压电器件及液体喷头的制作方法

专利名称：压电器件及液体喷头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电器件及利用该压电器件的液体喷头，该压电 器件包括通过气相生长法成膜的压电膜。
背景技术：
近年来，对利用压电体的作动器(Actuator)、传感器、存储元件 等各种器件的研究及开发迅速发展，通过溅射法等气相成长法成膜的 压电膜作为高性能功能膜而受关注。上述压电膜例如使用在喷墨头、 微型泵等作动器部分。以往，周知施加有电场的状态下压电膜在高温、高湿度下较脆弱， 压电膜(压电体)因空气中的水分而劣化。具体来说，存在由于水的 存在而增大漏电流，从而导致压电膜的绝缘被破坏的情况。另外，还 存在由于压电膜的构成元素与水反应而引起压电膜劣化的情况。为了 抑制上述由于水引起的压电膜的绝缘破坏及劣化，提出了各种手段。例如，在专利文献1中记载有一种液体喷射头，具有流路形成 基板，具备与吐出液体的喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件， 由在该流路形成基板的一侧经由振动板设置，由下电极、压电体层及 上电极构成，其特征在于，在上述流路形成基板的上述压电元件一侧 的面具有包括压电元件保持部的密封基板，该密封基板在与上述压电 元件相对的区域确保空间的状态下，对该空间进行密封，并且该密封 基板的上述压电元件保持部的周缘部的至少一部分，经由通过玻璃形 成的玻璃接合层与上述流路形成基板接合。在专利文献1记载的液体喷射头中，经由通过玻璃形成的玻璃接
合层将密封基板与流路形成基板接合，以使在密封基板的压电元件保 持部内密封压电元件，从而来自大气中等外部的水分不会进入压电元 件保持部内，防止由水分引起的压电元件破坏。另外，在专利文献2中记载有一种喷墨式记录头，具有压电振荡 器，该压电振荡器包括下电极，形成在构成与喷嘴开口连通的压力 产生室的弹性板的表面；压电体层，形成在该下电极的表面；以及上 电极，形成在上述压电体层的表面、并且与上述压力产生室相对的区 域，其中，上述上电极在每个与上述压力产生室相对的区域独立形成， 另外形成有绝缘体层，以保留上述上电极的上表面的至少与导电图形 连接的部分的窗口的方式，从其周缘部覆盖上述压电体层的侧面。专 利文献2所记载的喷墨记录头由绝缘体层覆盖压电体层，从而防止由 吸湿引起劣化。此外，在专利文献2中记载有，在绝缘体层形成有窗口，该窗口 仅保留上电极上表面的周缘部分的一部分，大于上电极与导电图形的 连接部，与压电体层的位移区域的大部分相当。在专利文献2所记载 的喷墨记录头中，在压电体层受到电场而位移的区域的大部分形成上 述窗口，从而与未形成窗口的情况相比，与压电体的单位电压对应的 位移量增加。专利文献l:日本专利特开2003-291343号公报 专利文献2:日本专利特开平10-226071号公报然而，在利用了通过溅射法等气相生长法成膜的具有高压电常数 的压电膜的压电作动器中，特别是如上所述，由水引起漏电流的产生， 由漏电流引起压电膜的绝缘破坏，并且由压电膜的构成元素与水的反 应引起压电膜的劣化。例如，通过溅射法制作压电膜，从而能够制作具有细微的柱状结
构的压电膜。该具有细微的柱状结构的压电膜因为具有较高定向性， 所以在可以得到高压电常数方面较理想。若向该具有细微的柱状结构、 且具有高电压常数的压电膜施加高电场，则在该柱状结构产生间隙并 进入水分子。其结果，促进压电膜的劣化。对于提高包括具有高电压 常数的高性能压电膜的压电器件的耐久性，提高耐湿性是重要的课题。在此，为提高压电器件的耐湿性，考虑形成保护膜，以覆盖压电 膜。保护膜、特别是透水率低的保护膜大多为致密膜。上述致密的保 护膜的杨式模量及残留应力较高，因此会阻碍作动器的移动，存在无 法产生作动器本来可以产生的位移量及力量等显著降低作动器性能的 问题。