專(zhuān)利名稱(chēng)：壓電致動(dòng)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備壓電元件和引出電極的壓電致動(dòng)器的制造方法，上述壓電元件具有單獨(dú)電極和由壓電材料構(gòu)成的壓電體，上述引出電極分別與單獨(dú)電極連接。
背景技術(shù)：
作為壓電致動(dòng)器，眾所周知有這樣的壓電致動(dòng)器具備壓電元件和引出電極，上述壓電元件具有下電極、壓電體和上電極，上述引出電極分別與壓電元件的電極連接。作為壓電元件有這樣的構(gòu)成用上電極和下電極這兩個(gè)電極，把由具有電/機(jī)械變換功能的壓電材料、例如結(jié)晶化的壓電性陶瓷等構(gòu)成的壓電體夾持。作為壓電致動(dòng)器的制造方法，已知下述制造方法用反應(yīng)性離子蝕刻、離子銑削等干蝕刻，對(duì)層疊著的下電極膜、壓電體層和上電極膜進(jìn)行圖形形成，形成具有下電極、壓電體和上電極的壓電元件，然后在作為單獨(dú)電極的上電極，分別形成引出電極(例如見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本國(guó)特開(kāi)2009-255526號(hào)公報(bào)(第9頁(yè)，圖6)若在干蝕刻前或干蝕刻中，顆粒附著在上電極膜，則附著了顆粒的部分的下電極膜、壓電體層及上電極膜，不被蝕刻而殘留下。殘留在壓電元件的形成部分以外的下電極膜、壓電體層和上電極膜之中，跨及之后形成的引出電極間的蝕刻殘留，在形成了引出電極時(shí)，通過(guò)上電極膜使引出電極間產(chǎn)生短路。因此，不能保持引出電極間的絕緣性，由于短路導(dǎo)致壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而作出的，可用以下的方式或應(yīng)用例實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用例1一種壓電致動(dòng)器的制造方法，上述壓電致動(dòng)器具備壓電元件，其具備下電極或上電極中的任一方作為單獨(dú)電極；和引出電極，其分別從上述單獨(dú)電極引出，上述制造方法的特征在于，包括在基板上形成下電極膜的下電極膜形成工序；在上述下電極膜上形成壓電體層的壓電體層形成工序；在上述壓電體層上形成上電極膜的上電極膜形成工序；壓電元件形成工序，有選擇地蝕刻上述壓電體層、和上述下電極膜或上述上電極膜，形成具備壓電體并具備上述下電極或上述上電極中的任一方作為上述單獨(dú)電極的上述壓電元件；蝕刻工序，在上述壓電元件形成工序后，以上述上電極膜被除去而上述基板不被除去的條件，對(duì)上述引出電極之間的上述基板的至少一部分進(jìn)行蝕刻；和引出電極形成工序，在上述蝕刻工序后，形成分別從上述單獨(dú)電極引出的上述引出電極根據(jù)該應(yīng)用例，在蝕刻工序，以上電極膜被除去而基板不被除去的條件，對(duì)在引出電極形成工序中形成的引出電極之間的基板的至少一部分進(jìn)行蝕刻。即使壓電元件形成工序時(shí)，在引出電極間產(chǎn)生了含有上電極膜的蝕刻殘留，上電極膜也會(huì)被蝕刻分?jǐn)?，可保持形成在上電極膜的引出電極間的絕緣。因此，可得到能減少因引出電極間的短路而導(dǎo)致壓電
3致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)不良的壓電致動(dòng)器的制造方法。應(yīng)用例2上述壓電致動(dòng)器的制造方法中，其特征在于，在上述蝕刻工序，沿著上述引出電極對(duì)上述引出電極之間進(jìn)行蝕刻，在上述基板形成縫隙。該應(yīng)用例中，由于沿著引出電極在引出電極間形成縫隙，所以，無(wú)論含有上電極膜的蝕刻殘留在引出電極間的哪個(gè)部位產(chǎn)生，上電極膜也都會(huì)被分?jǐn)啵杀３忠鲭姌O間的絕緣。因此，可得到能進(jìn)一步減少因引出電極間的短路而導(dǎo)致壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)不良的壓電致動(dòng)器的制造方法。應(yīng)用例3上述壓電致動(dòng)器的制造方法中，其特征在于，上述壓電元件形成工序，在上述基板形成作為共用電極的上述下電極，有選擇地蝕刻上述壓電體層和上述上電極膜，形成具備上述壓電體和作為上述單獨(dú)電極的上述上電極的上述壓電元件。該應(yīng)用例中，能夠在把形成在振動(dòng)板的下電極作為共用電極，把形成在壓電體的上電極作為單獨(dú)電極的壓電致動(dòng)器中，得到具有前述效果的壓電致動(dòng)器的制造方法。


圖1是表示噴墨式記錄裝置之一例的概略圖。圖2是表示噴墨式記錄頭的分解局部立體圖。圖3(a)是噴墨式記錄頭的局部俯視圖，(b)是(a)中的A_A剖面圖。圖4是表示噴墨式記錄頭的制造方法的流程圖。圖5(a) (d)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖6(e) (h)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖7(i) (k-Ι)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖8(k_2) (m)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖9(n)和(ο)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖10(p) (r)是表示噴墨式記錄頭的制造方法的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。圖11是附著了顆粒時(shí)的、圖6(h)狀態(tài)下的局部俯視圖。圖12是附著了顆粒時(shí)的、圖6(h)狀態(tài)下的局部剖面圖，(a)是圖11中的B-B部分剖面圖，(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。圖13是附著了顆粒時(shí)的、圖7 (i)狀態(tài)下的局部剖面圖，(a)是圖11中的B-B部分剖面圖，(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。圖14是附著了顆粒附時(shí)的、圖7(k_l)和圖8(k_2)狀態(tài)下的局部剖面圖，(a)是圖11中的B-B部分剖面圖，(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。圖15是附著了顆粒時(shí)的、圖8(1)狀態(tài)下的局部剖面圖，(a)是圖11中的B-B部分剖面圖，(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。圖16是附著了顆粒時(shí)的、圖8(m)狀態(tài)下的局部剖面圖，(a)是圖11中的B-B部
4分剖面圖，(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。附圖標(biāo)記的說(shuō)明12...壓力發(fā)生室，13...墨液供給路，14...連通部，31...儲(chǔ)存部，32...壓電元件保持部，35...粘接劑，50...彈性膜，51...絕緣體膜，53...振動(dòng)板，54...掩模膜， 60...下電極，61...下電極膜，62...下電極膜，70...壓電體，71...壓電體層，72...壓電體層，73...壓電體層，80...上電極，81...上電極膜，82...上電極膜，83...上電極膜，90...引出電極，91、92...縫隙，100...壓電致動(dòng)器，110...流路形成基板用晶片， 130...接合基板用晶片，300...壓電元件，310...臺(tái)階調(diào)節(jié)部，311...縫隙，320...臺(tái)階調(diào)節(jié)部，510...抗蝕劑膜，520...抗蝕劑膜，530...抗蝕劑膜，600...下電極膜，700...壓電體層，800...上電極膜，900...金屬層
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式。圖1是表示作為液體噴射裝置的噴墨式記錄裝置1000之一例的概略圖，該裝置具備作為液體噴射頭的噴墨式記錄頭1，該記錄頭1具備壓電致動(dòng)器。如圖1所示，噴墨式記錄裝置1000，具備記錄頭單元IA和1B。在記錄頭單元IA和1B，可裝卸地設(shè)有構(gòu)成墨液供給機(jī)構(gòu)的盒體2A和2B。搭載著該記錄頭單元IA和IB的滑架(carriage) 3，在軸方向移動(dòng)自如地設(shè)在安裝于裝置本體4的滑架軸5。記錄頭單元IA和1B，例如分別噴射黑墨液組合物和彩色墨液組合物。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6 的驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)圖未示的多個(gè)齒輪和同步帶7，傳遞到滑架3，從而搭載著記錄頭單元IA和 IB的滑架3，沿著滑架軸5移動(dòng)。在裝置本體4，沿著滑架軸5設(shè)有壓盤(pán)(platerOS，由圖未示的供紙輥等供給的紙等記錄介質(zhì)即記錄片材S，在壓盤(pán)8上被運(yùn)送。記錄頭單元IA和1B，在與記錄片材S相對(duì)的位置，具備噴墨式記錄頭1。圖2是表示噴墨式記錄頭1的分解局部立體圖。噴墨式記錄頭1的形狀是大致長(zhǎng)方體。圖2是在與噴墨式記錄頭1的長(zhǎng)度方向(圖中白箭頭方向)正交的面剖切的分解局部立體圖。圖3(a)表示噴墨式記錄頭1的局部俯視圖，(b)表示其A-A剖面圖。圖2和圖3中，噴墨式記錄頭1，具備流路形成基板10、噴嘴板20、接合基板30、柔順(compliance)基板 40、和驅(qū)動(dòng) IC400。流路形成基板10、噴嘴基板20和接合基板30，以用噴嘴基板20和接合基板30夾著流路形成基板10的方式疊置著，在接合基板30上，形成了柔順基板40。另外，在接合基板30上，載置著驅(qū)動(dòng)IC400。流路形成基板10，由晶面取向(110)的硅單晶板構(gòu)成。在流路形成基板10，形成了多個(gè)壓力發(fā)生室12，該多個(gè)壓力發(fā)生室12排成列。壓力發(fā)生室12的、與噴墨式記錄頭1 的長(zhǎng)度方向正交的剖面形狀是梯形，壓力發(fā)生室12形成為在噴墨式記錄頭1的寬度方向上長(zhǎng)。在流路形成基板10的壓力發(fā)生室12的寬度方向的一端，形成了墨液供給路13，墨液供給路13和各壓力發(fā)生室12，通過(guò)按每個(gè)壓力發(fā)生室12設(shè)置的連通部14連通。連通部14以比壓力發(fā)生室12窄的寬度形成，把從連通部14流入壓力發(fā)生室12的墨液的流路阻力保持為一定。在噴嘴板20穿設(shè)著噴嘴開(kāi)口 21，該噴嘴開(kāi)口 21與各壓力發(fā)生室12的、墨液供給路13相反側(cè)的端部附近連通。另外，噴嘴板20，其厚度例如為0. 01 1mm，由玻璃陶瓷(glass ceramics)、硅單晶基板或不銹鋼等構(gòu)成。流路形成基板10和噴嘴板20，用粘接劑、熱熔接膜等固接著。在流路形成基板10的、與固接著噴嘴板20的面相對(duì)的面，形成了彈性膜50。彈性膜50由含有氧化硅的膜構(gòu)成。在流路形成基板10的彈性膜50上，形成了由氧化膜構(gòu)成的絕緣體膜51。在該絕緣體膜51上，形成了下電極60、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體70、和上電極80，構(gòu)成了壓電元件300。 這里，壓電元件300，是指包含下電極60、壓電體70、和上電極80的部分。通常，把壓電元件300的任一方電極作為共用電極，把另一方電極作為單獨(dú)電極， 與壓電體70—起，按每個(gè)壓力發(fā)生室12進(jìn)行圖形形成而構(gòu)成。這里，把由圖形形成的任一方電極和壓電體70構(gòu)成的、通過(guò)對(duì)兩電極施加電壓而產(chǎn)生壓電應(yīng)變的部分，稱(chēng)為壓電體能動(dòng)部。另外，本實(shí)施方式中，是把下電極60作為壓電元件300的共用電極，把上電極80 作為壓電元件300的單獨(dú)電極，但是，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路、配線的需要，也可以反之。無(wú)論哪種情形，都按每個(gè)壓力發(fā)生室12形成壓電體能動(dòng)部。圖2和圖3中，在構(gòu)成各壓電元件300的上電極80上，分別形成引出電極90。這里，把壓電元件300、和由該壓電元件300的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生變位的彈性膜50、絕緣體膜51 O膜合起來(lái)稱(chēng)為振動(dòng)板5 及引出電極90合起來(lái)稱(chēng)為壓電致動(dòng)器100。下電極60， 形成在作為基板的振動(dòng)板53上。在引出電極90間，形成縫隙91?？p隙91 一直形成到絕緣體膜51或彈性膜50，按每個(gè)引出電極90間形成多條。另外，縫隙91，沿著引出電極90，在相鄰引出電極90間的振動(dòng)板53的至少一部分形成。本實(shí)施方式中，從引出電極90形成在上電極80的部分到絕緣體膜51的外周，形成縫隙91。在此，縫隙91比振動(dòng)板53的厚度淺。在粘接著接合基板30的振動(dòng)板53，形成了具有與壓電元件300相同的層構(gòu)造的臺(tái)階調(diào)節(jié)部310和320。臺(tái)階調(diào)節(jié)部310，形成在墨液供給路13與壓電元件300之間的位置。臺(tái)階調(diào)節(jié)部 320，形成在夾著墨液供給路13與臺(tái)階調(diào)節(jié)部310相對(duì)的位置。臺(tái)階調(diào)節(jié)部310，由下電極膜61、壓電體層71、和上電極膜81構(gòu)成。臺(tái)階調(diào)節(jié)部 320，由下電極膜62、壓電體層72、和上電極膜82構(gòu)成。這里，在臺(tái)階調(diào)節(jié)部310的上電極膜81，在噴墨式記錄頭1的長(zhǎng)度方向，形成了用于緩和應(yīng)力的縫隙311。在形成有壓電元件300的流路形成基板10上，用粘接劑35接合著接合基板30。接合基板30，在與壓電元件300相對(duì)的區(qū)域，具有壓電元件保持部32，該壓電元件保持部32，能夠以確保不妨礙壓電元件300的運(yùn)動(dòng)的空間的狀態(tài)將該空間密封。壓電元件保持部32，與壓力發(fā)生室12的列對(duì)應(yīng)地設(shè)置著。另外，本實(shí)施方式中，壓電元件保持部32，是一體地設(shè)置在與壓力發(fā)生室12的列
6對(duì)應(yīng)的區(qū)域，但是，也可以按每個(gè)壓電元件300獨(dú)立地設(shè)置。接合基板30的材料，例如可以舉出玻璃、陶瓷材料、金屬、樹(shù)脂等，最好用與流路形成基板10的熱膨脹率大致相同的材料形成。本實(shí)施方式中，是采用與流路形成基板10相同材料的硅單晶基板形成。另外，在接合基板30，在與流路形成基板10的墨液供給路13對(duì)應(yīng)的區(qū)域，設(shè)有儲(chǔ)存部31。該儲(chǔ)存部31，在接合基板30在厚度方向，沿著壓力發(fā)生室12的列設(shè)置，借助貫通孔52與流路形成基板10的墨液供給路13連通，構(gòu)成成為各壓力發(fā)生室12的共同的墨液室的歧管(manifold) 200。在接合基板30上，設(shè)有配線圖形，該配線圖形與圖未示的外部配線連接，被供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在該配線圖形上，分別安裝著驅(qū)動(dòng)IC400，該驅(qū)動(dòng)IC400是用于驅(qū)動(dòng)各壓電元件 300的半導(dǎo)體集成電路(IC)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)，例如除了驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)等用于使驅(qū)動(dòng)IC400驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系信號(hào)外，還包含串行信號(hào)(Si)等各種控制系信號(hào)，配線圖形由被供給各信號(hào)的多個(gè)配線構(gòu)成。下電極60，在壓力發(fā)生室12的長(zhǎng)度方向，形成在與壓力發(fā)生室12相對(duì)的區(qū)域內(nèi)， 在與多個(gè)壓力發(fā)生室12對(duì)應(yīng)的區(qū)域，連續(xù)地設(shè)置著。另外，下電極60，一直延伸到壓力發(fā)生室12的列的外側(cè)。在上電極80的一端部附近，連接著引出電極90。驅(qū)動(dòng)IC400和從各壓電元件300 延伸出的引出電極90，例如通過(guò)包括接合線(bonding wire)等導(dǎo)電性線的連接配線220分別電連接。該連接配線220。另外，同樣地，驅(qū)動(dòng)IC400和下電極60，由圖未示的連接配線電連接。在接合基板30上，接合著包括封止膜41和固定板42的柔順基板40。這里，封止膜41由剛性低、具有撓性的材料(例如厚度6μπι的聚苯硫醚(PPS)膜)構(gòu)成。儲(chǔ)存部31 的一個(gè)面被該封止膜41封住。另外，固定板42由金屬等的硬質(zhì)材料(例如厚度30 μ m的不銹鋼(SUS)等)形成。該固定板42的與歧管200相對(duì)的區(qū)域，成為厚度方向被完全去除掉的開(kāi)口部43，所以，歧管200的一個(gè)面只是具有撓性的封止膜41。在噴墨式記錄頭1中，從墨液供給機(jī)構(gòu)取入墨液，從歧管200到噴嘴開(kāi)口 21用墨液充滿了內(nèi)部后，按照來(lái)自驅(qū)動(dòng)IC400的記錄信號(hào)，在與壓力發(fā)生室12對(duì)應(yīng)的各個(gè)下電極 60與上電極80之間，施加電壓。由于電壓的施加，彈性膜50和壓電體70撓曲變形，各壓力發(fā)生室12內(nèi)的壓力增高，墨滴從噴嘴開(kāi)口 21噴出。下面，以本實(shí)施方式中的壓電致動(dòng)器100的制造方法為中心，參照?qǐng)D4 圖10，說(shuō)明噴墨式記錄頭1的制造方法。圖4是表示噴墨式記錄頭1的制造方法的流程圖。圖5 圖10是壓力發(fā)生室12的長(zhǎng)度方向剖面圖。噴墨式記錄頭1，是以晶片狀態(tài)形成了多個(gè)噴墨式記錄頭1后，將各噴墨式記錄頭 1切離而得到的。圖5 圖10，表示噴墨式記錄頭1的形成過(guò)程中的剖面圖的一部分。圖4中，噴墨式記錄頭1的制造方法，包含有作為振動(dòng)板形成工序的步驟1 (Si)、 作為下電極形成工序的步驟2(S2)、作為壓電體層形成工序的步驟3(S3)、作為上電極膜形成工序的步驟4 (S4)、作為壓電元件形成工序的步驟5 (S5)、作為蝕刻工序的步驟6 (S6)、作為引出電極形成工序的步驟7 (S7)、作為接合基板接合工序的步驟8 (S8)、和作為流路形成基板蝕刻工序的步驟9 (S9)。這里，壓電致動(dòng)器100的制造方法，包含有振動(dòng)板形成工序(Si)、下電極形成工
7序(S》、壓電體層形成工序(S； )、上電極膜形成工序(S4)、壓電元件形成工序(S。、蝕刻工序(S6)、和引出電極形成工序(S7)。圖5 (a)和圖5 (b)表示振動(dòng)板形成工序(Si)。圖5 (a)中，用約1100°C的擴(kuò)散爐，作為硅晶片的流路形成基板用晶片110熱氧化， 在其表面形成含有二氧化硅的彈性膜50。例如，流路形成基板用晶片110，可以采用厚度約 625 μ m這樣的較厚、剛性高的硅晶片。圖5(b)中，在流路形成基板用晶片110的一面?zhèn)鹊膹椥阅?0上，形成由氧化鋯 (ZrO2)構(gòu)成的絕緣體膜51。具體地說(shuō)，在彈性膜50上，例如用濺射法等形成了鋯(Zr)層后，將該鋯層例如用500 1200°C的擴(kuò)散爐熱氧化，由此形成了由氧化鋯構(gòu)成的絕緣體膜 51。由彈性膜50和絕緣體膜51形成振動(dòng)板53。振動(dòng)板也可以是單層構(gòu)造，也可以由二氧化硅、氧化鋯以外的材料構(gòu)成。圖5 (c)和圖5 (d)表示下電極形成工序(S2)。圖5(c)中，在絕緣體膜51的整個(gè)面，形成由鉬(Pt)、銥(Ir)等構(gòu)成的下電極膜 600。下電極膜600也可是層疊結(jié)構(gòu)。例如，可以采用將鉬和銥層疊的層疊結(jié)構(gòu)。然后，在圖5(d)中，以預(yù)定形狀進(jìn)行圖形形成，得到下電極60。這時(shí)，也形成圖2 和圖3所示的臺(tái)階調(diào)節(jié)部310、320的下電極膜61、62。圖6(e)中，在壓電體層形成工序(S3)，在下電極60、下電極膜61、62和絕緣體膜 51上，形成由壓電材料構(gòu)成的壓電體層700。壓電材料可以采用鋯鈦酸鉛(PZT)。壓電體層700的制造方法，可以采用所謂的溶膠-凝膠法。該溶膠-凝膠法，是涂敷并干燥將金屬有機(jī)物溶解/分散到催化劑的所謂溶膠，使其凝膠化，再用高溫?zé)桑纱说玫接山饘傺趸飿?gòu)成的壓電體層700。另外，并不限定于溶膠-凝膠法，例如也可以采用MOD (Metal Organic Decomposition，金屬有機(jī)物分解法)法等。詳細(xì)說(shuō)明溶膠-凝膠法。先涂敷含有金屬有機(jī)化合物的溶膠(溶液)。接著，把涂敷得到的壓電體前體(precursor)膜，加熱至預(yù)定溫度、干燥一定時(shí)間，使溶膠的溶劑蒸發(fā)，由此使壓電體前體膜干燥。進(jìn)而，在大氣氣氛下，以一定的溫度，以一定時(shí)間，將壓電體前體膜脫脂。這里所說(shuō)的脫脂，是指使溶膠膜的有機(jī)成分，例如作為N02、CO2, H2O等脫離。將該涂敷/干燥/脫脂的工序，反復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)，例如2次，由此把壓電體前體膜形成為預(yù)定厚度，用擴(kuò)散爐等將該壓電體前體膜加熱處理，由此使其結(jié)晶化，形成壓電體膜。即，通過(guò)燒成壓電體前體膜，結(jié)晶生長(zhǎng)，形成壓電體膜。燒成溫度最好是650 850°C左右，例如，用大約700°C將壓電體前體膜燒成30分鐘，形成壓電體膜。用這樣的條件形成的壓電體膜的結(jié)晶，優(yōu)先取向于(100)面。將上述涂敷/干燥/脫脂/燒成的工序，反復(fù)進(jìn)行多次，由此形成了包括多層壓電體膜的預(yù)定厚度的壓電體層700。壓電體層700的材料，例如也可以采用在鋯鈦酸鉛等的強(qiáng)介電性壓電性材料中添加了鈮、鎳、鎂、鉍或釔等金屬的弛豫鐵電體。圖6 (f)中，在上電極膜形成工序(S4)，在形成了壓電體層700后，在壓電體層700 的整個(gè)面，形成例如由銥、金(Au)等構(gòu)成的上電極膜800。上電極膜800，可以用濺射法例如DC或RF濺射法形成。 圖6 (g)、圖6 (h)、圖7⑴、圖7 (j)表示壓電元件形成工序(S5)。壓電元件形成工序(S5)，可用光刻工序進(jìn)行。圖6(g)中，在上電極膜800上涂敷抗蝕劑，形成抗蝕劑膜500。圖6(h)中，在形成了圖2和圖3所示壓電元件300、臺(tái)階調(diào)節(jié)部310、320的區(qū)域， 通過(guò)顯影，留下抗蝕劑膜510、520、530。圖7(i)中，用反應(yīng)性離子蝕刻、離子銑削等干蝕刻，將上電極膜800和壓電體層 700蝕刻，形成壓電元件300、臺(tái)階調(diào)節(jié)部310、320。圖7(j)中，將抗蝕劑膜510、520、530剝離。圖7 (k-Ι)和圖8 (k-2)表示蝕刻工序(S6)。圖7 (k_l)，是相當(dāng)于圖3 (a)中的A-A 剖面的圖。圖8(k-2)是相當(dāng)于圖3(a)中的B-B剖面的圖。圖7(k_l)和圖8 (k-2)中，在蝕刻工序(S6)，形成圖2和圖3所示的縫隙91?？p隙91，是將之后形成的引出電極90間的振動(dòng)板53沿著引出電極90蝕刻而形成的。蝕刻工序(S6)，與壓電元件形成工序(S。同樣地，可以用光刻工序進(jìn)行。實(shí)施方式中，蝕刻工序(S6)，可以用與形成縫隙311(圖2和圖3所示)的工序相同的工序同時(shí)地形成。上述縫隙311用于緩和臺(tái)階調(diào)節(jié)部310的上電極膜81的應(yīng)力。蝕刻是用上電極膜81被除去、振動(dòng)板53不被除去的條件進(jìn)行的。另外，蝕刻工序(S6)，也可以不與形成縫隙311的工序同時(shí)進(jìn)行。例如，也可以在引出電極形成工序(S7)后，進(jìn)行蝕刻工序(S6)，形成縫隙91。這時(shí)，需要新的工序。圖8(1)和圖8(m)表示引出電極形成工序(S7)。圖8(1)中，在流路形成基板用晶片110的整個(gè)面，形成金屬層900。構(gòu)成引出電極 90的主材料，沒(méi)有特別限定，只要是導(dǎo)電性比較高的材料即可。例如，可以舉出金、鋁、銅。 另外，作為基底層，可以是采用NiCr的2層構(gòu)造或多層構(gòu)造。圖8(m)中，通過(guò)由抗蝕劑膜等構(gòu)成的圖未示的掩模圖形，按壓電元件300的單獨(dú)電極即上電極80的各自，對(duì)金屬層900進(jìn)行圖形形成，由此形成引出電極90。圖9(n)中，在接合基板接合工序(S8)，用粘接劑35把作為硅晶片、成為多個(gè)接合基板30的接合基板用晶片130，接合在流路形成基板用晶片110的壓電元件300側(cè)。粘接劑35，例如可以采用環(huán)氧系粘接劑。在接合基板用晶片130，預(yù)先形成儲(chǔ)存部31、壓電元件保持部32等。另外，該接合基板用晶片130具有例如400 μ m左右的厚度，所以，通過(guò)接合接合基板用晶片130，流路形成基板用晶片110的剛性顯著提高。另外，通過(guò)設(shè)置臺(tái)階調(diào)節(jié)部310、320，從而不必加厚粘接劑35，可以抑制由于粘接劑35的擠出產(chǎn)生的垃圾(廢物、污物)，可以抑制因粘接劑35的加厚而產(chǎn)生應(yīng)力。圖9(0) 圖10 (r)表示流路形成基板蝕刻工序(S9)。圖9 (ο)中，把流路形成基板用晶片110研磨到某種程度的厚度后，再用氟硝酸進(jìn)行濕蝕刻，由此把流路形成基板用晶片110形成為預(yù)定的厚度。例如，可以對(duì)流路形成基板用晶片110進(jìn)行蝕刻加工，使得成為約70 μ m的厚度。圖10(p)和圖10(q)中，在流路形成基板用晶片110上，新形成例如由氮化硅 (SiN)構(gòu)成的掩模膜M，以預(yù)定形狀進(jìn)行圖形形成。然后，通過(guò)該掩模膜M，對(duì)流路形成基板用晶片110進(jìn)行各向異性蝕刻，這樣，在流路形成基板用晶片110，形成壓力發(fā)生室12、連通部14、和墨液供給路13等。具體地說(shuō)，例如用氫氧化鉀(KOH)水溶液等蝕刻液，將流路形成基板用晶片110蝕刻，直至彈性膜50露出為止，這樣，同時(shí)形成壓力發(fā)生室12、連通部14、和墨液供給路13。圖10 (r)中，從墨液供給路13側(cè)，對(duì)包括彈性膜50和絕緣體膜51的振動(dòng)板53進(jìn)行濕蝕刻由此將其除去，形成貫通孔52。儲(chǔ)存部31和墨液供給路13，借助貫通孔52連通， 構(gòu)成了歧管200。接著，除去流路形成基板用晶片110表面的掩模膜M。形成了歧管200后，安裝驅(qū)動(dòng)IC400，并且用連接配線220將驅(qū)動(dòng)IC400和引出電極90連接(見(jiàn)圖3)。然后，例如用劃片(dicing)等，把流路形成基板用晶片110和接合基板用晶片130 的外周緣部的不需要部分切斷從而除去。然后，把穿設(shè)了噴嘴開(kāi)口 21的噴嘴板20，接合在流路形成基板用晶片110的與接合基板用晶片130相反側(cè)的面，并且，把層疊了作為具有撓性的彈性膜的封止膜41、和作為SUS等金屬材料構(gòu)成的推壓基板的固定板42的柔順基板 40，接合在接合基板用晶片130。把這些流路形成基板用晶片110等，分割成圖2和圖3所示那樣的1個(gè)芯片尺寸的流路形成基板10等，這樣，制造出上述構(gòu)造的噴墨式記錄頭1。下面，參照?qǐng)D11 圖15，說(shuō)明在壓電元件形成工序(S。中，顆粒從干蝕刻裝置脫落下來(lái)，附著在之后形成的引出電極90間的情形。從上電極膜800形成后到干蝕刻前和干蝕刻中附著的顆粒尤其成為問(wèn)題。下面， 表示用顯影將抗蝕劑膜510、520、530留下后，顆粒附著了的情形。圖11是圖6(h)狀態(tài)下的局部俯視圖。用雙點(diǎn)劃線表示之后形成的引出電極90、 縫隙91和縫隙311。圖12表示圖6(h)狀態(tài)下的局部剖面圖。圖12(a)是圖11中的B-B部分剖面圖， 圖12(b)是圖11中的C-C部分剖面圖。圖13、圖14、圖15和圖16各自的(a)，與圖12同樣地，是圖11中的B-B部分剖面圖。圖13、圖14、圖15和圖16各自的(b)，與圖12同樣地，是圖11中的C-C部分剖面圖。 圖12(b)、圖13(b)、圖14(b)中，用雙點(diǎn)劃線表示形成引出電極90的位置。圖11和圖12(b)中，顆粒P跨及之后形成的引出電極90地附著。圖13是圖7(i)的狀態(tài)下的局部剖面圖。圖13中，當(dāng)進(jìn)行干蝕刻時(shí)，附著了顆粒P部分的、圖12所示壓電體層700和上電極膜800，產(chǎn)生了蝕刻殘留，成為蝕刻殘留壓電體層73和蝕刻殘留上電極膜83。圖14是圖7(k_l)和圖8(k_2)狀態(tài)下的局部剖面圖。圖14中，當(dāng)用與為了緩和臺(tái)階調(diào)節(jié)部310的上電極膜81的應(yīng)力而形成縫隙311的工序同樣的工序，同時(shí)地形成縫隙 91時(shí)，在蝕刻殘留上電極膜83也形成縫隙92。蝕刻是用除去蝕刻殘留上電極膜83的條件進(jìn)行的，所以，蝕刻殘留上電極膜83被縫隙92分?jǐn)喑?部分。圖15是圖8(1)狀態(tài)下的局部剖面圖。圖15中，當(dāng)在流路形成基板用晶片110的整個(gè)面，形成金屬層900時(shí)，在縫隙91、 92中也形成了金屬層900。
10
圖16是圖8(m)狀態(tài)下的局部剖面圖。圖16中，當(dāng)按作為壓電元件300的單獨(dú)電極的上電極80各自，對(duì)金屬層900進(jìn)行圖形形成時(shí)，引出電極90形成為蓋在蝕刻殘留壓電體層73和蝕刻殘留上電極膜83。根據(jù)該實(shí)施方式，具有以下效果。(1)壓電元件形成工序(SQ后，在蝕刻工序(S6)，用蝕刻殘留上電極膜83被除去、振動(dòng)板53不被除去的條件，把在之后的引出電極形成工序(S7)形成的引出電極90間的振動(dòng)板53的至少一部分蝕刻。即使壓電元件形成工序(SO時(shí)，在引出電極90間產(chǎn)生了蝕刻殘留上電極膜83，蝕刻殘留上電極膜83也會(huì)被蝕刻分?jǐn)啵梢员３中纬稍谖g刻殘留上電極膜83的引出電極90間的絕緣。因此，可得到減少了因引出電極90間的短路導(dǎo)致的壓電致動(dòng)器100的驅(qū)動(dòng)不良的壓電致動(dòng)器100的制造方法。(2)壓電元件形成工序(S5)后，沿著引出電極90在引出電極90間形成縫隙91、 92，所以，不論蝕刻殘留上電極膜83在引出電極90間的哪個(gè)部位產(chǎn)生，蝕刻殘留上電極膜 83都會(huì)被分?jǐn)啵梢员３忠鲭姌O90間的絕緣。因此，可得到因引出電極90間的短路而導(dǎo)致的壓電致動(dòng)器100的驅(qū)動(dòng)不良進(jìn)一步減少的壓電致動(dòng)器100的制造方法。(3)能夠在把形成在振動(dòng)板53的下電極60作為共用電極、把形成在壓電體70的上電極80作為單獨(dú)電極的壓電致動(dòng)器100中，得到具有前述效果的壓電致動(dòng)器100的制造方法。除了實(shí)施方式以外，也可以進(jìn)行各種變更。例如，壓電元件形成工序(S5)后，為了保護(hù)露出的壓電體不受水分等侵害，也可以形成保護(hù)層。保護(hù)層例如可以采用Al2O315蝕刻工序(S6)，可以在保護(hù)層形成前進(jìn)行，也可以在保護(hù)層形成后進(jìn)行。即使在保護(hù)層產(chǎn)生了小孔等，也能得到實(shí)施方式中的效果。把上電極作為共用電極時(shí)，上電極起到保護(hù)層的作用，所以，不必形成新的保護(hù)層。另外，上述實(shí)施方式中，作為液體噴射頭的一例，是以噴墨式記錄頭為例說(shuō)明的， 但本發(fā)明廣泛地以全部液體噴射頭為對(duì)象，當(dāng)然也適用于噴射墨液以外的液體的液體噴射頭。作為其它的液體噴射頭，例如有打印機(jī)等圖像記錄裝置中采用的各種記錄頭、液晶顯示器等的濾色器的制造中采用的色材噴射頭、有機(jī)EL顯示器、FED (場(chǎng)致發(fā)射顯示器) 等的電極形成中采用的電極材料噴射頭、生物芯片制造中采用的生物有機(jī)物噴射頭等。另外，不僅適用于作為壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)裝在液體噴射頭的壓電致動(dòng)器，也可適用于裝在所有裝置的壓電致動(dòng)器。例如，壓電致動(dòng)器，除了適用于上述噴射頭外，也適用于傳感
-V^r ^t ο
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)器的制造方法，上述壓電致動(dòng)器具備壓電元件，其具備下電極或上電極中的任一方作為單獨(dú)電極；和引出電極，其分別從上述單獨(dú)電極引出，上述制造方法的特征在于，包括在基板上形成下電極膜的下電極膜形成工序； 在上述下電極膜上形成壓電體層的壓電體層形成工序； 在上述壓電體層上形成上電極膜的上電極膜形成工序；壓電元件形成工序，有選擇地蝕刻上述壓電體層、和上述下電極膜或上述上電極膜，形成具備壓電體并具備上述下電極或上述上電極中的任一方作為上述單獨(dú)電極的上述壓電元件；蝕刻工序，在上述壓電元件形成工序后，以上述上電極膜被除去而上述基板不被除去的條件，對(duì)上述引出電極之間的上述基板的至少一部分進(jìn)行蝕刻；和引出電極形成工序，在上述蝕刻工序后，形成分別從上述單獨(dú)電極引出的上述引出電極。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器的制造方法，其特征在于，在上述蝕刻工序，沿著上述引出電極對(duì)上述引出電極之間進(jìn)行蝕刻，在上述基板形成縫隙。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓電致動(dòng)器的制造方法，其特征在于，上述壓電元件形成工序，在上述基板形成作為共用電極的上述下電極， 有選擇地蝕刻上述壓電體層和上述上電極膜，形成具備上述壓電體和作為上述單獨(dú)電極的上述上電極的上述壓電元件。
全文摘要
本發(fā)明提供壓電致動(dòng)器的制造方法，能夠減少因引出電極間的短路而引起壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)不良。壓電元件形成工序(S5)之后，在蝕刻工序(S6)，以蝕刻殘留上電極膜(83)被除去、振動(dòng)板(53)不被除去的條件，把在后面的引出電極形成工序(S7)中形成的引出電極(90)間的振動(dòng)板(53)的至少一部分蝕刻。即使在壓電元件形成工序(S5)時(shí)，在引出電極(90)間產(chǎn)生蝕刻殘留上電極膜(83)，蝕刻殘留上電極膜(83)也會(huì)被蝕刻分?jǐn)?，可以保持形成在蝕刻殘留上電極膜(83)的引出電極(90)間的絕緣。因此，可以得到減少了因引出電極(90)間的短路引起的壓電致動(dòng)器(100)的驅(qū)動(dòng)不良的壓電致動(dòng)器(100)的制造方法。
文檔編號(hào)B41J2/01GK102237487SQ2011100852
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者山岡卓實(shí), 神戶雅人 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社