[发明专利]压电器件及其制造方法以及液体喷射头

说明书

技术领域

本发明涉及压电器件及制造该压电器件的方法，尤其涉及由压电膜构成的压电器件及其制造技术，以及使用该压电器件的液体喷射头，该压电器件能够用于多个目的，例如致动器等。

背景技术

日本专利申请公开No.2009-139338公开了一种压电材料膜被层叠以用于压力传感器的结构。该压力传感器具有电极层的层积结构，并且压电膜交替地设置在基板上，从而形成由两层或多层压电膜构成的压电膜层积体。电极包括例如铂(Pt)、铝(Al)、钼(Mo)、氮化钛(TiN)、钌(Ru)等材料(JP2009-139338中的0034段)，并且每一压电膜由溅射方法形成(JP2009-139338中的0077段)。

日本专利申请公开No.08-116103公开了一种双压电晶片结构的压电致动器，其中电极由铂或钯构成。该压电致动器具有层积结构，其中第一压电材料膜(钛酸锆铅(PZT))层积在用作外电极的铂电极上，用作内电极的另一铂电极层积在该第一PZT膜上，并且第二PZT膜以及铂的外电极层积在其上(JP08-116103中的0018段以及图3)。

日本专利申请公开No.09-181368公开了一种具有层积结构的致动器器件，其通过例如溅射方法以及类似方法的膜形成技术交替地层积压电体和导电体而制造，并且还公开了其的布线方法。在日本专利申请公开No.09-181368中，描述了与压电体的材料和电极的材料(铂、铝、金或银)相关的一般材料。

日本专利申请公开No.2001-077438公开了一种具有一对电极和设置在它们之间的压电体的压电器件，其中该压电体由第一和第二压电膜构成，它们的极化方向彼此反向。在使基板温度不同时连续地形成该第一和第二压电膜。通过沿着压电体的厚度方向改变成分，实现了薄膜双压电晶片结构。

发明内容

如上所述，已知这样的层积结构，其中通过溅射方法层积压电膜，并且电极和压电膜被交替地形成在层中。然而，如果根据现有技术使用一般电极材料和压电材料层积压电膜时，存在电极剥离以及压电膜也剥离的问题，并且实际上难以形成上述的由压电膜构成的层积结构。

例如，在铂或钯电极设置为中间层(内电极)的情形下，如在JP08-116103中的，在形成压电膜时，压电材料可能剥离或破裂。

作为其它具体例子，在通过气相外延方式形成压电膜时，基板温度被设定为不低于350℃并不高于650℃(基板温度是压电材料在气相外延中直接晶体化生长的温度)，如果在形成压电膜之后在常规条件下形成Pt、铱(Ir)等的电极，并且接着在该电极上形成另一压电膜，则存在电极剥离并且压电膜也剥离的问题。

并且，即使在不发生上面所提到的剥离等情况，在膜形成之后的膜的附着性也不好，并且器件的耐用性也存在问题。即使为了提高附着性而使用钛(Ti)等的附着层，也存在压电膜实际上剥离的问题。

在日本专利申请公开No.2001-077438所公开的结构中，在压电体的内部部分(在第一和第二压电膜之间)中不存在任何中间电极。日本专利申请公开No.2001-077438描述了一般电极材料，例如Pt、Au、Pd、Ag等的电极膜能够形成在第一和第二压电膜之间；然而，未涉及上面所提到的剥离的问题和由于附着性减小而导致的耐用性的问题。

并且，在压电器件用作致动器等的情形下，除了上面所提到的问题之外，出于减小驱动电路(驱动器)负荷的目的，通过施加尽可能低的电压来获得大位移是期望的。

对此，日本专利申请公开No.2001-077438没有任何关于驱动方法和驱动电压施加方法的描述，也没有表明减小驱动电路负荷的观点。此外，在没有中间电极的例如日本专利申请公开No.2001-077438中所示的结构中，用于产生与致动器相同的位移所必需的电压与单相的相同，并且没有提供降低驱动电压的效果。进一步地，因为具有不同极化的压电体彼此直接接触，因此界面的极化状态变得不稳定，并且压电体的极化状态的稳定性被恶化。此外，存在当压电体被去极化时没有提供用于再极化的器件的问题。

本发明针对这些情况问题而设计，其目的在于提供一种压电器件，该压电器件增强了通过层积多个压电膜而形成的层积体中的膜的附着性以防止剥离，并且具有高耐用性和可靠性，在于提供具有良好的位移效率(驱动效率)的压电器件，在于提供能够制造上面所提到的压电器件的制造方法，以及在于提供使用上面所提到的压电器件的液体喷射头。