KR20060076694A - 압전 소자, 압전 액츄에이터, 압전 펌프, 잉크젯식 기록헤드, 잉크젯 프린터, 표면 탄성파 소자, 박막 압전공진자, 주파수 필터, 발진기, 전자 회로 및 전자 기기 - Google Patents
압전 소자, 압전 액츄에이터, 압전 펌프, 잉크젯식 기록헤드, 잉크젯 프린터, 표면 탄성파 소자, 박막 압전공진자, 주파수 필터, 발진기, 전자 회로 및 전자 기기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 과제는 양호한 압전 특성을 얻을 수 있는 압전 소자를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 압전 소자(10)는,
기판(1)과,
기판(1)의 상방에 형성된 제1 도전층(4)과,
제1 도전층(4)의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체로 이루어지는 압전체층(5)과,
압전체층(5)에 전기적으로 접속된 제2 도전층(6)을 포함하고,
제1 도전층(4)은 (001)에 우선 배향하고 있는 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물로 이루어지는 버퍼층(41)을 1층 이상 포함한다.
압전체층, 도전층, 압전 소자, 기판, 비아홀, 버퍼층
Description
도1은 제1 실시 형태에 관한 압전 소자를 모식적으로 도시하는 단면도.
도2는 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도3은 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도4는 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도5는 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도6은 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도7은 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도8은 제1 실시 형태에 관한 압전 소자의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도.
도9는 제2 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드의 개략 구성도.
도10은 제2 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드의 분해 사시도.
도11은 잉크젯식 기록 헤드의 동작을 설명하기 위한 도면.
도12는 잉크젯식 기록 헤드의 동작을 설명하기 위한 도면.
도13은 제3 실시 형태에 관한 잉크젯 프린터의 개략 구성도.
도14는 제4 실시 형태에 관한 압전 펌프의 개략 단면도.
도15는 제4 실시 형태에 관한 압전 펌프의 개략 단면도.
도16은 제5 실시 형태에 관한 표면 탄성파 소자를 도시하는 측단면도.
도17은 제6 실시 형태에 관한 주파수 필터를 도시하는 사시도.
도18은 제7 실시 형태에 관한 발진기를 도시하는 사시도.
도19는 제7 실시 형태에 관한 발진기를 VCSO에 응용한 일예를 나타내는 개략도.
도20은 제7 실시 형태에 관한 발진기를 VCSO에 응용한 일예를 나타내는 개략도.
도21은 제7 실시 형태에 관한 발진기를 VCSO에 응용한 일예를 나타내는 개략도.
도22는 PLL 회로의 기본 구성을 나타내는 블럭도.
도23은 제8 실시 형태에 관한 전자 회로의 구성을 도시하는 블럭도.
도24는 제9 실시 형태에 관한 박막 압전 공진자를 도시하는 측단면도.
도25는 제9 실시 형태에 관한 박막 압전 공진자를 도시하는 측단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기판
2 : 스토퍼층
3 : 경질층
4 : 제1 도전층
5 : 압전체층
6 : 제2 도전층
10 : 압전 소자
11 : 기판
14 : 제1 도전층
15 : 압전체층
16 : 제2 도전층
17 : 보호층
18 : 기체(基體)
20 : 압전 펌프
21 : 기체
22 : 압전부
23 : 펌프실
24 : 진동판
30 : 표면 탄성파 소자
40 : 저저항층
41 : 버퍼층
42 : 도전성 산화층
46 : 제2 도전성 산화층
47 : 제2 저저항층
50 : 잉크젯식 기록 헤드
51 : 노즐판
52 : 잉크실 기판
54 : 압전부
55 : 탄성층
56 : 기체
57 : 헤드 본체
58 : 잉크 방울
60 : 하우징
61 : 기판
63 : 발진기
64 : 기체
66 : 배선
67 : 와이어선
70 : 입력 단자
71 : 위상 비교기
72 : 저역 필터
73 : 증폭기
80 : 송화부
81 : 송신 신호 처리 회로
82 : 송신 믹서
83 : 송신 필터
84 : 송신 전력 증폭기
85 : 송수 분파기
86 : 안테나부
87 : 저잡음 증폭기
88 : 수신 필터
89 : 수신 믹서
90 : 수신 신호 처리 회로
91 : 수화부
92 : 주파수 신서사이저
93 : 제어 회로
94 : 입력부
95 : 표시부
140 : 기체
141 : IDT 전극
142 : IDT 전극
143 : 흡음부
144 : 흡음부
145 : 고주파 신호원
150 : 기체
151 : IDT 전극
152 : IDT 전극
153 : IDT 전극
154 : 고주파 신호원
300 : 전자 기기
310 : 전자 회로
511 : 노즐
521 : 잉크 캐비티
522 : 측벽
523 : 리저버
524 : 공급구
531 : 연통 구멍
600 : 잉크젯 프린터
620 : 장치 본체
621 : 트레이
622 : 배출구
630 : 헤드 유닛
631 : 잉크 카트리지
632 : 캐리지
640 : 인쇄 장치
641 : 캐리지 모터
642 : 왕복동 기구
643 : 캐리지 가이드축
644 : 타이밍 벨트
650 : 급지 장치
651 : 급지 모터
652 : 급지 롤러
660 : 제어부
670 : 조작 패널
700 : 제1 박막 압전 공진자
701 : 기판
702 : 비아홀
703 : 탄성층
704 : 제1 도전층
705 : 압전체층
706 : 제2 도전층
708 : 배선
709 : 전극
710 : 패드
800 : 제2 박막 압전 공진자
801 : 기판
802 : 에어 갭
803 : 탄성층
804 : 제1 도전층
805 : 압전체층
806 : 제2 도전층
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-223404호 공보
본 발명은 압전 소자, 압전 액츄에이터, 압전 펌프, 잉크젯식 기록 헤드, 잉크젯 프린터, 표면 탄성파 소자, 박막 압전 공진자, 주파수 필터, 발진기, 전자 회로 및 전자 기기에 관한 것이다.
고화질, 고속 인쇄를 가능하게 하는 프린터로서 잉크젯 프린터가 알려져 있다. 잉크젯 프린터는 내용적이 변화하는 캐비티를 구비한 잉크젯식 기록 헤드를 구비하고, 이 헤드를 주사시키면서 그 노즐로부터 잉크 방울을 토출함으로써 인쇄를 행하는 것이다. 이와 같은 잉크젯 프린터용 잉크젯식 기록 헤드에 있어서의 헤드 액츄에이터로서는, 종래 PZT[Pb(Zr, Ti)O3]에 대표되는 압전체층을 이용한 압전 소자가 이용되고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-223404호 공보 참조).
또한, 압전체층을 갖는 그 밖의 디바이스에 있어서도, 그 특성 향상이 요구되고 있으므로, 양호한 압전 특성을 갖는 압전체층의 제공이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 양호한 압전 특성을 얻을 수 있는 압전 소자를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 압전 소자를 이용한 압전 액츄에이터, 압전 펌프, 잉크젯식 기록 헤드, 잉크젯 프린터, 표면 탄성파 소자, 박막 압전 공진자, 주파수 필터, 발진기, 전자 회로 및 전자 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 형태에 관한 압전 소자는,
기판과,
상기 기판의 상방에 형성된 제1 도전층과,
상기 제1 도전층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체로 이루어지는 압전체층과,
상기 압전체층에 전기적으로 접속된 제2 도전층을 포함하고,
상기 제1 도전층은 (001)에 우선 배향하고 있는 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물로 이루어지는 버퍼층을 1층 이상 포함한다.
이 압전 소자에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있다. 이 이유는 이하와 같다.
이 압전 소자는 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물(이하,「La층 형상 화합물」이라고도 함)로 이루어지는 버퍼층을 갖는다. La층 형상 화합물은 층 형상 구조이므로, 기초 층을 구성하는 재료의 결정 방위에 의존하는 일 없이, 용이하게 (001)에 우선 배향할 수 있다. 즉, 버퍼층에는 예를 들어 (111), (110) 등에 배향한 La층 형상 화합물의 결정의 혼입이 거의 없다. 이와 같이, La층 형상 화합물의 결정의 대부분이 (001)에 배향하고 있음으로써, 버퍼층의 상방에 압전체층을 형성할 때에, 압전체층은 버퍼층의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다. 이에 의해, 압전 소자는 압전 정수가 높고, 인가된 전압에 대해 큰 변형을 이루는 압전체층을 가질 수 있다. 즉, 이 압전 소자에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 있어서「페로브스카이트 구조를 갖는 압전체」라 함은, 페로 브스카이트 구조를 갖는 압전체와, 층 형상 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체를 포함한다.
또한, 본 발명에 있어서「우선 배향」이라 함은, 100 ％의 결정이 원하는 배향[예를 들어 (001) 배향]으로 되어 있는 경우와, 원하는 배향으로 대부분의 결정(예를 들어 90 ％ 이상)이 배향하고, 나머지의 결정이 다른 배향[예를 들어 (111) 배향]으로 되어 있는 경우를 포함한다.
