[發(fā)明專利]壓電元件及其制造方法、壓電致動器、液體噴射頭及裝置

無效

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• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101997080A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 中山雅夫
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/22;B41J2/14
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 陳海紅;周春燕

技術領域

本發(fā)明涉及壓電元件、壓電致動器、液體噴射頭、液體噴射裝置以及壓電元件的制造方法。

背景技術

壓電元件包含由2個電極夾持壓電體而成的結構。壓電元件因為包含這樣的結構，所以能夠對壓電體施加電場而使之產生伸縮等變形。作為壓電體的典型材質，已知有鋯鈦酸鉛等。

壓電元件也可應用于液體噴射頭等壓電致動器。壓電元件的性能有時會由于壓電體的劣化而變差。已知：在壓電材料為鋯鈦酸鉛等氧化物的情況下，若水分與壓電體相接觸，則例如會發(fā)生在2個電極間產生的泄漏電流的增加等，壓電元件的可靠性會下降。

作為抑制壓電體與水分相接觸的方法，進行通過阻擋膜覆蓋壓電體的處理。作為這樣的例子，在特開2005-119199號公報(專利文獻1)中，公開了用絕緣膜覆蓋壓電體的結構的液體噴射頭。此外，例如，在特開2005-088441號公報(專利文獻2)中，有如下液體噴射頭的公開：用電極覆蓋壓電體，使該電極兼具阻擋膜的功能，從而抑制壓電體與水分的接觸。

【專利文獻1】特開2005-119199號公報

【專利文獻2】特開2005-088441號公報

可是，在用絕緣膜等覆蓋壓電體的情況下，若絕緣膜的剛性大，則有時會壓制壓電元件的伸縮等變形，從而犧牲壓電元件的工作性能。

此外，在用電極覆蓋壓電體的情況下，在形成電極時，成膜時的應力有時殘留于該電極的內部。若應力殘留于電極，則在該殘留應力集中的區(qū)域，有時會在電極中產生龜裂等，從而水分的阻擋性能變得不充分。

發(fā)明內容

發(fā)明人基于在電極層產生的殘留應力容易集中于電極的彎曲部位這樣的認知，而完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的幾種方式的目的之一在于提供可靠性高的壓電元件。

本發(fā)明是為了解決上述問題的至少一部分而提出的，其能夠作為以下的方式或應用例而實現。

[應用例1]

本發(fā)明的壓電元件的一種方式包括：

基板；

設置在所述基板的上方的第1導電層；

覆蓋所述第1導電層的上方及側方的壓電體層；

緩沖層，其設置在所述壓電體層的上方，沿該壓電體層的頂面的邊緣而設置；以及

至少覆蓋所述緩沖層及所述壓電體層的第2導電層。

這樣的壓電元件，其壓電體層的壓電材料由第2導電層覆蓋，并且該第2導電層的應力集中部位與覆蓋壓電材料的區(qū)域分隔開。由此，上述應用例的壓電元件可抑制例如大氣等氛圍中的水分與壓電材料的接觸，從而壓電材料難以劣化而可靠性變高。

還有，在本發(fā)明的記載中，將“上方”這樣的表述用為例如“在特定物(以下稱為“A”)的“上方”形成其他特定物(以下稱為“B”)”等。在本發(fā)明的記載中，在該例子的情況下，作為包括在A上直接形成B的情況和在A上隔著其他物形成B的情況，使用“上方”這樣的表述。

[應用例2]

在應用例1的壓電元件中：

所述緩沖層具有連接該緩沖層的頂面及所述壓電體層的側面的第1側面和連接所述緩沖層的頂面及所述壓電體層的頂面的第2側面；

所述第2側面相對于所述緩沖層的頂面的傾斜度比所述第1側面相對于所述緩沖層的頂面的傾斜度小。

這樣的壓電元件，因為在緩沖層的第2側面與壓電體層的頂面相連接的部位，在第2導電層中難以產生殘留應力，所以能夠提高可靠性。

[應用例3]

在應用例1或應用例2的壓電元件中：

還包括：覆蓋所述壓電體層的頂面且設置在該壓電體層與所述第2導電層之間的第3導電層；

其中，所述緩沖層設置于所述第3導電層的上方。

這樣的壓電元件，因為在形成緩沖層時，第3導電層成為蝕刻停止層，并且能夠保護壓電體層的上方，所以壓電體層更加難以與水分等接觸，從而能夠進一步提高可靠性。

[應用例4]

在應用例1～應用例3的任意一例的壓電元件中：

所述緩沖層的材質包括從氧化鋁、氧化鈦、氮化硅及氧化鑭鎳中選擇的至少一種。

這樣的壓電元件，因為具備使水分難以透過的緩沖層，所以壓電材料進一步難以劣化，能夠使可靠性進一步提高。

[應用例5]

在應用例1～應用例4的任意一例的壓電元件中：

具有多個包括所述第1導電層、所述壓電體層、所述緩沖層及所述第2導電層的疊層結構；

所述第1導電層成為各所述疊層結構中的分立電極，所述第2導電層成為多個所述疊層結構中的共用電極。

這樣的壓電元件，因為第2導電層成為共用電極，所以具有與上述的壓電元件同樣高的可靠性，并且小型且制造容易。