応の低下が認められた。Example 9 A zirconia sheet (using Ceraflex A manufactured by Nippon Fine Ceramics Co., Ltd.) was used as a substrate other than the Si substrate, and the same lower electrode layer was disposed.
A PNN-PZT thick film was formed. The PNN-PZT film thickness was also prepared without disposing the lower electrode. When there is no lower electrode, lead escape occurs due to lead diffusion from the PNN-PZT film thickness. This can be seen from the SEM observation of the fracture surface of the fired sample. That is, Y203 partially stabilized zirconia usually shows intragranular fracture, whereas when lead diffusion occurs at the grain boundary, the bonding strength at the grain boundary interface decreases and the grain boundary fracture occurs. The interface between the intergranular fracture and the intragranular fracture corresponds to the lead progression depth, and the progress of this interface in the depth direction is confirmed as the PNN-PZT firing temperature increases. Specifically 900
C., 3 μm, 1000 ° C., 7 μm, and 1100 ° C., 22 μm. A sample in which grain boundary fracture has occurred as described above lacks the toughness required as a diaphragm. On the other hand, at 900 ° C.
m, 2 μm at 1000 ° C. and 6 μm at 1100 ° C., indicating a decrease in the lead reaction.
【0037】[0037]
【発明の効果】請求項1に対応する効果:鉛反応を低減
し、鉛拡散を防ぎ良好な圧電特性を出現させることがで
きる。 請求項2に対応する効果:単結晶Si基体上に作製する
電極材料を選択することにより耐熱性を有する下部電極
を作製することができる。 請求項3乃至6に対応する効果:耐熱性を有する下部電
極を得ることができる。 請求項7乃至10に対応する効果:圧電膜をSi基体上
に容易に形成することができる。 請求項9に対する効果:良好なアクチュエータ機能を備
えたプリンターを得ることができる。According to the present invention, the lead reaction can be reduced, lead diffusion can be prevented, and good piezoelectric characteristics can be obtained. Effect corresponding to claim 2: A lower electrode having heat resistance can be manufactured by selecting an electrode material to be manufactured on a single-crystal Si substrate. Effects corresponding to the third to sixth aspects: a lower electrode having heat resistance can be obtained. Effect corresponding to claims 7 to 10: a piezoelectric film can be easily formed on a Si substrate. Effect to Claim 9: A printer having a good actuator function can be obtained.
【図1】 本発明によるアクチュエータを概略的に示す
図である。FIG. 1 schematically shows an actuator according to the invention.
【図2】 本発明によるアクチュエータの特性評価のた
めの積層体を示す図であるFIG. 2 is a view showing a laminated body for evaluating characteristics of an actuator according to the present invention.
【図3】 本発明の下地電極層の950゜Cにおける焼
成試料の分極特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing polarization characteristics of a fired sample at 950 ° C. of a base electrode layer of the present invention.
【図4】 本発明の下地電極層の1000゜Cにおける
焼成試料の分極特性を示す図である。FIG. 4 is a view showing polarization characteristics of a fired sample at 1000 ° C. of a base electrode layer of the present invention.
【図5】 本発明の下地電極層の10気圧、空気中95
0゜Cにおける焼成試料の分極特性を示す図である。FIG. 5 shows the base electrode layer of the present invention at 10 atm and 95 in air.
It is a figure which shows the polarization characteristic of a baked sample at 0 degreeC.
1…Si基体、2…中間層、3,4…下電極、5…層間
絶縁膜、6…圧電体、7…上電極、8…インク室、9…
エッチング終点検知孔、10…コンタクト孔。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si base | substrate, 2 ... Intermediate layer, 3,4 ... Lower electrode, 5 ... Interlayer insulating film, 6 ... Piezoelectric material, 7 ... Upper electrode, 8 ... Ink chamber, 9 ...
Etching end point detection hole, 10 contact hole.
Claims (11)
の下部電極であって、少なくとも下部電極層がIr,酸
化Ir,及びこの積層体のうちの1つを有し、さらにそ
の上層にPt,及び/またはPt−Rh合金膜が堆積さ
れていることを特徴とする圧電アクチュエータ用下部電
極。1. A lower electrode of a piezoelectric actuator formed on a substrate, wherein at least a lower electrode layer has one of Ir, Ir oxide, and a laminate thereof, and further has Pt and an upper layer thereon. And / or a Pt-Rh alloy film deposited on the lower electrode for a piezoelectric actuator.