또한, 본 발명에 있어서, 특정한 것(이하,「A」라 함)의 상방에 형성된 다른 특정한 것(이하,「B」라 함)은 A 상에 직접 형성된 B와, A 상에 A 상의 다른 것을 거쳐서 형성된 B를 포함한다. 또한, 본 발명에 있어서, A의 상방에 B를 형성한다라 함은, A 상에 직접 B를 형성하는 경우와, A 상에 A 상의 다른 것을 거쳐서 B를 형성하는 경우를 포함한다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물은 La2NiO4, La3Ni2O7, La4Ni3O10 및 La2CuO4, 및 이들 중 적어도 2종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 제1 도전층은 상기 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어지는 저저항층을 1층 이상 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 도전재는 금속, 상기 금속의 산화물 및 상기 금속으로 이루어지는 합금 중 적어도 1종류를 포함하고,
상기 금속은 Pt, Ir, Ru, Ag, Au, Cu, Al 및 Ni 중 적어도 1종류일 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 제1 도전층은,
상기 저저항층과,
상기 저저항층의 상방에 형성된 상기 버퍼층을 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 제1 도전층은 페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 도전성 산화층을 1층 이상 포함하고,
상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있을 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 제1 도전층은,
상기 버퍼층과,
상기 버퍼층의 상방에 형성된 상기 도전성 산화층을 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 제1 도전층은,
상기 저저항층과, 상기 저저항층의 상방에 형성된 상기 버퍼층과,
상기 버퍼층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 도전성 산화층을 포함하고,
상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있을 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 도전성 산화물은 CaRuO3, SrRuO3, BaRuO3, SrVO3, (La, Sr)MnO3, (La, Sr)CrO3, (La, Sr)CoO3 및 LaNiO3, 및 이들 중 적어도 2종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 압전체는 ABO3의 일반식으로 나타내고,
A는 Pb를 포함하고,
B는 Zr 및 Ti 중 적어도 한쪽을 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 B는 Nb를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 압전 소자에 있어서,
상기 압전체는 능면체정, 또는 정방정과 능면체정의 혼정이고, 또한 (001)에 우선 배향하고 있을 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 관한 압전 소자는,
기판과,
상기 기판의 상방에 형성된 제1 도전층과,
상기 제1 도전층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체층과,
상기 압전체층에 전기적으로 접속된 제2 도전층을 포함하고,
상기 제1 도전층은,
페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 1층 이상의 도전성 산화층과,
상기 도전성 산화물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어지는 1층 이상의 저저항층을 포함하고,
상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있다.
본 발명에 관한 압전 액츄에이터(1)는 상술한 압전 소자를 갖는다.
본 발명에 관한 압전 펌프는 상술한 압전 소자를 갖는다.
본 발명에 관한 잉크젯식 기록 헤드는 상술한 압전 소자를 갖는다.
본 발명에 관한 잉크젯 프린터는 상술한 잉크젯식 기록 헤드를 갖는다.
본 발명에 관한 표면 탄성파 소자는 상술한 압전 소자를 갖는다.
본 발명에 관한 박막 압전 공진자는 상술한 압전 소자를 갖는다.
본 발명에 관한 주파수 필터는 상술한 표면 탄성파 소자 및 상술한 박막 압전 공진자 중 적어도 한쪽을 갖는다.
본 발명에 관한 발진기는 상술한 표면 탄성파 소자 및 상술한 박막 압전 공진자 중 적어도 한쪽을 갖는다.
본 발명에 관한 전자 회로는 상술한 주파수 필터 및 상술한 발진기 중 적어도 한쪽을 갖는다.
본 발명에 관한 전자 기기는 상술한 압전 펌프 및 상술한 전자 회로 중 적어도 한쪽을 갖는다.
이하, 본 발명에 적합한 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
1. 제1 실시 형태
1-1. 우선, 제1 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에 대해 설명한다.
도1은 압전 소자(10)를 도시하는 단면도이다. 압전 소자(10)는 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 스토퍼층(2)과, 스토퍼층(2) 상에 형성된 경질층(3)과, 경질층(3) 상에 형성된 제1 도전층(4)과, 제1 도전층(4) 상에 형성된 압전체층(5)과, 압전체층(5) 상에 형성된 제2 도전층(6)을 포함한다.
기판(1)으로서는 예를 들어 (110) 배향의 실리콘 기판 등을 이용할 수 있다. 스토퍼층(2)으로서는 예를 들어 산화 실리콘층 등을 이용할 수 있다. 스토퍼층(2)은 예를 들어 잉크젯식 기록 헤드(50)(도9 참조)의 잉크 캐비티(521)를 형성하기 위해 기판(1)을 이면측으로부터 에칭하는 공정에 있어서, 에칭 스토퍼로서 기능할 수 있다. 또한, 스토퍼층(2) 및 경질층(3)은 잉크젯식 기록 헤드(50)에 있어서 탄성층(55)으로서 기능한다. 경질층(3)은 예를 들어 이트리아 안정화 지르코니아, 산화셀륨, 산화지르코늄 등을 이용할 수 있다.
제1 도전층(4)은 저저항층(40)과, 저저항층(40) 상에 형성된 버퍼층(41)과, 버퍼층(41) 상에 형성된 도전성 산화층(42)을 포함한다. 제1 도전층(4)은 압전체층(5)에 전압을 인가하기 위한 한쪽의 전극이다. 제1 도전층(4)은 예를 들어 압전체층(5)과 같은 평면 형상으로 형성될 수 있다.
저저항층(40)은 La층 형상 화합물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어진다. 이 도전재는 예를 들어 금속, 상기 금속의 산화물 및 상기 금속으로 이루어지 는 합금 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다. 여기서, 금속으로서는 예를 들어 Pt, Ir, Ru, Ag, Au, Cu, Al 및 Ni 중 적어도 1종류를 이용할 수 있다. 금속의 산화물로서는 예를 들어 IrO2, RuO2 등을 들 수 있다. 금속으로 이루어지는 합금으로서는, 예를 들어 Pt-Ir, Ir-Al, Ir-Ti, Pt-Ir-Al, Pt-Ir-Ti, Pt-Ir-Al-Ti 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 이 도전재의 결정 배향은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 (111) 배향하고 있을 수 있다. 저저항층(40)의 막 두께는 예를 들어 50 ㎚ 내지 150 ㎚ 정도로 할 수 있다.
버퍼층(41)은 (001)에 우선 배향하고 있는 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물(La층 형상 화합물)로 이루어질 수 있다. La층 형상 화합물은 예를 들어 La2NiO4, La3Ni2O7, La4Ni3O10 및 La2CuO4, 및 이들 중 적어도 2종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다. La층 형상 화합물의 A 사이트는 Pb에 의해 치환되는 것이 바람직하다. 이에 의해 결정화 온도를 내릴 수 있다. 이는 졸겔법에 의해 버퍼층(41)을 형성하는 경우에 특히 유효하다. Pb에 의해 치환되는 양은 버퍼층(41)의 도전성을 고려하면, 예를 들어 10 at ％ 이하로 할 수 있다. 버퍼층(41)의 막 두께는 예를 들어 10 ㎚ 내지 50 ㎚ 정도로 할 수 있다.
도전성 산화층(42)은 페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어진다. 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있다. 또, 도전성 산화물의 면내 방향의 결정 배향은 랜덤이다. 도전성 산화물은 예를 들어 CaRuO3, SrRuO3, BaRuO3, SrVO3, (La, Sr)MnO3, (La, Sr)CrO3, (La, Sr)CoO3 및 LaNiO3, 및 이들 중 적어도 2 종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다. 특히, LaNiO3은 (001)에 자기(自己) 배향하기 쉬우므로 바람직하다. 여기서, LaNiO3의 A 사이트는 Pb에 의해 치환되는 것이 바람직하다. 이에 의해 결정화 온도를 내릴 수 있다. 이것은 졸겔법에 의해 도전성 산화층(42)을 형성하는 경우에 특히 유효하다. 또한, A 사이트가 Pb에 의해 치환됨으로써, 도전성 산화물의 격자 정수를, 압전체층(5)을 구성하는 압전체의 격자 정수에 근접시킬 수 있다. 즉, 도전성 산화층(42)과 압전체층(5)과의 격자 부정합을 저감시킬 수 있다. A 사이트가 Pb에 의해 치환되는 양은 도전성 산화층(42)의 도전성을 고려하면, 예를 들어 10 at ％ 이하로 할 수 있다. 도전성 산화층(42)의 막 두께는 예를 들어 0 ㎚ 내지 140 ㎚ 정도로 할 수 있다.
압전체층(5)은 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체로 이루어진다. 압전체층(5)을 구성하는 압전체는 능면체정, 또는 정방정과 능면체정의 혼정이고, 또한 (001)에 우선 배향하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 압전체로 이루어지는 압전체층(5)은 높은 압전 정수를 갖는다.
