WO2006006406A1 - 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッド - Google Patents
強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- WO2006006406A1 WO2006006406A1 PCT/JP2005/011996 JP2005011996W WO2006006406A1 WO 2006006406 A1 WO2006006406 A1 WO 2006006406A1 JP 2005011996 W JP2005011996 W JP 2005011996W WO 2006006406 A1 WO2006006406 A1 WO 2006006406A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- thin film
- ferroelectric thin
- composition
- forming
- water
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 9
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- KQNKJJBFUFKYFX-UHFFFAOYSA-N acetic acid;trihydrate Chemical compound O.O.O.CC(O)=O KQNKJJBFUFKYFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 3
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003781 PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- -1 acetate compound Chemical class 0.000 description 2
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
- H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/03—Specific materials used
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
- H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
Definitions
- composition for forming ferroelectric thin film for forming ferroelectric thin film, manufacturing method of ferroelectric thin film and ferroelectric thin film, and liquid jet head
- the present invention relates to a composition for forming a ferroelectric thin film used to form a ferroelectric thin film by MOD (Metal Organic Deposition) method, a method for producing a ferroelectric thin film and a ferroelectric thin film, and a liquid It relates to a jet head.
- MOD Metal Organic Deposition
- a ferroelectric thin film containing a crystal represented by lead zirconate titanate (PZT) or the like has a spontaneous polarization, a high dielectric constant, an electro-optical effect, a piezoelectric effect, a pyroelectric effect, and the like. Applied to a wide range of device development such as piezoelectric elements. Further, as a method of forming such a ferroelectric thin film, for example, the MOD method, sol-gel method, CVD (Chemical Vapor Deposition) method, sputtering method and the like are known. In particular, the MOD method and sol-gel The method has the advantage that the ferroelectric thin film can be deposited at relatively low cost and easily.
- PZT lead zirconate titanate
- a ferroelectric thin film is generally prepared by dissolving an organic metal compound such as a metal alkoxide in alcohol and adding a hydrolysis inhibitor etc. to the resulting solution. After being applied on an object, it is dried and fired to form a film.
- a colloid solution obtained by dissolving an organometallic compound in alcohol and adding a minimum amount of water to the solution of the organometallic compound to cause hydrolysis and polycondensation is used.
- a ferroelectric thin film is formed in the same manner as the MOD method except for the above (see, for example, Patent Document 1).
- the composition for forming a ferroelectric thin film stored in a tank is transported by a dry inert gas (carrier gas) such as dry nitrogen gas to a nozzle disposed on a target object, and the composition for forming a ferroelectric thin film is It drips on the target object which rotates the nozzle.
- a precursor film is formed on a target object, dried, degreased and gelled, and then fired to produce a ferroelectric thin film.
- the alcohol (solvent) contained in the composition for forming a ferroelectric thin film is volatilized, and as a result, the dispersion stability of the organic metal compound is lowered, and there is a problem that the sol aggregates and precipitates. .
- the sol composition of the composition for forming a ferroelectric thin film fluctuates, and this causes the film components of the ferroelectric thin film to be dispersed nonuniformly, resulting in a ferroelectric
- the piezoelectric characteristics of the piezoelectric element having the body thin film fluctuate. Furthermore, in a liquid jet head provided with a piezoelectric element as a piezoelectric actuator, such fluctuation in the piezoelectric characteristic of the piezoelectric element causes dispersion in the liquid ejection characteristic.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-5946
- the present invention is a colloidal solution for the MOD method which can maintain the dispersion stability and storage stability of a very excellent organometallic compound for a long period of time.
- An object of the present invention is to provide a composition for forming a thin film, a ferroelectric thin film, a method of manufacturing a ferroelectric thin film, and a liquid jet head.
- a colloidal solution for MOD method containing an organometallic compound containing a metal constituting a ferroelectric thin film
- the composition for forming a ferroelectric thin film is characterized by containing at least water other than crystal water.
- the dispersion stability and storage of the extremely excellent organic metal compound in a dry inert gas environment! Stability can be maintained over a long period of time.
- a second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, except water of crystallization of the organometallic compound.
- the molar amount of water is 1 to 10 times the total molar amount of the metal contained in the colloidal solution, in the composition for forming a ferroelectric thin film.
- the viscosity of the composition for forming a ferroelectric thin film is an optimum value for forming a ferroelectric thin film, so that the ferroelectric thin film can be formed relatively easily. can do.
- a third aspect of the present invention is the method according to the second aspect, wherein the molar amount of water other than the crystal water of the organometallic compound is 5 to 7 times the total molar amount of the metal contained in the colloidal solution.
- a composition for forming a ferroelectric thin film characterized by
- the viscosity of the composition for forming a ferroelectric thin film is a more optimal value for forming a ferroelectric thin film, and therefore, it is relatively easy to form a ferroelectric thin film. It can be membraned.
- a fourth aspect of the present invention is a ferroelectric thin film characterized by being formed by the composition for forming a ferroelectric thin film according to any one of the first to third aspects.
- the fourth aspect it is possible to relatively easily realize a ferroelectric thin film having film components dispersed substantially uniformly and having stable piezoelectric characteristics.
- a liquid jet head characterized in that the piezoelectric element having the ferroelectric thin film of the fourth aspect is provided as a piezoelectric actuator for jetting a liquid.
- the fifth aspect it is possible to relatively easily realize a liquid jet head having stable liquid ejection characteristics and having high reliability.
- a method of producing a colloidal solution for an MOD method comprising an organometallic compound containing a metal forming a ferroelectric thin film, comprising: The method for producing a ferroelectric thin film characterized in that the composition for forming a ferroelectric thin film is applied onto an object, dried and baked to form the ferroelectric thin film. It is in.
- the composition for forming a ferroelectric thin film containing boiling water having a relatively high boiling point has extremely excellent dispersion stability of the organic metal compound in a dry inert gas environment. And storage stability can be maintained over a long period of Scattered ferroelectric thin films can be manufactured relatively easily.
- a seventh aspect of the present invention is the coating method according to the sixth aspect, wherein the composition for forming a ferroelectric thin film is coated on the target object, the composition for forming a ferroelectric thin film.
- the composition for forming a ferroelectric thin film is transported to a nozzle connected to the tank by introducing a dry inert gas into a tank where the liquid is stored, and the composition for forming a ferroelectric thin film is The present invention provides a method of manufacturing a ferroelectric thin film characterized in that the material is dropped onto a rotating object from a nozzle.
