JP2005123421A - Piezoelectric thin film element, ink jet head, ink jet type recorder, angular velocity sensor, and piezoelectric actuator for disk unit - Google Patents

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覚 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of decreasing the dependence of the piezoelectric characteristic of a piezoelectric thin film 103 in a piezoelectric thin film element used for an ink jet or the like on the electric field strength and enhancing the piezoelectric characteristic at a low electric field strength. <P>SOLUTION: The piezoelectric characteristic of the piezoelectric thin film 103 is selected to be a material satisfying a relation of 1/3≤¾(Absolute value (Ec+) - absolute value (Ec-))¾/(absolute value (Ec+) + absolute value (Ec-))<1, wherein Ec+ is a positive coercive electric field of the piezoelectric material and Ec- is a negative coercive electric field of the piezoelectric material, that is, a material whose coercive electric field is greatly biased to the positive or negative value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜積層構造の圧電体薄膜素子、該圧電体薄膜素子を用いてインク吐出口（微小ノズル）からインクを吐出させるインクジェットヘッド、該インクジェットヘッドを用いて記録媒体上に文字や図形を描くインクジェット式記録装置、並びに上記圧電体薄膜素子を用いた角速度センサ及びディスク装置（コンピュータの記録装置等として用いられるもの）用圧電アクチュエータに関する技術分野に属する。   The present invention relates to a piezoelectric thin film element having a thin film laminated structure, an ink jet head that discharges ink from an ink discharge port (micro nozzle) using the piezoelectric thin film element, and characters and figures on a recording medium using the ink jet head. The present invention belongs to a technical field relating to an ink-jet recording device to be drawn, an angular velocity sensor using the piezoelectric thin film element, and a piezoelectric actuator for a disk device (used as a computer recording device or the like).

近年、パソコン等の印刷装置としてインクジェット式記録装置を用いたプリンタが、取り扱いが簡単で印字性能がよくかつ低コストである等の理由から広く普及している。このインクジェット式記録装置には、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波によりインク滴を吐出させるもの、静電力によりインク滴を吸引吐出させるもの、ピエゾ素子（圧電体薄膜素子）のような振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。   In recent years, printers using an ink jet recording apparatus as a printing apparatus such as a personal computer have become widespread for reasons such as easy handling, good printing performance, and low cost. In this ink jet recording apparatus, a bubble is generated in ink by heat energy, an ink droplet is ejected by a pressure wave by the bubble, an ink droplet is sucked and ejected by an electrostatic force, a piezoelectric element (piezoelectric thin film element) There are various methods such as those using pressure waves generated by vibrators.

一般に、上記ピエゾ素子を用いたものは、圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とが設けられたインクジェットヘッドを有し、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるように構成されている。上記インクの吐出方向と圧電体薄膜素子及び振動板膜の変位方向とは同方向である。このような構成において、第１及び第２電極膜を介して圧電体薄膜に所定の電圧を印加すると、圧電体薄膜が厚み方向と垂直な方向に伸縮することによって、圧電体薄膜及び振動板膜が厚み方向に凸状に変形して圧力室内のインクが圧縮され、これによりインク吐出口からインク滴が吐出する。そして、このようなインクジェットヘッドにおいて小型化やノズル（インク吐出口）の高密度化を実現するために、圧電体を薄膜化して半導体で用いられるフォトリソプロセスを適用することが試みられている。   In general, the piezoelectric element includes a piezoelectric thin film element composed of a piezoelectric thin film and first and second electrode films formed on both surfaces of the piezoelectric thin film, and the piezoelectric thin film element. There is an ink jet head provided with a diaphragm film provided on the surface on one electrode film side, a pressure chamber containing ink, and an ink discharge port communicating with the pressure chamber and discharging ink in the pressure chamber. Then, the diaphragm film is displaced in the film thickness direction by the piezoelectric effect of the piezoelectric thin film of the piezoelectric thin film element, and the ink in the pressure chamber is discharged from the ink discharge port. The ink ejection direction is the same as the displacement direction of the piezoelectric thin film element and the diaphragm film. In such a configuration, when a predetermined voltage is applied to the piezoelectric thin film via the first and second electrode films, the piezoelectric thin film expands and contracts in a direction perpendicular to the thickness direction, thereby causing the piezoelectric thin film and the diaphragm film to expand and contract. Is deformed in a convex shape in the thickness direction, and the ink in the pressure chamber is compressed, whereby ink droplets are ejected from the ink ejection port. In order to reduce the size and increase the density of the nozzles (ink discharge ports) in such an ink jet head, attempts have been made to apply a photolithographic process used in semiconductors with a thin piezoelectric body.

従来の圧電体薄膜を用いたインクジェットヘッド等のデバイスでは、圧電材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が主として使用されており、ＭｇＯ単結晶基板上にＰＺＴ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることで形成する。このようにＭｇＯ単結晶基板上にエピタキシャル成長したＰＺＴ単結晶薄膜では、分極処理なしで印加電圧と変位量とが正比例した特性が得られる。すなわち、圧電特性（圧電定数）の電圧依存性が非常に小さいと考えられる。   In conventional devices such as inkjet heads using piezoelectric thin films, lead zirconate titanate (PZT) is mainly used as a piezoelectric material, which is formed by epitaxially growing a PZT single crystal thin film on an MgO single crystal substrate. To do. As described above, in the PZT single crystal thin film epitaxially grown on the MgO single crystal substrate, a characteristic in which the applied voltage and the displacement amount are directly proportional can be obtained without polarization treatment. That is, it is considered that the voltage dependence of the piezoelectric characteristics (piezoelectric constant) is very small.

一方、デバイスの低コスト化を考えた場合、成膜基板としては、Ｓｉ単結晶基板が使用されることが一般的である。この場合、形成されるＰＺＴ薄膜は、多結晶である。このため、ゾル−ゲル法や熱処理法により作製されたＰＺＴ薄膜では、その形成後に分極処理が必要となる（例えば、特許文献１参照）。   On the other hand, when considering cost reduction of a device, a Si single crystal substrate is generally used as a film formation substrate. In this case, the formed PZT thin film is polycrystalline. For this reason, a PZT thin film produced by a sol-gel method or a heat treatment method requires a polarization treatment after the formation (see, for example, Patent Document 1).

ところが、圧電材料の分極処理を効率よく均一に実施することは一般的に困難である。しかも、分極軸の方向を一方向に揃えることは容易ではなく、各結晶粒の分極方向は異なる。この結果、ドメインの回転現象が見られ、電界強度の増加に連れて変位量が大きく増加する傾向にある。このため、圧電特性の電界強度依存性が見られ、制御回路が複雑になるという問題がある。   However, it is generally difficult to carry out the polarization treatment of the piezoelectric material efficiently and uniformly. Moreover, it is not easy to align the directions of the polarization axes in one direction, and the polarization directions of the crystal grains are different. As a result, a domain rotation phenomenon is observed, and the amount of displacement tends to increase greatly as the electric field strength increases. For this reason, there is a problem that the electric field strength dependency of the piezoelectric characteristics is seen and the control circuit becomes complicated.

そこで、結晶配向性を制御した圧電体薄膜を作製し、結晶の分極軸の方向と印加電界の方向とを略平行に設定することにより、圧電特性の電界強度依存性を改善することが試みられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２５３７７４号公報 特開平１１−３１７５５０号公報（第９図） 特開平１１−３０７８３３号公報（第１２図） Therefore, an attempt was made to improve the electric field strength dependence of piezoelectric characteristics by preparing a piezoelectric thin film with controlled crystal orientation and setting the direction of the polarization axis of the crystal and the direction of the applied electric field to be approximately parallel. (For example, refer to Patent Document 2).
JP 2001-253774 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-317550 (FIG. 9) Japanese Patent Laid-Open No. 11-307833 (FIG. 12)

しかし、圧電体薄膜の配向性を制御して、圧電材料の分極方向を揃えるだけでは、特許文献２に示されているように、低電圧印加時の圧電定数ｄ31が高電圧印加時よりも３０％程度も低下するという、圧電定数の電圧依存性（電界強度依存性）が生じ、このため、特に低電圧での圧電特性が問題となる。この結果、このような圧電体薄膜素子を用いた加速度センサや圧力センサ等のセンサデバイスでは、微小力学量を検知することが困難となる。また、ディスク装置用圧電アクチュエータ等では、精密な変位量の制御が必要であり、圧電特性（圧電定数）の電圧依存性が小さいことが非常に重要となるが、従来のものでは、圧電特性の電圧依存性が大きく、このため、制御回路が複雑になってしまう。 However, just by controlling the orientation of the piezoelectric thin film and aligning the polarization direction of the piezoelectric material, as shown in Patent Document 2, the piezoelectric constant d 31 when a low voltage is applied is higher than when a high voltage is applied. The voltage dependence (electric field strength dependence) of the piezoelectric constant, which is reduced by about 30%, arises. For this reason, the piezoelectric characteristic particularly at a low voltage becomes a problem. As a result, it is difficult to detect a micromechanical quantity with a sensor device such as an acceleration sensor or a pressure sensor using such a piezoelectric thin film element. In addition, in a piezoelectric actuator for a disk device, it is necessary to precisely control the amount of displacement, and it is very important that the voltage dependence of the piezoelectric characteristics (piezoelectric constant) is small. The voltage dependency is large, which complicates the control circuit.

