[go: up one dir, main page]

TWI883451B - 晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置 - Google Patents

晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI883451B
TWI883451B TW112121058A TW112121058A TWI883451B TW I883451 B TWI883451 B TW I883451B TW 112121058 A TW112121058 A TW 112121058A TW 112121058 A TW112121058 A TW 112121058A TW I883451 B TWI883451 B TW I883451B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
film
piezoelectric
electrode
plane
crystal
Prior art date
Application number
TW112121058A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202413129A (zh
Inventor
松下裕司
原慎太郎
眞嶋秀樹
Original Assignee
日商柯尼卡美能達股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商柯尼卡美能達股份有限公司 filed Critical 日商柯尼卡美能達股份有限公司
Publication of TW202413129A publication Critical patent/TW202413129A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI883451B publication Critical patent/TWI883451B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1632—Manufacturing processes machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1645—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by spincoating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/03—Specific materials used
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
    • H10N30/088—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by cutting or dicing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

[課題] 在於提供一種晶粒、該晶粒之製造方法、具備了該晶粒的液滴吐出頭以及液滴吐出裝置，抑制了裂痕的產生。 [解決手段] 本發明的晶粒，具有壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，壓電元件，至少具有壓電膜、位於壓電膜之上的第1電極及位於壓電膜之下的第2電極，壓電致動器，第2電極兼作振動板，或在第2電極之下另有振動板，中空部，位於兼作振動板的第2電極或另有的振動板之下，壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，使從壓電膜的主面面外方向觀看時的中空部的較長方向為第1方向，使壓電膜的[100]方向為第2方向時，第1方向與第2方向所形成的銳角θ1，為30～60°的範圍內。

Description

晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置
本發明，有關晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置。更詳細而言，有關裂痕的產生被抑制的晶粒等。
例如將如液滴吐出頭晶片之元件、佈線等被進行了積體化的一枚的晶片，在半導體領域稱為「晶粒(die)」。於具備壓電致動器的晶粒，有時使用一壓電致動器，該壓電致動器具有壓電元件與長圓形等具有較長方向及較短方向的中空部(成為壓力室之部分)。此外，於該壓電致動器所具有的壓電元件的壓電膜，使用至少在主面面外方向上結晶方位有對齊的壓電膜的情況多(例如專利文獻1、2參照)；亦已揭露一種技術，使用了不僅在主面面外方向上連在主面面內方向上結晶方位亦有對齊的壓電膜(例如專利文獻3參照)。
然而，不僅在主面面外方向上連在主面面內方向上結晶方位有對齊的壓電膜，存在如下問題：一方面，具有壓電特性優異如此之優越性；另一方面，容易因電壓的施加而產生裂痕。在晶粒所具有的壓電膜所產生的裂痕，使具備該晶粒的裝置的性能降低。例如作為液滴吐出頭晶片而具備晶粒的液滴吐出裝置的情況下，產生於壓電膜的裂痕，會使液滴吐出裝置的吐出穩定性降低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2007-042983號公報 [專利文獻2] 日本特開2003-179279號公報 [專利文獻3] 日本特開2006-173646號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明，為鑒於上述問題、狀況而為者，其解決課題，在於提供一種晶粒、該晶粒之製造方法以及具備了該晶粒的液滴吐出頭及液滴吐出裝置，抑制了裂痕的產生。 [解決問題之技術手段]
本發明人，為了解決上述課題，針對上述課題的原因等進行了檢討的結果，發現以下情形從而完成了本發明：於具有一壓電致動器的晶粒，該壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，將壓電膜的[100]方向與中空部的較長方向或壓電致動器所排列的方向所形成的銳角的大小限定於一範圍，從而可抑制裂痕的產生。 亦即，本發明之上述課題，被透過以下的手段而解決。
1.一種晶粒，具有1個或複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部， 前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極， 前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板， 前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下， 前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 使從前述壓電膜的主面面外方向觀看時的前述中空部的較長方向為第1方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第1方向與前述第2方向所形成的銳角θ1，為30～60°的範圍內。
2.如第1項的晶粒，其中， 前述銳角θ1，為40～50°的範圍內。
3.一種晶粒，具有複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部， 前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極， 前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板， 前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下， 前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 使複數個前述壓電致動器所排列的方向為第3方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第3方向與前述第2方向所形成的銳角θ2，為30～60°的範圍內。
4.如第3項的晶粒，其中， 前述銳角θ2，為40～50°的範圍內。
5.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件中的前述第1電極與前述第2電極之間的距離，為0.1～5μm的範圍內。
6.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述介電膜，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述介電膜有對齊的面外結晶方位一致，且前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述介電膜有對齊的面內結晶方位亦一致。
7.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述第1電極，為多層構造， 為多層構造的前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面外結晶方位有一致，前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面內結晶方位未一致。
8.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述第1電極，為多層構造， 前述壓電膜、前述介電膜及為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，皆具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造。
9.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述壓電膜，為鋯鈦酸鉛膜。
10.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述介電膜，為鑭鈦酸鉛膜， 前述第1電極，為多層構造， 為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，為釕酸鍶膜或氧化鑭鎳膜。
11.如第1項至第4項中任一項的晶粒，其中， 前述第1電極之上部表面以保護膜覆蓋， 前述保護膜，為二氧化鋯膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜或氮化鋁膜。
12.一種晶粒之製造方法，使用了Si基板， 至少具有： 形成在前述Si基板上包含如第1項至第4項中任一項的晶粒的積層體的程序；以及 切斷前述積層體而將前述晶粒進行個別化的程序； 使前述Si基板的槽口或定向平面的垂直方向為第4方向，使將前述晶粒進行個別化的程序中的切斷方向之中和前述第4方向形成的角度為最小的切斷方向為第5方向時，前述第4方向與前述第5方向所形成的銳角θ3，為0～15°的範圍內。
13.如第12項的晶粒之製造方法，其中， 前述銳角θ3，為0～5°的範圍內。
14.一種液滴吐出頭，具備了晶粒， 前述晶粒，為如第1項至第4項中任一項的晶粒。
15.一種液滴吐出裝置，具備了液滴吐出頭， 前述液滴吐出頭，為如第14項的液滴吐出頭。 [對照先前技術之功效]
透過本發明之上述手段，可提供一種晶粒、該晶粒之製造方法以及具備了該晶粒的液滴吐出頭及液滴吐出裝置，抑制了裂痕的產生。
本發明的功效的表現機制或作用機制方面，推測如以下。
本發明人，針對使用了在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊的壓電膜之壓電致動器，作為裂痕容易產生於壓電膜的原因，著眼了於壓電膜的結晶構造、壓電致動器的形狀，更著眼了於壓電致動器的排列方式。
本發明人，關於壓電膜的結晶構造，發現了：在主面面內方向上結晶構造有對齊的壓電膜方面，比起在主面面內方向上結晶構造未對齊的壓電膜，在使主面為(001)面時的[100]方向及[010]方向上裂痕更容易產生。此外，本發明人，關於壓電致動器的形狀，發現了：壓電致動器之中空部，如長圓形、長方形、橢圓形、菱形等般，具有較長方向及較短方向的情況下，在該較長方向及較短方向上壓電膜的裂痕容易產生。
基於此等發現，本發明的晶粒的一實施方式，為了抑制裂痕的產生，中空部的較長方向(第1方向)與壓電膜的[100]方向(第2方向)所形成的銳角θ1，特定於30～60°的範圍內。如此般特定了θ1的範圍的晶粒，在壓電致動器的形狀的觀點下裂痕容易產生的方向與在壓電膜的結晶構造的觀點下裂痕容易產生的方向具有偏差，故抑制了裂痕的產生。
此外，本發明人，關於晶粒中的壓電致動器的排列方式，發現了：複數個壓電致動器所排列的方向上壓電膜的裂痕容易產生。
基於此發現，本發明的晶粒的一實施方式，為了抑制裂痕的產生，複數個前述壓電致動器所排列的方向(第3方向)與壓電膜的[100]方向(第2方向)所形成的銳角θ2，特定於30～60°的範圍內。如此般特定了θ2的範圍的晶粒，在壓電致動器的排列方式的觀點下裂痕容易產生的方向與在壓電膜的結晶構造的觀點下裂痕容易產生的方向具有偏差，故抑制了裂痕的產生。
透過如此的表現機制或作用機制，從而可提供抑制了裂痕的產生的晶粒等。
本發明的晶粒，作為一實施方式，為一種晶粒，具有1個或複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極，前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板，前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下，前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，使從前述壓電膜的主面面外方向觀看時的前述中空部的較長方向為第1方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第1方向與前述第2方向所形成的銳角θ1，為30～60°的範圍內。