- the seventh aspect it is possible to relatively easily form a precursor film in which film components are substantially uniformly dispersed.
- the composition for forming a ferroelectric thin film of the present invention is a colloid solution (sol) for the MOD method used to form a ferroelectric thin film by MOD (Metal Organic Deposition) method, and specifically, An organometallic compound containing a metal forming the dielectric thin film, and water other than the crystal water of the organic metal compound are contained at least.
- the MOD method is a method of obtaining a film or the like simply by applying an alcohol solution or an alcohol solution as a raw material to an organic metal material solution without causing gel reaction, drying, or heat treatment.
- crystal water of an organic metal compound refers to, for example, water (crystal water) contained in crystals of an organic metal compound to be a material for forming a ferroelectric thin film.
- water other than crystal water of organic metal compound is water other than such water of crystallization.
- the amount (content) of water other than the crystal water of the organic metal compound is not particularly limited in particular from the viewpoint of enhancing the dispersion stability and storage stability of the organic metal compound.
- the molar amount of water other than the crystal water of the organometallic compound is preferably 1 to 10 times, more preferably 5 to 7 times the total molar amount of the metal contained in the solution of the organometallic compound. It is good to do.
- total molar amount of metal contained in a solution of an organic metal compound means, for example, in the case of a composition for forming a PZT thin film for forming a lead zirconate titanate (PZT) thin film, It is the total molar amount of the metal that constitutes PZT, that is, lead (Pb), titanium (Ti), and zirconium (Zr).
- the composition for forming a ferroelectric thin film of the present invention which is used to form a ferroelectric thin film by the MOD method, includes an alcohol as a solvent in addition to an organic metal compound such as a metal alkoxide, an acetate compound and the like. And a hydrolysis inhibitor which inhibits hydrolysis of the organic metal compound.
- the solvent of the organic metal compound include butoxyethanol, propanol and the like.
- the hydrolysis inhibitor include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and acetylacetone.
- the organic metal compound is stabilized to thereby prevent the generation of cracks in the ferroelectric thin film.
- a filler for example, polyethylene glycol or the like may be added as an additive, and a thickener or the like may be added as another additive.
- the boiling point is relatively high! Therefore, the dispersion stability of the organometallic compound can be maintained over a long period of time in a dry inert gas environment so that the sol can be reliably prevented from flocculating and precipitating. it can.
- the composition for forming a ferroelectric thin film is stored in a tank or the like together with a dry inert gas for a certain period of time, it is possible to reliably prevent the precipitation of the sol, so the storage stability of the organometallic compound is extended for a long time. Can be maintained.
- a colloid solution for an MOD method containing an organometallic compound for example, an organometallic compound and a hydrolysis inhibitor are put in an alcohol (solvent).
- the solution is prepared by adding water other than water of crystallization of the organometallic compound to the colloidal solution.
- the solution of the organometallic compound contains a hydrolysis inhibitor, the subsequent addition of water does not cause hydrolysis between the organometallic compound and water.
- the present application exerts its effect more particularly in the case of a colloidal solution for the MOD method.
- a composition for forming a ferroelectric thin film of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that pure water was not added.
- a ferroelectric thin film formed by the above-described composition for forming a ferroelectric thin film is
- a ferroelectric material piezoelectric material
- PZT lead zirconate titanate
- relaxor ferroelectric material to which a metal such as nickel, magnesium, bismuth, yttrium or ytterbium is added. It contains crystals.
- the composition thereof is, for example, Pb TiO (PT), PbZrO (PZ), Pb (Zr Ti) O (PZT), Pb (Mg Nb) O— PbTi
- Examples include BiScO-PbTiO3 (BS-PT), and BiYbO-PbTiO3 (BY-PT).
- Such a ferroelectric thin film of the present invention is formed of a composition for forming a ferroelectric thin film having very excellent dispersion stability and storage stability of an organic metal compound, so that the film component is Almost uniform dispersion, that is, the film quality of the ferroelectric thin film becomes substantially uniform, and stable piezoelectric characteristics can be exhibited.
- composition for forming a ferroelectric thin film according to the present invention described above and the ferroelectric thin film formed using this composition for forming a ferroelectric thin film are applied to a wide range of device development.
- the application, etc. for example, microactuators, filters, delay lines, lead selectors, tuning fork oscillators, tuning fork clocks, transceivers, piezoelectric pickups, piezoelectric earphones, piezoelectric microphones, SAW Applications include filters, RF modulators, resonators, delay elements, multistrip force bras, piezoelectric accelerometers, and piezoelectric speakers.
- a hydrolysis inhibitor or the like is added to a solution obtained by dissolving an organometallic compound in a solvent such as alcohol, and then crystallization water of the organometallic compound is added.
- the prepared composition for forming a ferroelectric thin film is applied on an object, and then it is dried and degreased. By firing, a ferroelectric thin film is formed.
- the composition for forming a ferroelectric thin film containing water having a relatively high boiling point is extremely excellent in a dry inert gas environment. Since the dispersion stability and storage stability of the organic metal compound can be maintained over a long period of time, the film component is dispersed substantially uniformly, that is, the ferroelectric substance whose film quality is substantially uniform. The thin film can be formed relatively easily.
- a dry inert gas is contained in a tank in which the composition for forming a ferroelectric thin film is stored. It is preferable to introduce the composition for forming a ferroelectric thin film at a predetermined flow rate, convey the composition for forming a ferroelectric thin film to a nozzle connected to a tank, and drop the composition for forming a ferroelectric thin film onto an object to be rotated by the nozzle force. I'm sorry. Thus, a precursor film of a ferroelectric thin film in which film components are substantially uniformly dispersed can be relatively easily manufactured.
- FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an ink jet recording head which is an example of a liquid jet head
- FIG. 2 is a plan view and a sectional view taken along the line AA 'of FIG.
- the flow path formation substrate 10 is a single crystal silicon substrate with a plane orientation (110), and one surface thereof is an acid previously formed by thermal oxidation. Silicon oxide (SiO 2) with a thickness of 0.5 to 2
- An elastic membrane 50 of m is formed.
- a plurality of pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 are arranged in parallel by anisotropically etching the silicon single crystal substrate with the force on one side thereof.
- a communication portion 13 communicated with a reservoir portion 32 of a protective substrate 30 described later. It is formed. Further, the communicating portion 13 is communicated with the pressure generating chamber 12 at one end in the longitudinal direction via the ink supply path 14 respectively.