一方、低電圧で駆動する圧電体薄膜素子として、例えば特許文献３では、結晶粒の結晶軸方向と下部電極面の法線方向とのなす角度を５〜２０度に規定することで、低電界における圧電特性を向上させるようにしている。しかしながら、この特許文献３においても、圧電特性の電圧依存性に関しては改善されていない。   On the other hand, as a piezoelectric thin film element driven at a low voltage, for example, in Patent Document 3, the angle formed by the crystal axis direction of crystal grains and the normal direction of the lower electrode surface is regulated to 5 to 20 degrees, thereby reducing the electric field The piezoelectric characteristics are improved. However, even in this Patent Document 3, the voltage dependence of the piezoelectric characteristics is not improved.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分極処理を不要とするとともに、圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性を小さくし、かつ低電界強度における圧電特性を向上させようとすることにある。   The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to eliminate the need for polarization treatment, to reduce the electric field strength dependence of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film, and to reduce the electric field strength. The purpose of this is to improve the piezoelectric characteristics.

上記の目的を達成するために、この発明では、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１（Ec+：圧電材料の正側の抗電界値、Ec-：負側の抗電界値）の関係を満たすようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) The relationship of <1 (Ec +: positive coercive field value of piezoelectric material, Ec-: negative coercive field value) was satisfied.

具体的には、請求項１の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子を対象とする。   Specifically, the invention of claim 1 is directed to a piezoelectric thin film element including a piezoelectric thin film and first and second electrode films respectively formed on both surfaces of the piezoelectric thin film.

そして、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   When the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has a positive coercive field value Ec + and a negative coercive field value Ec−, 1/3 ≦ || Ec + | It is assumed that the relationship − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied.

上記の構成により、圧電材料の２つの抗電界（Ｐ−Ｅヒステリシス曲線において分極Ｐ＝０となる電界Ｅの値）が、共に正又は負側のどちらか一方に大きく偏っていることとなり、このことで、外部電界では反転し難い安定した自発分極が一方向に揃っている状態にあると推定される。この結果、分極処理が不要となるとともに、ドメインの回転による変位量増加が発生しないために、圧電体薄膜の変位量と電界強度との線形性の関係が保たれる。しかも、低電界領域においても、十分な圧電特性を示す。   With the above configuration, the two coercive electric fields of the piezoelectric material (the value of the electric field E at which the polarization P = 0 in the PE hysteresis curve) are both greatly biased to either the positive or negative side. Thus, it is presumed that stable spontaneous polarization, which is difficult to reverse with an external electric field, is aligned in one direction. As a result, the polarization process becomes unnecessary and the displacement amount does not increase due to the rotation of the domain, so that the linearity relationship between the displacement amount of the piezoelectric thin film and the electric field strength is maintained. In addition, sufficient piezoelectric characteristics are exhibited even in a low electric field region.

請求項２の発明では、請求項１の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− | ) <1.

このことにより、圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性をより一層小さくすることができるとともに、低電界強度における圧電特性をより一層向上させることができる。   Thereby, the electric field strength dependence of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film can be further reduced, and the piezoelectric characteristics at a low electric field strength can be further improved.

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種であるものとする。   In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is lead titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate and It is assumed that it is at least one selected from the group of Pb-containing composite perovskites.

このことで、圧電特性が良好でかつ２つ抗電界を正又は負側のどちらか一方に大きく偏らせることが可能な圧電材料とすることができる。   Thus, a piezoelectric material having good piezoelectric characteristics and capable of greatly biasing the two coercive electric fields to either the positive side or the negative side can be obtained.

請求項４の発明では、請求項３の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであるとする。   In the invention of claim 4, in the invention of claim 3, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film contains lead titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate and Pb It is assumed that at least one selected from the group of Sb, Sr, Mn, Ba and Ca is added to at least one selected from the group of composite perovskites.

こうすることで、圧電材料の２つ抗電界を正又は負側のどちらか一方に大きく偏らせることが確実にかつ容易にできる。   By doing so, it is possible to reliably and easily bias the two coercive electric fields of the piezoelectric material largely to either the positive or negative side.

請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した菱面体晶であるものとする。   According to a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the crystal structure of the piezoelectric thin film is a rhombohedral crystal preferentially oriented in the (001) plane, the (111) plane, or the (110) plane. It shall be.

また、請求項６の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した正方晶であるものとする。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the crystal structure of the piezoelectric thin film is a tetragonal crystal preferentially oriented in the (001) plane, the (111) plane, or the (110) plane. Suppose that

これら請求項５及び６の発明により、圧電体薄膜素子をインクジェットヘッド（インクジェット式記録装置）や、角速度センサ、ディスク装置用圧電アクチュエータ等に好適に用いることができる。   According to the fifth and sixth aspects of the invention, the piezoelectric thin film element can be suitably used for an ink jet head (ink jet recording device), an angular velocity sensor, a disk device piezoelectric actuator, and the like.

請求項７の発明は、圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とを備え、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの発明である。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric thin film element comprising a piezoelectric thin film and first and second electrode films formed on both surfaces of the piezoelectric thin film, and one electrode film of the piezoelectric thin film element. A piezoelectric thin film of the piezoelectric thin film element, comprising: a diaphragm film provided on a side surface; a pressure chamber that contains ink; and an ink discharge port that communicates with the pressure chamber and discharges ink in the pressure chamber. According to another aspect of the invention, the diaphragm film is displaced in the film thickness direction by the piezoelectric effect, and the ink in the pressure chamber is ejected from the ink ejection port.

そして、この発明では、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the present invention, when the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has Ec + as the positive coercive field value of the piezoelectric material and Ec− as the negative coercive field value, 1/3 ≦ It is assumed that the relationship || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied.

この発明により、圧電体薄膜の電圧依存性が小さいために、圧電体薄膜素子の制御回路を簡素化することができるとともに、インク吐出性能を向上させることができる。また、低電界強度における圧電特性が向上するために、省電力化を図ることができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性をも向上させることができる。   According to the present invention, since the voltage dependence of the piezoelectric thin film is small, the control circuit for the piezoelectric thin film element can be simplified and the ink ejection performance can be improved. In addition, since the piezoelectric characteristics at low electric field strength are improved, power saving can be achieved, and as a result, the reliability of the piezoelectric thin film element can also be improved.

請求項８の発明では、請求項７の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the invention of claim 8, in the invention of claim 7, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− | ) <1.

このことで、圧電体薄膜素子の制御回路のより一層の簡素化と省電力化とインク吐出性能の向上化とを図ることができる。   As a result, the control circuit of the piezoelectric thin film element can be further simplified, the power can be saved, and the ink ejection performance can be improved.

請求項９の発明は、インクジェット式記録装置の発明であり、この発明では、請求項７又は８記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドのインク吐出口から圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されているものとする。   The invention of claim 9 is an invention of an ink jet recording apparatus, and in this invention, the ink jet head according to claim 7 or 8 and a relative movement means for relatively moving the ink jet head and the recording medium are provided. When the inkjet head is relatively moved with respect to the recording medium by the relative movement means, the recording is performed by discharging the ink in the pressure chamber to the recording medium from the ink discharge port of the inkjet head. To do.

この発明により、小型でかつ高信頼性の記録装置が低コストで得られる。   According to the present invention, a small and highly reliable recording apparatus can be obtained at low cost.