本發明的晶粒，作為一實施方式，為一種晶粒，具有複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極，前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板，前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下，前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，使複數個前述壓電致動器所排列的方向為第3方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第3方向與前述第2方向所形成的銳角θ2，為30～60°的範圍內。
此等特徵，為下述實施方式中共通或對應的技術特徵。
本發明的晶粒的實施方式方面，從可進一步抑制裂痕的產生的觀點而言，前述銳角θ1為40～50°的範圍內為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，從可進一步抑制裂痕的產生的觀點而言，前述銳角θ2為40～50°的範圍內為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，從對壓電元件所要求的位移產生力的觀點而言，前述壓電元件中的前述第1電極與前述第2電極之間的距離，為0.1～5μm的範圍內為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，前述壓電元件，從電容率的觀點而言，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜，前述介電膜，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述介電膜有對齊的面外結晶方位一致，且前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述介電膜有對齊的面內結晶方位亦一致為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，前述第1電極，從壓電特性的觀點而言，多層構造，為多層構造的前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面外結晶方位有一致，前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面內結晶方位未一致為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，前述壓電元件，從壓電特性的觀點而言，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜，前述第1電極，為多層構造，前述壓電膜、前述介電膜及為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，皆具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，從壓電特性的觀點而言，前述壓電膜，為鋯鈦酸鉛膜為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，前述壓電元件，從壓電特性的觀點而言，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜，前述介電膜，為鑭鈦酸鉛膜，前述第1電極，為多層構造，為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，為釕酸鍶膜或氧化鑭鎳膜為優選。
本發明的晶粒的實施方式方面，從壓電特性的觀點而言，前述第1電極之上部表面以保護膜覆蓋，前述保護膜，為二氧化鋯膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜或氮化鋁膜為優選。
本發明的晶粒之製造方法，為一種晶粒之製造方法，使用了Si基板，至少具有：在前述Si基板上形成包含本發明的晶粒的積層體的程序；以及切斷前述積層體而將前述晶粒進行個別化的程序；使前述Si基板的槽口或定向平面的垂直方向為第4方向，使將前述晶粒進行個別化的程序中的切斷方向之中和前述第4方向形成的角度為最小的切斷方向為第5方向時，前述第4方向與前述第5方向所形成的銳角θ3，為0～15°的範圍內。
本發明的晶粒之製造方法的實施方式方面，從可使前述銳角θ1或前述銳角θ2為40～50°的範圍內的觀點而言，前述銳角θ3，為0～5°的範圍內為優選。
本發明的液滴吐出頭，具備了本發明的晶粒。
本發明的液滴吐出裝置，具備了本發明的液滴吐出頭。
以下，針對本發明與其構成要素及本發明的實施方式、態樣進行詳細說明。另外，於本案，「～」，以包含記載於其前後的數值作為下限值及上限值的意思而使用。
＜1.本發明的晶粒的概要＞ 本發明的晶粒，作為一實施方式，為一種晶粒，具有1個或複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極，前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板，前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下，前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，使從前述壓電膜的主面面外方向觀看時的前述中空部的較長方向為第1方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第1方向與前述第2方向所形成的銳角θ1，為30～60°的範圍內。
此外，本發明的晶粒，作為一實施方式，為一種晶粒，具有複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部，前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極，前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板，前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下，前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，使複數個前述壓電致動器所排列的方向為第3方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第3方向與前述第2方向所形成的銳角θ2，為30～60°的範圍內。
本發明中，「壓電元件」，指一種元件，為具有第1電極及未和該第1電極電連接的第2電極，且在第1電極及第2電極之間夾著壓電體的構成。
本發明中，「壓電致動器」，指一種元件，具有壓電元件，在第1電極與第2電極之間施加電壓從而使壓電元件的形狀發生變化，以應用據此獲得的位移作為目的。於壓電元件接合了振動板的隔膜構造亦為壓電致動器所含。
圖1，為針對本發明的晶粒的一實施方式將晶粒10從下側(中空部側)觀看時的示意平面圖。將晶粒10如圖1般從下側(中空部側)進行了觀看的情況下，壓力室構件60與壓電致動器20之中空部50可看成為主要的構成。在示於圖1的晶粒10，壓電致動器20之中空部50被以2行進行排列。