- a mask film 51 for forming the pressure generating chamber 12 is provided, and on the mask film 51, each pressure generating chamber 12 is formed.
- a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end opposite to the ink supply path 14 is fixed by means of an adhesive, a heat welding film or the like.
- the piezoelectric element 300 is formed by laminating the conductive layer 70 and the upper electrode film 80 having a thickness of, for example, about 0.05 ⁇ m by a process described later.
- the ferroelectric thin film 70 of the present embodiment is a composition for forming a ferroelectric thin film formed of a colloid solution for the MOD method obtained by adding water other than crystal water of an organic metal compound to a solution of an organic metal compound. It is formed of things.
- the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the ferroelectric thin film 70, and the upper electrode film 80.
- one of the electrodes of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the ferroelectric thin film 70 are patterned for each pressure generating chamber 12.
- a portion which is made up of one of the patterned electrodes and the ferroelectric thin film 70, and a portion in which the piezoelectric strain is caused by the application of the voltage to both electrodes is called a piezoelectric active portion.
- the lower electrode film 60 is used as a common electrode of the piezoelectric element 300
- the upper electrode film 80 is used as an individual electrode of the piezoelectric element 300.
- the piezoelectric active portion is formed for each pressure generating chamber 12.
- the piezoelectric element 300 and the diaphragm in which displacement occurs by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator.
- the elastic film 50, the insulator film 55, and the lower electrode film 60 function as a diaphragm.
- a protective substrate 30 having a piezoelectric element holding portion 31 capable of securing a space in the region facing the piezoelectric element 300 to such an extent that it does not inhibit its movement is adhered. It is joined via the agent. Since the piezoelectric element 300 is formed in the piezoelectric element holding portion 31 and protected from being influenced by the external environment, it is protected. The piezoelectric element holding portion 31 may or may not be sealed in space.
- the protective substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 which constitutes at least a part of the reservoir 100 which is a common ink chamber of each pressure generation chamber 12, and the reservoir portion 32 flows as described above.
- a reservoir 100 communicating with the communicating portion 13 of the passage forming substrate 10 and constituting a common ink chamber of each pressure generating chamber 12 is configured.
- a through hole 33 which penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction is provided.
- the lead electrode 90 drawn out from each piezoelectric element 300 has the vicinity of the end thereof It is exposed in the through hole 33.
- a compliance substrate 40 composed of the sealing film 41 and the fixing plate 42 is bonded.
- the fixing plate 42 is formed of a hard material such as metal.
- the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 completely removed in the thickness direction, so that only one side of the reservoir 100 is a flexible sealing film 41. It is sealed.
- the driving IC force (not shown) is obtained.
- driving voltage is applied between the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generating chamber 12, and the elastic film 50, the insulator film 55, the lower electrode film 60 and the By bending and deforming the dielectric thin film 70, the pressure in each pressure generating chamber 12 is increased and the ink droplet is discharged from the nozzle opening 21.
- the ink jet recording head of the embodiment described above is for forming a ferroelectric thin film in which the ferroelectric thin film 70 contains an organic metal compound and water other than the water of crystallization of the organic metal compound. Since the composition is formed of the composition, that is, the composition for forming a ferroelectric thin film having very excellent dispersion stability and storage stability of the organic metal compound, the film components of the ferroelectric thin film 70 are dispersed substantially uniformly. The film quality of the ferroelectric thin film 70 becomes substantially uniform. Therefore, the ink ejection characteristics of the head can be stabilized, and the reliability of the head can be improved.
- an ink jet recording head that discharges ink as the liquid jet head has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, a recording head used for an image recording apparatus such as a printer Color material jet head used for manufacturing color filter such as liquid crystal display, electrode material jet head used for electrode formation such as organic EL display, FED (surface emitting display), bioorganic jet head used for bio chip manufacture Etc. can be mentioned.
- FIG. 1 is an exploded perspective view showing an outline of a recording head according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA ′ of a recording head according to Embodiment 2 of the present invention. Explanation of sign
- Reference Signs List 10 channel forming substrate 12 pressure generating chamber 20 nozzle plate 21 nozzle opening 30 protective substrate 31 piezoelectric element holding portion 32 reservoir portion 40 compliance substrate 60 lower electrode film 70 ferroelectric thin film (piezoelectric thin film Layer), 80 upper electrode film, 90 lead electrode, 100 reservoir, 300 piezoelectric element
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
非常に優れた有機金属化合物の分散安定性及び保存安定性を長期に亘って維持することができるＭＯＤ法用のコロイド溶液である強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッドを提供する。ＭＯＤ法によって強誘電体薄膜を形成する際に、強誘電体薄膜を構成する金属を含む有機金属化合物を含有するＭＯＤ法用のコロイド溶液からなり、有機金属化合物の結晶水以外の水を含有する強誘電体薄膜形成用組成物を用いる。
Description
明 細 書
強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造 方法並びに液体噴射ヘッド
技術分野
[0001] 本発明は、 MOD (Metal Organic Deposition)法によって強誘電体薄膜を形成す るのに用いられる強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の 製造方法並びに液体噴射ヘッドに関する。
背景技術
[0002] チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT)等に代表される結晶を含む強誘電体薄膜は、自発分 極、高誘電率、電気光学効果、圧電効果、焦電効果等を有しているため、圧電素子 等の広範なデバイス開発に応用されている。また、このような強誘電体薄膜の成膜方 法としては、例えば、 MOD法、ゾル一ゲル法、 CVD (Chemical Vapor Deposition) 法、スパッタリング法等が知られている力 特に、 MOD法及びゾルーゲル法は、強誘 電体薄膜を比較的低コストで且つ簡便に成膜することができるという利点を有する。
[0003] 強誘電体薄膜は、 MOD法によって成膜する場合、一般的に、金属アルコキシド等 の有機金属化合物をアルコールに溶解し、これに加水分解抑制剤等を加えて得たコ ロイド溶液を被対象物上に塗布した後、これを乾燥して焼成することで成膜される。 一方、ゾルーゲル法によって成膜する場合には、有機金属化合物をアルコールに溶 解し、この有機金属化合物の溶液に必要最小限の水を加えて加水分解及び重縮合 させて得たコロイド溶液を用いる以外、 MOD法と同様にして強誘電体薄膜が成膜さ れる (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] ここで、 MOD法及びゾルーゲル法を用いた強誘電体薄膜の製造方法にっ 、て具 体的に説明する。タンクに貯留された強誘電体薄膜形成用組成物を乾燥窒素ガス 等の乾燥不活性ガス (キヤリヤーガス）により被対象物上に配置されたノズルまで搬送 し、強誘電体薄膜形成用組成物をそのノズルカゝら回転する被対象物上に滴下する。 これによつて、被対象物上に前駆体膜を成膜し、これを乾燥及び脱脂してゲル化し た後、さらに焼成することにより、強誘電体薄膜が製造される。
[0005] し力しながら、このような MOD法又はゾル—ゲル法によって強誘電体薄膜を形成 するのに用いられる強誘電体薄膜形成用組成物は、乾燥不活性ガスに触れる乾燥 不活性ガス環境下では、強誘電体薄膜形成用組成物に含まれるアルコール (溶媒） が揮発してしまい、その結果、有機金属化合物の分散安定性が低下し、ゾルが凝集 して析出するという問題がある。また、このような強誘電体薄膜形成用組成物をタンク 等に一定期間保存するような場合には、ゾルの析出によって、強誘電体薄膜形成用 組成物 (有機金属化合物)の保存安定性が悪くなると!ヽぅ問題もある。
[0006] なお、このようにゾルが析出すると、強誘電体薄膜形成用組成物のゾル組成が変動 し、これが原因となって、強誘電体薄膜の膜成分が不均一に分散し、強誘電体薄膜 を有する圧電素子の圧電特性が変動してしまう。さらに、圧電素子を圧電ァクチユエ ータとして備えた液体噴射ヘッドにぉ 、ては、このような圧電素子の圧電特性の変動 力 液体吐出特性のばらつきの原因となってしまう。
[0007] 特許文献 1：特開平 06— 5946号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明はこのような事情に鑑み、非常に優れた有機金属化合物の分散安定性及 び保存安定性を長期に亘つて維持することができる MOD法用のコロイド溶液である 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに 液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を解決する本発明の第 1の態様は、強誘電体薄膜を構成する金属を含 む有機金属化合物を含有する MOD法用のコロイド溶液力 なり、前記有機金属化 合物の結晶水以外の水を少なくとも含有することを特徴とする強誘電体薄膜形成用 組成物にある。
[0010] かかる第 1の態様では、沸点が比較的高い水を含有しているので、乾燥不活性ガ ス環境下にお!/ヽて、非常に優れた有機金属化合物の分散安定性及び保存安定性を 長期に亘つて維持することができる。
[0011] 本発明の第 2の態様は、第 1の態様において、前記有機金属化合物の結晶水以外
の水のモル量は、前記コロイド溶液に含まれる金属の総モル量の 1〜10倍であること を特徴とする強誘電体薄膜形成用組成物にある。
[0012] 力かる第 2の態様では、強誘電体薄膜形成用組成物の粘度が強誘電体薄膜を成 膜する上で最適な値となるため、強誘電体薄膜を比較的容易に成膜することができ る。
[0013] 本発明の第 3の態様は、第 2の態様において、前記有機金属化合物の結晶水以外 の水のモル量は、前記コロイド溶液に含まれる金属の総モル量の 5〜7倍であること を特徴とする強誘電体薄膜形成用組成物にある。
[0014] 力かる第 3の態様では、強誘電体薄膜形成用組成物の粘度が強誘電体薄膜を成 膜する上でより最適な値となるため、強誘電体薄膜を比較的容易に成膜することがで きる。
[0015] 本発明の第 4の態様は、第 1〜3の何れかの態様の強誘電体薄膜形成用組成物に より形成されたものであることを特徴とする強誘電体薄膜にある。
[0016] かかる第 4の態様では、膜成分が略均一に分散し且つ安定した圧電特性を有する 強誘電体薄膜を比較的容易に実現することができる。
[0017] 本発明の第 5の態様は、第 4の態様の強誘電体薄膜を有する圧電素子を、液体を 噴射させるための圧電ァクチユエータとして備えていることを特徴とする液体噴射へッ ドにめ 。
[0018] かかる第 5の態様では、安定した液体吐出特性を有し且つ高!ヽ信頼性を有する液 体噴射ヘッドを比較的容易に実現することができる。
[0019] 本発明の第 6の態様は、強誘電体薄膜を構成する金属を含む有機金属化合物を 含有する MOD法用のコロイド溶液に前記有機金属化合物の結晶水以外の水をカロ え、得られた強誘電体薄膜形成用組成物を被対象物上に塗布し、これを乾燥して焼 成することにより前記強誘電体薄膜を形成することを特徴とする強誘電体薄膜の製 造方法にある。
[0020] かかる第 6の態様では、沸点が比較的高!ヽ水を含有した強誘電体薄膜形成用組成 物が、乾燥不活性ガス環境下において、非常に優れた有機金属化合物の分散安定 性及び保存安定性を長期に亘つて維持することができるため、膜成分が略均一に分
散した強誘電体薄膜を比較的容易に製造することができる。
[0021] 本発明の第 7の態様は、第 6の態様において、前記被対象物上に前記強誘電体薄 膜形成用組成物を塗布する塗布工程では、前記強誘電体薄膜形成用組成物が貯 留されたタンク内に乾燥不活性ガスを導入することによって前記強誘電体薄膜形成 用組成物を前記タンクに接続されたノズルまで搬送すると共に前記強誘電体薄膜形 成用組成物を前記ノズルから回転する前記被対象物上に滴下することを特徴とする 強誘電体薄膜の製造方法にある。
[0022] 力かる第 7の態様では、膜成分が略均一に分散した前駆体膜を比較的容易に形成 することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
[0024] (実施形態 1)
本発明の強誘電体薄膜形成用組成物は、 MOD (Metal Organic Deposition)法 によって強誘電体薄膜を形成するのに用いられる MOD法用のコロイド溶液 (ゾル)で あり、具体的には、強誘電体薄膜を構成する金属を含む有機金属化合物と、この有 機金属化合物の結晶水以外の水とを少なくとも含有するものである。 MOD法とは、 ゾルーゲル法とは異なりゲルィ匕反応を起こさず、単にアルコラートゃアルコラ一トを原 料とした有機金属材料の溶液の塗布、乾燥、熱処理だけで膜などを得る方法をいう。 ここでいう「有機金属化合物の結晶水」とは、例えば、強誘電体薄膜を形成する材料 となる有機金属化合物の結晶中に含まれて 、る水（結晶水）のことであり、本発明で V、う「有機金属化合物の結晶水以外の水」とは、このような結晶水とは別の水のことで ある。
[0025] また、本発明にお 、て、有機金属化合物の結晶水以外の水の量 (含有量）は、有 機金属化合物の分散安定性及び保存安定性を高める点においては特に上限はな いが、塗布、乾燥及び焼成等の成膜プロセスの条件に対する強誘電体薄膜形成用 組成物の粘度を考慮すると、最適な範囲がある。具体的には、有機金属化合物の結 晶水以外の水のモル量は、好ましくは有機金属化合物の溶液に含まれる金属の総 モル量の 1〜10倍、さらに好ましくは、 5〜7倍とするのがよい。
[0026] なお、「有機金属化合物の溶液に含まれる金属の総モル量」とは、例えば、チタン 酸ジルコン酸鉛 (PZT)薄膜を形成するための PZT薄膜形成用組成物の場合には、 PZTを構成する金属、すなわち、鉛 (Pb)、チタン (Ti)、ジルコニウム (Zr)の総モル 量のことである。
[0027] MOD法によって強誘電体薄膜を形成するのに用いられる本発明の強誘電体薄膜 形成用組成物は、金属アルコキシドゃアセテート化合物等の有機金属化合物の他に 、溶媒であるアルコールと、有機金属化合物の加水分解を抑制する加水分解抑制剤 とを含有している。有機金属化合物の溶媒としては、例えば、ブトキシエタノール、プ ロノ V—ル等が挙げられる。加水分解抑制剤としては、例えば、モノエタノールァミン 、ジエタノールァミン、トリエタノールァミン、及びァセチルアセトン等が挙げられる。
[0028] なお、本発明の強誘電体薄膜形成用組成物には、必要に応じて、有機金属化合 物を安定化させ、これにより強誘電体薄膜のクラックの発生を防止するための安定ィ匕 剤として、例えば、ポリエチレングリコール等を添加物としてカ卩えてもよぐその他の添 加剤として、増粘剤等を加えてもよい。
[0029] そして、このような MOD法によって強誘電体薄膜を形成するのに用いられる本発 明の強誘電体薄膜形成用組成物では、沸点が比較的高!ヽ水を含有して！/ヽるので、 乾燥不活性ガス環境下にお!/ヽて、有機金属化合物の分散安定性を長期亘つて維持 することができ、ゾルが凝集して析出するのを確実に防止することができる。また、強 誘電体薄膜形成用組成物を乾燥不活性ガスと共にタンク等に一定期間保存するよう な場合においても、ゾルの析出を確実に防止できるため、有機金属化合物の保存安 定性を長期に亘つて維持することができる。
[0030] なお、本発明の強誘電体薄膜形成用組成物は、有機金属化合物を含有する MO D法用のコロイド溶液、例えば、有機金属化合物と加水分解抑制剤とをアルコール（ 溶媒）に入れたコロイド溶液に、有機金属化合物の結晶水以外の水を加えることで調 製される。このように、有機金属化合物の溶液には加水分解抑制剤が含まれている ので、その後に水を加えても、有機金属化合物と水との間で加水分解が生じることは ない。本願は、特に MOD法用のコロイド溶液の場合に、よりその効果を発揮する。
[0031] 以下、本発明の強誘電体薄膜形成用組成物を実施例 1及び比較例 1に基づいてさ
らに詳細に説明する。
[0032] (実施例 1)
フラスコ内に 354[g]の 2— n—ブトキシエタノール（CH (CH ) OCH CH OH)を
3 2 3 2 2 入れた後、このフラスコ内に、 38. 4[g] (0. 135 [mol])のチタニウムテトライソプロボ キシド (Ti ( (CH ) CHO) )を加え、これを室温下で攪拌して溶液 Aとした。次に、フ
3 2 4
ラスコ内の溶液 Aに、 68. 8 [g]のジエタノールァミン（HN (CH CH OH) )を混合し
2 2 2
、これを室温下で攪拌して溶液 Bとした。次いで、フラスコ内の溶液 Bに、 139. 8 [g] ( 0. 368 [mol])の酢酸鉛 3水和物（Pb (CH COO) · 3Η Ο)をカ卩えた後、 82. 6 [g]
3 2 2
(0. 169 [mol])のジルコニウムァセチルァセトナート（Zr(CH COCHCOCH ) )を
3 3 4 カロえて、これを 70 [°C]に加熱しながら、 45分間攪拌した後、室温になるまで自然冷 却して溶液 Cとした。その後、フラスコ内の溶液 Cに、 34. 2 [g]のポリエチレングリコ ール（(一 CH CH O—） ) [平均分子量 400]をカ卩え、これを室温下で攪拌して溶液
2 2 n
Dとした。最後に、フラスコ内の溶液 Dに、 36. 3 [g] (2. 02 [mol])の純水をカ卩えて、 室温下で攪拌し、これを実施例 1の強誘電体薄膜形成用組成物 (Pb (Zr Ti
1. 21 0. 556 0.
