压电装置、液体喷射头、液体喷射设备及压电装置的制造方法制造方法及图纸

提供了一种压电装置，包括：基板(10)，所述基板上设置有多个凹部(12)；振动板(50)，其设置在所述基板的一个表面侧；和压电元件(300)，其设置在所述振动板(50)上方，并且在所述压电元件上自基板(10)侧层叠有第一电极(60)、压电层(70)以及第二电极(80)，其中所述第一电极(60)形成为具有第一宽度，所述第一宽度在至少一个凹部(12)的并排设置方向上比所述凹部在所述并排设置方向上的尺寸小，并且所述压电层(70)延伸到所述第一电极(60)的在所述并排设置方向上的外侧，并且所述压电层(70)具有第二宽度，所述第二宽度比所述第一宽度大且比所述凹部(12)在所述并排设置方向上的宽度小，所述振动板(50)含有氧化锆层(52)，并且当氧化锆层(52)的与具有所述第一宽度的所述第一电极相对应的区域被设定为第一区域(p)，氧化锆层(52)的与所述压电层(70)设置在所述第一区域(p)的在所述并排设置方向的外侧的区域相对应的区域被设定为第二区域(q)，并且氧化锆层(52)的与在所述第二区域(q)的所述并排设置方向的外侧的凹部(12)相对应的区域被设定为第三区域(r)时，所述氧化锆层(52)在所述第一区域(p)中在厚度方向的至少第一电极(60)侧含有粒状晶体，并且在所述第三区域(r)中含有柱状晶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电装置、液体喷射头、液体喷射设备及压电装置的制造方法
本专利技术涉及一种包括压电元件的压电装置、包括压电装置的液体喷射头、包括液体喷射头的液体喷射设备以及压电装置的制造方法，其中压电元件包括含有氧化锆层的振动板。
技术介绍
在用于压电装置的压电元件中，由具有机电转换功能的压电材料形成的铁电层(例如，结晶的介电材料)介于两个电极之间，并且已知作为振动板的一部分的包括氧化锆(ZrO2)层的压电元件为这样的压电元件。已经提出了通过使用溅射方法等形成金属锆层并且通过进行金属锆层的热氧化来形成氧化锆层的方法(例如，参见PTL1)。另外，为了获得与基底层或振动板的第一电极的粘着性优异的氧化锆层，使用了粒状晶粒(参见PTL2和3)。引用列表专利文献PTL1：JP-A-2005-294438PTL2：JP-A-2013-202858PTL3：JP-A-2014-176985
技术实现思路
技术问题然而，近年来，期望提供一种能够以低驱动电压实现大位移的具有高位移效率的所谓的压电元件，但是其可靠性尚不足够。这不仅是关于氧化锆层和第一电极之间的粘着性的问题，而且氧化锆层的韧性不足也可能是该问题的原因。这样的问题不仅存在于诸如喷墨式记录头的液体喷射头中使用的压电元件中，而且还以相同方式存在于其他装置中使用的压电元件中。本专利技术是考虑到这些情况而做出的，并且其目的在于提供一种包括具有提高的可靠性的压电元件的压电装置、液体喷射头、液体喷射设备以及压电装置的制造方法。解决问题的方案根据解决上述问题的本专利技术的一个方案，提供了一种压电装置，包括：基板，所述基板上设置有多个凹部；振动板，其设置在所述基板的一个表面侧；以及压电元件，其设置在所述振动板上方，并且在所述压电元件上自基板侧层叠有第一电极、压电层以及第二电极，其中所述第一电极形成为具有第一宽度，所述第一宽度在至少一个凹部的并排设置方向上比所述凹部在所述并排设置方向上的尺寸小，并且所述压电层延伸到所述第一电极的在所述并排设置方向上的外侧，并且所述压电层具有第二宽度，所述第二宽度比所述第一宽度大且比所述凹部在所述并排设置方向上的宽度小，所述振动板含有氧化锆层，并且当氧化锆层的与具有所述第一宽度的所述第一电极相对应的区域被设定为第一区域时，氧化锆层的与所述压电层设置在所述第一区域的在所述并排设置方向的外侧的区域相对应的区域被设定为第二区域，并且所述氧化锆层的与在所述第二区域的在所述并排设置方向的外侧的凹部相对应的区域被设定为第三区域时，所述氧化锆层在所述第一区域中在厚度方向的至少第一电极侧含有粒状晶体，并且在所述第三区域中含有柱状晶体。在这种情况下，氧化锆层的与第一电极接触的部分作为粒状晶体确保了粘着性。