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公開番号2024154875
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069080
出願日2023-04-20
発明の名称圧電アクチュエータ及び液体吐出ヘッド
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B41J 2/14 20060101AFI20241024BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】良好な圧電特性と、絶縁耐性の低下や故障が抑制された高い信頼性と、を兼ね備えた圧電アクチュエータを提供する。
【解決手段】基板から順に第1電極と圧電体層と第2電極とを備える圧電素子を有し、さらに、前記第1電極と電気的に接続された第1配線と前記第2電極と電気的に接続された第2配線とを有する圧電アクチュエータであって、前記圧電素子を覆う第1の層と、前記圧電素子と前記第1配線との間、及び、前記圧電素子と前記第2配線との間に配置された第2の層と、前記第1配線と、前記第2配線と、前記圧電体層の平面視した際の周縁と、を覆うように配置された第3の層と、を前記基板からこの順に有する圧電アクチュエータ。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
基板から順に第１電極と圧電体層と第２電極とを備える圧電素子を有し、さらに、前記第１電極と電気的に接続された第１配線と前記第２電極と電気的に接続された第２配線とを有する圧電アクチュエータであって、
前記圧電素子を覆う第１の層と、
前記圧電素子と前記第１配線との間、及び、前記圧電素子と前記第２配線との間に配置された第２の層と、
前記第１配線と、前記第２配線と、前記圧電体層の平面視した際の周縁と、を覆うように配置された第３の層と、
を前記基板からこの順に有する圧電アクチュエータ。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記第３の層は、前記第２の層よりも耐湿性が高い、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第２の層は、平面視で前記圧電体層と重なる領域に凹部又は開口を有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第２の層は、平面視で前記圧電体層を覆うように配置された、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の層は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みを有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の層は、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚みを有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記第２の層は、２００ｎｍ以上１．５μｍ以下の厚みを有する、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第３の層は窒化シリコンを含む、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記第１の層は酸化アルミニウムで構成された、請求項１、５又は６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の層は酸化アルミニウムで構成され、前記第２の層は酸化シリコンで構成された請求項１、５又は６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ及び液体吐出ヘッドに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電界を印加することでその形状が変化する圧電体は、物体を微小かつ正確に移動させたり振動させたりする手段として様々な工業製品に応用されている。例えば、小型のスピーカーや、ハードディスクドライブ、プリンター（液体吐出装置）などに用いられている。中でも、プリンターでは、液滴を吐出させる液体吐出ヘッドに圧電体層を採用しているものがある。このような液体吐出ヘッドでは、圧電体層を上下から挟むように形成した電極（上電極、下電極）によって電界を印加することで圧電体層を駆動して液滴を吐出させている。このとき圧電体層を十分に変位させるために必要な電圧は数十Ｖであり、半導体デバイスとしては比較的高い電圧を印加する必要がある。また、高精細な記録を行うために、液体吐出ヘッドにおいては電位の異なる配線や電極が密に配置されている。
【０００３】
このような、圧電体層を有する圧電アクチュエータを備えた液体吐出ヘッドでは、高湿度の環境下における水分による圧電体層の特性低下や、リーク電流の増大による絶縁破壊や故障を引き起こすことがある。
【０００４】
特許文献１には、高湿度環境下においても圧電体層の電気機械変換特性を維持することのできる液体吐出ヘッドが示されている。特許文献１においては、圧電体層を上下から挟む一対の電極（上電極、下電極）を有しており、上電極と接続される上配線と圧電体、下電極と上配線、下電極と接続される下配線と下電極のそれぞれの間には絶縁層を有している。加えて、リーク源となる圧電体層中の余剰鉛量を調整することでリーク電流を制御している。このような構成にすることで、圧電体層のリーク電流密度を４．２×１０
－６
Ａ／ｃｍ
２
以下に抑制可能な液体吐出ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－２５０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された構成において絶縁層として用いられている酸化アルミニウムは、温度の高い状態で水分にさらされると表面が変質する。酸化アルムニウム膜が圧電アクチュエータの最表面にある状態でコンタクトホールや配線を形成するためのエッチングを行う場合、洗浄工程などで酸化アルミニウム膜表面が水分にさらされることがある。このとき、膜表面に残留した水分がエッチング、アッシング時に高い温度になることで酸化アルミニウム表面が変質する虞がある。圧電体層上に変質した絶縁層が存在すると絶縁耐性の低下の原因となり故障を引きおこす場合がある。
【０００７】
また、圧電アクチュエータ中の絶縁層が酸化アルミニウム層のみであると、十分な絶縁耐性を得るために酸化アルミニウム層の膜厚を厚くする必要があり、圧電アクチュエータの変位特性の低下につながる場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は良好な圧電特性と、絶縁耐性の低下や故障が抑制された高い信頼性と、を兼ね備えた圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、基板から順に第１電極と圧電体層と第２電極とを備える圧電素子を有し、さらに、前記第１電極と電気的に接続された第１配線と前記第２電極と電気的に接続された第２配線とを有する圧電アクチュエータであって、前記圧電素子を覆う第１の層と、前記圧電素子と前記第１配線との間、及び、前記圧電素子と前記第２配線との間に配置された第２の層と、前記第１配線と、前記第２配線と、前記圧電体層の平面視した際の周縁と、を覆うように配置された第３の層と、を前記基板からこの順に有する圧電アクチュエータである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な圧電特性と、絶縁耐性の低下や故障が抑制された高い信頼性とを兼ね備えた圧電アクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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