[发明专利]压电元件及其制造方法、压电致动器、液体喷射头及装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电元件、压电致动器、液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件的制造方法。

背景技术

压电元件包含由2个电极夹持压电体而成的结构。压电元件因为包含这样的结构，所以能够对压电体施加电场而使之产生伸缩等变形。作为压电体的典型材质，已知有锆钛酸铅等。

压电元件也可应用于液体喷射头等压电致动器。压电元件的性能有时会由于压电体的劣化而变差。已知：在压电材料为锆钛酸铅等氧化物的情况下，若水分与压电体相接触，则例如会发生在2个电极间产生的泄漏电流的增加等，压电元件的可靠性会下降。

作为抑制压电体与水分相接触的方法，进行通过阻挡膜覆盖压电体的处理。作为这样的例子，在特开2005-119199号公报(专利文献1)中，公开了用绝缘膜覆盖压电体的结构的液体喷射头。此外，例如，在特开2005-088441号公报(专利文献2)中，有如下液体喷射头的公开：用电极覆盖压电体，使该电极兼具阻挡膜的功能，从而抑制压电体与水分的接触。

【专利文献1】特开2005-119199号公报

【专利文献2】特开2005-088441号公报

可是，在用绝缘膜等覆盖压电体的情况下，若绝缘膜的刚性大，则有时会压制压电元件的伸缩等变形，从而牺牲压电元件的工作性能。

此外，在用电极覆盖压电体的情况下，在形成电极时，成膜时的应力有时残留于该电极的内部。若应力残留于电极，则在该残留应力集中的区域，有时会在电极中产生龟裂等，从而水分的阻挡性能变得不充分。

发明内容

发明人基于在电极层产生的残留应力容易集中于电极的弯曲部位这样的认知，而完成了本发明。

本发明的几种方式的目的之一在于提供可靠性高的压电元件。

本发明是为了解决上述问题的至少一部分而提出的，其能够作为以下的方式或应用例而实现。

[应用例1]

本发明的压电元件的一种方式包括：

基板；

设置在所述基板的上方的第1导电层；

覆盖所述第1导电层的上方及侧方的压电体层；

缓冲层，其设置在所述压电体层的上方，沿该压电体层的顶面的边缘而设置；以及

至少覆盖所述缓冲层及所述压电体层的第2导电层。

这样的压电元件，其压电体层的压电材料由第2导电层覆盖，并且该第2导电层的应力集中部位与覆盖压电材料的区域分隔开。由此，上述应用例的压电元件可抑制例如大气等氛围中的水分与压电材料的接触，从而压电材料难以劣化而可靠性变高。

还有，在本发明的记载中，将“上方”这样的表述用为例如“在特定物(以下称为“A”)的“上方”形成其他特定物(以下称为“B”)”等。在本发明的记载中，在该例子的情况下，作为包括在A上直接形成B的情况和在A上隔着其他物形成B的情况，使用“上方”这样的表述。

[应用例2]

在应用例1的压电元件中：

所述缓冲层具有连接该缓冲层的顶面及所述压电体层的侧面的第1侧面和连接所述缓冲层的顶面及所述压电体层的顶面的第2侧面；

所述第2侧面相对于所述缓冲层的顶面的倾斜度比所述第1侧面相对于所述缓冲层的顶面的倾斜度小。

这样的压电元件，因为在缓冲层的第2侧面与压电体层的顶面相连接的部位，在第2导电层中难以产生残留应力，所以能够提高可靠性。

[应用例3]

在应用例1或应用例2的压电元件中：

还包括：覆盖所述压电体层的顶面且设置在该压电体层与所述第2导电层之间的第3导电层；

其中，所述缓冲层设置于所述第3导电层的上方。

这样的压电元件，因为在形成缓冲层时，第3导电层成为蚀刻停止层，并且能够保护压电体层的上方，所以压电体层更加难以与水分等接触，从而能够进一步提高可靠性。

[应用例4]

在应用例1～应用例3的任意一例的压电元件中：

所述缓冲层的材质包括从氧化铝、氧化钛、氮化硅及氧化镧镍中选择的至少一种。

这样的压电元件，因为具备使水分难以透过的缓冲层，所以压电材料进一步难以劣化，能够使可靠性进一步提高。

[应用例5]

在应用例1～应用例4的任意一例的压电元件中：

具有多个包括所述第1导电层、所述压电体层、所述缓冲层及所述第2导电层的叠层结构；

所述第1导电层成为各所述叠层结构中的分立电极，所述第2导电层成为多个所述叠层结构中的共用电极。

这样的压电元件，因为第2导电层成为共用电极，所以具有与上述的压电元件同样高的可靠性，并且小型且制造容易。