圖2，為針對本發明的晶粒的一實施方式針對晶粒10的一部分進行了繪示的示意截面圖，相當於圖1的A-A截面。於圖2，作為晶粒10的一部分，示出排列了5個壓電致動器20的範圍。示於圖2的壓電致動器20，以壓電元件30、位於壓電元件30之下的振動板40、位於振動板40之下的中空部50、形成中空部50的壓力室構件60而構成。
本發明之壓電致動器，特徵在於，第2電極兼作振動板，或在第2電極之下另有振動板。第2電極兼作振動板的情況下的壓電致動器，例如成為示於圖3的層構成。示於圖3的壓電致動器20，具有壓電元件30與位於其下的中空部50，該壓電元件30具有第1電極31、壓電膜32、兼作振動板的第2電極33。此外，在第2電極之下另有振動板的情況下的壓電致動器，例如成為示於圖4的層構成。示於圖4的壓電致動器20，具有壓電元件30、位於其下的振動板40及位於其下的中空部50，該壓電元件30具有第1電極31、壓電膜32、兼作振動板的第2電極33。
本發明中，壓電膜32，特徵在於，在主面面外方向(以下，亦單稱為「面外方向」)及主面面內方向(以下，亦單稱為「面內方向」)上結晶方位有對齊。此處，本發明中的「主面」，指表面積最大的面。
此外，本發明中，將構成壓電膜32的結晶的「晶面」及「結晶方位」，使用密勒指數(Miller Index)而記載。結晶為晶胞進行了聚集者，晶胞由以原子所組成的面的聚集而形成。將此以原子所組成的面稱為「晶面」。此外，結晶被平行且等間隔地排列晶面而構成，將此晶面的排列的方向(相對於晶面之垂直方向)稱為「結晶方位」。晶面，使用密勒指數之中的面指數，記載為(100)面、(110)面…等等。此外，結晶方位，使用密勒指數之中的方向指數(方位指數)，記載為[100]方向等。
本發明中的密勒指數的基準方面，使壓電膜32的主面為(001)面。亦即，為(001)面的法線方向之面外方向為[001]方向，為和壓電膜32的主面平行方向的面內方向之中和(100)面或(010)面垂直的方向分別為[100]方向或[010]方向。壓電膜32的[100]方向與[010]方向，因結晶的旋轉對稱性而不區別。
本發明中，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊，例如可透過X射線繞射(X-ray diffraction，XRD)測定而確認。
本發明之壓電致動器20所具有的中空部50，從壓電膜32的主面面外方向觀看時，如長圓形、長方形、橢圓形、菱形等般，為具有較長方向及較短方向的形狀；本發明，為對裂痕在具有如此的形狀之中空部50的壓電致動器20中的壓電膜32產生的情形進行抑制者。
＜2.銳角θ1、θ2＞ 本發明的晶粒的一實施方式，特徵在於，使從壓電膜32的主面面外方向觀看時之中空部50的較長方向為第1方向，使壓電膜32的[100]方向為第2方向時，第1方向與第2方向所形成的銳角θ1為30～60°的範圍內。此外，本發明的晶粒的一實施方式，特徵在於，使複數個壓電致動器20所排列的方向為第3方向，使壓電膜32的[100]方向為第2方向時，第3方向與第2方向所形成的銳角θ2為30～60°的範圍內。
如上述，本發明人，發現了：壓電致動器20之中空部50，在較長方向及較短方向上壓電膜32的裂痕容易產生，亦即在第1方向及第1方向的面內垂直方向上壓電膜32的裂痕容易產生。另外，圖1中，圖的縱向為第1方向，圖2中圖的進深方向為第1方向。
此外，如上述，本發明人，發現了：在複數個壓電致動器20所排列的方向上壓電膜32的裂痕容易產生，亦即在第3方向上壓電膜32的裂痕容易產生。另外，於晶粒，複數個壓電致動器所排列的方向，在縱、橫存在2方向以上的情況下，使以較近的間隔而排列的方向為第3方向。圖1及圖2中，圖的橫向為第3方向。
再者，如上述，本發明人，發現了：在面內方向上結晶構造有對齊的壓電膜32，在壓電膜32的[100]方向及[010]方向上裂痕容易產生，亦即在第2方向及第2方向的面內垂直方向上壓電膜32的裂痕容易產生。圖5，為針對壓電膜32的[100]方向(第2方向)及[010]方向(第2方向的面內垂直方向)上所產生的裂痕進行了觀察時的電子顯微鏡照片。面內方向上結晶構造有對齊的壓電膜32，如示於圖5的裂痕容易產生。
圖6，為關於銳角θ1的說明圖。如示於圖6，本發明中，將從壓電膜的主面面外方向觀看時之中空部的較長方向(第1方向)與壓電膜的[100]方向(第2方向)形成的銳角，假設為銳角θ1。
本發明的晶粒的一實施方式，特徵在於，該銳角θ1為30～60°的範圍內。據此，可使在壓電致動器的形狀的觀點下裂痕容易產生的方向與在壓電膜的結晶構造的觀點下裂痕容易產生的方向產生偏差，故可抑制裂痕的產生。另外，從進一步抑制裂痕的產生的觀點而言，銳角θ1為40～50°的範圍內為優選。
圖7，為關於銳角θ2的說明圖。如示於圖7，本發明中，使複數個前述壓電致動器所排列的方向(第3方向)與壓電膜的[100]方向(第2方向)所形成的銳角，為銳角θ2。
本發明的晶粒的一實施方式，特徵在於，使該銳角θ2為30～60°的範圍內。據此，可使在壓電致動器的排列方式的觀點下裂痕容易產生的方向與在壓電膜的結晶構造的觀點下裂痕容易產生的方向產生偏差，故可抑制裂痕的產生。另外，從進一步抑制裂痕的產生的觀點而言，銳角θ2為40～50°的範圍內為優選。
再者，本發明的晶粒，銳角θ1及銳角θ2皆為30～60°的範圍內較優選，銳角θ1及銳角θ2皆為40～50°的範圍內尤優選。
本發明中，壓電膜32的[100]方向(第2方向)，可從以X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)法的面內測定所獲得的繞射圖案進行特定。
＜3.晶粒的構成＞ 本發明的晶粒10，如使用圖1～3上述所說明，具有1個或複數個壓電致動器20，該壓電致動器20具有壓電元件30與成為壓力室的中空部50。此外，壓電元件30，至少具有壓電膜32、位於壓電膜32之上的第1電極31及位於壓電膜32之下的第2電極33。此外，壓電致動器，第2電極33兼作振動板，或在第2電極33之下另有振動板40。此外，中空部50，位於兼作振動板的第2電極33或另有的振動板40之下。
本發明之壓電元件中的第1電極與第2電極之間的距離，從對壓電元件所要求的位移產生力的觀點而言，為0.1～5μm的範圍內為優選。
壓電膜的材料，只要為壓電體即可特別限定，結晶構造為鈣鈦礦型構造為優選。
「鈣鈦礦型構造」，指和鈣鈦礦(鈣鈦礦CaTiO 3)同樣的結晶構造。一般，鈣鈦礦型結晶構造的組成以ABX 3表示，於該鈣鈦礦型結晶構造，此A、B及X，作為A陽離子、B陽離子及X負離子的各構成離子而存在。此外，B陽離子缺陷型鈣鈦礦化合物、A陽離子缺陷型鈣鈦礦化合物及X負離子缺陷型鈣鈦礦化合物，在本發明亦定義為具有鈣鈦礦型結晶構造的化合物。鈣鈦礦型構造之中，ABX 3的X為氧(O)的以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造為優選。
使結晶構造為以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造的壓電體作為材料的壓電膜方面，舉鋯鈦酸鉛(PZT：Pb(Zr、Ti)O 3)膜、鈦酸鉛(PbTiO 3)膜、鋯酸鉛(PbZrO 3)膜、鑭鈦酸鉛(PLT：(Pb、La)TiO 3)膜、鈦酸鋇(BaTiO 3)膜等。
此等之中，鋯鈦酸鉛膜從壓電特性的觀點而言為優選，具體而言以Pb X(Zr Y、Ti 1-Y)O 3[1.0≦X≦1.2、0.4≦Y≦0.6]表示的鋯鈦酸鉛膜為優選。此外，於該鋯鈦酸鉛膜，Y為0.50～0.58的範圍內為優選，為0.52從壓電特性的觀點而言尤優選。