) o薄膜形成用組成物)とした。
444 3
[0033] (比較例 1)
純水を入れな 、以外は、実施例 1と同様にして調製したものを比較例 1の強誘電体 薄膜形成用組成物とした。
[0034] (試験例 1)
上記の実施例 1及び比較例 1の強誘電体薄膜形成用組成物につ!、て、乾燥窒素 ガス雰囲気下で、ゾルが析出するまでに要する時間をそれぞれ測定し、比較する試 験を行った。その結果、比較例 1では、 72時間経過後にゾルの析出が既に生じてい た力 実施例 1では、 1000時間経過後でもゾルの析出は全く生じていな力つた。この 試験結果から、酢酸鉛 3水和物の結晶水以外の純水を含有する実施例 1の強誘電 体薄膜形成用組成物は、酢酸鉛 3水和物の結晶水以外の純水を含有しな ヽ比較例 1の強誘電体薄膜形成用組成物と比べて、非常に優れた分散安定性及び保存安定 性を長期に亘つて維持することができることが分力つた。
[0035] ここで、上述した強誘電体薄膜形成用組成物により形成される強誘電体薄膜は、
例えば、チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT)等の強誘電性材料 (圧電性材料)やこれに- ォブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス、イットリウム又はイッテルビウム等の金属を添 カロしたリラクサ強誘電体等の結晶を含むものである。その組成としては、例えば、 Pb TiO (PT)、 PbZrO (PZ)、 Pb (Zr Ti ) O (PZT)、 Pb (Mg Nb ) O— PbTi
3 3 x 1-x 3 1/3 2/3 3
O (PMN— PT)ゝ Pb (Zn Nb ) 0— PbTiO (PZN— PT)ゝ Pb (Ni Nb )
3 1/3 2/3 3 3 1/3 2/3
O -PbTiO (PNN— PT)、 Pb (In Nb ) 0 - PbTiO (PIN— PT)ゝ Pb (Sc
3 3 1/2 1/2 3 3 1/
Ta ) 0 -PbTiO (PST— PT)ゝ Pb (Sc Nb ) 0 - PbTiO (PSN— PT)、
2 1/2 3 3 1/2 1/2 3 3
BiScO -PbTiO (BS— PT)、： BiYbO - PbTiO (BY— PT)等が挙げられる。
3 3 3 3
[0036] このような本発明の強誘電体薄膜は、非常に優れた有機金属化合物の分散安定 性及び保存安定性を有する強誘電体薄膜形成用組成物により形成されているため、 膜成分が略均一に分散、すなわち、強誘電体薄膜の膜質が略均一となり、安定した 圧電特性を発揮することができる。
[0037] なお、以上説明した本発明に係る強誘電体薄膜形成用組成物及びこの強誘電体 薄膜形成用組成物を用いて成膜された強誘電体薄膜は、広範なデバイス開発に応 用することができ、その用途等は特に限定されないが、例えば、マイクロアクチユエ一 タ、フィルタ、遅延線、リードセレクタ、音叉発振子、音叉時計、トランシーバ、圧電ピ ックアップ、圧電イヤホン、圧電マイクロフォン、 SAWフィルタ、 RFモジユレータ、共 振子、遅延素子、マルチストリップ力ブラ、圧電加速度計、圧電スピーカ等に応用す ることがでさる。
[0038] また、本発明の強誘電体薄膜の製造方法では、有機金属化合物をアルコール等 の溶媒に溶解して得た溶液に、加水分解抑制剤等を添加した後、有機金属化合物 の結晶水以外の水を加えることで強誘電体薄膜形成用組成物を調製する工程を含 み、調製した強誘電体薄膜形成用組成物を被対象物上に塗布した後、これを乾燥 及び脱脂して焼成することにより、強誘電体薄膜が形成されるようになっている。
[0039] このように、本発明の強誘電体薄膜の製造方法においては、沸点が比較的高い水 を含有した強誘電体薄膜形成用組成物が、乾燥不活性ガス環境下において、非常 に優れた有機金属化合物の分散安定性及び保存安定性を長期に亘つて維持するこ とができるため、膜成分が略均一に分散、すなわち、膜質が略均一である強誘電体
薄膜を比較的容易に形成することができる。
[0040] また、被対象物上に強誘電体薄膜形成用組成物を塗布する塗布工程にお!ヽては 、強誘電体薄膜形成用組成物が貯留されたタンク内に乾燥不活性ガスを所定流量 で導入し、強誘電体薄膜形成用組成物をタンクに接続されたノズルまで搬送して、強 誘電体薄膜形成用組成物をそのノズル力 回転する被対象物上に滴下するのが好 ましい。これにより、膜成分が略均一に分散した強誘電体薄膜の前駆体膜を比較的 容易に製造することができる。
[0041] (実施形態 2)
以下、図 1及び図 2を参照して、本発明を圧電ァクチユエータに適用した液体噴射 ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドについて詳細に説明する。図 1は、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概略を示す分解斜視図であ り、図 2は、図 1の平面図及び A— A'断面図である。図 1及び図 2に示すように、流路 形成基板 10は、本実施形態では面方位（110)のシリコン単結晶基板カゝらなり、その 一方面には予め熱酸ィ匕により形成した酸ィ匕シリコン (SiO )からなる、厚さ 0. 5〜2
2
mの弾性膜 50が形成されて 、る。
[0042] この流路形成基板 10には、シリコン単結晶基板をその一方面側力も異方性エッチ ングすることにより、複数の隔壁 11によって区画された圧力発生室 12が複数並設さ れている。また、圧力発生室 12の並設方向（幅方向）とは直交する方向（長手方向） の一方の端部の外側には、後述する保護基板 30のリザーバ部 32と連通される連通 部 13が形成されている。また、この連通部 13は、各圧力発生室 12の長手方向一端 部でそれぞれインク供給路 14を介して連通されて 、る。
[0043] また、流路形成基板 10の開口面側には、圧力発生室 12を形成する際のマスク膜 5 1が設けられており、このマスク膜 51上には、各圧力発生室 12のインク供給路 14とは 反対側の端部近傍に連通するノズル開口 21が穿設されたノズルプレート 20が接着 剤や熱溶着フィルム等を介して固着されて ヽる。
[0044] 一方、このような流路形成基板 10の開口面とは反対側の弾性膜 50の上には、厚さ が例えば、約 0. 4 mの絶縁体膜 55が形成され、この絶縁体膜 55上には、厚さが 例えば、約 0. 2 mの下電極膜 60と、厚さが例えば、約 1 μ mの強誘電体薄膜 (圧
電体層） 70と、厚さが例えば、約 0. 05 μ mの上電極膜 80と力 後述するプロセスで 積層形成されて、圧電素子 300を構成している。ここで、本実施形態の強誘電体薄 膜 70は、有機金属化合物の溶液に有機金属化合物の結晶水以外の水を加えて得 た MOD法用のコロイド溶液からなる強誘電体薄膜形成用組成物により形成されてい る。
[0045] なお、圧電素子 300とは、下電極膜 60、強誘電体薄膜 70、及び上電極膜 80を含 む部分をいう。一般的には、圧電素子 300の何れか一方の電極を共通電極とし、他 方の電極及び強誘電体薄膜 70を各圧力発生室 12毎にパターユングして構成する。 そして、ここではパターユングされた何れか一方の電極及び強誘電体薄膜 70から構 成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という 。本実施形態では、下電極膜 60を圧電素子 300の共通電極とし、上電極膜 80を圧 電素子 300の個別電極として 、るが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支 障はない。何れの場合においても、各圧力発生室 12毎に圧電体能動部が形成され ていることになる。また、ここでは、圧電素子 300と当該圧電素子 300の駆動により変 位が生じる振動板とを合わせて圧電ァクチユエータと称する。なお、本実施形態では 、弾性膜 50、絶縁体膜 55及び下電極膜 60が振動板として作用する。
[0046] さらに、流路形成基板 10の圧電素子 300側には、圧電素子 300に対向する領域 にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部 31を有する保護 基板 30が接着剤を介して接合されている。圧電素子 300は、この圧電素子保持部 3 1内に形成されて ヽるため、外部環境の影響を殆ど受けな ヽ状態で保護されて 、る。 なお、圧電素子保持部 31は、空間が密封されていてもよいし密封されていなくてもよ い。
[0047] また、保護基板 30には、各圧力発生室 12の共通のインク室となるリザーバ 100の 少なくとも一部を構成するリザーバ部 32が設けられ、このリザーバ部 32は、上述のよ うに流路形成基板 10の連通部 13と連通されて各圧力発生室 12の共通のインク室と なるリザーバ 100を構成している。また、保護基板 30の圧電素子保持部 31とリザー バ部 32との間の領域には、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。そして、各圧電素子 300から引き出されたリード電極 90は、その端部近傍が
貫通孔 33内で露出されている。
[0048] さらに、このような保護基板 30上には、封止膜 41及び固定板 42とからなるコンブラ ィアンス基板 40が接合されている。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のリザーバ 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、リザーバ 100の一方面は可撓性を有する封止膜 4 1のみで封止されている。
[0049] このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供 給手段からインクを取り込み、リザーバ 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、図示しない駆動 IC力もの駆動信号に従い、圧力発生室 12に対応す るそれぞれの下電極膜 60と上電極膜 80との間に駆動電圧を印加し、弾性膜 50、絶 縁体膜 55、下電極膜 60及び強誘電体薄膜 70をたわみ変形させることにより、各圧 力発生室 12内の圧力が高まりノズル開口 21からインク滴が吐出する。
[0050] 以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、強誘電体薄膜 70が、有 機金属化合物と、この有機金属化合物の結晶水以外の水とを含有した強誘電体薄 膜形成用組成物、すなわち、非常に優れた有機金属化合物の分散安定性及び保存 安定性を有する強誘電体薄膜形成用組成物によって形成されているので、強誘電 体薄膜 70の膜成分が略均一に分散し、強誘電体薄膜 70の膜質が略均一となる。し たがって、ヘッドのインク吐出特性が安定し、且つヘッドの信頼性を高めることができ る。