对于上述问题，在专利文献1所记载的液体喷射头中，将密封基 板与流路形成基板接合，形成压电体保持部而密封压电体，从而实现 压电体的防湿。在上述结构中，由于需要密封基板与流路形成基板的 对准调整，所以存在制造工序复杂化、制造成本增加的问题。另外， 增加与用于密闭压电体的压电保持体与密封基板相当的厚度，造成液 体喷射头大型化。另外，如专利文献2所述，在绝缘体层形成窗口，该窗口仅保留 上电极上表面的周缘部分的一部分，大于上电极与导电图形的连接部， 与压电体层的位移区域的大部分相当，从而防止绝缘体层妨碍压电体 层位移。在上述结构的情况下，压电体层的上表面的周缘部以外的区 域，为未形成绝缘体层的区域，即所谓窗口区域。在该窗口区域，在 压电体层的上表面形成的上部电极向外部露出。在专利文献1中，上 述上部电极由白金等致密的膜形成。但是，即使由示例的白金形成致密的膜，也不能充分防止水分经 由上部电极进入，特别是在通过溅射法等气相生长法成膜的具有高压 电常数的压电膜中，存在不能忽略由水分的进入引起压电膜劣化的问 题。在专利文献2中，未对由水分从上部电极向压电膜浸透引起的问 题进行分析。发明内容本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种具有良好 的耐湿性的压电器件及具有该压电器件的液体喷射头，上述压电器件 不需要形成用于为防湿而将压电膜配置在密闭空间的密闭结构。特别 是提供一种具有良好的耐湿性的高性能压电器件及具有该压电器件的 液体喷头，上述压电器件具有通过溅射法等气相生长法成膜的拥有高 压电常数的压电膜，能够有效防止水分向压电膜进入。为实现上述目的，本发明的第一实施方式提供一种压电器件，其 特征在于，包括基板；第一电极，成膜在上述基板上;压电膜，通 过气相生长法成膜在上述第一电极上的至少一部分；第二电极，成膜 在上述压电膜上，该第二电极的水蒸气透过率在lg/m2/day以下；以及 至少一层保护膜，至少覆盖上述第二电极及上述压电膜的周缘部，且 在与除了上述周缘部以外的上述压电膜对应的位置具有开口。在此，优选上述第二电极包含Ti、 Ir、 Ta、 Pd、 Ru、 Rh、及Os的至少一个。另外，优选上述保护膜包含SiN、 Si02、 SiON、 A1203、 Zr02、及 DLC的至少一个。另外，优选上述压电膜通过溅射法成膜。另外，本发明的第二实施方式提供一种液体喷头，包括本发明的 第一实施方式涉及的压电器件。根据本发明，在压电膜上形成水蒸气透过率在lg/m2/day以下的第 二电极，进而形成至少一层的保护膜，至少覆盖第二电极及压电膜的 周缘部，且在与除了周缘部以外的压电膜对应的位置具有开口，从而 能够提供一种具有良好的耐湿性的压电器件及具有该压电器件的液体喷头，上述压电器件能够防止水分从第二电极侧及压电膜18的侧面向压电膜进入。特别是能够提供一种具有良好的耐湿性的高性能压电器 件及具有该压电器件的液体喷头，上述压电器件具有通过溅射法等气 相生长法成膜的拥有高压电常数的压电膜，能够有效防止水分向该压 电膜进入。


图1是示意性地表示本发明的压电器件的剖视图。图2是表示本发明的压电器件的制造方法的工序图。图3是表示本发明的压电器件的制造方法的工序图。图4是表示使用本发明的压电器件的喷墨头的剖视图。图5是表示压电器件的耐久试验结果的图表。图6是示意性地表示比较例的压电器件的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图所示优选实施方式，对本发明涉及的压电器件及 利用该压电器件的液体喷头进行详细说明。图1是示意性地表示本发明涉及的压电器件的一个实施方式即隔 膜型(Diaphragm)压电作动器(以下称为压电作动器)的剖视图。图 1所示压电作动器10包括SOI(Silicon on Insulator,绝缘硅片)基板12、 热氧化膜14、下部电极16、压电膜18、上部电极20、及保护膜22。此外，虽未作图示，但压电作动器10包括驱动压电作动器10所 需的各种部件，如控制在下部电极16及上部电极20之间所施加的电 压(向压电膜18施加的驱动电场)的驱动部、将下部电极16及上部 电极20分别连接到驱动部的配线。 SOI基板12是支撑在其上部形成的下部电极16、压电膜18、及 上部电极20等的基板。SOI基板12在作为硅基板的支撑层12a经由氧 化硅(Si02)层12b形成有活性层(表面的硅层)12c。在支撑层12a的一部分形成有开口部12d。开口部12d的容积根据 压电膜18的变形而变化，这一点在后文说明。另外，在活性层12c的上侧形成有热氧化膜14。在此，在本实施方式中，基板使用SOI基板，但并不限于此，作 为基板只要是能够支撑在其上部形成的下部电极16、压电膜18、上部 电极20，另外与开口部12d对应的薄厚部分(图1中与压电膜1S的下 方对应的部分)能够根据压电膜18的位移而变形，且对压电膜18的 位移具有足够的机械耐久性的材料即可，例如包括SUS、 SiC、 Ge、 GaAS、及石英等基板。'在热氧化膜14的上侧成膜有下部电极16。下部电极16是用于与 上部电极20—起施加使压电膜18变形的驱动电场的电极。下部电极16只要是具有作为电极所需的导电性，另外可根据压电 膜18的位移而变形，且对该变形具有足够的机械耐久性的材料即可。 例如使用Ti、 Pt、 Ir、 Fe、 Ru等的至少一种金属而形成。另外，优选下部电极16为100 2000nm的厚度。另外，下部电极16的优选形态包括含有紧贴层和导电层的双层结 构，上述紧贴层为提高与相邻层(在本实施方式中为热氧化膜14)的 接合性而配置。例如，下部电极16包括作为紧贴层厚度为10nm的Ti 层、及作为导电层厚度为200 nm的Pt层。
压电膜18是压电体膜，在下部电极16上表面的一部分区域，且 与在SOI基板12的支撑层12a形成的开口部12d对应的区域，通过溅 射法等气相生长法而形成。通过溅射法等气相生长法将压电膜18直接 成膜在下部电极16上，从而能够使具有高压电常数的高性能压电膜18 相对于下部电极16具有高紧贴性地成膜。压电膜18可以适当选择其材质、厚度物理性能等，以得到作为用 于压电作动器的压电膜所希望的压电性能。压电膜18的厚度无特别限 定，优选0.1 30/mi的范围。例如，压电膜18是通过溅射法在下部电极16上直接成膜的厚度 为10;um的锆钛酸铅(PZT)。在此，在本发明中，压电膜并不限定于PZT膜。压电膜也可以由 下述一般式(P)表示的一种或两种以上钙钛矿型氧化物(也可以含有 无法避免的杂质)构成。一般式AB03……(P)(式中A: A侧的元素，从包括Pb、 Ba、 La、 Sr、 Bi、 Li、 Na、Ca、 Cd、 Mg、及K的组中选择的至少一种元素；B: B侧的元素，从包括Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe、 Ni、及镧系元素的组中选择 的至少一种元素；0:氧，以A侧元素的摩尔数为1.0、 B侧元素的摩尔数为1.0、氧的摩尔 数为3.0的情况为基准，上述A侧元素、B侧元素及氧各自的摩尔数也 可以在能够取得钙钛矿结构的范围内从作为上述基准的摩尔数偏离。)作为上述一般式(P)所表示的钙钛矿型氧化物，包括例如PZT、铅镧、锆钛酸铅镧、铌镁锆钛酸铅、铌镍锆钛 酸铅、及铌锌锆钛酸铅等含铅化合物及上述化合物的混合结晶类；以 及钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸铋钠、钛酸铋钾、铌酸钠、铌酸钾、及铌 酸锂等不含铅化合物及上述化合物的混合结晶类。在压电膜18的上部成膜有上部电极20。上部电极20是用于与下 部电极16—起向压电膜18施加驱动电场的电极。