制造膜或压电膜的方法技术

本发明专利技术提供一种简单方法，来制造如压电膜的膜，其中可以改善基板上的膜的粘附性。包含粒子的气悬体被喷射到基板上以使粒子粘着在其上，其中粒子附着的基板中的粘着表面的维氏硬度Ｈｖ（ｂ）与粒子的维氏硬度Ｈｖ（ｐ）之间的比率在０．３９≤Ｈｖ（ｐ）／Ｈｖ（ｂ）≤３．０８的范围内。粒子与基板之间的粘性因而被改善，以可靠地形成膜。本发明专利技术可满意地应用于压电膜的形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造膜，如压电膜的一种方法。
技术介绍
气悬体沉积(AD)是已知的利用压电材料或类似材料的粒子在基板上形成膜的一种方法，该方法可被用于制造例如在喷墨打印机的打印头中所用的压电致动器等类似元件。这包括向一个基板表面喷射气体(气悬体(aerosol))中散布的微粒子，通过引起微粒与基板碰撞并沉积在基板上而形成压电膜(例如，参见日本公开专利申请11-330577号)。
技术实现思路
但是，上述方法存在一些问题，基板上压电膜的粘性和膜的形成速度根据基板的类型而变化很大。因此，已提出了一些改进措施，如提供一个中间层，例如在基板上的一个钛膜，但这对于改善粘性或膜形成的速度并不一定是足够的。本专利技术根据这样的条件来设计，其目标是提供制造如压电膜的膜的一种简单方法，由此，如基板上的压电膜的膜的粘性可以提高。作为意欲研发制造膜的一种简单方法的重要研究结果，以由此改善基板上的膜的粘性，专利技术人已做出了下文中的发现。在AD中，成膜材料的粒子以高速撞向基板表面，当被嵌入和粘附到基板时这些粒子被压碎。专利技术人已发现，利用AD，当成膜材料的粒子的硬度与基板材料的硬度存在较大差别时，成膜材料的粒子不粘附到该基板上，相信其原因如下。首先，可以认为是，当成膜材料的粒子硬度与基板材料硬度相比足够高时，撞上该基板表面的成膜材料的粒子不会被粉碎。然后，可以认为由于粒子没被粉碎，而作为大的粒子嵌入基板表面，所以粒子在基板上的粘附表面面积小于被粉碎的粒子嵌入基板的情况，并且基板上的粒子的粘附力降低了。另外，可以相信，作为粒子没被充分粉碎的结果，难以形成电和化学活性的粒子新表面(其中，通常仅通过被粉碎，这样的新表面就能够被暴露，电和化学反应就可能发生在这样的新表面上，因为没有氧化或污染)，并且因为该新表面与基板表面在较低的程度在电和化学上结合，所以基板表面上的粒子粘附强度降低。同样，当基板是由易碎材料组成时，容易观察到一个现象，即基板被冲击的材料粒子所蚀刻。如果假定该现象是基于由于粒子与基板相比足够硬而未被粉碎，以及粒子被粉碎时消耗的预期能量被用于损害基板表面的事实，则可以推测粒子没被粉碎。但是，也可以认为是，当成膜材料的粒子硬度充分地小于基板材料的硬度时，与基板表面碰撞的粒子被排斥，而不能嵌入基板表面，没有形成足够的锚层(anchor layer)，使膜的形成很困难。在该情况下，可以认为，如果增加粒子的碰撞能量，则由于增加的碰撞能量有可能把粒子嵌入基板表面。但是，可以认为，当粒子的硬度非常小时，如果增加粒子碰撞能量使粒子自身会被破坏，且它们不能被嵌入基板表面。新表面还可在基板表面内形成，且该新表面被认为是用来增加基板与粒子的粘附力。特别的是，可以认为，当粒子与基板之间的硬度比率在一个合适范围内时，变形、破裂、结构缺陷、错位和应变不仅发生在粒子中，也发生在基板表面，粘附表面面积增加，新表面形成，粒子与基板之间的粘附力增加。基于上述发现和考虑，专利技术人发现考虑粒子硬度与基板表面硬度之间的相对关系是极其有效的，以为了在通过允许粒子粘附到基板上时，控制成膜的特征。特别是，保持粒子硬度与表面基板硬度之间的比率在特定的范围内可以使粒子以被粉碎的状态嵌入基板，或在粒子与基板表面形成电和化学活性的新表面。可替代地，利用全部这些发现可以改善粒子与基板之间的粘附性。本专利技术基于这些新发现而设计。特别是，本专利技术提供了通过把含有粒子的气悬体喷射到基板上，在基板上制造膜的一种方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在允许粒子粘附到粘着表面的范围内。同样，本专利技术提供了通过把含有粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造膜的一种方法，这样粒子粘附于其上，其中，粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.39≤Hv(p)/Hv(b)≤3.08的范围内。同样，本专利技术制造膜的方法优选的是通过把含有压电材料的粒子的气悬体喷射到基板上，在基板上制造压电膜的方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.39≤Hv(p)/Hv(b)≤3.08的范围内。此外，本专利技术制造膜的方法优选的是通过把含有压电材料的粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造压电膜的方法，这样粒子粘附于其上，其中，粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.43≤Hv(p)/Hv(b)≤1.43的范围内。在本专利技术中，使用的粒子与基板的组合应是其中的硬度Hv(b)与硬度Hv(p)之间的关系在上述范围内的组合。例如，锆钛酸铅(PZT)或铁素体(ferrite)可用于粒子，而玻璃基板(其中在表面上形成PZT膜的玻璃基板，或表面上形成铁素体膜的玻璃基板)可用作基板。基板与粒子的维氏硬度可由纳米压痕(nanoidentation)来测量，这允许测量薄膜和微区的硬度。另外，对于本专利技术使用的粒子和基板来说，粒子的维氏硬度Hv(p)最好不小于300，不大于400，基板的维氏硬度Hv(b)最好不小于280，不大于700。例如，PZT可用于具有该类型硬度的粒子。而例如SUS 430(由日本工业标准规定)的铁素体不锈钢可用作基板。同样，本专利技术提供了通过把含有粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造膜的一种方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着于基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子的抗压裂断强度(compressionbreaking strength)Gv(p)之间的比率在允许粒子粘附到粘着表面的范围内。同样，本专利技术提供了通过把含有粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造膜的一种方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子以GPa为单位的抗压裂断强度Gv(p)之间的比率是在0.10≤Gv(p)/Hv(b)×100≤3.08的范围内。同样，本专利技术制造膜的方法优选的是通过把含有压电材料的粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造压电膜的方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子以GPa为单位的抗压裂断强度Gv(p)之间的比率在0.10≤Gv(p)/Hv(b)×100≤3.08的范围内。同样，本专利技术制造膜的方法优选的是通过把含有压电材料的粒子的气悬体喷射到基板上在基板上制造压电膜的方法，这样粒子粘附于其上，其中粒子附着在基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与粒子以GPa为单位的抗压裂断强度Gv(p)之间的比率是在0.11≤Gv(p)/Hv(b)×100≤1.43的范围内。在本专利技术中，能够使用的粒子与基板的组合应是这样的组合，其中硬度Hv(b)与抗压裂断强度Gv(p)之间的关系在上述范围内。例如，锆钛酸铅(PZT)或铁素体能够用于粒子，而玻璃基板(其中在表面上形成PZT膜的玻璃基板，或表面上形成铁素体膜的玻璃基板)可用作基板。粒子的抗压裂断强度可由纳米压痕来测量。抗压裂断强度定义如下抗压裂断强度＝抗压裂断过程中作用于粒子的张应力＝0.9×Fd/d2。“Fd”是当粒子破裂时作用于粒子的压力，而“d”是当粒子破裂时在垂直于压力方向上的粒子直径。特别地，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过将含有粒子的气悬体喷射到基板上以使粒子粘着其上的在基板上制造膜的方法；其中，所述粒子所附着的基板中的粘着表面的维氏硬度Ｈｖ（ｂ）与所述粒子的维氏硬度Ｈｖ（ｐ）之间的比率在允许所述粒子粘附到所述粘着表面的范围内。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-30 2004-1002821.一种通过将含有粒子的气悬体喷射到基板上以使粒子粘着其上的在基板上制造膜的方法；其中，所述粒子所附着的基板中的粘着表面的维氏硬度Hv(b)与所述粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在允许所述粒子粘附到所述粘着表面的范围内。2.如权利要求1所述的制造膜的方法，其中，所述粘着表面的维氏硬度Hv(b)与所述粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.39≤Hv(p)/Hv(b)≤3.08的范围内。3.如权利要求1所述的制造膜的方法，其中，所述方法是通过将含有压电材料的粒子的气悬体喷射到所述基板上以使所述粒子粘着其上的在所述基板上制造压电膜的一种方法；和其中，所述粒子所附着的基板中的所述粘着表面的维氏硬度Hv(b)与所述粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.39≤Hv(p)/Hv(b)≤3.08的范围内。4.如权利要求1所述的制造膜的方法，其中，所述方法是通过将含有压电材料的粒子的气悬体喷射到所述基板上以使所述粒子粘着其上的在所述基板上制造压电膜的一种方法；和其中，所述粒子所附着的基板中的所述粘着表面的维氏硬度Hv(b)与所述粒子的维氏硬度Hv(p)之间的比率在0.43≤Hv(p)/Hv(b)≤1.43的范围内。5.如权利要求3或4所述的制造压电膜的方法，其中所述粒子的维氏硬度Hv(p)不小于300且不大于400，并且所述基板的维氏硬度Hv(b)不小于280且不大于700。...

【专利技术属性】
技术研发人员：安井基博，明渡纯，马场创，
申请(专利权)人：兄弟工业株式会社，独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]