이 압전체는 예를 들어 ABO3의 일반식으로 나타낼 수 있다. 여기서, A는 Pb를 포함하고, B는 Zr 및 Ti 중 적어도 한쪽을 포함할 수 있다. 또한, B는 V, Nb 및 Ta 중 적어도 1종류를 포함할 수도 있다. 이 경우, 이 압전체는 Si 및 Ge 중 적어도 한쪽을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 압전체는 예를 들어 지르코늄산티탄산연[Pb(Zr, Ti)O3], 니오브산지르코늄산티탄산연[Pb(Zr, Ti, Nb)O3], 티탄산 연랜턴[(Pb, La)TiO3], 지르코늄산티탄산연랜턴[(Pb, La)ZrTiO3], 마그네슘니오브산티탄산연[Pb(Mg, Nb)TiO3], 마그네슘니오브산지르콘산티탄산연[Pb(Mg, Nb)(Zr, Ti) O3], 아연니오브산티탄산연[Pb(Zn, Nb)TiO3], 스칸듐니오브산티탄산연[Pb(Sc, Nb) TiO3] 및 니켈니오브산티탄산연[Pb(Ni, Nb)TiO3] 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다. 니오브산지르코늄산티탄산연[Pb(Zr, Ti, Nb)O3]은 예를 들어 지르코늄산티탄산연[Pb(ZrxTiy)O3(x ＋ y ＝ 1)]의 B 사이트의 Zr의 일부를 Nb로 치환한 것이고, Pb(Zrx－zNbzTiy)O3으로 나타낼 수 있다. 여기서, B 사이트의 조성비는,
0.4 ≤ x ≤ 0.6
0.6 ≥ y ≥ 0.4
0 ＜ z ≤ 0.3
인 것이 바람직하다. x, y, z가 상술한 범위 내이면, x, y, z는 압전체층(5)의 결정 구조의 상경계(MPB : Morphotropic Phase Boundary)에 있어서의 값, 또는 MPB 부근에 있어서의 값이 된다. 상경계라 함은, 능면체정과 정방정이 상전이하는 경계이다. 압전 정수(d31)는 상경계 부근에서 극대치를 취한다. 따라서, x, y, z가 상술한 범위 내이면, 용이하게 압전체층(5)을 능면체정, 또는 정방정과 능면체정의 혼정으로 제어할 수 있어 높은 압전 특성을 발현할 수 있다.
또한, 압전체는 예를 들어 (Ba1 － xSrx)TiO3(0 ≤ x ≤ 0.3), Bi4Ti3O12, SrBi2Ta2O9, LiNbO3, LiTaO3 및 KNbO3 중 적어도 1종류를 포함할 수 있다. 또한, 압전체층(5)의 막 두께는 예를 들어 400 ㎚ 내지 5000 ㎚ 정도로 할 수 있다.
제2 도전층(6)은 다른 도전성 산화층(이하,「제2 도전성 산화층」이라 함 )(46)과, 제2 도전성 산화층(46) 상에 형성된 다른 저저항층(이하,「제2 저저항층」이라 함)(47)을 포함한다. 제2 도전층(6)은 압전체층(5)에 전압을 인가하기 위한 다른 쪽 전극이다. 제2 도전층(6)이 제2 도전성 산화층(46)과, 제2 저저항층(47)을 포함함으로써, 제2 도전층(6)과 제1 도전층(4)을 압전체층(5)에 관하여 대략 대칭으로 할 수 있다. 즉, 압전 소자(10)의 대칭성을 잘 할 수 있다. 또, 제2 도전층(6)은 제2 도전성 산화층(46) 또는 제2 저저항층(47) 중 어느 한쪽으로 이루어질 수 있다. 제2 도전층(6)은 예를 들어 압전체층(5)과 같은 평면 형상으로 형성될 수 있다.
제2 도전성 산화층(46)은 예를 들어 페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물(이하,「제2 도전성 산화물」이라 함)로 이루어질 수 있다. 제2 도전성 산화물로서는, 예를 들어 상술한 도전성 산화층(42)을 구성하는 도전성 산화물을 이용할 수 있다. 제2 도전성 산화층(46)의 막 두께는 예를 들어 0 ㎚ 내지 200 ㎚ 정도로 할 수 있다.
제2 저저항층(47)은 예를 들어 제2 도전성 산화물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어질 수 있다. 이 도전재로서는, 예를 들어 상술한 저저항층(40)을 구성하는 도전재를 이용할 수 있다. 제2 저저항층(47)의 막 두께는 예를 들어 0 ㎚ 내지 200 ㎚ 정도로 할 수 있다.
1-2. 다음에, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)의 제조 방법에 대해 도1을 참조하면서 설명한다.
우선, 기판(1)으로서 (110) 배향의 실리콘 기판을 준비한다.
다음에, 기판(1) 상에 스토퍼층(2)을 형성한다. 스토퍼층(2)은 예를 들어 열산화법, CVD법 등에 의해 형성할 수 있다.
다음에, 스토퍼층(2) 상에 경질층(3)을 형성한다. 경질층(3)은 예를 들어 CVD법, 스패터법, 증착법 등에 의해 형성할 수 있다.
다음에, 경질층(3) 상에 저저항층(40)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 저저항층(40)을 구성하는 도전재의 결정 배향은 특별히 한정되지 않으므로, 저저항층(40)의 제작 조건이나 제작 방법은 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 저저항층(40)은 스패터법, 진공 증착법 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 저저항층(40)의 형성을 행할 때의 온도는 예를 들어 실온 내지 600 ℃ 정도로 할 수 있다.
다음에, 저저항층(40) 상에 버퍼층(41)을 형성한다. 버퍼층(41)은 예를 들어 스패터법, 졸겔법, CVD법, 레이저 어브레이션법, 분자선 에피택시법 등에 의해 형성할 수 있다. 버퍼층(41)의 형성을 행할 때의 온도는 예를 들어 250 ℃ 내지 500 ℃ 정도로 할 수 있다.
다음에, 버퍼층(41) 상에 도전성 산화층(42)을 형성한다. 도전성 산화층(42)은 예를 들어 스패터법, 졸겔법 등에 의해 형성할 수 있다. 이상의 공정에 의 해 제1 도전층(4)이 형성된다.
다음에, 도전성 산화층(42) 상에 압전체층(5)을 형성한다. 압전체층(5)은 예를 들어 스패터법, 졸겔법 등에 의해 형성할 수 있다.
다음에, 압전체층(5) 상에 제2 도전성 산화층(46)을 형성한다. 제2 도전성 산화층(46)은 예를 들어 스패터법, 졸겔법 등에 의해 형성할 수 있다.
다음에, 제2 도전성 산화층(46) 상에 제2 저저항층(47)을 형성한다. 제2 저저항층(47)은 예를 들어 스패터법, 진공 증착법 등에 의해 형성할 수 있다. 이상의 공정에 의해 제2 도전층(6)이 형성된다.
이상의 공정에 의해, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)를 제조할 수 있다.
1-3. 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있다. 이 이유는 이하와 같다.
본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)는 La층 형상 화합물로 이루어지는 버퍼층(41)을 갖는다. La층 형상 화합물은 층 형상 구조이므로, 기초의 저저항층(40)을 구성하는 도전재의 결정 방향에 의존하는 일 없이 용이하게 (001)에 우선 배향할 수 있다. 즉, 버퍼층(41)에는 예를 들어 (111), (110) 등에 배향한 La층 형상 화합물의 결정의 혼입이 거의 없다. 이와 같이, La층 형상 화합물의 결정의 대부분이 (001)에 배향하고 있음으로써 버퍼층(41) 상에 도전성 산화층(42)을 형성할 때에, 도전성 산화층(42)은 버퍼층(41)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다. 그리고, 도전성 산화층(42) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)은 도전성 산화층(42)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10)는 압전 정수가 높고, 인가된 전압에 대해 큰 변형을 이루는 압전체층(5)을 가질 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 도전성 산화층(42)은 (001)에 자기 배향하기 쉬운 LaNiO3으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 도전성 산화층(42)의 기초로서 버퍼층(41)을 형성하지 않는 경우, LaNiO3의 제작 조건이나 제작 방법에 따라서는 도전성 산화층(42)에 (110) 등에 배향한 LaNiO3의 결정이 혼입하는 경우가 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)의 제조 방법에 따르면, 상술한 바와 같이 La층 형상 화합물로 이루어지는 버퍼층(41)을 기초로 하여 도전성 산화층(42)을 형성하므로, LaNiO3은 보다 확실하게 (001)에 자기 배향할 수 있다. 이에 의해, LaNiO3으로 이루어지는 도전성 산화층(42) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)을 구성하는 결정의 보다 많은 부분이 도전성 산화층(42)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 배향할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에서는, 도전성 산화층(42) 상에 압전체층(5)이 형성되어 있다. 즉, 압전체층(5)의 재질의 종류에 따라서 도전성 산화층(42)의 재질을 적절하게 선택할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 압전체층(5)을 구성하는 압전체의 격자 정수와, 도전성 산화층(42)을 구성하는 도전성 산화물의 격자 정수를 대략 동일하게 할 수 있다. 즉, 압전체층(5)과 도전성 산화층 (42)의 격자 부정합을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 압전체층(5)에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에서는 제1 도전층(4)이 저저항층(40)을 갖는다. 저저항층(40)은 La층 형상 화합물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어진다. 이에 의해, 예를 들어 제1 도전층(4)이 저저항층(40)을 갖지 않는 경우와, 제1 도전층(4)이 저저항층(40)을 갖는 경우를 제1 도전층(4)을 동일 형상으로서 비교한 경우에, 제1 도전층(4)이 저저항층(40)을 갖는 경우(즉, 본 실시 형태의 경우) 쪽이 제1 도전층(4) 전체의 저항이 작다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있다.