[0051] なお、本実施形態では、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記 録ヘッドを一例として説明したが、これに限定されず、例えば、プリンタ等の画像記録 装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いら れる色材噴射ヘッド、有機 ELディスプレー、 FED (面発光ディスプレー）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 ヘッド等を挙げることができる。
図面の簡単な説明
[0052] [図 1]本発明の実施形態 2に係る記録ヘッドの概略を示す分解斜視図である。
[図 2]本発明の実施形態 2に係る記録ヘッドの平面図及び A—A'断面図である。
符号の説明
10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 圧電素子保持部、 32 リザーバ部、 40 コンプライアンス基板、 60 下電極膜、 70 強誘電体薄膜 (圧電体層）、 80 上電極膜、 90 リード電極、 100 リ ザーバ、 300 圧電素子
Claims
[1] 強誘電体薄膜を構成する金属を含む有機金属化合物を含有する MOD法用のコ ロイド溶液力 なり、前記有機金属化合物の結晶水以外の水を少なくとも含有するこ とを特徴とする強誘電体薄膜形成用組成物。
[2] 請求の範囲 1において、前記有機金属化合物の結晶水以外の水のモル量は、前 記コロイド溶液に含まれる金属の総モル量の 1〜： LO倍であることを特徴とする強誘電 体薄膜形成用組成物。
[3] 請求の範囲 2において、前記有機金属化合物の結晶水以外の水のモル量は、前 記コロイド溶液に含まれる金属の総モル量の 5〜7倍であることを特徴とする強誘電 体薄膜形成用組成物。
[4] 請求の範囲 1〜3の何れかの強誘電体薄膜形成用組成物により形成されたもので あることを特徴とする強誘電体薄膜。
[5] 請求の範囲 4の強誘電体薄膜を有する圧電素子を、液体を噴射させるための圧電 ァクチユエータとして備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
[6] 強誘電体薄膜を構成する金属を含む有機金属化合物を含有する MOD法用のコ ロイド溶液に前記有機金属化合物の結晶水以外の水を加え、得られた強誘電体薄 膜形成用組成物を被対象物上に塗布し、これを乾燥して焼成することにより前記強 誘電体薄膜を形成することを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
[7] 請求の範囲 6において、前記被対象物上に前記強誘電体薄膜形成用組成物を塗 布する塗布工程では、前記強誘電体薄膜形成用組成物が貯留されたタンク内に乾 燥不活性ガスを導入することによって前記強誘電体薄膜形成用組成物を前記タンク に接続されたノズルまで搬送すると共に前記強誘電体薄膜形成用組成物を前記ノズ ルから回転する前記被対象物上に滴下することを特徴とする強誘電体薄膜の製造 方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/590,279 US7772748B2 (en) | 2004-07-13 | 2005-06-29 | Composite for forming ferroelectric thin film, ferroelectric thin film, method of manufacturing ferroelectric thin film, and liquid-jet head |
| JP2006524543A JP4284557B2 (ja) | 2004-07-13 | 2005-06-29 | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッド |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004206225 | 2004-07-13 | ||
| JP2004-206225 | 2004-07-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2006006406A1 true WO2006006406A1 (ja) | 2006-01-19 |
Family
ID=35783750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2005/011996 WO2006006406A1 (ja) | 2004-07-13 | 2005-06-29 | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7772748B2 (ja) |
| JP (1) | JP4284557B2 (ja) |
| CN (1) | CN100481550C (ja) |
| WO (1) | WO2006006406A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008120644A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corp | 強誘電体膜形成用組成物及びその製造方法並びに強誘電体膜の製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5019020B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-09-05 | セイコーエプソン株式会社 | 誘電体膜の製造方法及び圧電体素子の製造方法並びに液体噴射ヘッドの製造方法 |
| JP5585209B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2014-09-10 | 株式会社リコー | 電気機械変換素子の製造方法、該製造方法により製造した電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 |
| CN102219507B (zh) * | 2010-04-14 | 2014-12-03 | 三菱综合材料株式会社 | 铁电薄膜形成用组合物、铁电薄膜的形成方法及铁电薄膜 |
| JP6075145B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-02-08 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｐｚｔ系強誘電体薄膜形成用組成物の製造方法並びに該組成物を用いたｐｚｔ系強誘電体薄膜の形成方法 |
| JP6075152B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-02-08 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｐｚｔ系強誘電体薄膜形成用組成物の製造方法並びに該組成物を用いたｐｚｔ系強誘電体薄膜の形成方法 |
| KR102384736B1 (ko) * | 2014-03-27 | 2022-04-07 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | Mn 도프의 PZT 계 압전체막 형성용 조성물 및 Mn 도프의 PZT 계 압전체막 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07206442A (ja) * | 1994-01-24 | 1995-08-08 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ジルコニウム系複合酸化物形成用塗布液及びその製造方法 |
| JPH08316433A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の強誘電体薄膜の形成方法 |
| JP2001322286A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-20 | Konica Corp | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法 |
| JP2002246670A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Sony Corp | アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2004111850A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Canon Inc | バリウム含有ルテニウム酸ストロンチウム電極および該電極の製造方法ならびに該電極を用いた圧電体素子、薄膜キャパシタおよび該圧電体素子を用いたインクジェット式記録ヘッド |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5840897A (en) * | 1990-07-06 | 1998-11-24 | Advanced Technology Materials, Inc. | Metal complex source reagents for chemical vapor deposition |
| JP3161472B2 (ja) * | 1991-06-04 | 2001-04-25 | 三菱マテリアル株式会社 | チタン酸バリウム薄膜の形成方法 |
| JP3105080B2 (ja) | 1992-06-22 | 2000-10-30 | ローム株式会社 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
| US6343855B1 (en) * | 1996-09-12 | 2002-02-05 | Citizen Watch Co., Ltd. | Ferroelectric element process for producing the same and ink jet head |
| DE19743269A1 (de) | 1997-09-30 | 1999-04-01 | Siemens Ag | Herstellverfahren für eine Bi-haltige keramische Schicht |