鋯鈦酸鉛膜，為非化學計量組成為優選。具體而言，將組成以Pb X(Zr Y、Ti 1-Y)O 3[1.0≦X≦1.2，0.4≦Y≦0.6]表示時，為X＞1為優選。
第1電極及第2電極的材料不特別限定，可使用Cr、Ni、Cu、Pt、Ir、Ti、Ir-Ti合金、LaNiO 3、SRO(SrRuO 3)、STO(SrTiO 3)等。第1電極及第2電極，分別亦可為以2個以上的電極所構成的多層構造。
第1電極或第2電極之中至少一方，包含Pt電極為優選，該Pt電極，主面為(001)面，在面內方向及面外方向上結晶方位有對齊為優選。第1電極或第2電極中的一方包含Pt電極的情況下，另一方為Cu電極為優選。
此外，第1電極或第2電極，為由複數個不同的電極所成的多層構造為優選。尤其，第1電極為多層構造，為多層構造之第1電極的最靠近壓電膜側的第1電極最下層，在面外方向及面內方向上結晶方位有對齊為優選。再者，壓電膜有對齊的面外結晶方位與第1電極最下層有對齊的面外結晶方位雖一致，惟從壓電特性的觀點而言，壓電膜有對齊的面內結晶方位與第1電極最下層有對齊的面內結晶方位未一致為優選。
本發明中，某層的面外結晶方位與其他層的面外結晶方位有一致或未一致，可從以X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)法的面內測定所獲得的繞射圖案進行確認。
此外，本發明中，某層的面內結晶方位與其他層的面內結晶方位有一致或未一致，可從以X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)法的面內測定所獲得的繞射圖案進行確認。
第1電極為多層構造的情況下，為多層構造之第1電極的最靠近壓電膜側的第1電極最下層，從壓電特性的觀點而言，具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造為優選，例如為釕酸鍶(SrRuO 3)膜或氧化鑭鎳(LaNiO 3)膜為優選。
本發明之壓電致動器，第2電極兼作振動板，或在第2電極之下另有振動板。另有的振動板的材料，可使用和第2電極同樣的材料。
本發明之壓電元件，從電容率的觀點而言，在壓電膜與第2電極之間具有介電膜為優選。介電膜，雖只要為以介電體為材料的膜即不特別限定，惟電容率比壓電膜低為優選。
介電膜，結晶構造具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造為優選，為鑭鈦酸鉛膜為優選。結晶構造具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造的介電膜方面，舉鈦酸鉛(PbTiO 3)膜、鑭鈦酸鉛(PLT：(Pb、La)TiO 3)膜、鈦酸鋇(BaTiO 3)膜等。此等之中，含有鉛者為優選，尤其鑭鈦酸鉛膜在電容率方面為優選。
介電膜，從電容率的觀點而言，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊為優選。此外，壓電膜有對齊的面外結晶方位與介電膜有對齊的面外結晶方位一致，且壓電膜有對齊的面內結晶方位與介電膜有對齊的面內結晶方位亦一致為優選。
介電膜的第2電極側的表面粗糙度的均方根(root mean square，RMS)值，為5.0nm以下為優選。此外，較優選為2.0nm以下，更優選為1.6nm以下。據此，長期間驅動中的可靠性、膜的密接性等提升。
表面粗糙度的RMS值，例如可使用原子力顯微鏡(Bruker公司製Dimension Icon)進行測定。
本發明之壓電元件，從壓電特性的觀點而言，在壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜，第1電極為多層構造之情況下，壓電膜、介電膜及為多層構造之第1電極的最靠近壓電膜側的第1電極最下層皆具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造為優選。
此外，本發明之壓電元件，第1電極之上部表面被以保護膜覆蓋為優選。保護膜，從壓電特性的觀點而言，為二氧化鋯(ZrO 2)膜、氧化鋁(Al 2O 3)膜、氧化鉿(HfO 2)膜、氧化釔(Y 2O 3)膜或氮化鋁(AlN)膜為優選。此外，在該保護膜之上，亦可進一步具有以感光性聚醯亞胺樹脂等為材料的保護膜。
＜4.晶粒之製造方法＞ 本發明的晶粒之製造方法雖不特別限定，惟作為製造方法的一例，以下說明一種製造方法，至少具有：在Si基板上形成包含晶粒的積層體的程序(積層體形成程序)；以及切斷積層體而將晶粒進行個別化的程序(晶粒個別化程序)。
在積層體形成程序，在Si基板上，將構成晶粒的各層，以濺鍍法等周知的方法形成而進行積層。此時，形成在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊的層的情況下，需要使結晶進行磊晶成長。「磊晶成長」指：基於下面的層的結晶的原子排列的規則性，結晶對齊於一特定的方位而成長。
各層依所需進行圖案化。此外，Si基板方面，不僅Si層，亦可使用在Si層上已予以形成第1電極等市售的基板，在其上予以積層壓電膜等必要的層。
Si基板，在面內方向及面外方向上結晶方位有對齊，具有顯示結晶方位的槽口或定向平面為優選。
Si基板上的形成的積層體，可為在個別化後僅獲得1個晶粒的積層體，亦可為以獲得複數個晶粒的方式晶粒排列於平面上的積層體。一般而言，只要Si基板的大小的合適上無問題，以獲得複數個晶粒的方式形成積層體。
此外，在兼作振動板的第2電極或另有的振動板之下，予以積層壓力室構件，形成成為壓力室的中空部。亦可在振動板與壓力室構件之間形成油墨遮斷膜、晶種層。
在晶粒個別化程序，切斷積層體而將晶粒進行個別化。此時，使Si基板的槽口或定向平面的垂直方向為第4方向，使在晶粒個別化程序中的切斷方向之中和第4方向形成的角度最小的切斷方向為第5方向時，第4方向與第5方向所形成的銳角θ3為0～15°的範圍內為優選，為0～5°的範圍內較優選，為0°尤優選。
此處，「槽口或定向平面的垂直方向」，指從槽口或定向平面之中心朝向Si基板之中心的方向。
圖8，為關於第4方向、第5方向及第4方向與第5方向所形成的銳角θ3的說明圖。圖8，示出具有槽口71的Si基板70與沿著18個晶粒10的輪廓時的積層體的切斷線(虛線)。如示於圖8，Si基板70具有槽口71的情況下，槽口71的垂直方向為第4方向。此外，使切斷方向之中和第4方向形成的角度最小的切斷方向為第5方向。
另外，圖8中，雖為了進行圖示的容易度而示出銳角θ3為15°的情況，惟銳角θ3越小越優選。具體而言，如上述，銳角θ3為0～15°的範圍內為優選，為0～5°的範圍內為較優選，為0°尤為優選。
銳角θ3為小，使得槽口或定向平面的垂直方向(第4方向)顯示Si基板的[100]方向，Si基板的[100]方向與壓電膜的[100]方向(第2方向)存在45°左右的偏差，再者在切斷方向(第5方向)與中空部的較長方向(第1方向)為垂直或平行的情況下，第1方向與第2方向所形成的銳角θ1接近45°，抑制了裂痕的產生。或者，槽口或定向平面的垂直方向(第4方向)顯示Si基板的[100]方向，Si基板的[100]方向與壓電膜的[100]方向(第2方向)存在45°左右的偏差，再者在切斷方向(第5方向)與複數個壓電致動器排列的方向(第3方向)為垂直或平行的情況下，第3方向與第2方向所形成的銳角θ2接近45°，抑制了裂痕的產生。
