制造致动器装置的方法以及液体喷射设备制造方法及图纸

公开了一种制造致动器装置的方法和液体喷射装置，其通过防止振动板分离而实现了提高的耐久性和可靠性。该方法包括在衬底的一侧上制造振动板的步骤以及在该振动板上制造由下电极、压电层和上电极构成的压电元件的步骤。振动板制造步骤包括绝缘膜形成子步骤，在该子步骤中通过溅射在衬底的所述一侧上形成锆层，将具有锆层的衬底以２００ｍｍ／ｍｉｎ或更大的速度插入加热到７００℃以上的热氧化炉而使锆层热氧化，由此形成氧化锆绝缘膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造致动器装置的方法以及使用该致动器装置喷射液滴的液体喷射设备，该致动器装置通过用振动板构成压力产生腔的一部分，在此振动板之上形成具有压电层的压电元件并通过压电元件的位移来使振动板变形。
技术介绍
一种包括被构造成通过施加电压来产生位移的压电元件在内的致动器装置被用作安装在例如用于喷射液滴的液体喷射设备上的液体喷头的液体喷射装置。对于上述液体喷射设备，已知一种包括喷墨记录头的喷墨记录装置，该喷墨记录头被构造为通过使用振动板构成与喷嘴孔连通的压力产生腔的一部分，通过用压电元件使此振动板变形来对压力产生腔中的墨水施压，从而从喷嘴孔喷射出墨滴。两种喷墨记录头被投入实用，一种安装有构造成在压电元件的轴向上伸长和收缩的纵向振动模式致动器装置，一种安装有弯曲振动模式的致动器装置。而且，作为应用弯曲振动模式的致动器装置的那一种，例如有一种被构造成按照成膜技术在振动板的整个表面形成均匀压电膜，并按照光刻方法通过将此压电层切割成与压力产生腔相对应的形状而独立于各个压力产生腔来形成压电元件。作为构造这种压电元件的压电材料层的材料，例如使用锆钛酸铅(PZT)。在此情况下，当焙烧该压电材料层时，压电材料层的铅成分扩散到二氧化硅(SiO2)膜中，该二氧化硅膜设置在由硅(Si)制成的通道形成衬底的表面上用于构成振动板。所以，有这样的问题，即二氧化硅的熔点由于该铅成分的扩散而降低，并且二氧化硅由于在焙烧压电材料层时的热而熔化。为了解决该问题，例如有这样的技术，其在二氧化硅膜上构成振动板，提供具有预定厚度的氧化锆膜，在此氧化锆层上提供压电材料层，从而防止来自压电材料层的铅成分扩散到二氧化硅膜中(例如参见专利文献1)。该氧化锆膜例如通过按照溅射方法形成锆膜并随后使此锆层受到热氧化而形成。因此，会存在出现缺陷的问题，例如由于使锆膜受到热氧化时所产生的应力而导致在二氧化锆膜上出现裂纹。同时，如果在通道形成衬底与氧化锆膜之间存在大的应力差，则还会出现这样的问题，即例如由于通道形成衬底的变形等而在通道形成衬底上形成压力产生腔之后使锆膜脱落。专利文献1日本未审查专利公布No.11(1999)-204849(图1、图2、第5页)。
技术实现思路
解决上述问题的本专利技术第一方面是一种制造致动器装置的方法，包括以下步骤在衬底的一个表面上形成振动板；以及在所述振动板上形成具有下电极、压电层和上电极的压电元件。在此，所述形成振动板的步骤至少包括绝缘膜形成步骤，即通过按照溅射方法在所述衬底的所述一个表面侧之上形成锆层，并将形成有所述锆层的所述衬底以大于或等于200mm/min的速度插入加热到大于或等于700℃的温度的热氧化炉而使所述锆层热氧化，来形成由氧化锆制成的绝缘膜。根据第一方面，可以提高绝缘膜的粘附力并可以防止出现绝缘膜剥离等。本专利技术的第二方面是根据第一方面的制造致动器装置的方法，其中，加热所述热氧化炉的所述温度被设定在从850℃到1000℃的范围中。根据第二方面，可以通过设定相对较高的温度来加热热氧化炉来抑制绝缘膜应力的增大，由此防止由应力导致在绝缘膜上出现裂纹。本专利技术的第三方面是根据第一或第二方面的制造致动器装置的方法，其中，在将所述衬底插入所述热氧化炉中时所述锆层的温度升高速率被设成大于或等于300℃/min。根据第三方面，可以通过对锆层设定相对较快的温度升高速率来更可靠地抑制绝缘膜应力的增大，并可以增大绝缘膜的密度。本专利技术的第四方面是根据第三方面的制造致动器装置的方法，其中，在所述绝缘膜形成步骤中所述绝缘膜的密度被设成大于或等于5.0g/cm3。根据第四方面，绝缘膜形成为致密膜。因此，可以有效抑制压电层的铅(Pb)成分扩散到弹性膜中。本专利技术的第五方面是根据第一至第四方面中任一项的制造致动器装置的方法，其中，在所述绝缘膜形成步骤中所述绝缘膜的膜厚被设成大于或等于40nm。根据第五方面，可以可靠抑制压电层的铅(Pb)成分扩散到弹性膜中。本专利技术的第六方面是一种制造致动器装置的方法，包括以下步骤在衬底的一个表面上形成振动板；以及在所述振动板上形成具有下电极、压电层和上电极的压电元件。在此，所述形成振动板的步骤至少包括以下步骤通过在所述衬底的所述一个表面侧之上形成锆层，并在以预定温度升高速率将所述锆层加热到预定温度的同时使所述锆层热氧化，而形成由氧化锆制成的绝缘膜；以及通过在小于或等于所述锆层的热氧化中的最高温度的温度下使所述绝缘膜退火来调节所述绝缘膜的应力。根据第六方面，提高了构成振动板的绝缘膜的粘附力。而且，还可以抑制同一晶片中绝缘膜粘附力的不均匀性，并可以制造具有均匀压电元件位移特性的致动器装置。本专利技术的第七方面是根据第六方面的制造致动器装置的方法，其中，所述锆层热氧化时的所述温度升高速率被设成大于或等于5℃/sec。根据第七方面，可以进一步提高绝缘膜的粘附力。而且，因为绝缘膜的密度增大，所以可以抑制压电层的铅(Pb)成分扩散到弹性膜中。本专利技术的第八方面是根据第七方面的制造致动器装置的方法，其中，所述锆层热氧化时的所述温度升高速率被设成大于或等于50℃/sec。根据第八方面，通过将温度升高速率设成大于或等于预定值而使绝缘膜形成为更致密的膜，并且可靠提高了绝缘膜的粘附力。本专利技术的第九方面是根据第八方面的制造致动器装置的方法，其中，在所述锆层热氧化时通过RTA方法来加热所述锆层。根据第九方面，可以通过使用RTA方法在所期望的温度升高速率下加热锆层。本专利技术的第十方面是根据第七至第九方面中任一项的制造致动器装置的方法，其中，在所述绝缘膜形成步骤中所述绝缘膜的密度被设成大于或等于5.0g/cm3。根据第十方面，绝缘膜形成为致密膜。因此，可以有效抑制压电层的铅(Pb)成分扩散到弹性膜中。本专利技术的第十一方面是根据第十方面的制造致动器装置的方法，其中，在所述绝缘膜形成步骤中所述绝缘膜的膜厚被设成大于或等于40nm。根据第十一方面，可以可靠抑制压电层的铅(Pb)成分扩散到弹性膜中。本专利技术的第十二方面是根据第六至第十一方面中任一项的制造致动器装置的方法，其中，所述锆层热氧化时的温度被设定在从800℃到1000℃的范围中。根据第十二方面，可以有利地使锆层热氧化，并可以更加可靠地提高绝缘膜的粘附力。本专利技术的第十三方面是根据十二方面的制造致动器装置的方法，其中，所述绝缘膜退火时的温度被设定在从800℃到900℃的范围中。根据第十三方面，可以在不减小粘附力的情况下调节绝缘膜的应力。本专利技术的第十四方面是根据第十三方面的制造致动器装置的方法，其中，所述绝缘膜的退火时间段被调节在从0.5小时到2小时的范围中。根据第十四方面，可以在不减小粘附力的情况下可靠调节绝缘膜的应力。本专利技术的第十五方面是根据第一至第十四方面中任一项的制造致动器装置的方法，其中所述形成振动板的步骤包括在由单晶硅衬底制成的所述衬底的所述一个表面之上形成由二氧化硅(SiO2)制成的弹性膜的步骤。在此，所述绝缘膜形成在所述弹性膜之上。根据第十五方面，即使当绝缘膜下方的膜是由二氧化硅制成的弹性膜时，也提高了粘附力。本专利技术的第十六方面是根据第一至第十五方面中任一项的制造致动器装置的方法，其中，所述形成压电元件的步骤至少包括在所述振动板之上形成由锆钛酸铅(PZT)制成的压电层的步骤。根据第十六方面，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造致动器装置的方法，包括以下步骤：在衬底的一个表面上形成振动板；以及在所述振动板上形成具有下电极、压电层和上电极的压电元件，其中所述形成振动板的步骤至少包括绝缘膜形成步骤，所述绝缘膜形成步骤通过按照溅射方法在所 述衬底的所述一个表面侧之上形成锆层，并将形成有所述锆层的所述衬底以大于或等于２００ｍｍ／ｍｉｎ的速度插入加热到大于或等于７００℃的温度的热氧化炉而使所述锆层热氧化，来形成由氧化锆制成的绝缘膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤牧，村井正己，李欣山，新保俊尚，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]