1-4. 다음에, 본 실시 형태에 관한 압전 소자(10)의 변형예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 상술한 도1에 도시하는 압전 소자(10)와 다른 점에 관해 설명하고, 같은 점에 대해서는 설명을 생략한다. 도2 내지 도6은 각각 압전 소자(10)의 변형예의 일예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
예를 들어, 도2에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 도전성 산화층(42)을 갖지 않을 수 있다. 즉, 제1 도전층(4)은 저저항층(40)과, 버퍼층(41)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 버퍼층(41) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)은 버퍼층(41)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다.
또한, 예를 들어 도2에 도시한 바와 같이 제2 도전층(6)은 제2 저저항층(47)만으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 도시는 하지 않지만, 제2 도전층(6)은 제2 도전성 산화층(46)만으로 이루어질 수도 있다. 이들의 경우, 제2 도전층 (6)과 제1 도전층(4)을 압전체층(5)에 관하여 거의 대칭으로 할 수 있다.
또한, 예를 들어 도3에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 저저항층(40)을 갖지 않을 수 있다. 즉, 제1 도전층(4)은 버퍼층(41)과, 도전성 산화층(42)으로 이루어질 수 있다.
또한, 예를 들어 도4에 도시한 바와 같이 제1 도전층(4)은 저저항층(40) 및 도전성 산화층(42)을 갖지 않을 수 있다. 즉, 제1 도전층(4)은 버퍼층(41)만으로 이루어질 수 있다.
또, 예를 들어 도5에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 2층의 버퍼층(41)과, 그들 사이에 끼인 저저항층(40)으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어 도면은 도시하지 않지만, 제1 도전층(4)은 2층의 버퍼층(41)과, 그들 사이에 끼인 도전성 산화층(42)으로 이루어질 수 있다.
또한, 예를 들어 도6에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 버퍼층(41)과, 버퍼층(41) 상에 형성된 도전성 산화층(42)과, 도전성 산화층(42) 상에 형성된 저저항층(40)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도전성 산화층(42) 상에 저저항층(40)을 형성할 때에, 저저항층(40)은 도전성 산화층(42)의 결정 배향을 이어받아, (001)에 우선 배향할 수 있다. 저저항층(40)의 형성을 행할 때의 온도는 예를 들어 600 ℃로 내지 700 ℃ 정도로 할 수 있다. 그리고, 저저항층(40) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)은 저저항층(40)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다.
또한, 예를 들어 도7에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 버퍼층(41)과, 버퍼층(41) 상에 형성된 저저항층(40)을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어 도8에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(4)은 저저항층(40)과, 저저항층(40) 상에 형성된 도전성 산화층(42)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도전성 산화층(42) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)은 도전성 산화층(42)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다. 도전성 산화층(42)은 (001)에 자기 배향하기 쉬운 도전성 산화물(예를 들어 LaNiO3 등)로 이루어질 수 있다.
또한, 예를 들어 도시는 하지 않지만, 제1 도전층(4)은 도전성 산화층(42)과, 도전성 산화층(42) 상에 형성된 저저항층(40)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도전성 산화층(42) 상에 저저항층(40)을 형성할 때에, 저저항층(40)은 도전성 산화층(42)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다. 도전성 산화층(42)은 (001)에 자기 배향하기 쉬운 도전성 산화물(예를 들어 LaNiO3 등)로 이루어질 수 있다. 그리고, 저저항층(40) 상에 압전체층(5)을 형성할 때에, 압전체층(5)은 저저항층(40)의 결정 배향을 이어받아 (001)에 우선 배향할 수 있다.
또, 상술한 변형예는 일예로, 이들에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 각 층의 적층순, 층수 등은 적절히 변경 가능하다.
2. 제2 실시 형태
2-1. 다음에, 제1 실시 형태에 관한 압전 소자(10)를 갖는 잉크젯식 기록 헤드의 일실시 형태에 대해 설명한다. 도9는 본 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드의 개략 구성을 도시하는 측단면도이고, 도10은 이 잉크젯식 기록 헤드의 분해 사시도이다. 또, 도10은 통상 사용되는 상태와는 상하 반대로 나타낸 것이다.
잉크젯식 기록 헤드(이하,「헤드」라 함)(50)는 도9에 도시한 바와 같이 헤드 본체(57)와, 헤드 본체(57) 상에 설치된 압전부(54)를 포함한다. 또, 도9에 도시하는 압전부(54)는 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 제1 도전층(4), 압전체층(5) 및 제2 도전층(6)에 상당한다. 본 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드에 있어서 압전 소자(10)는 압전 액츄에이터로서 기능할 수 있다. 압전 액츄에이터라 함은, 임의의 물체를 움직이는 기능을 갖는 소자이다.
또한, 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 스토퍼층(2) 및 경질층(3)은 도9에 있어서 탄성층(55)에 상당한다. 기판(1)(도1 참조)은 헤드 본체(57)의 주요부를 구성하는 것으로 되어 있다.
즉, 헤드(50)는 도10에 도시한 바와 같이 노즐판(51)과, 잉크실 기판(52)과, 탄성층(55)과, 탄성층(55)에 접합된 압전부(진동원)(54)를 포함하고, 이들이 기체(56)에 수납되어 구성되어 있다. 또, 이 헤드(50)는 온 디맨드형의 피에조 제트식 헤드를 구성하고 있다.
노즐판(51)은 예를 들어 스테인레스로 된 압연 플레이트 등으로 구성된 것으로, 잉크 방울을 토출하기 위한 다수의 노즐(511)을 일렬로 형성한 것이다. 이들 노즐(511) 사이의 피치는 인쇄 정밀도에 따라서 적절히 설정되어 있다.
노즐판(51)에는 잉크실 기판(52)이 고착(고정)되어 있다. 잉크실 기판(52)은 기판(1)(도1 참조)에 의해 형성된 것이다. 잉크실 기판(52)은 노즐판(51), 측벽(격벽)(522) 및 탄성층(55)에 의해 복수의 캐비티(잉크 캐비티)(521)와, 리저버 (523)와, 공급구(524)를 구획 형성한 것이다. 리저버(523)는 잉크 카트리지(631)(도13 참조)로부터 공급되는 잉크를 일시적으로 저류한다. 공급구(524)에 의해 리저버(523)로부터 각 캐비티(521)에 잉크가 공급된다.
캐비티(521)는 도9 및 도10에 도시한 바와 같이 각 노즐(511)에 대응하여 배치되어 있다. 캐비티(521)는 탄성층(55)의 진동에 의해 각각 용적 가변으로 되어 있다. 캐비티(521)는 이 용적 변화에 의해 잉크를 토출하도록 구성되어 있다.
잉크실 기판(52)을 얻기 위한 모재, 즉 기판(1)(도1 참조)으로서는 (110) 배향의 실리콘 단결정 기판이 이용되고 있다. 이 (110) 배향의 실리콘 단결정 기판은 이방성 에칭에 적합하므로 잉크실 기판(52)을 용이하면서 또한 확실하게 형성할 수 있다.
잉크실 기판(52)의 노즐판(51)과 반대 측에는 탄성층(55)이 배치되어 있다. 또한 탄성층(55)의 잉크실 기판(52)과 반대 측에는 복수의 압전부(54)가 설치되어 있다. 탄성층(55)의 소정 위치에는 도10에 도시한 바와 같이 탄성층(55)의 두께 방향으로 관통하여 연통 구멍(531)이 형성되어 있다. 연통 구멍(531)에 의해 잉크 카트리지(631)로부터 리저버(523)로의 잉크의 공급이 이루어진다.
각 압전부(54)는 후술하는 압전 소자 구동 회로에 전기적으로 접속되고, 압전 소자 구동 회로의 신호를 기초로 하여 작동(진동, 변형)하도록 구성되어 있다. 즉, 각 압전부(54)는 각각 진동원(헤드 액츄에이터)으로서 기능한다. 탄성층(55)은 압전부(54)의 진동(휨)에 의해 진동하여(휘어), 캐비티(521)의 내부 압력을 순간적으로 높이도록 기능한다.
기체(56)는, 예를 들어 각종 수지 재료, 각종 금속 재료 등으로 형성되어 있다. 도10에 도시한 바와 같이 이 기체(56)에 잉크실 기판(52)이 고정 및 지지되어 있다.
2-2. 다음에, 본 실시 형태에 있어서의 잉크젯식 기록 헤드(50)의 동작에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 헤드(50)는 압전 소자 구동 회로를 거쳐서 소정의 토출 신호가 입력되어 있지 않은 상태, 즉, 압전부(54)의 제1 도전층(4)과 제2 도전층(6) 사이에 전압이 인가되지 않는 상태에서는 도11에 도시한 바와 같이 압전체층(5)에 변형이 생기지 않는다. 이로 인해, 탄성층(55)에도 변형이 생기지 않아 캐비티(521)에는 용적 변화가 생기지 않는다. 따라서, 노즐(511)로부터 잉크 방울은 토출되지 않는다.
한편, 압전 소자 구동 회로를 거쳐서 소정의 토출 신호가 입력된 상태, 즉 압전부(54)의 제1 도전층(4)과 제2 도전층(6) 사이에 전압이 인가된 상태에서는, 도12에 도시한 바와 같이 압전체층(5)에 있어서 그 단축 방향(도12에 나타내는 화살표 s의 방향)에 휨 변형이 생긴다. 이에 의해, 탄성층(55)이 휘어, 캐비티(521)의 용적 변화가 생긴다. 이 때, 캐비티(521) 내의 압력이 순간적으로 높아져 노즐(511)로부터 잉크 방울(58)이 토출된다.
