压电薄膜、压电薄膜元件、压电致动器、压电传感器、硬盘驱动器以及喷墨打印头制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能够抑制加工过程中的损害的压电薄膜、以及具备所述压电薄膜的具有高可靠性的压电薄膜元件。在将(K,Na)NbO3作为主成分的压电薄膜中，在规定范围的观察视野内观察所述压电薄膜的表面，在此情况下在所述压电薄膜表面上排列有沿着该表面朝向第1方向具有细长形状的多个第1结晶、沿着所述表面朝向与所述第1方向相交叉的第2方向具有细长形状的多个第2结晶。

【技术实现步骤摘要】
压电薄膜、压电薄膜元件、压电致动器、压电传感器、硬盘驱动器以及喷墨打印头
本专利技术涉及使用了压电薄膜的压电薄膜元件、使用了该压电薄膜元件的压电致动器、压电传感器、具备该压电致动器的硬盘驱动器、以及喷墨打印头。
技术介绍
近年来，在压电材料非铅化的期待不断高涨的形势下使用了铌酸钾钠[(K,Na)NbO3∶KNN]类材料的高质量薄膜的相关于制作以及元件应用的研究开发正在积极地展开着。KNN类材料因为即使是在非铅压电材料中也具有高居里温度并且能够获得良好的压电特性，所以被期待应用到压电薄膜元件。作为运用到压电薄膜元件的应用例如有利用了将被施加于压电薄膜的力转换成电压的压电效应的压电传感器，具体地来说可以列举陀螺仪传感器、压力传感器、脉搏传感器、震动传感器(shocksensor)以及麦克风等。另外，作为利用了在将电压施加于压电薄膜的时候压电薄膜发生变形的逆压电效应的压电致动器可以列举硬盘驱动器磁头、喷墨打印头、或者同样利用了逆压电效应的喇叭、蜂鸣器、谐振器(resonator)等。通过对压电材料实施薄膜化从而元件的微型化就成为可能，因为随着应用领域变得宽广而能够一统将多个元件制作于基板上，所以量产性提高。另外，做成传感器的情况下的灵敏度的提高等性能方面上的优点也很多。为了获得良好的压电特性而必须有高质量的压电薄膜。但是，根据基板与压电薄膜的热膨胀系数差在加热成膜时会有在压电薄膜上发生翘曲的情况，使用了具有像这样的翘曲的压电薄膜的元件恐怕在连续驱动时压电特性会下降。相对于以上所述技术问题在专利文献1所记载的技术中考虑了由KNN类材料构成的压电薄膜与基板的热膨胀系数差，通过做到室温条件下的翘曲具有10m以上的曲率半径从而就抑制了连续驱动时的压电特性的降低。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请公开2009-117785号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题尽管如此，就专利文献1而言有一种担忧为在使用了由KNN类材料构成的压电薄膜的元件制作过程中例如微裂纹的发生等将会成为潜在的损害并且在连续驱动元件的时候会关系到可靠性降低。本专利技术就是借鉴了所述现有技术所存在的技术问题而做出的不懈努力之结果，其目的在于提供一种能够抑制加工过程中的损害的压电薄膜、以及具备所述压电薄膜的具有高可靠性的压电薄膜元件。解决技术问题的手段即，本专利技术的特征在于：在将(K,Na)NbO3作为主成分的压电薄膜中，在规定范围的观察视野内观察所述压电薄膜的表面，在此情况下在所述压电薄膜表面上排列有沿着该表面朝向第1方向具有细长形状的多个第1结晶、沿着所述表面朝向与所述第1方向相交叉的第2方向具有细长形状的多个第2结晶。由此，就能够抑制包含了加工过程中的微裂纹伸展等的损害。另外，使用了像这样的压电薄膜的压电薄膜元件能够抑制起因于所述损害的连续驱动时的疲劳劣化，并且最终结果能够获得高可靠性。根据本专利技术，能够提供能够抑制加工过程中的损害的压电薄膜、以及使用了所述压电薄膜的具备高可靠性的压电薄膜元件例如压电致动器、压电传感器、具备压电致动器的硬盘驱动器、喷墨打印头。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的结构图。图2A是本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜表面的示意图。图2B是本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜表面的示意图。图3A是使用了本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的压电致动器的作为一个例子的被搭载于硬盘驱动器的磁头组件(headassembly)的结构图。图3B是使用了本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的压电致动器的作为另一个例子的喷墨打印头的压电致动器的结构图。图4A是使用了本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的压电传感器的作为一个例子的陀螺仪传感器的结构图(平面图)。图4B是沿着图4A的A-A线的剖视图。图4C是使用了本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的压电传感器的作为第二例的压力传感器的结构图。图4D是使用了本专利技术的一个实施方式所涉及的压电薄膜元件的压电传感器的作为第三例的脉搏传感器的结构图。图5是本专利技术的一个实施方式所涉及的硬盘驱动器的结构图。图6是本专利技术的一个实施方式所涉及的喷墨打印装置的结构图。具体实施方式以下是参照附图并就本专利技术优选的一个实施方式进行详细的说明。还有，在附图中将相同符号标注于相同或者等同的要素。另外，上下左右的位置关系如同附图所示。另外，省略重复的说明。(压电薄膜元件)在图1中表示了本实施方式所涉及的压电薄膜元件的层结构的一个例子。压电薄膜元件100具备基板1、下部电极层2、被形成于下部电极层2上的压电薄膜3、被形成于压电薄膜3上的上部电极层4。即，压电薄膜元件100成为包含夹住压电薄膜3的一对电极层的结构。作为用于基板1的材料例如可以列举单晶硅基板、绝缘体上硅(SOI)基板、石英玻璃基板、由GaAs等构成的化合物半导体基板、由不锈钢等构成的金属基板、或者MgO基板和SrTiO3基板等氧化物单晶基板。基板1的厚度通常为10～1000μm。将具有0.05μm～1.0μm膜厚的下部电极层2形成于基板1上。作为下部电极层2的材料可以列举Pt(白金)、Pd(钯)、Rh(铑)、Au(金)、Ru(钌)、Ir(铱)、Mo(钼)、Ti(钛)、Ta(钽)、Ni(镍)等金属材料；或者SrRuO3和LaNiO3等导电性金属氧化物等。下部电极层2能够由溅射法、真空蒸镀法、印刷法、旋转涂布法(spincoatingmethod)、溶胶-凝胶法等来进行形成。压电薄膜3将由(K,Na)NbO3表示的钙钛矿型氧化物作为主成分，例如能够由溅射法来形成。膜厚作为一个例子可以做到1μm～10μm的程度。关于压电薄膜3的细节将另外说明。最后，将具有0.05μm～1.0μm膜厚的上部电极层4形成于压电薄膜3上。作为上部电极层4的材料可以列举Pt、Pd、Rh、Au、Ru、Ir、Mo、Ti、Ta、Ni等金属材料；或者SrRuO3和LaNiO3等导电性金属氧化物等。上部电极层4能够由溅射法、真空蒸镀法、印刷法、旋转涂布法、溶胶-凝胶法等来进行形成。也可以用保护膜来覆盖压电薄膜元件100。由此，就能够提高可靠性。就压电薄膜元件100而言也可以在下部电极层2以及上部电极层4中的任意一方或者双方与压电薄膜3之间配备中间层。通过光刻以及干式蚀刻法、湿式蚀刻法的尺寸没有特别的限定，例如在以25mm×5mm的尺寸进行图形形成之后通过切断加工基板1从而就能够获得被单片化了的压电薄膜元件100。在此，就压电薄膜3作如下说明。本实施方式的压电薄膜是将(K,Na)NbO3作为主成分。还有，所谓主成分是指构成压电薄膜3的整个成分的70wt％以上，构成的元素的比率为任意，但优选为Na/(K+Na)≥0.5。再有，本实施方式的压电薄膜除了主成分之外优选含有Ta、Zr、Mn当中至少一个元素。作为这些元素的添加效果例如与母组成相比较相对能够提高耐压特性。本实施方式的压电薄膜的表面示意图被表示于图2A中。压电薄膜表面10具有细长形状的多个结晶10a、10b排列在第1方向D1，另外，同样具有细长形状的多个结晶10c、10d排列在第2方向D2。在此，朝向第1方向D1具有细长形状的结晶为第1结晶，朝向第2方向D2具有细长形状的结晶为第2结晶。还有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电薄膜，其特征在于：在将(K,Na)NbO3作为主成分的压电薄膜中，在规定范围的观察视野内观察所述压电薄膜的表面的情况下，在所述压电薄膜的表面上排列有沿着该表面朝向第1方向具有细长形状的多个第1结晶、沿着所述表面朝向与所述第1方向相交叉的第2方向具有细长形状的多个第2结晶。

【技术特征摘要】
2015.10.02 JP 2015-1963641.一种压电薄膜，其特征在于：在将(K,Na)NbO3作为主成分的压电薄膜中，在规定范围的观察视野内观察所述压电薄膜的表面的情况下，在所述压电薄膜的表面上排列有沿着该表面朝向第1方向具有细长形状的多个第1结晶、沿着所述表面朝向与所述第1方向相交叉的第2方向具有细长形状的多个第2结晶。2.如权利要求1所述的压电薄膜，其特征在于：表示所述第1结晶的长边长度相对于短边长度的比的第1长径比的平均值为2以上，表示所述第2结晶的长边长度相对于短边长度的比的第2长径比的平均值为2以上。3.如权利要求2所述的压电薄膜，其特征在于：所述第1长径比的平均值和第2长径比的平均值均为2以上且15以下。4.如权利要求1～3中任意一项所述的压电薄膜，其特征在于：所述第1结晶的长边长度的平均值和所述第2结晶的长边长度的平均值均为2μm以下。5.如权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：广瀬维子，大槻史朗，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP