[发明专利]液体喷出头、液体喷出装置、压电设备以及超声波传感器

说明书

本发明提供液体喷出头、液体喷出装置、压电设备以及超声波传感器。即使在于高温下对压电元件进行烧成的情况下，也能够抑制振动板与压电元件的剥离。振动板(36)包括氮氧化硅层361。氮氧化硅层(361)为以含有氮氧化硅的方式而形成的层。氧的含量越多则氮氧化硅层(361)的线膨胀系数越减小，而氮的含量越多则氮氧化硅层(361)的线膨胀系数越增大。氮氧化硅层(361)的线膨胀系数大于氧化硅的线膨胀系数＝0.5×10^‑6/K，并且接近于第一电极(51)的线膨胀系数＝8.9×10^‑6/K。因此，与在振动板(36)的材料中采用氧化硅的情况相比，通过使用包含氮氧化硅层(361)的振动板(36)，从而即使在于高温条件下烧成压电元件(38)的情况下，也能够抑制压电元件(38)与振动板(36)的剥离。

技术领域

本发明例如涉及一种适合被利用于液体喷出头中的压电设备的结构。

背景技术

一直以来，提出了一种液体喷出头，所述液体喷出头通过由压电元件来使形成压力室的壁面的振动板进行振动，从而从喷嘴喷出压力室内的液体。压电元件包括通过烧成而结晶化的压电体层。在例如专利文献1中，公开了一种具有通过层压多晶硅层、氧化硅层及氮化硅层而被形成的振动板的液体喷出头。

然而，在专利文献1的结构中，由于将压电体层设为致密的结晶体，因此当在高温下烧成压电元件时，会变得易于产生压电元件与振动板的剥离。具体而言，由于压电元件所包括的电极的线膨胀系数与振动板的线膨胀系数的差较大，因此当在高温下进行烧成时，在电极与振动板之间会产生较大的热应力，从而由于该热应力，而使得压电元件与振动板变得易于剥离。

专利文献1：日本特开2016-150471号公报

发明内容

考虑到以上的情况，本发明的优选的方式的目的在于，即使在高温下对压电元件进行烧成的情况下，也能够抑制振动板与压电元件的剥离。

方式1

为了解决以上的课题，本发明的优选的方式所涉及的液体喷出头具备收纳液体的压力室、形成所述压力室的壁面的振动板、以及隔着所述振动板而被设置于与所述压力室相反的一侧处并且使所述振动板进行振动的压电元件，所述振动板包括以含有氮氧化硅的方式而被形成的氮氧化硅层。与氧化硅相比，氮氧化硅的线膨胀系数更接近于压电元件的电极的线膨胀系数。因此，在以上的方式中，由于烧成时的膨胀程度在线膨胀系数接近的量上接近，因此热应力减弱，从而能够抑制压电元件与振动板的剥离。此外，氮氧化硅层可以为氮氧化硅、氮化硅、及氧化硅的固溶体。

方式2

在方式1的优选例(方式2)中，所述振动板包括被层压在所述氮氧化硅层上的由氮化硅形成的氮化硅层。氮化硅的杨氏模量高于氮氧化硅的杨氏模量。而且，振动板的材料力学的中立面(以下仅称为“中立面”)的位置及杨氏模量根据振动板所具有的多个层的各层的杨氏模量及厚度来决定。因此，在以上的方式中，通过对杨氏模量较高的氮化硅层与杨氏模量较低的氮氧化硅层进行组合，并且调节多个层的各层的厚度，从而能够适当地对中立面的位置及杨氏模量进行设定。因此，液体喷出装置的设计者能够容易地实施振动板的中立面的位置及杨氏模量的调节。

方式3

在方式2的优选例(方式3)中，所述氮氧化硅层被层压在由多晶硅形成的多晶硅层与所述氮化硅层之间。在以上的方式中，通过对多晶硅层所产生的压缩应力、与氮化硅层所产生的拉伸应力进行组合，从而液体喷出头的设计者能够容易地实施振动板内的残留应力的调节。

方式4

在方式1至方式3中任一项的优选例(方式4)中，所述振动板包括位于所述压电元件侧的最表层的紧贴层，所述紧贴层被形成于氮氧化硅层的表面上，所述氮氧化硅层以含有所述振动板所含有的氮氧化硅的方式而被形成。在以上的方式中，对于具有紧贴层的振动板来说，即使在于高温下烧成压电元件的情况下，也能够抑制压电元件与振动板的剥离。