즉, 전압을 인가하면, 압전체층(5)의 결정 격자는 면 방향에 대해 수직인 방향(도12에 나타내는 화살표 d의 방향)으로 확대되게 되지만, 동시에 면 방향으로는 압축된다. 이 상태에서는, 압전체층(5)에 있어서는 면내에 인장 응력(f)이 작용하고 있게 된다. 따라서, 이 인장 응력(f)에 의해 탄성층(55)이 휘어지게 된다. 캐 비티(521)의 단축 방향에서의 압전체층(5)의 변위량(절대치)이 커지면 커질수록 탄성층(55)의 휨량이 커져, 더욱 효율적으로 잉크 방울을 토출하는 것이 가능해진다.
1회의 잉크의 토출이 종료되면, 압전 소자 구동 회로는 제1 도전층(4)과 제2 도전층(6) 사이에의 전압의 인가를 정지한다. 이에 의해, 압전부(54)는 도11에 도시하는 원래의 형상으로 복귀되어 캐비티(521)의 용적이 증대한다. 또, 이 때, 잉크에는 잉크 카트리지(631)로부터 노즐(511)로 향하는 압력(정방향으로의 압력)이 작용하고 있다. 이로 인해, 공기가 노즐(511)로부터 캐비티(521)로 인입하는 것이 방지되어, 잉크의 토출량으로 적당한 양의 잉크가 잉크 카트리지(631)로부터 리저버(523)를 경유하여 캐비티(521)로 공급된다.
이와 같이, 잉크 방울의 토출을 행하게 하고자 하는 위치의 압전부(54)에 대해, 압전 소자 구동 회로를 거쳐서 토출 신호를 차례로 입력함으로써 임의의(원하는) 문자나 도형 등을 인쇄할 수 있다.
2-3. 다음에, 본 실시 형태에 있어서의 잉크젯식 기록 헤드(50)의 제조 방법의 일예에 대해 설명한다.
우선, 잉크실 기판(52)이 되는 모재, 즉 (110) 배향의 실리콘 단결정 기판으로 이루어지는 기판(1)을 준비한다. 다음에, 도1에 도시한 바와 같이 기판(1) 상에 스토퍼층(2), 경질층(3), 제1 도전층(4), 압전체층(5) 및 제2 도전층(6)을 차례로 형성한다.
다음에, 제2 도전층(6), 압전체층(5) 및 제1 도전층(4)을 도11 및 도12에 도시한 바와 같이 각각의 캐비티(521)에 대응시켜 패터닝하고, 도9에 도시한 바와 같 이 캐비티(521)의 수에 대응한 수의 압전부(54)를 형성한다.
다음에, 잉크실 기판(52)이 되는 모재[기판(1)]를 패터닝하여, 압전부(54)에 대응하는 위치에 각각 캐비티(521)가 되는 오목부를, 또한 소정 위치에 리저버(523) 및 공급구(524)가 되는 오목부를 형성한다.
본 실시 형태에서는 모재[기판(1)]로서 (110) 배향의 실리콘 기판을 이용하고 있으므로, 고농도 알칼리 수용액을 이용한 습윤 에칭(이방성 에칭)이 적합하게 채용된다. 고농도 알칼리 수용액에 의한 습윤 에칭시에는 전술한 바와 같이 스토퍼층(2)을 에칭 스토퍼로서 기능시킬 수 있다. 따라서, 잉크실 기판(52)의 형성을 더욱 용이하게 행할 수 있다.
이와 같이 하여 모재[기판(1)]를 그 두께 방향으로 탄성층(55)이 노출될 때까지 에칭 제거함으로써 잉크실 기판(52)을 형성한다. 이 때 에칭되지 않고 남은 부분이 측벽(522)이 된다.
다음에, 복수의 노즐(511)이 형성된 노즐판(51)을 각 노즐(511)이 각 캐비티(521)가 되는 오목부에 대응하도록 위치 맞춤하여, 그 상태에서 접합한다. 이에 의해, 복수의 캐비티(521), 리저버(523) 및 복수의 공급구(524)가 형성된다. 노즐판(51)의 접합에 대해서는, 예를 들어 접착제에 의한 접착법이나, 융착법 등을 이용할 수 있다. 다음에, 잉크실 기판(52)을 기체(56)에 부착한다.
이상의 공정에 의해, 본 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드(50)를 제조할 수 있다.
2-4. 본 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드(50)에 따르면, 전술한 바와 같이 압전부(54)의 압전체층(5)의 압전 정수(d31)가 높아 인가된 전압에 대해 보다 큰 변형을 이루는 것으로 되어 있다. 즉, 압전부(54)가 양호한 압전 특성을 갖는다. 이에 의해, 탄성층(55)의 휨량이 커져 잉크 방울을 보다 효율적으로 토출할 수 있다. 여기서, 효율적이라 함은, 보다 적은 전압으로 같은 양의 잉크 방울을 비산시킬 수 있는 것을 의미한다. 즉, 구동 회로를 간략화할 수 있고, 동시에 소비 전력을 저감시킬 수 있으므로, 노즐(511)의 피치를 보다 고밀도로 형성하는 것 등을 할 수 있다. 따라서, 고밀도 인쇄나 고속 인쇄가 가능해진다. 게다가, 캐비티(521)의 장축의 길이를 짧게 할 수 있으므로 헤드 전체를 소형화할 수 있다.
3. 제3 실시 형태
3-1. 다음에, 제2 실시 형태에 관한 잉크젯식 기록 헤드(50)를 갖는 잉크젯 프린터의 일실시 형태에 대해 설명한다. 도13은 본 실시 형태에 관한 잉크젯 프린터(600)를 도시하는 개략 구성도이다. 잉크젯 프린터(600)는 종이 등에 인쇄 가능한 프린터로서 기능할 수 있다. 또, 이하의 설명에서는, 도13 중 상측을「상부」, 하측을「하부」라 한다.
잉크젯 프린터(600)는 장치 본체(620)를 갖고, 상부 후방에 기록 용지(P)를 설치하는 트레이(621)를 갖고, 하부 전방에 기록 용지(P)를 배출하는 배출구(622)를 갖고, 상부면에 조작 패널(670)을 갖는다.
장치 본체(620)의 내부에는 주로 왕복동하는 헤드 유닛(630)을 갖는 인쇄 장치(640)와, 기록 용지(P)를 1매씩 인쇄 장치(640)로 보내주는 급지 장치(650)와, 인쇄 장치(640) 및 급지 장치(6510)를 제어하는 제어부(660)가 설치되어 있다.
인쇄 장치(640)는 헤드 유닛(630)과, 헤드 유닛(630)의 구동원이 되는 캐리지 모터(641)와, 캐리지 모터(641)의 회전을 받아 헤드 유닛(630)을 왕복동시키는 왕복동 기구(642)를 포함한다.
헤드 유닛(630)은 그 하부에 상술한 다수의 노즐(511)을 갖는 잉크젯식 기록 헤드(50)와, 이 잉크젯식 기록 헤드(50)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지(631)와, 잉크젯식 기록 헤드(50) 및 잉크 카트리지(631)를 탑재한 캐리지(632)를 갖는다.
왕복동 기구(642)는 그 양단부가 프레임(도시하지 않음)에 지지된 캐리지 가이드축(643)과, 캐리지 가이드축(643)과 평행하게 연장되는 타이밍 벨트(644)를 갖는다. 캐리지(632)는 캐리지 가이드축(643)에 왕복동 가능하게 지지되는 동시에, 타이밍 벨트(644)의 일부에 고정되어 있다. 캐리지 모터(641)의 작동에 의해, 풀리를 거쳐서 타이밍 벨트(644)를 정주행 및 역주행시키면, 캐리지 가이드축(643)에 안내되어 헤드 유닛(630)이 왕복동한다. 이 왕복동시에 잉크젯식 기록 헤드(50)로부터 적절하게 잉크가 토출되어, 기록 용지(P)에의 인쇄가 행해진다.
급지 장치(650)는 그 구동원이 되는 급지 모터(651)와, 급지 모터(651)의 작동에 의해 회전하는 급지 롤러(652)를 갖는다. 급지 롤러(652)는 기록 용지(P)의 이송 경로[기록 용지(P)]를 사이에 두고 상하로 대향하는 종동 롤러(652a)와, 구동 롤러(652b)로 구성되어 있고, 구동 롤러(652b)는 급지 모터(651)에 연결되어 있다.
3-2. 본 실시 형태에 관한 잉크젯 프린터(600)에 따르면, 전술한 바와 같이 고성능으로 노즐의 고밀도화가 가능한 잉크젯식 기록 헤드(50)를 가지므로, 고밀도 인쇄나 고속 인쇄가 가능해진다.
또, 본 발명의 잉크젯 프린터(600)는 공업적으로 이용되는 액적 토출 장치로서 이용할 수도 있다. 그 경우에, 토출하는 잉크(액상 재료)로서는, 각종 기능성 재료를 용매나 분산매에 의해 적당한 점도로 조정하여 사용할 수 있다.
4. 제4 실시 형태
4-1. 다음에, 제1 실시 형태에 관한 압전 소자(10)를 갖는 압전 펌프의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도14 및 도15는 본 실시 형태에 관한 압전 펌프(20)의 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 관한 압전 펌프(20)에 있어서, 압전 소자는 압전 액츄에이터로서 기능할 수 있다. 도14 및 도15에 도시하는 압전부(22)는 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 제1 도전층(4)과, 압전체층(5)과, 제2 도전층(6)으로 이루어지는 것으로, 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 스토퍼층(2) 및 경질층(3)은 도14 및 도15에 있어서 진동판(24)으로 되어 있다. 또한, 기판(1)(도1 참조)은 압전 펌프(20)의 주요부를 구성하는 기체(21)로 되어 있다. 압전 펌프(20)는 기체(21)와, 압전부(22)와, 펌프실(23)과, 진동판(24)과, 흡입측 역지 밸브(26a)와, 토출측 역지 밸브(26b)와, 흡입구(28a)와, 토출구(28b)를 포함한다.
4-2. 다음에, 상술한 압전 펌프의 동작에 대해 설명한다.
우선, 압전부(22)에 전압이 공급되면, 압전체층(5)(도1 참조)의 막 두께 방향으로 전압이 인가된다. 그리고, 도14에 도시한 바와 같이, 압전부(22)는 펌프실(23)이 넓어지는 방향(도14에 나타내는 화살표 a의 방향)으로 휜다. 또한, 압전부 (22)와 함께 진동판(24)도 펌프실(23)이 넓어지는 방향으로 휜다. 이로 인해, 펌프실(23) 내의 압력이 변화되어, 역지 밸브(26a, 26b)의 기능에 의해 유체가 흡입구(28a)로부터 펌프실(23) 내로 흐른다(도14에 나타내는 화살표 b의 방향).
다음에, 압전부(22)에의 전압의 공급을 정지하면, 압전체층(5)(도1 참조)의 막 두께 방향으로의 전압의 인가가 정지된다. 그리고, 도15에 도시한 바와 같이, 압전부(22)는 펌프실(23)이 좁아지는 방향(도15에 나타내는 화살표 a의 방향)으로 휜다. 또한, 압전부(22)와 함께 진동판(24)도 펌프실(23)이 좁아지는 방향으로 휜다. 이로 인해, 펌프실(23) 내의 압력이 변화되어, 역지 밸브(26a, 26b)의 기능에 의해 유체가 토출구(28b)로부터 외부로 토출된다(도15에 나타내는 화살표 b의 방향).
압전 펌프(20)는 전자 기기, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터용, 바람직하게는 노트북 퍼스널 컴퓨터용 수냉 모듈로서 이용할 수 있다. 수냉 모듈은 냉각액의 구동에 상술한 압전 펌프(20)를 이용하여 압전 펌프(20)와 순환 수로 등을 포함하는 구조를 갖는다.
4-3. 본 실시 형태에 관한 압전 펌프(20)에 따르면, 전술한 바와 같이 압전부(22)의 압전체층(5)이 양호한 압전 특성을 가짐으로써, 유체의 흡입 및 토출을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 압전 펌프(20)에 따르면, 큰 토출압 및 토출량을 가질 수 있다. 또한, 압전 펌프(20)의 고속 동작이 가능해진다. 또는, 압전 펌프(20)의 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
5. 제5 실시 형태
5-1. 다음에, 본 발명을 적용한 제5 실시 형태에 관한 표면 탄성파 소자의 일예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 일예인 표면 탄성파 소자(30)는 도16에 도시한 바와 같이 기판(11)과, 제1 도전층(14)과, 압전체층(15)과, 보호층(17)과, 제2 도전층(16)을 포함한다. 기판(11), 제1 도전층(14), 압전체층(15) 및 보호층(17)은 기체(18)를 구성한다.
기판(11)으로서는, 예를 들어 (100) 단결정 실리콘 기판을 이용할 수 있다. 제1 도전층(14)으로서는 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 제1 도전층(4)으로 이루어질 수 있다. 압전체층(15)은 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 압전체층(5)으로 이루어질 수 있다. 보호층(17)은 예를 들어 산화물 또는 질화물 등으로 이루어질 수 있다. 보호층(17)은 온도 보상층으로서도 기능한다. 제2 도전층(16)으로서는, 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 제2 도전층(6)으로 이루어질 수 있다. 제2 도전층(16)은 인터 디지털형 전극(Inter-Digital Transducer : 이하,「IDT 전극」이라 함)이다. 제2 도전층(16)은 상부로부터 관찰하면, 예를 들어 도17 및 도18에 도시하는 IDT 전극(141, 142, 151, 152, 153)과 같은 형상을 갖는다. 또, IDT 전극 상에 또한 보호층을 형성해도 좋다.
5-2. 본 실시 형태에 관한 표면 탄성파 소자(30)에 따르면, 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 압전체층(5)으로 이루어지는 압전체층(15)이 양호한 압전 특성을 갖고 있음으로써 표면 탄성파 소자(30) 자체도 고성능인 것이 된다.
6. 제6 실시 형태
6-1. 다음에, 본 발명을 적용한 제6 실시 형태에 관한 주파수 필터의 일예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도17은 본 실시 형태의 일예인 주파수 필터를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도17에 도시한 바와 같이 주파수 필터는 기체(140)를 갖는다. 이 기체(140)로서는 도16에 도시하는 표면 탄성파 소자(30)의 기체(18)를 이용할 수 있다.
기체(140)의 상면에는 IDT 전극(141, 142)이 형성되어 있다. 또한, IDT 전극(141, 142)을 사이에 두도록 기체(140)의 상면에는 흡음부(吸音部; 143, 144)가 형성되어 있다. 흡음부(143, 144)는 기체(140)의 표면을 전파하는 표면 탄성파를 흡수하는 것이다. 기체(140) 상에 형성된 IDT 전극(141)에는 고주파 신호원(145)이 접속되어 있고, IDT 전극(142)에는 신호선이 접속되어 있다.
6-2. 다음에, 상술한 주파수 필터의 동작에 대해 설명한다.
상기 구성에 있어서, 고주파 신호원(145)으로부터 고주파 신호가 출력되면, 이 고주파 신호는 IDT 전극(141)에 인가되고, 이에 의해 기체(140)의 상면에 표면 탄성파가 발생한다. IDT 전극(141)으로부터 흡음부(143)측으로 전파한 표면 탄성파는 흡음부(143)에서 흡수되지만, IDT 전극(142)측으로 전파된 표면 탄성파 중, IDT 전극(142)의 피치 등에 따라서 정해지는 특정한 주파수 또는 특정한 대역의 주파수의 표면 탄성파는 전기 신호로 변환되어, 신호선을 거쳐서 단자(146a, 146b)에 취출된다. 또, 상기 특정한 주파수 또는 특정한 대역의 주파수 이외의 주파수 성분은 대부분이 IDT 전극(142)을 통과하여 흡음부(144)에 흡수된다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태의 주파수 필터가 갖는 IDT 전극(141)에 공급한 전기 신호 중, 특정한 주파수 또는 특정한 대역의 주파수의 표면 탄성파만을 얻는(필터링하는) 것이 가능하다.
7. 제7 실시 형태
7-1. 다음에, 본 발명을 적용한 제7 실시 형태에 관한 발진기의 일예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도18은 본 실시 형태의 일예인 발진기를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도18에 도시한 바와 같이 발진기는 기체(150)를 갖는다. 이 기체(150)로서는 상술한 주파수 필터와 마찬가지로 도16에 도시하는 표면 탄성파 소자(30)의 기체(18)를 이용할 수 있다.
기체(150)의 상면에는 IDT 전극(151)이 형성되어 있고, 또한 IDT 전극(151)을 사이에 두도록 IDT 전극(152, 153)이 형성되어 있다. IDT 전극(151)을 구성하는 한쪽의 빗살 형상 전극(151a)에는 고주파 신호원(154)이 접속되어 있고, 다른 쪽 빗살 형상 전극(151b)에는 신호선이 접속되어 있다. 또, IDT 전극(151)은 전기 신호 인가용 전극에 상당하고, IDT 전극(152, 153)은 IDT 전극(151)에 의해 발생되는 표면 탄성파의 특정한 주파수 성분 또는 특정한 대역의 주파수 성분을 공진시키는 공진용 전극에 상당한다.
7-2. 다음에, 상술한 발진기의 동작에 대해 설명한다.
상기 구성에 있어서, 고주파 신호원(154)으로부터 고주파 신호가 출력되면, 이 고주파 신호는 IDT 전극(151)의 한쪽 빗살 형상 전극(151a)에 인가되고, 이에 의해 기체(150)의 상면에 IDT 전극(152)측으로 전파하는 표면 탄성파 및 IDT 전극(153)측으로 전파하는 표면 탄성파가 발생한다. 이들 표면 탄성파 중 특정한 주파 수 성분의 표면 탄성파는 IDT 전극(152) 및 IDT 전극(153)에서 반사되어, IDT 전극(152)과 IDT 전극(153) 사이에는 정재파가 발생한다. 이 특정한 주파수 성분의 표면 탄성파가 IDT 전극(152, 153)에서 반사를 반복함으로써, 특정한 주파수 성분 또는 특정한 대역의 주파수 성분이 공진하여 진폭이 증대된다. 이 특정한 주파수 성분 또는 특정한 대역의 주파수 성분의 표면 탄성파의 일부는 IDT 전극(151)의 다른 쪽 빗살 형상 전극(151b)으로부터 취출되어, IDT 전극(152)과 IDT 전극(153)의 공진 주파수에 따른 주파수(또는, 어느 정도의 대역을 갖는 주파수)의 전기 신호를 단자(155a)와 단자(155b)에 취출할 수 있다.
7-3. 도19 및 도20은 상술한 발진기를 VCSO(Voltage Controlled SAW Oscillator : 전압 제어 SAW 발진기)에 응용한 경우의 일예를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도19는 측면 투시도이고, 도20은 상면 투시도이다.
VCSO는 금속제(Al 또는 스테인레스 스틸제)의 하우징(60) 내부에 실장되어 구성되어 있다. 기판(61) 상에는 IC(Integrated Circuit)(62) 및 발진기(63)가 실장되어 있다. 이 경우, IC(62)는 외부의 회로(도시하지 않음)로부터 입력되는 전압치에 따라서 발진기(63)에 인가하는 주파수를 제어하는 발진 회로이다.
발진기(63)는 기체(64) 상에 IDT 전극(65a 내지 65c)이 형성되어 있고, 그 구성은 도18에 도시하는 발진기와 거의 마찬가지이다. 기체(64)로서는, 상술한 도18에 도시하는 발진기와 마찬가지로 도16에 도시하는 표면 탄성파 소자(30)의 기체(18)를 이용할 수 있다.
기판(61) 상에는 IC(62)와 발진기(63)를 전기적으로 접속하기 위한 배선(66) 이 패터닝되어 있다. IC(62) 및 배선(66)이 예를 들어 금속선 등의 와이어선(67)에 의해 접속되고, 발진기(63) 및 배선(66)이 금속선 등의 와이어선(68)에 의해 접속되어 있다. 이에 의해, IC(62)와 발진기(63)가 배선(66)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다.
또, VCSO는 IC(62)와 발진기(63)를 동일 기판 상에 집적시켜 형성하는 것도 가능하다. 도21에 IC(62)와 발진기(63)를 동일 기판(61) 상에 집적시킨 VCSO의 개략도를 도시한다.
도21에 도시한 바와 같이, VCSO는 IC(62)와 발진기(63)에 있어서 기판(61)을 공유시켜 형성되어 있다. 기판(61)으로서는 예를 들어 도16에 도시하는 표면 탄성파 소자(30)의 기판(11)을 이용할 수 있다. IC(62)와, 발진기(63)가 갖는 전극(65a)은 도시하지 않지만 전기적으로 접속되어 있다. 전극(65a)으로서는 예를 들어 도16에 도시하는 표면 탄성파 소자(30)의 제2 도전층(16)을 이용할 수 있다. IC(62)를 구성하는 트랜지스터로서는 TFT(박막 트랜지스터)를 채용할 수 있다.
도19 내지 도21에 도시하는 VCSO는 예를 들어 도22에 도시하는 PLL 회로의 VCO(Voltage Controlled Oscillator)로서 이용된다. 여기서, PLL 회로에 대해 간단하게 설명한다.
도22는 PLL 회로의 기본 구성을 도시하는 블럭도이다. PLL 회로는 위상 비교기(71), 저역 필터(72), 증폭기(73) 및 VCO(74)로 구성되어 있다. 위상 비교기(71)는 입력 단자(70)로부터 입력되는 신호의 위상(또는 주파수)과, VCO(74)로부터 출력되는 신호의 위상(또는 주파수)을 비교하여, 그 차에 따라서 값이 설정되는 오 차 전압 신호를 출력하는 것이다. 저역 필터(72)는 위상 비교기(71)로부터 출력되는 오차 전압 신호의 위치의 저주파 성분만을 통과시키는 것이다. 증폭기(73)는 저역 필터(72)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 것이다. VCO(74)는 입력된 전압치에 따라서 발진하는 주파수가 일정 범위에서 연속적으로 변화되는 발진 회로이다.
이와 같은 구성을 기초로 PLL 회로는 입력 단자(70)로부터 입력되는 위상(또는 주파수)과, VCO(74)로부터 출력되는 신호의 위상(또는 주파수)과의 차가 감소하도록 동작하여, VCO(74)로부터 출력되는 신호의 주파수를 입력 단자(70)로부터 입력되는 신호의 주파수에 동기시킨다. VCO(74)로부터 출력되는 신호의 주파수가 입력 단자(70)로부터 입력되는 신호의 주파수에 동기되면, 그 후에는 일정한 위상차를 제외하고 입력 단자(70)로부터 입력되는 신호에 일치하고, 또한 입력 신호의 변화에 추종하는 신호를 출력하게 된다.
8. 제8 실시 형태
다음에, 본 발명을 적용한 제8 실시 형태에 관한 전자 회로 및 전자 기기의 일예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도23은 본 실시 형태의 일예인 전자 기기(300)의 전기적 구성을 나타내는 블럭도이다. 전자 기기(300)라 함은, 예를 들어 휴대 전화기이다.
전자 기기(300)는 전자 회로(310), 송화부(80), 수화부(91), 입력부(94), 표시부(95) 및 안테나부(86)를 갖는다. 전자 회로(310)는 송신 신호 처리 회로(81), 송신 믹서(82), 송신 필터(83), 송신 전력 증폭기(84), 송수 분파기(85), 저잡음 증폭기(87), 수신 필터(88), 수신 믹서(89), 수신 신호 처리 회로(90), 주파수 신 서사이저(92) 및 제어 회로(93)를 갖는다.
전자 회로(310)에 있어서, 송신 필터(83) 및 수신 필터(88)로서 도17에 도시하는 주파수 필터를 이용할 수 있다. 필터링하는 주파수(통과시키는 주파수)는 송신 믹서(82)로부터 출력되는 신호 중 필요해지는 주파수 및 수신 믹서(89)에서 필요해지는 주파수에 따라서 송신 필터(83) 및 수신 필터(88)로 개별적으로 설정되어 있다. 또한, 주파수 신서사이저(92) 내에 설치되는 PLL 회로(도22 참조)의 VCO(74)로서 도18에 도시하는 발진기, 또는 도19 내지 도21에 도시하는 VCSO를 이용할 수 있다.
송화부(80)는 예를 들어 음파 신호를 전기 신호로 변환하는 마이크로폰 등으로 실현되는 것이다. 송신 신호 처리 회로(81)는 송화부(80)로부터 출력되는 전기 신호에 대해, 예를 들어 D/A 변환 처리, 변조 처리 등의 처리를 실시하는 회로이다. 송신 믹서(82)는 주파수 신서사이저(92)로부터 출력되는 신호를 이용하여 송신 신호 처리 회로(81)로부터 출력되는 신호를 믹싱하는 것이다. 송신 필터(83)는 중간 주파수(이하,「IF」라 표기함)가 필요해지는 주파수의 신호만을 통과시키고, 불필요해지는 주파수의 신호를 커트하는 것이다. 송신 필터(83)로부터 출력되는 신호는 변환 회로(도시하지 않음)에 의해 RF 신호로 변환된다. 송신 전력 증폭기(84)는 송신 필터(83)로부터 출력되는 RF 신호의 전력을 증폭하고, 송수 분파기(85)로 출력하는 것이다.
송수 분파기(85)는 송신 전력 증폭기(84)로부터 출력되는 RF 신호를 안테나부(86)로 출력하여, 안테나부(86)로부터 전파의 형태로 송신하는 것이다. 또한, 송수 분파기(85)는 안테나부(86)에서 수신한 수신 신호를 분파하여, 저잡음 증폭기(87)로 출력하는 것이다. 저잡음 증폭기(87)는 송수 분파기(85)로부터의 수신 신호를 증폭하는 것이다. 저잡음 증폭기(87)로부터 출력되는 신호는 변환 회로(도시하지 않음)에 의해 IF로 변환된다.
수신 필터(88)는 변환 회로(도시하지 않음)에 의해 변환된 IF의 필요해지는 주파수의 신호만을 통과시키고, 불필요해지는 주파수의 신호를 커트하는 것이다. 수신 믹서(89)는 주파수 신서사이저(92)로부터 출력되는 신호를 이용하여, 수신 필터(88)로부터 출력되는 신호를 믹싱하는 것이다. 수신 신호 처리 회로(90)는 수신 믹서(89)로부터 출력되는 신호에 대해, 예를 들어 A/D 변환 처리, 복조 처리 등의 처리를 실시하는 회로이다. 수화부(91)는 예를 들어 전기 신호를 음파로 변환하는 소형 스피커 등으로 실현되는 것이다.
주파수 신서사이저(92)는 송신 믹서(82)로 공급하는 신호 및 수신 믹서(89)로 공급하는 신호를 생성하는 회로이다. 주파수 신서사이저(92)는 PLL 회로를 갖고, 이 PLL 회로로부터 출력되는 신호를 분주하여 새로운 신호를 생성할 수 있다. 제어 회로(93)는 송신 신호 처리 회로(81), 수신 신호 처리 회로(90), 주파수 신서사이저(92), 입력부(94) 및 표시부(95)를 제어한다. 표시부(95)는 예를 들어 휴대 전화기의 사용자에 대해 기기의 상태를 표시한다. 입력부(94)는 예를 들어 휴대 전화기의 사용자의 지시를 입력한다.