在本发明涉及的压电器件的一个实施方式的压电作动器10中，上 部电极20是具有其水蒸气透过率(基于MOCON法)在lg/m2/day以 下的高防湿性的电极。在此，在上部电极20的水蒸气透过率超过lg/m2/day的情况下， 浸透上部电极20而到达压电膜18的水蒸气量超过可容许范围，无法 充分防止通过溅射法等气相生长法成膜的具有高压电常数的压电膜劣 化，其耐久寿命变成数小时，即使长也变成数十小时左右。与之相对，如本发明所述，通过使上部电极20的水蒸气透过率在 lg/mVday以下，可有效防止水蒸气在上部电极20浸透，并且可以防止 由浸透上部电极20的水蒸气引起通过溅射法等气相生长法成膜的高压 电常数的压电膜劣化，其耐久时间在数百小时以上，能够耐用于充分 使用。另外，通过将上部电极作成上述具有高防湿性的电极，可以不 需要在上部电极的上部进一步形成具有防湿性的保护膜，从而简化压 电器件的结构。在此，在本发明中，根据上述MOCON法，具体而言根据JIS K7129 B法(红外传感器法)中记载的方法进行水蒸气透过率的测量。另外， 试验条件为试验温度40。C、相对湿度90y。RH。在此，上部电极20只要是具有作为电极所需的导电性，且具有高
耐湿性，另外具有可根据压电体的变形而变形的刚性和应对该变形的 机械耐久性的材料即可。例如由在Ti、 Ir、 Ta、 Pd、 Ru、 Rh、 Os等中 选择的至少一种金属形成。另外，上部电极20的厚度并无特别限定，具有作为电极所需的导 电性，根据所使用的材料决定厚度即可，以使具有不妨碍压电膜18变 形的刚性。例如优选上部电极20使用上述成为上部电极20的材料的 金属，形成膜厚为100 1000nm的上部电极20。在此，在利用上述的上部电极20的材料，形成厚度为200pm左 右的上部电极时，水蒸气透过率为0.1 lg/m2/day左右。另外，作为上部电极20的优选形态与下部电极16相同，包括含 有紧贴层和导电层的双层结构，上述紧贴层为提高与相邻层(在本实 施方式中为压电膜18)的接合性而配置，例如包括作为紧贴层厚度为 lOnm的Ti层、及作为导电层厚度为200 nm的Ir层。保护膜22在压电膜18的周缘部、在压电膜18上侧成膜的上部电 极20的周缘部、及下部电极16的大致整个表面成膜。保护膜22是通 过气相生长法形成的致密膜。作为保护膜22具有良好的耐湿性即可，包括氮化硅(SiN)、氧 化硅(Si02)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(A1203)、氧化锆(Zr02)、 及类金刚石(DLC)等膜。例如保护膜22是厚度为500nm的氮化硅保 护膜。具有上述结构的压电作动器10，在下部电极16和上部电极20之 间施加电压而使压电膜18伸縮，从而使位于压电膜18下方的作为隔 壁(隔膜)的氧化硅层12b、活性层12c、热氧化膜14、及下部电极 16变形，从而使在支撑层12a形成的开口部12d的容积发生变化。艮P，
开口部12d的容积根据压电膜18的变形而变化。上述隔膜型压电作动器适用于微型泵、超声换能器、喷墨头(液 体喷头)等。接下来，参照图2及图3对上述压电作动器10的制造方法进行说 明。图2及图3是说明压电作动器10的制造方法的工序图。首先，如图2(A)所示，准备SOI基板。将该SOI基板放入电炉 进行热处理，从而使活性层12c的上表面氧化，形成热氧化膜14。例如，活性层12c的厚度为10/mi，氧化硅层12b及热氧化膜14 的厚度为500nm。接下来，如图2 (B)所示，通过溅射法形成下部电极16。在本实 施方式中，例如作为紧贴层形成10nm的Ti层后，进一步作为导电层 形成200nm的Pt层，从而形成双层结构的下部电极16。另外，下部电极16并不限定于双层结构。例如也可以将上述金属 材料中的一种选作溅射靶并通过溅射法形成1层的金属层，另外也可 以形成3层以上的金属层。接下来，如图2 (C)所示，在下部电极16上一个面，通过溅射 法、CVD法等气相生长法形成成形前的压电膜18a，该成形前的压电 膜18a用于形成压电膜18。在本实施方式中，例如作为压电膜18a在 50(TC下通过溅射法形成10/mi的PZT压电膜。另外，通过溅射法等气 相生长法形成压电膜的成膜条件为可形成具有高压电常数的高性能压 电膜的条件即可。接下来，如图2 (D)所示，通过光刻法在压电膜18a上形成上部