請求項１０の発明は、固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１電極膜と圧電体薄膜と第２電極膜とが順に積層されており、該各振動部上における第２電極膜が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの発明である。   The invention of claim 10 includes a substrate having a fixed portion and at least a pair of vibrating portions extending in a predetermined direction from the fixed portion, and the first electrode film and the piezoelectric thin film are formed on at least each vibrating portion of the substrate. And the second electrode film are sequentially stacked, and the second electrode film on each vibration part has at least one drive electrode for vibrating the vibration part in the width direction of the vibration part, and the vibration part It is an invention of an angular velocity sensor patterned on at least one detection electrode for detecting deformation in the thickness direction.

そして、この発明では、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the present invention, when the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has Ec + as the positive coercive field value of the piezoelectric material and Ec− as the negative coercive field value, 1/3 ≦ It is assumed that the relationship || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied.

この発明により、小型でかつ検出感度に優れた角速度センサを低コストで実現することができる。   According to the present invention, a small angular velocity sensor with excellent detection sensitivity can be realized at low cost.

請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the invention of claim 11, in the invention of claim 10, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− | ) <1.

このことにより、角速度センサのより一層の小型化と検出感度の向上化とを図ることができる。   As a result, the angular velocity sensor can be further reduced in size and detection sensitivity can be improved.

請求項１２の発明は、第１電極膜と、該第１電極膜上に形成された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された第２電極膜とで構成された２つの圧電体薄膜素子を有し、該２つの圧電体薄膜素子における第２電極膜側の面同士が接着されているとともに、該接着された２つの圧電体薄膜素子において一方の圧電体薄膜素子の第１電極膜側の面を除く表面全体が被覆材で覆われてなるディスク装置用圧電アクチュエータの発明である。   According to a twelfth aspect of the present invention, there are provided two piezoelectric bodies including a first electrode film, a piezoelectric thin film formed on the first electrode film, and a second electrode film formed on the piezoelectric thin film. A first electrode of one of the piezoelectric thin film elements in the two bonded piezoelectric thin film elements. It is an invention of a piezoelectric actuator for a disk device in which the entire surface excluding the film side surface is covered with a coating material.

そして、この発明では、上記２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the present invention, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film of the two piezoelectric thin film elements has Ec + as the positive coercive field value of the piezoelectric material, and Ec− as the negative coercive field value. It is assumed that the relationship 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied.

この発明により、小型でかつ高精度に位置制御が可能なディスク装置用圧電アクチュエータを低コストで実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a piezoelectric actuator for a disk device that is small in size and capable of highly accurate position control at low cost.

請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。   In the invention of claim 13, in the invention of claim 12, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film of the two piezoelectric thin film elements is 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is assumed to be satisfied.

こうすることで、ディスク装置用圧電アクチュエータのより一層の小型化と位置制御の高精度化とを図ることができる。   By doing so, it is possible to further reduce the size of the piezoelectric actuator for the disk device and increase the accuracy of position control.

以上説明したように、本発明によると、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしていることにより、圧電材料の２つの抗電界が共に正又は負側に大きく偏っていることとなり、このことで、圧電体薄膜の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、成膜基板がＳｉ単結晶基板等であっても、圧電体薄膜に対する分極処理が不要となるとともに、圧電特性（圧電定数）の電界強度依存性が解消される。この結果、インクジェットヘッドやディスク装置用圧電アクチュエータ等では、圧電体薄膜の変位量を制御する回路が複雑にならずに済み、成膜基板に加えて制御回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性をも向上させることができ、低電界強度でのデバイス駆動が可能となる。これにより、省電力化が可能となるとともに、デバイスの信頼性が向上する。さらに、角速度センサ等においては、検出感度を向上させて、検出範囲を拡大することができる。   As described above, according to the present invention, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 By satisfying this relationship, the two coercive electric fields of the piezoelectric material are both greatly biased to the positive or negative side, and as a result, the spontaneous polarization of the piezoelectric thin film is aligned in almost one direction. Thus, even if the film formation substrate is a Si single crystal substrate or the like, the polarization treatment for the piezoelectric thin film is not necessary, and the dependence of the piezoelectric characteristics (piezoelectric constant) on the electric field strength is eliminated. As a result, in an inkjet head, a piezoelectric actuator for a disk device, etc., the circuit for controlling the displacement amount of the piezoelectric thin film is not complicated, and the cost of the control circuit can be reduced in addition to the film formation substrate. In addition, the piezoelectric characteristics in a low electric field can be improved, and the device can be driven with a low electric field strength. Thereby, power saving can be achieved and the reliability of the device is improved. Furthermore, in an angular velocity sensor or the like, the detection sensitivity can be improved and the detection range can be expanded.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを示し、図２は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows an inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a manufacturing method of the inkjet head.

先ず、このインクジェットヘッドの構成について説明する。すなわち、ヘッド本体１２０の一部を構成する圧力室部品１０８上に、共通電極である第１電極膜１０２が形成され、この第１電極膜１０２上の複数箇所に、圧電体薄膜１０３及び個別電極である第２電極膜１０５がこの順に積層されており、その他の領域では、圧電体薄膜１０３及び第２電極膜１０５を保持しかつ保護する保持膜１０４が形成されている。このことにより、各圧電体薄膜１０３の両面に第１及び第２電極膜１０２，１０５（第２電極膜１０５は全ての圧電体薄膜１０３のものが繋がっている）がそれぞれ形成されていることになり、１つの圧電体薄膜１０３とその両面の第１及び第２電極膜１０２，１０５とにより、１つの圧電体薄膜素子が構成されることになる。   First, the configuration of the ink jet head will be described. That is, a first electrode film 102 that is a common electrode is formed on a pressure chamber component 108 that constitutes a part of the head body 120, and the piezoelectric thin film 103 and the individual electrodes are formed at a plurality of locations on the first electrode film 102. The second electrode film 105 is stacked in this order, and in other regions, a holding film 104 that holds and protects the piezoelectric thin film 103 and the second electrode film 105 is formed. Thus, the first and second electrode films 102 and 105 (the second electrode film 105 is connected to all the piezoelectric thin films 103) are formed on both surfaces of each piezoelectric thin film 103, respectively. Thus, one piezoelectric thin film element is constituted by one piezoelectric thin film 103 and the first and second electrode films 102 and 105 on both sides thereof.

上記圧力室部品１０８における上記各圧電体薄膜１０３の下方位置には、該圧力室部品１０８のエッチング加工により圧力室開口部１０６がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第１電極膜１０２側の面（第１電極膜１０２の下面における上記各圧電体薄膜１０３に対応する部分）には、振動板膜１０７がそれぞれ形成されており、この各振動板膜１０７は、上記各圧力室開口部１０６内にそれぞれ位置している。   A pressure chamber opening 106 is formed by etching the pressure chamber component 108 at a position below the piezoelectric thin film 103 in the pressure chamber component 108. A diaphragm film 107 is formed on the surface of each piezoelectric thin film element on the first electrode film 102 side (the portion corresponding to each piezoelectric thin film 103 on the lower surface of the first electrode film 102). The diaphragm films 107 are located in the pressure chamber openings 106, respectively.

上記圧力室部品１０８の下面には、接着層１１４を介して共通インク室部品１０９が固定されている。この共通インク室部品１０９と上記第１電極膜１０２ないし振動板膜１０７とにより上記圧力室開口部１０６が閉塞されて、該圧力室開口部１０６の空間がインクを収容する圧力室１１７とされる。そして、上記共通インク室部品１０９には、上記圧力室１１７にインク吐出路１１２を介して連通しかつ圧力室１１７内のインクを吐出するインク吐出口１１３と、共通インク室１１１と、該共通インク室１１１のインクを圧力室１１７に供給するインク供給路１１０とが形成されている。また、共通インク室部品１０９の下面には、上記共通インク室１１１の底壁を構成する下側構造部材１１５が設けられている。上記圧力室部品１０８、共通インク室部品１０９及び下側構造部材１１５により、上記ヘッド本体１２０が構成されており、このヘッド本体１２０の上面における上記各圧力室１１７に対応する位置に、上記各圧電体薄膜素子がそれぞれ設けられていることになる。   A common ink chamber component 109 is fixed to the lower surface of the pressure chamber component 108 via an adhesive layer 114. The pressure chamber opening 106 is closed by the common ink chamber component 109 and the first electrode film 102 or the diaphragm film 107, and the space of the pressure chamber opening 106 serves as a pressure chamber 117 for containing ink. . The common ink chamber component 109 communicates with the pressure chamber 117 via the ink discharge path 112 and discharges ink in the pressure chamber 117, the common ink chamber 111, and the common ink An ink supply path 110 that supplies ink in the chamber 111 to the pressure chamber 117 is formed. A lower structural member 115 that constitutes the bottom wall of the common ink chamber 111 is provided on the lower surface of the common ink chamber component 109. The pressure chamber component 108, the common ink chamber component 109, and the lower structural member 115 constitute the head main body 120, and the piezoelectric bodies are positioned at positions corresponding to the pressure chambers 117 on the upper surface of the head main body 120. Each of the thin film elements is provided.