또, 상술한 예에서는 전자 기기로서 휴대 전화기를, 전자 회로로서 휴대 전화기 내에 설치되는 전자 회로를 그 일예로서 들어 설명하였지만, 본 발명은 휴대 전화기에 한정되는 일 없이 다양한 이동체 통신기 및 그 내부에 설치되는 전자 회로에 적용할 수 있다.
또한, 이동체 통신 기기뿐만 아니라 BS 및 CS 방송을 수신하는 튜너 등의 거치 상태에서 사용되는 통신 기기 및 그 내부에 설치되는 전자 회로에도 적용할 수 있다. 또는, 통신 캐리어로서 공중을 전파하는 전파를 사용하는 통신 기기뿐만 아니라, 동축 케이블 중을 전파하는 고주파 신호 또는 광케이블 중을 전파하는 광신호를 이용하는 HUB 등의 전자 기기 및 그 내부에 설치되는 전자 회로에도 적용할 수 있다.
9. 제9 실시 형태
다음에, 본 발명을 적용한 제9 실시 형태에 관한 박막 압전 공진자의 일예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
9-1. 도24는 본 실시 형태의 일예인 제1 박막 압전 공진자(700)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 제1 박막 압전 공진자(700)는 다이어프램형의 박막 압전 공진자이다.
제1 박막 압전 공진자(700)는 기판(701)과, 탄성층(703)과, 제1 도전층(704)과, 압전체층(705)과, 제2 도전층(706)을 포함한다. 박막 압전 공진자(700)에 있어서의 기판(701), 탄성층(703), 제1 도전층(704), 압전체층(705) 및 제2 도전층(706)은 각각 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 기판(1), 스토퍼층(2) 및 경질층(3), 제1 도전층(4), 압전체층(5) 및 제2 도전층(6)에 상당한다. 즉, 제1 박막 압전 공진자(700)는 도1에 도시하는 압전 소자(10)를 갖는다. 또, 탄성층 (703)은 스토퍼층(2) 및 경질층(3)에 상당한다.
기판(701)에는 기판(701)을 관통하는 비아홀(702)이 형성되어 있다. 제2 도전층(706) 상에는 배선(708)이 설치되어 있다. 배선(708)은 탄성층(703) 상에 형성된 전극(709)과, 패드(710)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다.
9-2. 본 실시 형태에 관한 제1 박막 압전 공진자(700)에 따르면, 압전체층(705)의 압전 특성이 양호하고, 따라서 높은 전기 기계 결합 계수를 갖는다. 이에 의해, 박막 압전 공진자(700)를 고주파수 영역에서 사용할 수 있다. 또한, 박막 압전 공진자(700)를 소형(박형)화하면서 또한 양호하게 동작시킬 수 있다.
9-3. 도25는 본 실시 형태의 일예인 제2 박막 압전 공진자(800)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 제2 박막 압전 공진자(800)가 도24에 도시하는 제1 박막 압전 공진자(700)와 주로 다른 점은, 비어홀을 형성하지 않고, 기판(801)과 탄성층(803) 사이에 에어 갭(802)을 형성한 점에 있다.
제2 박막 압전 공진자(800)는 기판(801)과, 탄성층(803)과, 제1 도전층(804)과, 압전체층(805)과, 제2 도전층(806)을 포함한다. 박막 압전 공진자(800)에 있어서의 기판(801), 탄성층(803), 제1 도전층(804), 압전체층(805) 및 제2 도전층(806)은 각각 도1에 도시하는 압전 소자(10)에 있어서의 기판(1), 스토퍼층(2) 및 경질층(3), 제1 도전층(4), 압전체층(5) 및 제2 도전층(6)에 상당한다. 즉, 제2 박막 압전 공진자(800)는 도1에 도시하는 압전 소자(10)를 갖는다. 또, 탄성층(803)은 스토퍼층(2) 및 경질층(3)에 상당한다. 에어 갭(802)은 기판(801)과, 탄성층(803) 사이에 형성된 공간이다.
9-4. 본 실시 형태에 관한 제2 박막 압전 공진자(800)에 따르면, 압전체층(805)의 압전 특성이 양호하고, 따라서 높은 전기 기계 결합 계수를 갖는다. 이에 의해, 박막 압전 공진자(800)를 고주파수 영역에서 사용할 수 있다. 또한, 박막 압전 공진자(800)를 소형(박형)화하면서 또한 양호하게 동작시킬 수 있다.
9-5. 본 실시 형태에 관한 압전 박막 공진자[예를 들어, 제1 박막 압전 공진자(700) 및 제2 박막 압전 공진자(800)]는 공진자, 주파수 필터, 또는 발진기로서 기능할 수 있다. 그리고, 예를 들어 도23에 도시하는 전자 회로(310)에 있어서, 송신 필터(83) 및 수신 필터(88)로서, 주파수 필터로서 기능하는 본 실시 형태에 관한 압전 박막 공진자를 이용할 수 있다. 또한, 주파수 신서사이저(92)가 갖는 발진기로서, 발진기로서 기능하는 본 실시 형태에 관한 압전 박막 공진자를 이용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 신규 사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않는 대부분의 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이와 같은 변형예는 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다. 예를 들어, 본 발명에 관한 압전 소자는 전술한 디바이스에 적용될 뿐만 아니라, 다양한 디바이스에 적용 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 관한 압전 소자는 카메라(휴대 전화기 또는 PDA : Personal Digital Assistant 등에 탑재된 것을 포함함)의 광학 줌 구조에 있어서의 렌즈 구동용 압전 액츄에이터로서 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양호한 압전 특성을 얻을 수 있는 압전 소자를 제공할 수 있다. 또한, 상기 압전 소자를 이용한 압전 액츄에이터, 압전 펌프, 잉크젯식 기록 헤드, 잉크젯 프린터, 표면 탄성파 소자, 박막 압전 공진자, 주파수 필터, 발진기, 전자 회로 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
Claims (23)
- 기판과,상기 기판의 상방에 형성된 제1 도전층과,상기 제1 도전층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체로 이루어지는 압전체층과,상기 압전체층에 전기적으로 접속된 제2 도전층을 포함하고,상기 제1 도전층은 (001)에 우선 배향하고 있는 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물로 이루어지는 버퍼층을 1층 이상 포함하는 압전 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물은 La2NiO4, La3Ni2O7, La4Ni3O10 및 La2CuO4, 및 이들 중 적어도 2종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함하는 압전 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전층은 상기 랜턴계층 형상 페로브스카이트 화합물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어지는 저저항층을 1층 이상 포함하는 압전 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 도전재는 금속, 상기 금속의 산화물 및 상기 금속으로 이루어지는 합금 중 적어도 1종류를 포함하고,상기 금속은 Pt, Ir, Ru, Ag, Au, Cu, Al 및 Ni 중 적어도 1종류인 압전 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 도전층은,상기 저저항층과,상기 저저항층의 상방에 형성된 상기 버퍼층을 포함하는 압전 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 도전층은,페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 도전성 산화층을 1층 이상 포함하고,상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있는 압전 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 제1 도전층은,상기 버퍼층과,상기 버퍼층의 상방에 형성된 상기 도전성 산화층을 포함하는 압전 소자.
- 제3항에 있어서,상기 제1 도전층은,상기 저저항층과,상기 저저항층의 상방에 형성된 상기 버퍼층과,상기 버퍼층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 도전성 산화층을 포함하고,상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있는 압전 소자.
- 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 산화물은 CaRuO3, SrRuO3, BaRuO3, SrVO3, (La, Sr)MnO3, (La, Sr)CrO3, (La, Sr)CoO3 및 LaNiO3, 및 이들 중 적어도 2종류로 이루어지는 고용체 중 적어도 1종류를 포함하는 압전 소자.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전체는 ABO3의 일반식으로 나타내고,A는 Pb를 포함하고,B는 Zr 및 Ti 중 적어도 한쪽을 포함하는 압전 소자.
- 제10항에 있어서, 상기 B는 Nb를 더 포함하는 압전 소자.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전체는 능면체정, 또는 정방정과 능면체정의 혼정이고, 또한 (001)에 우선 배향하고 있는 압전 소자.
- 기판과,상기 기판의 상방에 형성된 제1 도전층과,상기 제1 도전층의 상방에 형성된 페로브스카이트 구조를 갖는 압전체층과,상기 압전체층에 전기적으로 접속된 제2 도전층을 포함하고,상기 제1 도전층은,페로브스카이트 구조를 갖는 도전성 산화물로 이루어지는 1층 이상의 도전성 산화층과,상기 도전성 산화물에 비해 비저항이 낮은 도전재로 이루어지는 1층 이상의 저저항층을 포함하고,상기 도전성 산화물은 (001)에 우선 배향하고 있는 압전 소자.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 압전 액츄에이터.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 압전 펌프.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 잉크젯식 기록 헤드.
- 제16항에 기재된 잉크젯식 기록 헤드를 갖는 잉크젯 프린터.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 표면 탄성파 소자.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 박막 압전 공진자.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 주파수 필터.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 발진기.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 전자 회로.
- 제1항 또는 제13항에 기재된 압전 소자를 갖는 전자 기기.
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