同时，当压电元件向凹部侧变形时作为支撑压电元件的臂部的第三区域作为柱状晶体确保了韧性，并且通过防止损坏和位移减小，能够得到具有高可靠性的压电装置。此处，优选地，所述氧化锆层在所述第二区域中含有粒状晶体。据此，第二区域中的压电层与氧化锆层的粘着性提高，韧性也提高，因此可靠性也提高。优选地，所述氧化锆层至少在所述第一区域中，包括设置在所述厚度方向的所述第一电极侧的含有粒状晶体的第一层以及设置在所述基板侧的含有柱状晶体的第二层。据此，第一区域中的第一电极和氧化锆层之间的粘着性提高，韧性也提高，因此可靠性也提高。优选地，所述氧化锆层的在所述第一区域中的厚度大于在所述第三区域中的厚度。据此，压电元件的一部分中的振动板厚，臂部具有薄的结构，因此提高了位移效率。优选地，所述氧化锆层含有钇。据此，氧化锆层的韧性提高，并且可靠性进一步提高。根据本专利技术的另一方案，提供了一种液体喷射头，包括：上述的压电装置；和与凹部连通以喷射液体的喷嘴口。在这种情况下，可以实现包括具有提高的可靠性的压电元件的液体喷射头。根据本专利技术的又一方案，提供了一种液体喷射设备，包括上述的液体喷射头。在这种情况下，可以实现包括具有提高的可靠性的压电元件的液体喷射设备。根据本专利技术的再一方案，提供了一种压电装置的制造方法，所述压电装置包括：基板，所述基板上设置有多个凹部；振动板，其设置在所述基板的一个表面侧；以及压电元件，其设置在所述振动板上方，并且在所述压电元件上自基板侧层叠有第一电极、压电层以及第二电极，其中所述第一电极形成为具有第一宽度，所述第一宽度在至少一个凹部的并排设置方向上比所述凹部在所述并排设置方向的尺寸小，并且所述压电层延伸到所述第一电极的在所述并排设置方向的外侧，并且所述压电层具有第二宽度，所述第二宽度比所述第一宽度大且比所述凹部在所述并排设置方向上的宽度小，所述振动板含有氧化锆层，并且当氧化锆层的与具有所述第一宽度的所述第一电极相对应的区域被设定为第一区域，所述氧化锆层的与所述压电层设置在所述第一区域的在所述并排设置方向的外侧的区域相对应的区域被设定为第二区域，并且所述氧化锆层的与在所述第二区域的在所述并排设置方向的外侧的凹部相对应的区域被设定为第三区域时，所述氧化锆层在所述第一区域中在厚度方向的至少第一电极侧含有粒状晶体，并且在所述第三区域中含有柱状晶体，所述方法包括：通过使用液相法形成所述氧化锆层的含有粒状晶体的一部分；和通过氧化使用气相法形成的锆层来形成所述氧化锆层的含有柱状晶体的一部分。在这种情况下，氧化锆层的与第一电极接触的部分作为粒状晶体确保了粘着性。同时，当压电元件向凹部侧变形时作为支撑压电元件的臂部的第三区域作为柱状晶体确保了韧性，并且通过防止损坏或位移减小，能够制造具有高可靠性的压电装置。附图说明[图1]图1示出了根据本专利技术实施例1的记录头的分解立体图。[图2A]图2A示出了根据本专利技术实施例1的记录头的平面图。[图2B]图2B示出了根据本专利技术实施例1的记录头的截面图。[图3]图3示出了根据本专利技术实施例1的记录头的主要部分的放大截面图。[图4A]图4A示出了根据本专利技术实施例1的氧化锆的SEM图像。[图4B]图4B示出了根据本专利技术实施例1的氧化锆的SEM图像。[图5A]图5A示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图5B]图5B示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图5C]图5C示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图5D]图5D示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图5E]图5E示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图6A]图6A示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图6B]图6B示