このインクジェットヘッドは、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜１０３の圧電効果により上記振動板膜１０７の中央部を膜厚方向（圧力室１１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室１１７に対して圧力を付与して圧力室１１７内のインクを上記インク吐出口１１３から吐出させるようになっている。   This ink jet head displaces the central portion of the diaphragm film 107 in a convex shape in the film thickness direction (pressure chamber 117 side) by the piezoelectric effect of the piezoelectric thin film 103 of each of the piezoelectric thin film elements. Pressure is applied to 117 and ink in the pressure chamber 117 is ejected from the ink ejection port 113.

上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜１０３を構成している圧電材料は、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしている。尚、この圧電材料は、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることが、より好ましい。 The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 103 of each of the piezoelectric thin film elements has a positive coercive field value of the piezoelectric material of Ec + and a negative coercive field value of Ec−.
1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
Meet the relationship. This piezoelectric material is
3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
It is more preferable that the relationship is satisfied.

上記圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであることがより一層好ましい。   The piezoelectric material is preferably at least one selected from the group consisting of lead titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate and Pb-containing composite perovskite, lead titanate, At least one selected from the group consisting of lead zirconate titanate, lead lanthanum zirconate titanate, lead lanthanum zirconate titanate and Pb-containing composite perovskite, at least one selected from the group of Sb, Sr, Mn, Ba and Ca More preferably, seeds are added.

本実施形態では、圧電材料として、強誘電体であってＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3で表されかつ下記（ａ）から（ｅ）までのいずれかの組成を有するものに、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種を添加したものを用いた。 In this embodiment, those having any of the composition of the piezoelectric material is represented by a ferroelectric in Pb x La y Ti z Zr w O 3 and from the following (a) to (e), Sb, What added at least 1 sort (s) chosen from the group of Sr, Mn, Ba, and Ca was used.

（ａ）０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
（ｂ）ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
（ｃ）０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
（ｄ）ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
（ｅ）０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
上記添加物の添加量は、ＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3に対して、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下である。尚、上記（ａ）から（ｅ）までの各組成に対して、２５モル％以下の過剰ＰｂＯを含んでいても、電気及び圧電特性に問題はない。 (A) 0.7 ≦ x ≦ 1, x + y = 1, 0.925 ≦ z ≦ 1, w = 0
(B) x = 1, y = 0, 0 ≦ z ≦ 0.50, z + w = 1
(C) 0.75 ≦ x <1, x + y = 1, 0.3 ≦ z <1, z + w = 1
(D) x = 1, y = 0, 0.5 ≦ z ≦ 1.0, z + w = 1
(E) 0.9 ≦ x <1, x + y = 1, 0 ≦ z <0.5, z + w = 1
The addition amount of the additive, with respect to Pb x La y Ti z Zr w O 3, Sb, Sr, is 10 mole% or less than 0.1 mol% for Ba and Ca, for Mn is 0.1 It is from mol% to 8 mol%. In addition, there is no problem in electrical and piezoelectric characteristics even if 25 mol% or less of excess PbO is included in each of the compositions (a) to (e).

次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図２により説明する。   Next, a method for manufacturing the ink jet head will be described with reference to FIG.

先ず、上記圧力室部品１０８を構成するための成膜基板１０１上に第１電極膜１０２を形成する（図２（ａ）参照）。この第１電極膜１０２は、例えば高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜する。この第１電極膜１０２の材料及び成膜条件を表１にまとめた。尚、第１電極膜１０２の材料は、表１に示した材料に限られるわけではなく、また、表１に示した材料のうち少なくとも１種を含む合金であってよい。   First, the first electrode film 102 is formed on the film formation substrate 101 for constituting the pressure chamber component 108 (see FIG. 2A). The first electrode film 102 is formed by, for example, a high frequency magnetron sputtering method (frequency 13.56 MHz). Table 1 summarizes the materials and film forming conditions of the first electrode film 102. Note that the material of the first electrode film 102 is not limited to the material shown in Table 1, and may be an alloy containing at least one of the materials shown in Table 1.

Figure 2005123421
Figure 2005123421

上記成膜基板１０１は、例えば（１００）面配向のＳｉ単結晶基板とする。この場合には、第１電極膜１０２は（００１）面に配向する。尚、成膜基板１０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。   The film formation substrate 101 is, for example, a (100) -oriented Si single crystal substrate. In this case, the first electrode film 102 is oriented in the (001) plane. The film formation substrate 101 is not limited to a (100) Si single crystal substrate, but can be any substrate that can be etched including a (100) MgO single crystal substrate, a stainless metal substrate, and a glass substrate. Also good. However, from the viewpoint of cost reduction, a Si single crystal substrate, a stainless metal substrate, a glass substrate, or the like is preferable.

続いて、上記第１電極膜１０２上に圧電体薄膜１０３を形成する。この圧電体薄膜１０３も、高周波マグネトロンスパッタ法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜する。その後、圧電体薄膜１０３を所定の形状にパターニングする（図２（ｂ）参照）。   Subsequently, a piezoelectric thin film 103 is formed on the first electrode film 102. The piezoelectric thin film 103 is also formed by high frequency magnetron sputtering (frequency 13.56 MHz). Thereafter, the piezoelectric thin film 103 is patterned into a predetermined shape (see FIG. 2B).

上記圧電材料がＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3）又はＰＬＺＴ（Ｐｂ0.9Ｌａ0.1（Ｚｒ0.1Ｔｉ0.9）0.975Ｏ3）である場合の圧電体薄膜１０３の成膜条件を表２に、パターニング方法を表３にそれぞれ示す。 Table 2 shows the film forming conditions of the piezoelectric thin film 103 when the piezoelectric material is PbTiO 3 , PZT (PbZr 0.53 Ti 0.47 O 3 ) or PLZT (Pb 0.9 La 0.1 (Zr 0.1 Ti 0.9 ) 0.975 O 3 ). Table 3 shows the patterning methods.

Figure 2005123421
Figure 2005123421

Figure 2005123421
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また、表４に、上記各圧電材料（ＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ及びＰＬＺＴ）の圧電特性をまとめた。尚、表４中のΔＥｃ及びΔｄ31は、後述する式（１）及び式（２）でそれぞれ定義される指標である。また、上記各圧電材料においては、Ｓｂを２.０モル％、Ｍｎを１.０モル％、Ｓｒを７.０モル％それぞれ添加した。 Table 4 summarizes the piezoelectric characteristics of the piezoelectric materials (PbTiO 3 , PZT, and PLZT). Note that ΔEc and Δd 31 in Table 4 are indices defined by Equation (1) and Equation (2) described later, respectively. In each of the piezoelectric materials, 2.0 mol% of Sb, 1.0 mol% of Mn, and 7.0 mol% of Sr were added.

Figure 2005123421
Figure 2005123421

上記圧電体薄膜１０３の結晶構造は、第１電極膜１０２と同様に、（００１）面に優先配向した菱面体晶である。上記添加物（Ｓｂ、Ｍｎ及びＳｒ）を添加したＰＺＴ薄膜（添加物含有ＰＺＴ薄膜）のＰ−Ｅヒステリシス曲線を、添加物を全く添加していないＰＺＴ薄膜（添加物非含有ＰＺＴ薄膜）のＰ−Ｅヒステリシス曲線と共に図３に示す。尚、両ＰＺＴ薄膜共に分極処理は行っていない。   The crystal structure of the piezoelectric thin film 103 is a rhombohedral crystal preferentially oriented in the (001) plane, like the first electrode film 102. The P-E hysteresis curve of the PZT thin film (additive-containing PZT thin film) to which the above additives (Sb, Mn, and Sr) were added is shown as P in the PZT thin film (additive-free PZT thin film) to which no additive is added. It is shown in FIG. 3 together with the −E hysteresis curve. Both PZT thin films are not polarized.

Ｓｉ単結晶基板上の圧電体薄膜１０３は多結晶体であり、Ｐ−Ｅヒステリシス曲線はスリムな形状となる。そして、添加物含有ＰＺＴ薄膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線は、添加物非含有ＰＺＴ薄膜よりも正側に大きく偏る。つまり、２つの抗電界が共に正側に大きく偏る。このことより、添加物を加えた圧電体薄膜１０３では、成膜基板１０１側の面から反対側の面の方向に非常に安定な自発分極が存在していることが示唆される。   The piezoelectric thin film 103 on the Si single crystal substrate is a polycrystal, and the PE hysteresis curve has a slim shape. And the PE hysteresis curve of the additive-containing PZT thin film is largely biased to the positive side than the additive-free PZT thin film. That is, the two coercive electric fields are both greatly biased to the positive side. This suggests that in the piezoelectric thin film 103 to which the additive is added, very stable spontaneous polarization exists in the direction from the surface on the deposition substrate 101 side to the surface on the opposite side.

ここで、抗電界の偏り指標として、式（１）によりΔＥｃを定義した。このΔＥｃは、圧電体薄膜１０３の自発分極の向きが一方向に揃っている度合いを示す指標と考えられる。尚、式（１）中、Ec+は、圧電材料の正側の抗電界値であり、Ec-は負側の抗電界値である。   Here, ΔEc was defined by the equation (1) as a bias index of the coercive electric field. This ΔEc is considered to be an index indicating the degree to which the direction of spontaneous polarization of the piezoelectric thin film 103 is aligned in one direction. In Equation (1), Ec + is a positive coercive field value of the piezoelectric material, and Ec− is a negative coercive field value.

ΔＥｃ ＝||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)・・・（１）
そして、上記添加物含有ＰＺＴ薄膜と、添加物非含有ＰＺＴ薄膜との各ΔＥcの値を表５に示す。 ΔEc = || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) (1)
Table 5 shows values of ΔEc of the additive-containing PZT thin film and the additive-free PZT thin film.

Figure 2005123421
Figure 2005123421

表５より、成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板である場合、添加物非含有ＰＺＴ薄膜のΔＥｃは０．２５と低い値であるのに対し、添加物含有ＰＺＴ薄膜は、０．９４と非常に高い値となっており、このことから、添加物含有ＰＺＴ薄膜は、自発分極の方向がほぼ一方向に揃っていると推定される。   From Table 5, when the film formation substrate 101 is a Si single crystal substrate, ΔEc of the additive-free PZT thin film is as low as 0.25, whereas the additive-containing PZT thin film is very low, 0.94. From this, it is presumed that the additive-containing PZT thin film has the spontaneous polarization almost aligned in one direction.

続いて、上記添加物含有ＰＺＴ薄膜（膜厚３μｍ）における圧電特性の電圧依存性を、添加物非含有ＰＺＴ薄膜における圧電特性の電圧依存性と共に評価した。尚、この評価においても、両ＰＺＴ薄膜共に分極処理は行っていない。   Subsequently, the voltage dependence of the piezoelectric characteristics in the additive-containing PZT thin film (film thickness: 3 μm) was evaluated together with the voltage dependence of the piezoelectric characteristics in the additive-free PZT thin film. In this evaluation, neither PZT thin film is subjected to polarization treatment.

図４に上記測定結果をまとめた。尚、図示した測定結果は、電界を印加開始してその電界強度を増加させその後再び低下させた一連の過程の測定結果を示している。Ｓｉ単結晶基板上にＰＺＴ薄膜を形成した場合、添加物含有ＰＺＴ薄膜では、電界印加開始時から圧電定数ｄ31は９０pm/V以上を観測し、電圧依存性はほとんど認められず、ほぼ一定値であった（圧電定数ｄ31の測定方法については、例えば特開２００１−２１０５２号公報参照）。しかし、添加物非含有ＰＺＴ薄膜の圧電定数ｄ31は、大きな電圧依存性が認められ、電界印加を開始してから１２０kv/cmまでは、圧電定数ｄ31が増加した。これは、ドメインの回転による影響と考えられる。そして、このような圧電特性の電圧依存性を評価するために、式（２）により、Δｄ31を電界強度２０kV/cmと１５０kV/cmにおける圧電定数との比として定義した。 FIG. 4 summarizes the measurement results. The illustrated measurement results show the measurement results of a series of processes in which application of an electric field is started, the electric field strength is increased, and then decreased again. When a PZT thin film is formed on a Si single crystal substrate, the piezoelectric constant d 31 is observed to be 90 pm / V or more from the start of electric field application in the additive-containing PZT thin film, and almost no voltage dependence is observed. (For the method of measuring the piezoelectric constant d 31 , see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-21052). However, the piezoelectric constant d 31 of the additive-free PZT thin film was found to have a large voltage dependency, and the piezoelectric constant d 31 increased up to 120 kv / cm after the start of electric field application. This is considered to be the effect of domain rotation. In order to evaluate the voltage dependence of such piezoelectric characteristics, Δd 31 was defined as a ratio between the electric field strength of 20 kV / cm and the piezoelectric constant at 150 kV / cm according to Equation (2).

Δｄ31＝ｄ31（２０kV/cm）／ｄ31(１５０kV/cm)・・・（２）
表６に、ΔＥcとΔｄ31との関係をまとめた。 Δd 31 = d 31 (20 kV / cm) / d 31 (150 kV / cm) (2)
Table 6 summarizes the relationship between the ΔEc and Δd 31.

Figure 2005123421
Figure 2005123421

この結果、ΔＥcの増加に伴ってΔｄ31は増加して、圧電特性の電圧依存性は減少した。ΔＥc＝０．３３（＝１／３）を超えると、Δｄ31は８０％を超える良好な特性を示し、圧電素子として適している。特に、ΔＥcが０．４３（＝３／７）を超えると、Δｄ31は９０％を超えるために非常に良好な特性を示し、より好ましい圧電材料であることが判る。以上の結果、ΔＥｃの値が大きければ、電圧依存性が小さく、低電圧でも使用できる優れた圧電材料であることが判る。 As a result, Δd 31 increased as ΔEc increased, and the voltage dependence of the piezoelectric characteristics decreased. When ΔEc = 0.33 (= 1/3), Δd 31 exhibits good characteristics exceeding 80% and is suitable as a piezoelectric element. In particular, when ΔEc exceeds 0.43 (= 3/7), Δd 31 exceeds 90%, so that very good characteristics are exhibited, and it can be seen that this is a more preferable piezoelectric material. From the above results, it can be seen that if the value of ΔEc is large, the voltage dependency is small and the piezoelectric material is excellent and can be used even at a low voltage.

次に、表７に、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3）に各種添加物を加えた（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５４）ときの圧電定数ｄ31、ΔＥc及びΔｄ31の測定値をまとめた（Ｎｏ．０は添加物を全く加えていないもの）。尚、表７中、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｎの各添加量の単位はモル％である。 Next, Table 7 summarizes the measured values of piezoelectric constants d 31 , ΔEc and Δd 31 when various additives were added to PZT (PbZr 0.53 Ti 0.47 O 3 ) (No. 1 to No. 54) ( No. 0 has no additive added). In Table 7, the unit of each added amount of Sb, Sr, Ba, Ca and Mn is mol%.

Figure 2005123421
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この結果から、圧電特性の電圧依存性を示すΔｄ31が８０％以上と良好な添加物の組成範囲は、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下であることが判る。このことは、添加物が１つであっても複数であっても同じである。 From this result, Δd 31 indicating the voltage dependence of the piezoelectric characteristics is 80% or more, and the composition range of a good additive is 0.1 mol% or more and 10 mol% or less for Sb, Sr, Ba and Ca. About Mn, it turns out that it is 0.1 mol% or more and 8 mol% or less. This is the same whether there is a single additive or a plurality of additives.

上記圧電体薄膜１０３の結晶構造としては、本実施形態のように、（００１）面に優先配向した菱面体晶の他に、分極軸方向に配向した（１１１）面優先配向の菱面体晶や、（１１０）面優先配向の菱面体晶が適している。また、分極軸方向に配向した（００１）面優先配向の正方晶や、分極軸に対して一定の角度を成す、（１１１）面優先配向又は（１１０）面優先配向の正方晶であってもよい。   As the crystal structure of the piezoelectric thin film 103, in addition to the rhombohedral crystal preferentially oriented in the (001) plane, the rhombohedral crystal of the (111) plane preferential orientation oriented in the polarization axis direction, as in this embodiment, , (110) plane preferred rhombohedral crystals are suitable. Further, even if it is a (001) plane preferred orientation tetragonal crystal oriented in the polarization axis direction, or a (111) plane preferred orientation (110) plane preferred orientation tetragonal crystal that forms a certain angle with respect to the polarization axis. Good.

上記圧電体薄膜１０３をパターンニングした後、該圧電体薄膜１０３及び第１電極膜１０２上に保持膜１０４をスピンコートにより形成する。この保持膜１０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜１０５に相当する部分にコンタクトホール１０４ａを容易に形成することができる（図２（ｂ）参照）。そして、このコンタクトホール１０４ａ内に第２電極膜１０５を形成する（図２（ｃ）参照）。   After patterning the piezoelectric thin film 103, a holding film 104 is formed on the piezoelectric thin film 103 and the first electrode film 102 by spin coating. When a photosensitive resin is used for the holding film 104, a contact hole 104a can be easily formed in a portion corresponding to the second electrode film 105 (see FIG. 2B). Then, the second electrode film 105 is formed in the contact hole 104a (see FIG. 2C).

続いて、成膜基板１０１における圧電体薄膜１０３の下方部分をエッチング除去して圧力室開口部１０６を形成することで、成膜基板１０１を圧力室部品１０８に仕上げる（図２（ｄ）参照）。この成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液により、異方性エッチングを実施すればよい。また、成膜基板１０１がステンレス基板である場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングプロセスを実施すればよい。さらに、成膜基板１０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行えばよい。   Subsequently, the lower portion of the piezoelectric thin film 103 in the film formation substrate 101 is removed by etching to form the pressure chamber opening 106, thereby finishing the film formation substrate 101 into the pressure chamber component 108 (see FIG. 2D). . When the film formation substrate 101 is a Si single crystal substrate, anisotropic etching may be performed with a KOH aqueous solution heated to 80 ° C. In the case where the film formation substrate 101 is a stainless steel substrate, an etching process may be performed using a ferric chloride aqueous solution. Further, in the case where the deposition substrate 101 is a (100) MgO single crystal substrate, etching may be performed with a 10% phosphoric acid aqueous solution heated to 80 ° C.

その後、上記各圧力室開口部１０６を通して、第１電極膜１０２の圧電体薄膜１０３とは反対側の面上に、振動板膜１０７をそれぞれ形成する（図２（ｅ）参照）。この振動板膜１０７は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2、ジルコニア）で構成される。その厚みは１０μｍ以下であればよく、より好ましいのは６μｍ以下である。振動板膜１０７の形成方法としては、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法とがある。物理的な手法では、導電体及び絶縁体のいずれも形成できるという特徴がある。一方、電気化学的手法では、振動板膜１０７を短時間に形成でき、また、メッキ膜の応力調節が可能であるという特徴がある。いずれの方法においても、圧力室開口部１０６側から振動板膜１０７を形成するために、振動板膜１０７のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板１０１の圧電体薄膜１０３に対応する部分をエッチング除去したために、圧電体薄膜１０３は残留応力が緩和されて、圧電体薄膜１０３及び第１電極膜１０２には反りが発生しているが、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、そのような反りの発生にも拘わらず振動板膜１０７を形成可能である。 Thereafter, the diaphragm film 107 is formed on the surface of the first electrode film 102 opposite to the piezoelectric thin film 103 through the pressure chamber openings 106 (see FIG. 2E). The diaphragm film 107 is made of a metal (NiCr, Ni, Cr, etc.) or an insulator (SiO 2 , zirconia) having a large Young's modulus. The thickness should just be 10 micrometers or less, More preferably, it is 6 micrometers or less. As a method for forming the diaphragm film 107, there are a physical method by vapor deposition and sputtering and an electrochemical method by plating. The physical method is characterized in that both a conductor and an insulator can be formed. On the other hand, the electrochemical method is characterized in that the diaphragm film 107 can be formed in a short time and the stress of the plating film can be adjusted. In any method, since the diaphragm film 107 is formed from the pressure chamber opening 106 side, the patterning process of the diaphragm film 107 is not necessary. Further, since the portion corresponding to the piezoelectric thin film 103 of the film formation substrate 101 is removed by etching, the residual stress is relaxed in the piezoelectric thin film 103, and the piezoelectric thin film 103 and the first electrode film 102 are warped. However, by using a physical method or an electrochemical method, the diaphragm film 107 can be formed regardless of the occurrence of such warpage.

最後に、圧力室部品１０８を除いて予め作製しておいたヘッド本体１２０を、接着層１１４を介して圧力室部品１０８（成膜基板１０１）に固定する（図２（ｆ）参照）。この接着層１１４には、例えばエポキシ樹脂を使用すればよい。また、接着層１１４の材料として、電着樹脂を選択すれば、共通インク室部品１０９の上面又は圧力室部品１０８の下面に導通パターンを形成することにより接着層１１４を選択的に形成することができるとともに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一の膜厚で接着層１１４を形成することができる。したがって、接着量制御の観点からより有効である。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系又はポリイミド樹脂系の使用が可能である。   Finally, the head body 120 prepared in advance excluding the pressure chamber component 108 is fixed to the pressure chamber component 108 (film formation substrate 101) through the adhesive layer 114 (see FIG. 2F). For example, an epoxy resin may be used for the adhesive layer 114. If an electrodeposition resin is selected as the material of the adhesive layer 114, the adhesive layer 114 can be selectively formed by forming a conductive pattern on the upper surface of the common ink chamber component 109 or the lower surface of the pressure chamber component 108. In addition, the adhesive layer 114 can be formed with a thinner and uniform film thickness than a general printing method. Therefore, it is more effective from the viewpoint of adhesion amount control. As the electrodeposition resin, for example, an epoxy resin type, an acrylic resin type or a polyimide resin type can be used.

本実施形態の製造方法では、圧電体薄膜１０３形成後に振動板膜１０７を形成するために、振動板膜１０７の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。また、振動板膜１０７と圧電体薄膜１０３との位置合わせ精度を非常に高くすることができるので、各圧電体薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。さらに、インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能になる。さらにまた、成膜基板１０１における圧電体薄膜１０３に対応する部分をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜１０３の残留応力を緩和することができ、これにより、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。   In the manufacturing method of this embodiment, since the diaphragm film 107 is formed after the piezoelectric thin film 103 is formed, it is possible to prevent the piezoelectric characteristics from being deteriorated due to the peeling or diffusion of the diaphragm film 107. In addition, since the alignment accuracy between the diaphragm film 107 and the piezoelectric thin film 103 can be made extremely high, variation in the displacement amount of each piezoelectric thin film element can be reduced. Further, the ink discharge ports 113 (nozzles) can be arranged at high density and the number of nozzles can be increased. Furthermore, since the portion of the film formation substrate 101 corresponding to the piezoelectric thin film 103 is removed by etching, the residual stress of the piezoelectric thin film 103 formed at a high temperature can be relaxed. Reliability is improved.

上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１電極膜１０２及び第２電極膜１０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜１０７の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキはσ＝１．９％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。   When a predetermined voltage was applied between the first electrode film 102 and the second electrode film 105 of the ink jet head obtained as described above, and the amount of displacement in the film thickness direction of the diaphragm film 107 was measured, the displacement The amount variation was σ = 1.9%. Further, a 20 V AC voltage having a frequency of 20 kHz was continuously applied for 10 days, but there was no ink ejection failure and no deterioration in ejection performance was observed.

したがって、本実施形態では、圧電体薄膜１０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電材料の２つの抗電界が正又は負側に大きく偏っているために、圧電体薄膜１０３の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板であっても、圧電体薄膜１０３に対する分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、圧電体薄膜１０３の変位量を制御する制御回路が複雑にならずに済み、成膜基板１０１に加えて制御回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性が向上し、これにより、省電力化を図ることができるとともに、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができる。   Therefore, in this embodiment, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 103 has a relationship of 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1. By satisfying (preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1), the two coercive electric fields of the piezoelectric material are positive or Due to the large bias toward the negative side, the spontaneous polarization of the piezoelectric thin film 103 is aligned in almost one direction, so that even if the film formation substrate 101 is a Si single crystal substrate, the polarization treatment for the piezoelectric thin film 103 is performed. Is eliminated, and the dependence of the piezoelectric characteristics on the electric field strength is eliminated. As a result, the control circuit for controlling the displacement amount of the piezoelectric thin film 103 is not complicated, and the cost of the control circuit can be reduced in addition to the film formation substrate 101. In addition, the piezoelectric characteristics in a low electric field are improved, whereby power saving can be achieved and the reliability of the ink jet head can be improved.

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態に係る別のインクジェットヘッドを示し、図６は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。 (Embodiment 2)
FIG. 5 shows another inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a method for manufacturing the inkjet head.

この実施形態では、第１電極膜２０２が個別電極であり、第２電極膜２０５が共通電極であり、ヘッド本体２２０の一部を構成する圧力室部品２０７は、成膜基板により構成されたものではなく、この成膜基板は完全に除去されて存在しない。   In this embodiment, the first electrode film 202 is an individual electrode, the second electrode film 205 is a common electrode, and the pressure chamber component 207 constituting a part of the head body 220 is constituted by a film formation substrate. Rather, the deposition substrate is completely removed and does not exist.

具体的には、共通電極である第２電極膜２０５上の複数箇所（第２電極膜２０５の上面において上側に突出した部分）に、圧電体薄膜２０３及び個別電極である第１電極膜２０２がこの順にそれぞれ積層されており、その他の領域には保持膜２０４が形成されている。この各圧電体薄膜２０３とその両面の第１及び第２電極膜２０２，２０５とにより、各圧電体薄膜素子が構成されている。   Specifically, the piezoelectric thin film 203 and the first electrode film 202 that is an individual electrode are provided at a plurality of locations on the second electrode film 205 that is a common electrode (portions protruding upward on the upper surface of the second electrode film 205). These layers are stacked in this order, and a holding film 204 is formed in other regions. Each piezoelectric thin film element is constituted by each piezoelectric thin film 203 and the first and second electrode films 202 and 205 on both sides thereof.

上記第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３と反対側の面には、接着層２１３を介して圧力室部品２０７が固定されている。この圧力室部品２０７における上記各圧電体薄膜２０３の下方位置に、圧力室開口部２１４がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第２電極膜２０５側の面（第２電極膜２０５の下面における上記各圧電体薄膜２０３に対応する部分）に、振動板膜２０６がそれぞれ形成されており、この各振動板膜２０６は、上記各圧力室開口部２１４内にそれぞれ位置している。   A pressure chamber component 207 is fixed to the surface of the second electrode film 205 opposite to the piezoelectric thin film 203 via an adhesive layer 213. A pressure chamber opening 214 is formed at a position below the piezoelectric thin film 203 in the pressure chamber component 207. A diaphragm film 206 is formed on the surface of each piezoelectric thin film element on the second electrode film 205 side (the portion corresponding to each piezoelectric thin film 203 on the lower surface of the second electrode film 205). Each diaphragm film 206 is located in each pressure chamber opening 214.

上記ヘッド本体２２０は、上記圧力室部品２０７と、この圧力室部品２０７の下面に接着層２１８を介して固定された共通インク室部品２０８と、この共通インク室部品２０８の下面に設けられた下側構造部材２１５とで構成されている。そして、上記共通インク室部品２０８と上記第２電極膜２０５ないし振動板膜２０６とにより上記圧力室開口部２１４が閉塞されて、該圧力室開口部２１４の空間がインクを収容する圧力室２１７とされる。   The head main body 220 includes the pressure chamber component 207, a common ink chamber component 208 fixed to the lower surface of the pressure chamber component 207 via an adhesive layer 218, and a lower portion provided on the lower surface of the common ink chamber component 208. The side structural member 215 is configured. The pressure chamber opening 214 is closed by the common ink chamber component 208 and the second electrode film 205 or the diaphragm film 206, and the space of the pressure chamber opening 214 contains a pressure chamber 217 for containing ink. Is done.

上記共通インク室部品２０８には、上記圧力室２１７にインク吐出路２１１を介して連通しかつ圧力室２１７内のインクを吐出するインク吐出口２１２と、共通インク室２１０と、該共通インク室２１０のインクを圧力室２１７に供給するインク供給路２０９とが形成されている。上記下側構造部材２１５は、上記共通インク室２１０の底壁を構成している。   The common ink chamber component 208 is connected to the pressure chamber 217 via the ink discharge path 211 and discharges ink in the pressure chamber 217, a common ink chamber 210, and the common ink chamber 210. An ink supply path 209 for supplying the ink to the pressure chamber 217 is formed. The lower structural member 215 constitutes the bottom wall of the common ink chamber 210.

このインクジェットヘッドも、上記実施形態１と同様に、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜２０３の圧電効果により上記振動板膜２０６の中央部を膜厚方向（圧力室２１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室２１７に対して圧力を付与して圧力室２１７内のインクを上記インク吐出口２１２から吐出させるようになっている。   As in the first embodiment, the inkjet head also has a central portion of the diaphragm film 206 convex in the film thickness direction (pressure chamber 217 side) due to the piezoelectric effect of the piezoelectric thin film 203 of each piezoelectric thin film element. By displacing, pressure is applied to the pressure chamber 217 and ink in the pressure chamber 217 is ejected from the ink ejection port 212.

上記各圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料は、上記実施形態１と同様に、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。   The piezoelectric material constituting each piezoelectric thin film 203 is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 as in the first embodiment. (Preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1).

本実施形態では、上記圧電材料として、上記実施形態１で説明したものと同様の材料（上記（ａ）から（ｅ）までの組成で示されるＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3に対して、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種の添加物を添加したもの）に、更に第３成分として１モル％以上５０モル％以下のＰｂ含有複合ペロブスカイト（Ｐｂ（ＡaＢb）Ｏ3）を添加した材料を使用した。この第３成分を添加することにより、変位特性が向上する。 In the present embodiment, as the piezoelectric material for Pb x La y Ti z Zr w O 3 represented by the composition of materials similar to those described in Embodiment 1 from (above (a) to (e) , Sb, Sr, Mn, Ba, and Ca), and a Pb-containing composite perovskite (Pb (Pb ( A material to which A a B b ) O 3 ) was added was used. By adding this third component, the displacement characteristics are improved.

上記第３成分であるＰｂ含有複合ペロブスカイトは以下の（ｆ）〜（ｈ）で示される組成を有している。   The Pb-containing composite perovskite as the third component has a composition represented by the following (f) to (h).

（ｆ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ・・・Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ又はＮｉ（２価金属）
Ｂ・・・Ｎｂ、Ｔａ又はＳｂ（５価金属）
（ｇ）ａ＝１／２、ｂ＝１／２
Ａ・・・Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ又はＮｉ（２価金属）
Ｂ・・・Ｗ又はＴｅ（５価金属）
（ｈ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ・・・Ｓｂ、Ｙ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｉｎ又はＣｒ（３価金属）
Ｂ・・・Ｎｂ、Ｔａ又はＳｂ（５価金属）
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図６により説明する。 (F) a = 1/3, b = 2/3
A: Mg, Co, Zn, Cd, Mn or Ni (divalent metal)
B ... Nb, Ta or Sb (pentavalent metal)
(G) a = 1/2, b = 1/2
A: Mg, Co, Zn, Cd, Mn or Ni (divalent metal)
B ... W or Te (pentavalent metal)
(H) a = 1/3, b = 2/3
A ... Sb, Y, Fe, Sc, Yb, In or Cr (trivalent metal)
B ... Nb, Ta or Sb (pentavalent metal)
Next, the manufacturing method of the inkjet head will be described with reference to FIG.

先ず、成膜基板２０１上に個別電極である第１電極膜２０２を形成する（図６（ａ）参照）。この第１電極膜２０２の形成方法及び材料は上記実施形態１の第１電極膜１０２と同様であるが、この実施形態では、パターニングが必要である。   First, the first electrode film 202 which is an individual electrode is formed on the film formation substrate 201 (see FIG. 6A). The formation method and material of the first electrode film 202 are the same as those of the first electrode film 102 of the first embodiment, but in this embodiment, patterning is necessary.