Si基板的[100]方向亦可從透過XRD法進行了測定的繞射圖案而特定出，惟使槽口或定向平面為基準，從而可容易決定供於製造本發明的晶粒用的切斷方向。
另外，Si基板的[100]方向與[010]方向，由於Si為立方晶相，存在旋轉對稱性，故不區別。
＜5.晶粒的用途＞ 本發明的晶粒，例如作為液滴吐出頭晶片，和噴孔片等進行組合，從而可用於液滴吐出頭、具備了該液滴吐出頭的液滴吐出裝置。
具備了本發明的晶粒的液滴吐出頭、液滴吐出裝置，由於壓電膜的裂痕的產生被抑制，故吐出穩定性方面優異。
本發明的晶粒，除上述以外，亦可用於壓電微機械超音波換能器(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer，p-MUT)、麥克風、揚聲器等。 [實施例]
以下，雖舉實施例而具體說明本發明，惟本發明不限定於此等。另外，實施例中雖採用「份」或「%」的表示，惟只要無特別禁止，示出「質量份」或「質量%」。
製作晶粒No.1～3(本發明)及晶粒No.4(比較例)，針對此等晶粒，測定了裂痕的產生數。
＜晶粒No.1的製作＞ Si基板方面，使用了8吋的Si基板(KRYSTAL公司製)，具有垂直方向(第4方向)顯示Si基板的[100]方向的槽口，各層被依SRO/Pt/ZrO 2/Si的順序而構成。於該Si基板，Pt層及SRO層，該當於由Pt電極及SRO電極的2層所成的第1電極。再者，於該基板，ZrO 2層，該當於覆蓋第1電極之上部表面的保護膜(二氧化鋯膜)。該基板的各層，皆為面內方向及面外方向上結晶方位有對齊者，主面為(001)面。
於該Si基板的SRO層上，將成為壓電膜的PZT膜，以RF磁控濺鍍法而形成。PZT陶瓷靶方面，使用了Pb比化學計量組成多25%的過剩鉛組成(Pb 1.25(Zr 0.52、Ti 0.48)O 3)者。PZT膜，以Si層的[100]方向與PZT膜的[100]方向所形成的銳角成為45°的方式而形成。此PZT膜的[100]方向，為本發明中的第2方向。
PZT膜的厚度及濺鍍條件，為如以下。 厚度……3.38μm RF電源……3.0kW 氣流量……Ar：O 2=39.5：0.5sccm 濺鍍壓……0.2Pa 基板設定溫度……550℃
於上述的PZT膜形成程序，PZT膜分2次而成膜，在第1次與第2次之間實施了洗淨。
接著，在PZT膜上，將成為介電膜的PLT膜，以RF磁控濺鍍法而形成。PLT陶瓷靶方面，使用了Pb比為Pb：La=0.9：0.1的化學計量組成多25%的過剩鉛組成((Pb 1.125、La 0.1)TiO 3)者。
PLT膜的厚度及濺鍍條件，為如以下。 厚度……0.12μm RF電源……2.0kW 氣流量……Ar：O 2=39.5：0.5sccm 濺鍍壓……0.2Pa 基板設定溫度……560℃
接著，在介電膜(PLT膜)上，將第2電極，使用Cu靶，以濺鍍法而形成。厚度及濺鍍條件，如以下。另外，該第2電極，於壓電致動器亦兼作振動板。 厚度……2.8μm DC電源……1kW 氣流量……Ar=50sccm 濺鍍壓……0.15Pa 基板設定溫度……室溫
接著，在第2電極之上，將感光性聚醯亞胺樹脂透過旋轉塗布法進行塗布，以230℃進行燒成從而予以硬化，製作了1μm的油墨遮斷膜。
接著，在油墨遮斷膜之上，將0.5μm的晶種層，使用Ni靶，以濺鍍法而形成。濺鍍，在高頻電力500W、濺鍍時的氣體壓力1Pa的氬氣中進行了15分鐘。
接著，形成了為長圓形且高度150μm、較短方向的長度120μm、較長方向的長度1250μm之中空部(成為壓力室的部分)。具體而言，將東京應化公司製的ORDYL MP108的厚度為80μm的乾膜抗蝕劑積層2層而形成後，以Ni電鑄法予以堆積由Ni所成的壓力室構件，接著除去乾膜抗蝕劑層，予以洗淨、乾燥，從而形成了中空部。
此時，以中空部的較長方向(第1方向)與PZT膜的[100]方向(第2方向)所形成的銳角θ1成為30°的方式，形成了中空部。
此外，以在1個晶粒以200個×2行排列具有中空部的壓電致動器的方式，每1個晶粒形成了400個之中空部。此時的壓電致動器排列200個的方向，為第3方向；於此，第3方向相對於第1方向設為面內垂直方向。亦即，於晶粒No.1，複數個前述壓電致動器所排列的方向(第3方向)與壓電膜的[100]方向(第2方向)所形成的銳角θ2為60°。
接著，在壓力室之上，將8吋的玻璃製的支撐基板，以日東電工公司製的兩面的熱剝離片進行了貼附。
接著，將Si層，研磨直到厚度成為50μm左右為止，進一步進行使用了SF 6的乾式蝕刻從而完全地除去。
接著，在ZrO 2膜之上塗布東京應化公司製OMR抗蝕劑，將遮罩圖案透過曝光進行轉印而顯影，從而形成了抗蝕遮罩。接著，將未形成抗蝕遮罩的區域的ZrO 2膜及其下的第1電極，使用氬、氧、CHF 3的混合氣體而進行了乾式蝕刻除去。洗淨後，使用剝離液而剝離了抗蝕遮罩。
接著，塗布東京應化公司製OMR抗蝕劑，將遮罩圖案透過曝光進行轉印而顯影，從而形成了抗蝕遮罩。接著，將未形成抗蝕遮罩的區域的壓電膜(PZT膜)及介電膜(PLT膜)，使用氯與溴的混合氣體而進行了乾式蝕刻除去。洗淨後，使用剝離液而剝離了抗蝕遮罩。
接著，在保護膜(ZrO 2膜)之上，進一步將1μm的保護膜，將感光性聚醯亞胺樹脂透過旋轉塗布法進行塗布，進一步進行圖案化，從而形成。圖案化，將遮罩圖案透過曝光進行轉印並顯影從而進行。圖案化後，以210℃進行燒成從而予以硬化。
接著，進行了晶粒個別化程序。在晶粒個別化程序，以Si基板的槽口的垂直方向(第4方向)與切斷方向之中和第4方向形成的角度最小的切斷方向(第5方向)所形成的銳角θ3成為15°的方式，切斷了積層體。
接著，將支撐基板加熱至熱剝離片發泡的溫度以上，除去支撐基板，獲得具有複數個(400個)壓電致動器的晶粒No.1。
＜晶粒No.2～4的製作＞ 除變更為銳角θ1、銳角θ2及銳角θ3成為如記載於表I般以外，作成為和晶粒No.1同樣而製作了晶粒No.2～4。
＜裂痕產生抑制的評價＞ 對晶粒的各壓電致動器的第1電極，施加了40V的正電壓1分鐘。之後，針對全部的壓電致動器，觀察壓電膜的表面，計測了產生於每400個壓電致動器的壓電膜的裂痕數。結果如記載於表I。
相對於在銳角θ1為20°的晶粒No.4方面裂痕數為12，在銳角θ1為30°的晶粒No.1方面裂痕數為3，大幅抑制了裂痕。再者，銳角θ1為40°的晶粒No.2、銳角θ1為45°的晶粒No.3方面，裂痕數成為1，更大幅地抑制了裂痕。
同樣地，相對於在銳角θ2為70°的晶粒No.4方面裂痕數為12，在銳角θ2為60°的晶粒No.1方面裂痕數為3，大幅抑制了裂痕。再者，銳角θ2為50°的晶粒No.2、銳角θ2為45°的晶粒No.3方面，裂痕數成為1，更大幅地抑制了裂痕。
此外，著眼於晶粒個別化程序時，相對於在銳角θ3為25°的晶粒No.4方面裂痕數為12，在銳角θ3為15°的晶粒No.1方面裂痕數為3，大幅抑制了裂痕。再者，銳角θ3為5°的晶粒No.2、銳角θ3為0°的晶粒No.3方面，裂痕數成為1，更大幅地抑制了裂痕。
10:晶粒 20:壓電致動器 30:壓電元件 31:第1電極 32:壓電膜 33:第2電極 40:振動板 50:中空部 60:壓力室構件 70:Si基板 71:槽口