| US6203608B1 (en) * | 1998-04-15 | 2001-03-20 | Ramtron International Corporation | Ferroelectric thin films and solutions: compositions |
| JP3517876B2 (ja) * | 1998-10-14 | 2004-04-12 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体薄膜素子の製造方法、インクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタ |
-
2005
- 2005-06-29 WO PCT/JP2005/011996 patent/WO2006006406A1/ja active Application Filing
- 2005-06-29 JP JP2006524543A patent/JP4284557B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-29 CN CNB2005800061038A patent/CN100481550C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-29 US US10/590,279 patent/US7772748B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07206442A (ja) * | 1994-01-24 | 1995-08-08 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | ジルコニウム系複合酸化物形成用塗布液及びその製造方法 |
| JPH08316433A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の強誘電体薄膜の形成方法 |
| JP2001322286A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-20 | Konica Corp | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法 |
| JP2002246670A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Sony Corp | アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2004111850A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Canon Inc | バリウム含有ルテニウム酸ストロンチウム電極および該電極の製造方法ならびに該電極を用いた圧電体素子、薄膜キャパシタおよび該圧電体素子を用いたインクジェット式記録ヘッド |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008120644A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corp | 強誘電体膜形成用組成物及びその製造方法並びに強誘電体膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1922743A (zh) | 2007-02-28 |
| US20070190238A1 (en) | 2007-08-16 |
| US7772748B2 (en) | 2010-08-10 |
| JP4284557B2 (ja) | 2009-06-24 |
| CN100481550C (zh) | 2009-04-22 |
| JPWO2006006406A1 (ja) | 2008-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4737375B2 (ja) | アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射装置の製造方法 | |
| WO2006006406A1 (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜の製造方法並びに液体噴射ヘッド | |
| JP5943178B2 (ja) | 圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射装置の製造方法、超音波デバイスの製造方法及びセンサーの製造方法 | |
| US7527822B2 (en) | Ferroelectric thin film formation composition, ferroelectric thin film and method of fabricating ferroelectric thin film | |
| US20110003073A1 (en) | Methods for forming piezoelectric thin film, manufacturing liquid ejection head and manufacturing liquid ejecting apparatus | |
| JP2010214841A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置 | |
| JP5578311B2 (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法 | |
| JP2006282456A (ja) | Ｐｚｔ薄膜形成用組成物及びｐｚｔ薄膜の製造方法 | |
| JP4877451B2 (ja) | 圧電素子の製造方法及び液体噴射ヘッド | |
| JP4821974B2 (ja) | 鉛含有複合酸化物形成用組成物の製造方法 | |
| JP2013001680A (ja) | ニッケル酸ランタン膜形成用組成物の製造方法、ニッケル酸ランタン膜の製造方法、及び圧電素子の製造方法 | |
| JP2011014714A (ja) | 圧電体薄膜、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の製造方法 | |
| JP2006269391A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法及び圧電素子の製造方法並びに強誘電体薄膜形成用組成物 | |
| JP2013118252A (ja) | ニッケル酸ランタン膜形成用組成物及びその製造方法、ニッケル酸ランタン膜の製造方法、圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、並びに液体噴射装置の製造方法 | |
| JP2012235005A (ja) | 圧電体膜の前駆体溶液および圧電素子の製造方法 | |
| JP2006093312A (ja) | 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子の製造方法 | |
| EP2343748B1 (en) | Piezoelectric element, liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
| JP2011171610A (ja) | 圧電セラミックス膜の製造方法、圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電セラミックス膜形成用組成物 | |
| JP2013001025A (ja) | ニッケル酸ランタン膜形成用組成物の製造方法、ニッケル酸ランタン膜の製造方法、及び圧電素子の製造方法 | |
| JP2005209912A (ja) | 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに圧電素子の製造方法 | |
| JP2005260003A (ja) | アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射装置 | |
| KR20070021181A (ko) | 강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막, 강유전체박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드 | |
| JP2011142205A (ja) | 強誘電体薄膜形成用組成物、液体噴射ヘッドの製造方法、及びアクチュエーター装置の製造方法 | |
| JP2006161066A (ja) | スパッタリングターゲットとその製造方法及びスパッタリング装置並びに液体噴射ヘッド | |
| JP2011166037A (ja) | 圧電素子の製造方法、圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2006524543 Country of ref document: JP |
|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 10590279 Country of ref document: US Ref document number: 2007190238 Country of ref document: US |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 200580006103.8 Country of ref document: CN |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 1020067021315 Country of ref document: KR |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: DE |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 1020067021315 Country of ref document: KR |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 10590279 Country of ref document: US |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |