液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置，其中方法包括在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件；通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，所述氮化硅保护膜的内应力为压应力。本发明专利技术通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，氮化硅保护膜的内应力为压应力，所以可以防止墨水接触到压电陶瓷薄膜层，可以更可靠地防止压电陶瓷薄膜层被墨水腐蚀破坏，并且氮化硅保护膜的内应力为压应力，因此可以有效防止振动板的位移量减小。

【技术实现步骤摘要】
液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置
本专利技术涉及打印设备技术，尤其涉及一种液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置。
技术介绍
打印设备的液体喷头是通过压电元件和振动板的变形，使液体喷头的压力腔室的体积发生变化，从而将压力腔室中的墨水从液体喷头的喷嘴喷出，实现打印设备的打印操作。现有技术中，打印设备中的液体喷头通过压电元件作为振动源把墨水喷出，主要有两种类型：一种液体喷头是压电元件和振动板设置于压力腔室的外部，通过压电元件和振动板的变形，使得压力腔室的体积发生变化，从而把墨滴从喷嘴喷出。另一种液体喷头是将振动板设置在压力腔室内部，形成悬臂梁或振动梁结构，通过向振动板上的压电元件施加电压而使振动板发生振动，压力腔室内的墨水因为振动板的振动而从喷嘴喷出。压电元件包括依次层叠的下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极层。由于压电元件置于压力腔室的墨水中，因而需要对压电元件进行防墨水腐蚀保护。现有技术中，在液体喷头中每个压电元件的上电极上表面以及压电元件的侧表面设置保护膜，其中，保护膜的材料为氧化硅或有机材料(光敏的聚酞亚胺)。但是，上述保护膜中产生的应力可以是张应力(如图1A所示)，所以有压缩力作用在压电元件上，导致压电元件驱动振动板产生的位移量下降。为了使压电元件的保护膜的应力为压应力(如图1B所示)，另一种现有技术中，通过用氧化铝作为保护膜，且保护膜的应力与压电元件的应力之和为压应力，可以增大压电元件驱动振动板产生的位移量，但氧化铝为碱性氧化物，不能置于具有酸性的墨水中，且氧化铝置于墨水中时，氧化铝保护膜的致密度不足以防止墨水对液体喷头的压电元件的渗透，从而导致压电元件容易被墨水腐蚀破，影响打印装置的打印质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置，用于解决现有技术中液体喷头的压电元件容易被墨水腐蚀且振动板产生的位移量下降的技术缺陷。本专利技术提供的液体喷头制造方法，包括：在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件；通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，所述氮化硅保护膜的内应力为压应力。本专利技术提供的液体喷头，该液体喷头是用如上所述的液体喷头制造方法制造的。本专利技术提供的打印装置，该打印装置上设置有如上所述的液体喷头。本专利技术提供的液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置，通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，氮化硅保护膜的内应力为压应力，所以可以防止墨水接触到压电陶瓷薄膜层，可以更可靠地防止压电陶瓷薄膜层被墨水腐蚀破坏，并且氮化硅保护膜的内应力为压应力，因此可以有效防止振动板的位移量减小。附图说明图1A为现有的液体喷头的压电元件上的保护膜受到压应力时的变形示意图；图1B为现有的液体喷头的压电元件上的保护膜受到张应力时的变形示意图；图2为本专利技术实施例提供的液体喷头制造方法的流程图；图2A为图2中步骤100的一种具体实施方式的流程图；图3A-图3K为本专利技术实施例提供的液体喷头制造方法的制造过程示意图；图4A为本专利技术实施例提供的液体喷头在振动板远离喷嘴时的状态示意图；图4B为本专利技术实施例提供的液体喷头在振动板靠近喷嘴时的状态示意图；图4C为本专利技术实施例提供的液体喷头在振动板恢复原形时的状态示意图。具体实施方式图2为本专利技术实施例提供的液体喷头制造方法的流程图；如图2所示，本实施例提供的液体喷头制造方法，包括：步骤100，在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件。图2A为图2中步骤100的一种具体实施方式的流程图；图3A-图3K为本专利技术实施例提供的液体喷头制造方法的制造过程示意图；如图2A所示，具体地，步骤100，在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件；可以包括：步骤101，在基板上表面形成二氧化硅层，在所述二氧化硅层上表面形成氮化硅层，所述二氧化硅层和氮化硅层形成振动板；所述二氧化硅层的厚度为0.5μm-1.0μm，所述氮化硅层的厚度为0.2μm～0.6μm。如图3A所示，在基板1的上表面形成二氧化硅层31，具体是将作为基板1的硅片在含有氧气或水蒸气的氧化性环境中进行高温处理(如氧化温度为1180℃，通干燥氧气，时间为10分钟，接着通潮湿氧气，时间约为9小时，然后通干燥氧气，时间为30分钟)，形成二氧化硅层31。如图3B所示，在二氧化硅层31上通CVD法或PVD法生长氮化硅层32。其中，二氧化硅层31的厚度可为0.5μm～1.0μm，氮化硅层32的厚度可为0.2μm～0.6μm。二氧化硅层31和氮化硅层32用于形成振动板。在形成二氧化硅层31的过程中，由于需要1180℃的高温氧化处理过程，很容易导致热应力的产生，在降温过程中，基板1和二氧化硅层31内部残留张应力，导致二氧化硅层31发生翘曲变形。步骤102，在所述氮化硅层上表面形成下电极，所述下电极为铂金层或铱层，或铂金与铱组成的复合层；所述下电极的厚度为0.1μm～0.2μm。如图3C所示，在氮化硅层32上形成压电元件，具体地，在氮化硅层32上形成下电极41。下电极41为在氮化硅层32上形成的铂金(Pt)层或铱(Ir)层或铂金和铱组成的复合层，下电极41的厚度可以为0.1μm～0.2μm，可通过溅射法等使铂金或铱等附着在氮化硅层32上。另外，为提高下电极41在氮化硅层32上的紧密度，还可在下电极41形成之前，通过溅射法或真空电镀法形成由钛组成的钛层(图中未示)，在钛层上形成下电极41。步骤103，在所述下电极上表面形成压电陶瓷薄膜层，所述压电陶瓷薄膜层为压电薄膜材料形成，厚度为1.0μm～1.5μm。如图3D所示，在下电极41上表面形成压电陶瓷薄膜层42，压电陶瓷薄膜层42可以由压电薄膜材料形成，本实施例中，形成压电陶瓷薄膜层42的材料可以优选为：以锆钛酸铅[Pb(Zr,Ti)O3：PZT]为主要成分的材料形成，此外，也可以使用铌镁酸铅和钛酸铅的固溶体[Pb(Mgl/3Nb2/3)O3-PbTiO3:PMN-PT]、锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体[PbZn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3:PZN-PT]等材料。具体地，在下电极41上表面旋涂压电体前驱体膜，通过烧结使压电体前驱体结晶，形成具有压电效应的薄膜晶体层。通过该烧结工艺，压电体前驱体膜由非结晶状态变成菱面体结晶构造，向呈机电转换作用的薄膜变化。每次形成压电陶瓷层的厚度约70nm-200nm，为了形成压电陶瓷薄膜层42，所需的厚度，可以通过多次重复进行如上的前驱体膜的形成和烧结工艺。假设烧结一次涂敷的前驱体膜的膜厚为200nm，将其重复六次，则压电陶瓷薄膜层42的厚度为1.2um，每次的烧结温度约为650-700℃，每次烧结时间为30-60分钟。通过多次的薄膜生长，可以依次受到下层的压电体膜的影响结晶生长，使压电陶瓷薄膜层42有良好的结晶取向度。同理，由于需要650-700℃的高温和长时间的烧结处理过程，很容易导致热应力的产生，在降温过程中，压电元件残留张应力，导致压电元件发生翘曲变形。步骤104，在所述压电陶瓷薄膜层上表面形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体喷头制造方法，其特征在于,包括：在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件；通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，所述氮化硅保护膜的内应力为压应力。

【技术特征摘要】
1.一种液体喷头制造方法，其特征在于,包括：在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件；通过等离子体增强化学气相沉积法在所述压电元件的上表面和侧面形成氮化硅保护膜，所述氮化硅保护膜的内应力为压应力；所述等离子体增强化学气相沉积法的反应气体为SiH4和NH3，载气为惰性气体；其中，SiH4和NH3的流量比为0.1～4.0；所述氮化硅保护膜的沉积温度为200℃至400℃之间，反应压强为100mTorr至500mTorr之间；射频功率源的功率为100W～300W，频率为50KHz～500KHz；所述氮化硅保护膜的厚度为100nm～400nm；所述氮化硅保护膜的压应力为0.5GPa～2.0GPa，且密度为2.3g/cm3～3.0g/cm3。2.根据权利要求1所述的液体喷头制造方法，其特征在于，所述在基板上表面依次层叠振动板、下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极，所述下电极、压电陶瓷薄膜层和上电极形成压电元件，包括：在基板上表面形成二氧化硅层，在所述二氧化硅层上表面形成氮化硅层，所述二氧化硅层和氮化硅层形成振动板；所述二氧化硅层的厚度为0.5μm～1.0μm，所述氮化硅层的厚度为0.2μm～0.6μm；在所述氮化硅层上表面形成下电极，所述下电极为铂金层或铱层，或铂金与铱组成的复合层；所述下电极的厚度为0.1μm～0.2μm；在所述下电极上表面形成压电陶瓷薄膜层，所述压电陶瓷薄膜层为压电薄膜材料形成，厚度为1.0μm～1.5μm；在所述压电陶瓷薄膜层上表面形成上电极，所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓坤，佟鑫，
申请(专利权)人：珠海纳思达企业管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44