电极20的抗蚀图形24，并通过溅射法形成上部电极层20a。另外，在 本实施方式中，例如作为上部电极层20a，在作为紧贴层形成10nm的 Ti层后，作为具有防湿性的导电层形成200nm的Ir层。接下来，如图2 (E)所示，通过剥离(Liftoff)法形成上部电极 20，上述剥离法通过浸入丙酮而溶去抗蚀图形24，从而去除在抗蚀图 形24上形成的上部电极层20a。这样，能够在压电膜18上形成水蒸气 透过率在lg/m"day以下的包括Ti层与Ir层的双层结构的上部电极20。在此，上部电极20并不限定于双层结构，即作为上部电极层20a 在作为紧贴层形成Ti层后作为具有防湿性的导电层形成Ir层。上部电 极20也可以将上述的上部电极20的材料中的一种选作溅射耙并通过 溅射法形成1层的金属层，另外也可以形成3层以上的金属层。接下来，如图3 (A)所示，通过光刻法在压电膜18a的上部形成 用于形成压电膜18的抗蚀图形，并通过干法刻蚀将压电膜18a刻蚀后， 去除抗蚀图形，得到成形为所希望形状的压电膜18。接下来，如图3 (B)所示，在SOI基板12的支撑层12a的与形 成有压电膜1S的位置对应的位置形成开口 12d。首先，通过光刻法在 支撑层12a形成用于形成开口 12d的抗蚀图形，并通过波希法(Bosch process)等各向异性干法刻蚀到达氧化硅层12b为止对支撑层12a进 行刻蚀而形成开口 12d后，去除抗蚀图形。接下来，如图3 (C)所示，利用耐热性高的抗蚀剂，通过光刻法 在上部电极20上形成用于形成保护膜22的抗蚀图形26。该抗蚀图形 26覆盖除了上部电极20的周缘部以外的区域。接下来，如图3 (D)所示，在下部电极16、压电膜18、上部电 极20、及抗蚀图形26上形成保护膜22a。在本实施方式中，例如通过CVD法在250°C的成膜温度下形成厚度为500nm的SiN保护膜22a。接下来，如图3 (E)所示，通过剥离法形成保护膜22，上述剥离 法利用抗蚀剂去除剂去除抗蚀图形26，从而去除在抗蚀图形26上形成 的保护膜22a，上述保护膜22在与除了压电膜18及上部电极20的周 缘部以外的压电膜18的上方对应的区域具有开口。这样，保护膜22形成在压电膜18及在压电膜18上侧形成的上部 电极20的周缘部、和下部电极16的大致整个面。由此形成本发明的一个实施方式的压电作动器10。在本实施方式中，通过形成水蒸气透过率(基于MOCON法)在 lg/m2/day以下的上部电极20，即通过将上部电极20设为具有高防湿 性的电极，可以防止水分从上部电极20—侧向压电膜18浸透，从而 防止因浸透的水分引起的压电单元劣化。特别是如本实施方式即使在使用通过溅射法成膜的具有高压电常 数的压电膜的情况下，也能有效防止因水分的浸透引起的压电膜劣化。另外，在本实施方式中，保护膜22形成在压电膜18及在压电膜 18上成膜的上部电极20的周缘部、和下部电极16的大致整个面。换 言之，保护膜22在与除了压电膜18及上部电极20的周缘部以外的压 电膜18的上方对应的区域具有开口。由此，当电压施加在压电膜18 时，能够不妨碍压电膜18的位移，得到压电膜18本来的压电特性。 另外，通过使保护膜22具有上述结构，能够防止水分从压电膜18的 侧面与下部电极16的接合部等处浸透。另夕卜，如上所述，通过形成水蒸气透过率在lg/m2/day以下的上部 电极20，进而保护膜22在与除了压电膜18及上部电极20的周缘部以