層,圧電体,上部電極層が積層されている圧電アクチュ
エータの下部電極であって、少なくとも下部電極層がI
r,及びこの積層体のうちの1つを有し、さらにその上
層にPt,及び/またはPt−Rh合金膜が堆積されて
いることを特徴とする圧電アクチュエータ用下部電極。2. A lower electrode of a piezoelectric actuator in which an intermediate layer, a lower electrode layer, a piezoelectric body, and an upper electrode layer are laminated on a single crystal Si substrate, wherein at least the lower electrode layer is formed of I
r, and one of the laminates, wherein a Pt and / or Pt-Rh alloy film is further deposited thereon.
ュエータ用下部電極において、前記Ir,酸化Ir,及
びこの積層体の膜厚が100nm以上の膜厚からなるこ
とを特徴とする圧電アクチュエータ用下部電極。3. The lower electrode for a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the film thickness of the Ir, the oxide Ir, and the laminate is 100 nm or more. Lower electrode.
クチュエータ用下部電極において、前記Pt−Rh合金
膜はRh濃度が5−30wt%含有の合金膜から成るこ
とを特徴とする圧電アクチュエータ用下部電極。4. The piezoelectric actuator lower electrode according to claim 1, wherein the Pt—Rh alloy film is an alloy film having a Rh concentration of 5 to 30 wt%. Lower electrode.
圧電アクチュエータ用下部電極において、前記Pt−R
h合金膜は630℃以下の基板温度にてスパッタ成膜す
ることを特徴とする圧電アクチュエータ用下部電極。5. The lower electrode for a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the Pt-R
The lower electrode for a piezoelectric actuator, wherein the h alloy film is formed by sputtering at a substrate temperature of 630 ° C. or lower.
タ用下部電極において、前記Pt−Rh合金膜は、膜成
形した後にアニール処理により酸化ロジウムを含有した
膜に変性せしめたものである、ことを特徴とする圧電ア
クチュエータ用下部電極。6. The lower electrode for a piezoelectric actuator according to claim 3, wherein the Pt—Rh alloy film is formed into a film containing rhodium oxide by annealing after forming the film. Characteristic lower electrode for piezoelectric actuator.
圧電アクチュエータであって、前記圧電アクチュエータ
は鉛を含む圧電セラミックスから成り、セラミックス仮
焼粉をペースト加工しスクリーン印刷で前記圧電アクチ
ュエータ用下部電極上にパターン形成し、その後900
℃以上の温度で焼成することにより形成したものであ
る、ことを特徴とする圧電アクチュエータ。7. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is made of a piezoelectric ceramic containing lead, and the ceramic calcined powder is paste-processed and screen-printed for the piezoelectric actuator. Form a pattern on the lower electrode, then 900
A piezoelectric actuator formed by firing at a temperature of not less than ° C.
圧電アクチュエータの製造方法であって、鉛を含む圧電
セラミックス仮焼粉をペースト加工し、スクリーン印刷
で前記圧電アクチュエータ用下部電極上にパターン形成
し、その後900℃以上の温度で焼成することを特徴と
する圧電アクチュエータの製造方法。8. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a calcined powder of lead-containing piezoelectric ceramic is paste-processed, and is screen-printed on the lower electrode for the piezoelectric actuator. A method for manufacturing a piezoelectric actuator, comprising forming a pattern and then firing at a temperature of 900 ° C. or higher.
タにおいて、前記900℃以上の温度での焼成は、加圧
しながら行うことを特徴とする、圧電アクチュエータ。9. The piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the firing at a temperature of 900 ° C. or more is performed while applying pressure.
ータの製造方法において、前記900℃以上の温度での
焼成は、加圧しながら行うことを特徴とする圧電アクチ
ュエータの製造方法。10. The method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 8, wherein the firing at a temperature of 900 ° C. or more is performed while applying pressure.
チュエータに、液滴を噴射するノズルと、供給タンクか
ら前記ノズルまで液体を導く流路を具備させ、前記ノズ
ルから電気信号に応じて液滴を噴射させる、ことを特徴
としたインクジェットプリンタヘッド。11. The piezoelectric actuator according to claim 7, further comprising a nozzle for ejecting liquid droplets, and a flow path for guiding liquid from a supply tank to the nozzle, wherein the liquid is supplied from the nozzle in accordance with an electric signal. An ink jet printer head that ejects droplets.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP (1) | JPH11348277A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004168637A (en) * | 2002-10-09 | 2004-06-17 | Agency For Science Technology & Research | Method for manufacturing piezoelectric thick film on substrate |
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-
1998
- 1998-06-04 JP JP10155522A patent/JPH11348277A/en active Pending
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US9553252B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-01-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive film type element containing lead zirconate titanate and a bismuth compound and method for producing the same |
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