[發明專利]具有處于薄膜片材中且基本垂直于襯底的電極的壓電機構

有效

• 申請號: 201080068874.0
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN103069598A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: T.S.克魯斯-烏里貝;P.馬迪洛維奇
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰

相關申請

本專利申請涉及先前提交的并且目前待決的、名稱為“Piezoelectric?actuator?having?embedded?electrodes”的PCT國際專利申請，其于2009年10月30日提交，分配的專利申請號為PCT/US09/62866?（代理人卷號為200902858-1）。

背景技術

采用流體噴射裝置噴射流體滴。例如，噴墨打印裝置向媒質（如紙）噴射墨水滴以在媒質上形成圖像。一種流體噴射裝置是壓電流體噴射裝置。在壓電流體噴射裝置中，利用壓電效應機械地噴射流體滴。具體地，在壓電材料制成的柔性片材中感生出電場，從而導致片材物理地變形。片材的物理變形減小了相鄰腔中流體的體積，從而噴射一個或多個流體滴。

附圖說明

圖1是壓電流體噴射組件的示例性截面側視圖。

圖2是壓電流體噴射組件的示例性仰視圖。

圖3是壓電流體噴射組件的執行器的詳細的示例性截面前視圖。

圖4是壓電流體噴射組件的執行器的一部分的另一個詳細的示例性截面前視圖。

圖5是壓電流體噴射組件的執行器的一部分的比圖3和4更加詳細的示例性截面前視圖。

圖6是壓電流體噴射組件的執行器的示例性制造方法的流程圖。

圖7是形成壓電執行器的電極的示例性添加方法的流程圖。

圖8A和8B是描繪圖7方法的示例性性能的視圖。

圖9是形成壓電執行器的電極的示例性刪減方法的流程圖。

圖10A和10B是描繪圖9方法的示例性性能的視圖。

圖11是在壓電執行器的電極上形成金屬層的示例性方法的流程圖。

圖12A和12B是描繪圖11方法的示例性性能的視圖。

圖13是在電極之間沉積材料以形成壓電執行器的薄膜片材的示例性方法的流程圖。

圖14是在壓電執行器的電極上形成表面電極的示例性方法的流程圖。

圖15A和15B是描繪圖14方法的示例性性能的視圖。

圖16是示例性典型流體噴射裝置的框圖。

具體實施方式

如在背景技術中提到的，在壓電流體噴射裝置中，在壓電材料制成的柔性片材內感生出電場會導致片材物理地變形。從片材表面到相鄰腔內的流體的這種機械響應傳遞使得流體發生位移并被加壓，從而噴射出一個或多個流體滴。電場是通過在置于柔性片材上的電極上施加電壓而在片材內感生出的。

常規上，電極是以相對置的方式布置在片材上。第一個電極連接到片材的上表面，而下電極連接到片材的下表面。這種電極布置結構在向電極間施加給定電壓時能夠提供來自片材的相對較大的機械響應。然而，制造具有以這種相對置方式布置在片材上的電極的流體噴射裝置意味著必須與電極形成可靠的電連接，這相對較難實現，會導致較高的制造成本。

因此，已經嘗試的一種將電極布置在片材上的低成本方案是將兩個電極安置在片材的同一表面上，例如以相間交叉的方式，從而得到所謂的交叉電極（或稱交指型電極）。在電極布置在片材同一表面上的流體噴射裝置中形成連接到兩個電極的電連接較容易實現，因此導致較低的制造成本。然而，這種電極布置對于向電極間施加的給定電壓，在片材內提供的感生機械響應較小。當壓電材料是壓電陶瓷時，交叉電極具有另一優點。在此情形中，在壓電陶瓷膜的一個表面上不存在電極，這允許使用更大范圍的籽晶材料，以便在薄膜生長時對齊晶體結構。盡管如此，使用這種交叉電極時導致的相對較低的機械響應還是阻礙了目前對交叉電極的應用。

發明人已經研發出了一種方案，其中，可將電極布置在片材的同一表面內同時仍實現與將電極以相對置方式布置在片材上時幾乎相同的性能。在本發明的方案中，交叉電極在壓電陶瓷片材內從片材的第一表面（諸如下表面）朝向片材的與第一表面相反的第二表面（諸如上表面）延伸，而不是將交叉電極安置在片材的同一平面上。交叉電極具有至少基本垂直于襯底（諸如隔片）的側表面，壓電陶瓷片材位于所述襯底上。

發明人已經發現，與將電極布置在片材的相對側相比，使電極處于壓電陶瓷片材中仍能提供較容易的電連接以及提供形成這類電連接時較高的可靠性。與將電極布置在片材的相對側相比，使得電極在片材的同一表面內可以提供在片材中感生的近乎相同或更大的機械響應。交叉電極的側表面至少基本垂直于襯底（其中壓電陶瓷位于所述襯底上），這在向電極之間施加電壓時提供了在片材中感生的更加優化的電場。