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图6C]图6C示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图7A]图7A示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图7B]图7B示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图8A]图8A示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图8B]图8B示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图8C]图8C示出了显示根据本专利技术实施例1的记录头的制造方法的截面图。[图9]图9是根据本专利技术实施例2的记录头的截面图。[图10A]图10A示出了显示根据本专利技术实施例2的记录头的制造方法的截面图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电装置，包括：基板，所述基板上设置有多个凹部；振动板，其设置在所述基板的一个表面侧；以及压电元件，其设置在所述振动板上方，并且在所述压电元件上自基板侧层叠有第一电极、压电层和第二电极，其中所述第一电极形成为具有第一宽度，所述第一宽度在至少一个凹部的并排设置方向上比所述凹部在所述并排设置方向上的尺寸小，并且所述压电层延伸到所述第一电极的在所述并排设置方向上的外侧，并且所述压电层具有第二宽度，所述第二宽度比所述第一宽度大且比所述凹部在所述并排设置方向上的宽度小，所述振动板含有氧化锆层，并且当所述氧化锆层的与具有所述第一宽度的所述第一电极相对应的区域被设定为第一区域，所述氧化锆层的与所述压电层设置在所述第一区域的在所述并排设置方向的外侧的区域相对应的区域被设定为第二区域，并且所述氧化锆层的与在所述第二区域的所述并排设置方向的外侧的凹部相对应的区域被设定为第三区域时，所述氧化锆层在所述第一区域中在厚度方向的至少第一电极侧含有粒状晶体，并且在所述第三区域中含有柱状晶体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 JP 2015-1800191.一种压电装置，包括：基板，所述基板上设置有多个凹部；振动板，其设置在所述基板的一个表面侧；以及压电元件，其设置在所述振动板上方，并且在所述压电元件上自基板侧层叠有第一电极、压电层和第二电极，其中所述第一电极形成为具有第一宽度，所述第一宽度在至少一个凹部的并排设置方向上比所述凹部在所述并排设置方向上的尺寸小，并且所述压电层延伸到所述第一电极的在所述并排设置方向上的外侧，并且所述压电层具有第二宽度，所述第二宽度比所述第一宽度大且比所述凹部在所述并排设置方向上的宽度小，所述振动板含有氧化锆层，并且当所述氧化锆层的与具有所述第一宽度的所述第一电极相对应的区域被设定为第一区域，所述氧化锆层的与所述压电层设置在所述第一区域的在所述并排设置方向的外侧的区域相对应的区域被设定为第二区域，并且所述氧化锆层的与在所述第二区域的所述并排设置方向的外侧的凹部相对应的区域被设定为第三区域时，所述氧化锆层在所述第一区域中在厚度方向的至少第一电极侧含有粒状晶体，并且在所述第三区域中含有柱状晶体。2.根据权利要求1所述的压电装置，其中所述氧化锆层在所述第二区域中含有粒状晶体。3.根据权利要求1或2所述的压电装置，其中所述氧化锆层至少在所述第一区域中，包括设置在所述厚度方向的所述第一电极侧的含有粒状晶体的第一层以及设置在所述基板侧的含有柱状晶体的第二层。4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电装置，其中所述氧化锆层的在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山雅夫，板山泰裕，横山直人，平井荣树，高部本规，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP