[发明专利]具有处于薄膜片材中且基本垂直于衬底的电极的压电机构

说明书

相关申请

本专利申请涉及先前提交的并且目前待决的、名称为“Piezoelectric actuator having embedded electrodes”的PCT国际专利申请，其于2009年10月30日提交，分配的专利申请号为PCT/US09/62866 （代理人卷号为200902858-1）。

背景技术

采用流体喷射装置喷射流体滴。例如，喷墨打印装置向媒质（如纸）喷射墨水滴以在媒质上形成图像。一种流体喷射装置是压电流体喷射装置。在压电流体喷射装置中，利用压电效应机械地喷射流体滴。具体地，在压电材料制成的柔性片材中感生出电场，从而导致片材物理地变形。片材的物理变形减小了相邻腔中流体的体积，从而喷射一个或多个流体滴。

附图说明

图1是压电流体喷射组件的示例性截面侧视图。

图2是压电流体喷射组件的示例性仰视图。

图3是压电流体喷射组件的执行器的详细的示例性截面前视图。

图4是压电流体喷射组件的执行器的一部分的另一个详细的示例性截面前视图。

图5是压电流体喷射组件的执行器的一部分的比图3和4更加详细的示例性截面前视图。

图6是压电流体喷射组件的执行器的示例性制造方法的流程图。

图7是形成压电执行器的电极的示例性添加方法的流程图。

图8A和8B是描绘图7方法的示例性性能的视图。

图9是形成压电执行器的电极的示例性删减方法的流程图。

图10A和10B是描绘图9方法的示例性性能的视图。

图11是在压电执行器的电极上形成金属层的示例性方法的流程图。

图12A和12B是描绘图11方法的示例性性能的视图。

图13是在电极之间沉积材料以形成压电执行器的薄膜片材的示例性方法的流程图。

图14是在压电执行器的电极上形成表面电极的示例性方法的流程图。

图15A和15B是描绘图14方法的示例性性能的视图。

图16是示例性典型流体喷射装置的框图。

具体实施方式

如在背景技术中提到的，在压电流体喷射装置中，在压电材料制成的柔性片材内感生出电场会导致片材物理地变形。从片材表面到相邻腔内的流体的这种机械响应传递使得流体发生位移并被加压，从而喷射出一个或多个流体滴。电场是通过在置于柔性片材上的电极上施加电压而在片材内感生出的。

常规上，电极是以相对置的方式布置在片材上。第一个电极连接到片材的上表面，而下电极连接到片材的下表面。这种电极布置结构在向电极间施加给定电压时能够提供来自片材的相对较大的机械响应。然而，制造具有以这种相对置方式布置在片材上的电极的流体喷射装置意味着必须与电极形成可靠的电连接，这相对较难实现，会导致较高的制造成本。

因此，已经尝试的一种将电极布置在片材上的低成本方案是将两个电极安置在片材的同一表面上，例如以相间交叉的方式，从而得到所谓的交叉电极（或称交指型电极）。在电极布置在片材同一表面上的流体喷射装置中形成连接到两个电极的电连接较容易实现，因此导致较低的制造成本。然而，这种电极布置对于向电极间施加的给定电压，在片材内提供的感生机械响应较小。当压电材料是压电陶瓷时，交叉电极具有另一优点。在此情形中，在压电陶瓷膜的一个表面上不存在电极，这允许使用更大范围的籽晶材料，以便在薄膜生长时对齐晶体结构。尽管如此，使用这种交叉电极时导致的相对较低的机械响应还是阻碍了目前对交叉电极的应用。

发明人已经研发出了一种方案，其中，可将电极布置在片材的同一表面内同时仍实现与将电极以相对置方式布置在片材上时几乎相同的性能。在本发明的方案中，交叉电极在压电陶瓷片材内从片材的第一表面（诸如下表面）朝向片材的与第一表面相反的第二表面（诸如上表面）延伸，而不是将交叉电极安置在片材的同一平面上。交叉电极具有至少基本垂直于衬底（诸如隔片）的侧表面，压电陶瓷片材位于所述衬底上。

发明人已经发现，与将电极布置在片材的相对侧相比，使电极处于压电陶瓷片材中仍能提供较容易的电连接以及提供形成这类电连接时较高的可靠性。与将电极布置在片材的相对侧相比，使得电极在片材的同一表面内可以提供在片材中感生的近乎相同或更大的机械响应。交叉电极的侧表面至少基本垂直于衬底（其中压电陶瓷位于所述衬底上），这在向电极之间施加电压时提供了在片材中感生的更加优化的电场。