[圖1]針對晶粒從下側(中空部側)觀看時的示意平面圖。 [圖2]針對晶粒的一部分進行了繪示的示意截面圖。 [圖3]針對第2電極兼作振動板情況下的壓電致動器的層構成進行繪示的圖。 [圖4]針對在第2電極之下另有振動板的情況下的壓電致動器的層構成進行繪示的圖。 [圖5]為針對在壓電膜的[100]方向(第2方向)及[010]方向(第2方向的面內垂直方向)上所產生的裂痕進行了觀察時的電子顯微鏡照片。 [圖6]關於銳角θ1的說明圖。 [圖7]關於銳角θ2的說明圖。 [圖8]關於銳角θ3的說明圖。
20:壓電致動器
50:中空部

Claims (15)

  1. 一種晶粒，具有1個或複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部， 前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極， 前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板， 前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下， 前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 使從前述壓電膜的主面面外方向觀看時的前述中空部的較長方向為第1方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第1方向與前述第2方向所形成的銳角θ1，為30～60°的範圍內。
  2. 如請求項1的晶粒，其中， 前述銳角θ1，為40～50°的範圍內。
  3. 一種晶粒，具有複數個壓電致動器，前述壓電致動器具有壓電元件與成為壓力室的中空部， 前述壓電元件，至少具有壓電膜、位於前述壓電膜之上的第1電極及位於前述壓電膜之下的第2電極， 前述壓電致動器，前述第2電極兼作振動板，或在前述第2電極之下另有振動板， 前述中空部，位於兼作振動板的前述第2電極或另有的前述振動板之下， 前述壓電膜，使主面為(001)面，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 使複數個前述壓電致動器所排列的方向為第3方向，使前述壓電膜的[100]方向為第2方向時，前述第3方向與前述第2方向所形成的銳角θ2，為30～60°的範圍內。
  4. 如請求項3的晶粒，其中， 前述銳角θ2，為40～50°的範圍內。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件中的前述第1電極與前述第2電極之間的距離，為0.1～5μm的範圍內。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述介電膜，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述介電膜有對齊的面外結晶方位一致，且前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述介電膜有對齊的面內結晶方位亦一致。
  7. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述第1電極，為多層構造， 為多層構造的前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，在主面面外方向及主面面內方向上結晶方位有對齊， 前述壓電膜有對齊的面外結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面外結晶方位有一致，前述壓電膜有對齊的面內結晶方位與前述第1電極最下層有對齊的面內結晶方位未一致。
  8. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述第1電極，為多層構造， 前述壓電膜、前述介電膜及為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，皆具有以ABO 3表示的鈣鈦礦型構造。
  9. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述壓電膜，為鋯鈦酸鉛膜。
  10. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述壓電元件，在前述壓電膜與前述第2電極之間，具有介電膜， 前述介電膜，為鑭鈦酸鉛膜， 前述第1電極，為多層構造， 為多層構造之前述第1電極的最靠近前述壓電膜側的第1電極最下層，為釕酸鍶膜或氧化鑭鎳膜。
  11. 如請求項1至請求項4中任一項的晶粒，其中， 前述第1電極之上部表面以保護膜覆蓋， 前述保護膜，為二氧化鋯膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜或氮化鋁膜。
  12. 一種晶粒之製造方法，使用了Si基板， 至少具有： 形成在前述Si基板上包含如請求項1至請求項4中任一項的晶粒的積層體的程序；以及 切斷前述積層體而將前述晶粒進行個別化的程序； 使前述Si基板的槽口或定向平面的垂直方向為第4方向，使將前述晶粒進行個別化的程序中的切斷方向之中和前述第4方向形成的角度為最小的切斷方向為第5方向時，前述第4方向與前述第5方向所形成的銳角θ3，為0～15°的範圍內。
  13. 如請求項12的晶粒之製造方法，其中， 前述銳角θ3，為0～5°的範圍內。
  14. 一種液滴吐出頭，具備了晶粒， 前述晶粒，為如請求項1至請求項4中任一項的晶粒。
  15. 一種液滴吐出裝置，具備了液滴吐出頭， 前述液滴吐出頭，為如請求項14的液滴吐出頭。
TW112121058A 2022-06-08 2023-06-06 晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置 TWI883451B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-092626 2022-06-08
JP2022092626 2022-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202413129A TW202413129A (zh) 2024-04-01
TWI883451B true TWI883451B (zh) 2025-05-11

Family

ID=89118171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112121058A TWI883451B (zh) 2022-06-08 2023-06-06 晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250351728A1 (zh)
JP (1) JPWO2023238680A1 (zh)
CN (1) CN119325760A (zh)
TW (1) TWI883451B (zh)
WO (1) WO2023238680A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019290A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Tdk Corp 圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータ
JP2007042740A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Hitachi Cable Ltd 圧電薄膜素子
CN101515629A (zh) * 2004-02-27 2009-08-26 佳能株式会社 压电薄膜、压电元件以及喷墨记录头
JP2010098292A (ja) * 2008-09-19 2010-04-30 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置
JP2014192797A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 振動片、振動素子、振動子、電子機器、および移動体
JP2021064734A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 Tdk株式会社 電子デバイス用素子

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101515629A (zh) * 2004-02-27 2009-08-26 佳能株式会社 压电薄膜、压电元件以及喷墨记录头
JP2007019290A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Tdk Corp 圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータ
JP2007042740A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Hitachi Cable Ltd 圧電薄膜素子
JP2010098292A (ja) * 2008-09-19 2010-04-30 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置
JP2014192797A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 振動片、振動素子、振動子、電子機器、および移動体
JP2021064734A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 Tdk株式会社 電子デバイス用素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN119325760A (zh) 2025-01-17
WO2023238680A1 (ja) 2023-12-14
TW202413129A (zh) 2024-04-01
US20250351728A1 (en) 2025-11-13
JPWO2023238680A1 (zh) 2023-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5188076B2 (ja) 圧電素子及びその製造方法、電子デバイス、インクジェット装置
CN100457458C (zh) 介电体元件及其制造方法、使用该介电体元件的压电元件
KR100978145B1 (ko) 에피택셜 산화물막, 압전막, 압전막 소자, 압전막 소자를이용한 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치
US7083270B2 (en) Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
KR100581257B1 (ko) 압전소자, 잉크젯헤드, 각속도센서 및 이들의 제조방법,그리고 잉크젯방식 기록장치
JP4717344B2 (ja) 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド
US7312558B2 (en) Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, and ink jet recording apparatus
US20050280335A1 (en) Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
US7874648B2 (en) Manufacturing method for piezoelectric body, piezoelectric element, and liquid discharge head
JP5311775B2 (ja) 圧電体素子、インクジェットヘッド及び圧電体素子の製造方法
US7984977B2 (en) Piezoelectric element, manufacturing method for piezoelectric body, and liquid jet head
JP2004071933A (ja) アクチュエータおよび液体噴射ヘッドならびに前記液体噴射ヘッドの製造方法
JP2009049220A (ja) 圧電体薄膜素子、圧電体薄膜素子の製造方法、インクジェットヘッド、及びインクジェット式記録装置
JP2004186646A (ja) 圧電素子、インクジェットヘッド及びこれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置
JP5370332B2 (ja) 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド
JP2003188433A (ja) 圧電素子、インクジェットヘッドおよびそれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置
JP4250593B2 (ja) 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びその製造方法
TWI883451B (zh) 晶粒、晶粒之製造方法、液滴吐出頭及液滴吐出裝置
JP2007088446A (ja) 圧電体、圧電素子、圧電素子を用いた液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP2007112069A (ja) 液体吐出ヘッド
JP2003188431A (ja) 圧電素子、インクジェットヘッドおよびそれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置
JP2007088445A (ja) 圧電体、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電体の製造方法
JP2008028285A (ja) 圧電体薄膜素子、インクジェットヘッドおよびインクジェット式記録装置
JP2007335489A (ja) 圧電体薄膜素子、薄膜アクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット式記録装置
CN117981498A (zh) 压电元件、压电致动器、液滴吐出头、液滴吐出装置以及铁电体存储器