外的压电膜18的上方对应的区域具有开口，可充分得到压电膜本来的 压电特性，并且可以得到具有高耐湿性的高性能压电器件。另外，在本实施方式中，保护膜22形成在压电膜18及在压电膜 18上成膜的上部电极20的周缘部、和下部电极16上的大致整个面， 但并不限于此，只要是至少覆盖压电膜18及上部电极20的周缘部的 形状即可。 .另外，在本实施方式中，形成有1层的保护膜22，但并不限于此， 也可以形成多层的保护膜22，由此可形成更致密的膜。例如，即使在 第1层保护膜产生裂纹等细小的缺陷的情况下，通过形成第2层保护 膜，也能够修补在第1层保护膜产生的裂纹等缺陷，能够形成更致密 的具有高绝缘性、耐湿性的保护膜。另外，在本实施方式中，如上所述，保护膜22覆盖压电膜18及 上部电极20的周缘部，在压电膜18上方的与压电膜18对应的区域形 成有开口，所以即使形成多层的保护膜，也不会妨碍压电膜18位移。 即，通过使保护膜具有上述结构，可维持压电膜本来的压电特性而形 成多个绝缘层，并且如上所述可形成致密且具有高绝缘性、耐湿性的 保护膜。以下，对具有本发明涉及的压电器件的液体喷头的一个实施方式 的喷墨头进行说明。图4是示意性地表示作为喷墨头的一部分的一个 喷出部40的剖视图。 一个喷出部40，在图1所示隔膜型压电作动器 10的支撑层12a侧配置有具有喷嘴46的喷嘴板44。在此，如图1所示，压电作动器10的开口 12d为在本实施方式的 喷墨头的喷出部40中的压力室42。另外，虽然未作图示，但喷墨头具 有墨水供应流路。墨水经由墨水供应流路向压力室42供应。
喷墨头配列多个喷出部40而构成。另外，喷墨头中喷出部40的 排列方向并无特别限制。喷墨头可以在一个方向上排列多个喷出部40， 也可进行二维排列。各喷出部40，在下部电极16与上部电极20之间施加电压而使压 电膜18伸縮，从而使位于压电膜18下方的作为隔壁(隔膜)的氧化 硅层12b、活性层12c、热氧化膜14、及下部电极16变形，由此改变 压力室42的容积。在压电膜18施加电压，以使隔壁向下方位移，从 而压力室42的容积减小，从喷嘴46喷出墨滴。以上，对本发明涉及的压电器件及利用该压电器件的液体喷头进 行了详细说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以在不脱离本发 明主旨的范围内实施各种改良或变更。实施例1根据图2及图3所示压电作动器的制造方法生产图1所示压电作 动器10。利用如此制造的压电作动器10，进行与耐湿性相关的耐久试 验。该耐久试验的结果如图5所示。在本试验中，作为本实施方式的压电作动器IO的一个实施例，使 用作为上部电极包括厚度为10nm的Ti层(紧贴层)及厚度为200nm 的Ir层(导电层)的压电作动器。另外，包括厚度为200nm的Ir层的 上部电极20的水蒸气透过率为0.1g/m2/day。即满足本发明的上部电极 所需的水蒸气透过率在lg/m2/day以下的条件。另外，使用作为保护膜 包括膜厚为500nm的SiN膜的压电作动器。以该压电作动器作为实施 例1 。在本实施例中，在温度为4(TC、相对湿度为80%RH的高湿氛围 下，在压电作动器的上部、下部电极间施加0-30V、 50kHz的矩形波形 电压来作为驱动波形，并测量上部电极及下部电极间的电容随时间的
变化。其测量结果表示于图5所示实施例1的图表。 比较例1另外，作为比较例l，如图6所示制造比较例的压电作动器110， 压电作动器110与实施例1的压电作动器的不同点在于，没有保护膜 22，另外上部电极120取代厚度为200nm的Ir层，具有200nm的Pt 层，即上部电极包括厚度为10nm的Ti层(紧贴层)及厚度为200nm 的Pt层(导电层)。另外，压电作动器IIO除了上述不同点以外，根 据与图2 (A) (E)和图3 (A)及(B)所示的详细说明的方法相 同的方法进行制造。另外，在比较例1中上部电极的水蒸气透过率为10g/m2/day，不 满足本发明的上部电极所需的水蒸气透过率在lg/m2/day以下的要求。 对于该比较例1的压电作动器，按照与实施例1同样的方法，测量电 容随时间的变化。将该测量结果作为比较例1的图表，与实施例1的 测量结果一起表示在图5中。比较例2 '另外，作为比较例2，根据图2 (A) (E)和图3 (A)及(B)所示压电作动器的制造方法制造图3 (B)所示压电作动器。该压电作 动器除了没有保护膜22以外，与实施例1的压电作动器相同。利用该 压电作动器通过与实施例1同样的方法进行与耐湿性相关的耐久试验。 将耐久试验的结果作为比较例2的图表表示在图5中。在此，压电膜由于水分的进入而劣化情况如前所述，若压电膜劣 化，则电极间的电容降低。从而，能够利用电极间电容的测量值，评 价压电膜随时间的劣化。耐久试验的结果，在比较例1的情况下，可知在IO小时左右电容 降低，且压电膜开始劣化。另外，在比较例2的情况下，可知在100
小时左右电容降低，且压电膜开始劣化。从该耐久试验的结果可知， 相对于具有水蒸气透过率为10g/m2/day的上部电极的比较例l，在具有 水蒸气透过率为0.1g/m2/day的上部电极的比较例2中，到开始劣化的 时间延长了一个数量级，可知在比较例2中，通过使上部电极的水蒸 气透过率的值在1.0g/m2/day以下，高湿度氛围下的耐久性(寿命)提与此相对，在本发明涉及的实施例1的压电作动器中，即使经过 1000小时也未发现电容降低。即，可知本发明的实施例1的压电作动 器通过具有水蒸气透过率为1.0g/m2/day以下的0.1g/m2/day的上部电 极、以及作为保护膜的SiN膜，从而显著提高耐久性，且得到耐于使 用的耐久性(寿命)。另外，与具有水蒸气透过率为10g/m2/day的上部电极、且没有SiN 保护膜的比较例1的结果相比，可知在实施例1的压电作动器中，到 开始劣化的时间至少延长两个数量级，耐久性显著提高。
权利要求
1. 一种压电器件，其特征在于，包括基板；第一电极，成膜在上述基板上；压电膜，通过气相生长法成膜在上述第一电极上的至少一部分；第二电极，成膜在上述压电膜上，该第二电极的水蒸气透过率在1g/m2/day以下；以及至少一层的保护膜，至少覆盖上述第二电极及上述压电膜的周缘部，且在与除了上述周缘部以外的上述压电膜对应的位置具有开口。
2. 如权利要求1所述的压电器件，其中，上述第二电极包含Ti、 Ir、 Ta、 Pd、 Ru、 Rh、及Os的至少一个。
3. 如权利要求1或2所述的压电器件，其中， 上述保护膜包含SiN、 Si02、 SiON、 A1203、 Zr02、及DLC的至少一个。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的压电器件，其中， 上述压电膜通过溅射法成膜。
5. —种液体喷头，其特征在于， 包括权利要求1 4中任一项所述的压电器件。
全文摘要
提供一种高性能压电器件，具有良好的耐湿性，可有效防止水分向压电膜进入。上述压电器件的特征在于包括基板；第一电极，成膜在上述基板上；压电膜，通过气相生长法成膜在上述第一电极上的至少一部分；第二电极，成膜在上述压电膜上，该第二电极的水蒸气透过率在1g/m²/day以下；以及至少一层的保护膜，至少覆盖上述第二电极及上述压电膜的周缘部，且在与除了上述周缘部以外的上述压电膜对应的位置具有开口。
文档编号H01L41/08GK101399310SQ20081016809
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月27日 优先权日2007年9月27日
发明者望月文彦, 菱沼庆一 申请人:富士胶片株式会社