上記成膜基板２０１は、この実施形態においても、（１００）面配向のＳｉ単結晶基板とする。尚、成膜基板２０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板、或いは他の結晶面配向面を持つＳｉ単結晶基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。   The film formation substrate 201 is also a (100) -oriented Si single crystal substrate in this embodiment. The film formation substrate 201 is not limited to a (100) Si single crystal substrate, but includes a (100) MgO single crystal substrate, a stainless metal substrate, a glass substrate, or another Si single crystal substrate having a crystal plane orientation plane, Any substrate that can be etched may be used. However, from the viewpoint of cost reduction, a Si single crystal substrate, a stainless metal substrate, a glass substrate, or the like is preferable.

続いて、上記第１電極膜２０２上に、上記実施形態１と同様に、高周波マグネトロンスパッタ法により圧電体薄膜２０３を形成する。   Subsequently, the piezoelectric thin film 203 is formed on the first electrode film 202 by the high frequency magnetron sputtering method as in the first embodiment.

上記圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料が、０．９５ＰＺＴ−０．０５ＰＭＮ（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）、０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ又は０．６０ＰＺＴ−０．４０ＰＭＮである場合の成膜条件を表８に、パターニング方法を表９にそれぞれ示す。また、上記各圧電材料の圧電特性を表１０にまとめた。尚、上記各圧電材料において、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加している。 The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 203 is 0.95 PZT-0.05 PMN (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ), 0.85 PZT-0.15 PMN, or 0.60 PZT-0. Table 8 shows the film forming conditions in the case of 40 PMN, and Table 9 shows the patterning method. In addition, Table 10 summarizes the piezoelectric characteristics of the piezoelectric materials. In each of the above piezoelectric materials, 2.0 mol% of Sb, 1.0 mol% of Mn, and 7.0 mol% of Sr are added.

Figure 2005123421
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Figure 2005123421
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Figure 2005123421
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また、表１１に、０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮに各種添加物を加えた（Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１５４）ときの圧電定数ｄ31、ΔＥc及びΔｄ31をまとめた（Ｎｏ．１００は添加物を全く加えていないもの）。尚、表１１中、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｎの各添加量の単位はモル％である。 Table 11 summarizes the piezoelectric constants d 31 , ΔEc, and Δd 31 when various additives are added to 0.85PZT-0.15PMN (No. 101 to No. 154) (No. 100 is an additive). Is not added at all). In Table 11, the unit of each added amount of Sb, Sr, Ba, Ca and Mn is mol%.

Figure 2005123421
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この結果、上記実施形態１のＰＺＴ（表７参照）と同様の傾向が見られた。すなわち、圧電特性の電圧依存性を示すΔｄ31が８０％以上となる添加物の組成範囲は、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下である。 As a result, the same tendency as PZT (see Table 7) of the first embodiment was observed. That is, the composition range of the additive in which Δd 31 indicating the voltage dependence of the piezoelectric characteristics is 80% or more is 0.1 mol% or more and 10 mol% or less for Sb, Sr, Ba and Ca, and about Mn It is 0.1 mol% or more and 8 mol% or less.

上記圧電体薄膜２０３の形成後、上記成膜基板２０１上に保持膜２０４をスピンコートにより形成する（図６（ｂ）参照）。この保持膜２０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜２０５の突出部分に相当する箇所にコンタクトホール２０４ａを容易に形成することができる。その後、上記保持膜２０４上及びコンタクトホール２０４ａ内に、共通電極である第２電極膜２０５を形成する（図６（ｃ）参照）。   After the piezoelectric thin film 203 is formed, a holding film 204 is formed on the film formation substrate 201 by spin coating (see FIG. 6B). When a photosensitive resin is used for the holding film 204, the contact hole 204a can be easily formed at a location corresponding to the protruding portion of the second electrode film 205. Thereafter, a second electrode film 205 which is a common electrode is formed on the holding film 204 and in the contact hole 204a (see FIG. 6C).

続いて、上記第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３とは反対側の面に、予め圧力室開口部２１４を形成した圧力室部品２０７を接着層２１３を介して接合する（図６（ｄ）参照）。この接着層２１３の材料は、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。   Subsequently, a pressure chamber component 207 having a pressure chamber opening 214 formed in advance is bonded to the surface of the second electrode film 205 opposite to the piezoelectric thin film 203 via an adhesive layer 213 (FIG. 6D). reference). The material of the adhesive layer 213 is the same as that of the adhesive layer 114 of the first embodiment.

次に、上記実施形態１と同様に、上記各圧力室開口部２１４を通して、第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３とは反対側の面上に、振動板膜２０６をそれぞれ形成する（図６（ｅ）参照）。   Next, as in the first embodiment, the diaphragm film 206 is formed on the surface of the second electrode film 205 opposite to the piezoelectric thin film 203 through the pressure chamber openings 214 (FIG. 6). (See (e)).

その後、圧力室部品２０７を除いて予め作製しておいたヘッド本体２２０を、接着層２１８を介して圧力室部品２０７に固定する（図６（ｆ）参照）。この接着層２１８の材料も、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。   Thereafter, the head main body 220 prepared in advance excluding the pressure chamber component 207 is fixed to the pressure chamber component 207 via the adhesive layer 218 (see FIG. 6F). The material of the adhesive layer 218 is the same as that of the adhesive layer 114 of the first embodiment.

最後に、成膜基板２０１全体をエッチングにより除去する（図６（ｇ）参照）。この成膜基板２０１はＳｉ基板であるので、ＳＦ6を反応ガスとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によりエッチングを行えばよい。また、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液によるエッチングでも可能である。尚、成膜基板２０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行えばよく、成膜基板２０１がステンレス基板である場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングを行えばよい。 Finally, the entire deposition substrate 201 is removed by etching (see FIG. 6G). Since the deposition substrate 201 is a Si substrate, the etching may be performed by RIE (reactive ion etching apparatus) using SF 6 as a reactive gas. Further, etching with a KOH aqueous solution heated to 80 ° C. is also possible. When the film formation substrate 201 is a (100) MgO single crystal substrate, etching may be performed with a 10% phosphoric acid aqueous solution heated to 80 ° C., and when the film formation substrate 201 is a stainless steel substrate, Etching may be performed with a ferric chloride aqueous solution.

本実施形態の製造方法においても、圧力室開口部２１４側から振動板膜２０６を形成するために、振動板膜２０６のパターン工程を省略することができる。また、圧電体薄膜２０３形成後に振動板膜２０６を形成するために、振動板膜２０６の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。さらに、振動板膜２０６と圧電体薄膜２０３との位置合わせ精度を非常に高くすることができるので、各圧電体薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。また、インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能となる。さらにまた、成膜基板２０１全体をエッチング除去するので、高温で形成された圧電体薄膜２０３の残留応力を緩和することができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。   Also in the manufacturing method of the present embodiment, since the diaphragm film 206 is formed from the pressure chamber opening 214 side, the patterning process of the diaphragm film 206 can be omitted. In addition, since the diaphragm film 206 is formed after the piezoelectric thin film 203 is formed, it is possible to prevent a decrease in piezoelectric characteristics due to peeling or diffusion of the diaphragm film 206. Furthermore, since the alignment accuracy between the diaphragm film 206 and the piezoelectric thin film 203 can be made extremely high, variations in the amount of displacement of each piezoelectric thin film element can be reduced. In addition, the ink discharge ports 113 (nozzles) can be arranged at high density and the number of nozzles can be increased. Furthermore, since the entire film formation substrate 201 is removed by etching, the residual stress of the piezoelectric thin film 203 formed at a high temperature can be relaxed, and as a result, the reliability of the piezoelectric thin film element is improved.

上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１電極膜２０２及び第２電極膜２０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜２０６の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキはσ＝１．９％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。   When a predetermined voltage was applied between the first electrode film 202 and the second electrode film 205 of the ink jet head obtained as described above and the displacement amount in the film thickness direction of the diaphragm film 206 was measured, the displacement The amount variation was σ = 1.9%. Further, a 20 V AC voltage having a frequency of 20 kHz was continuously applied for 10 days, but there was no ink ejection failure and no deterioration in ejection performance was observed.

したがって、本実施形態においても、上記実施形態１と同様に、圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電体薄膜２０３の自発分極がほぼ一方向に揃い、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、成膜基板２０１及び制御回路の低コスト化を図ることができ、しかも、低電界における圧電特性が向上して省電力化を図ることができるとともに、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができる。
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態に係る更に別のインクジェットヘッドを示し、図８は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。 Therefore, in the present embodiment as well, as in the first embodiment, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 203 is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec- |) <1 (preferably 3/7 ≦ || Ec + |-| Ec- || / (| Ec + | + | Ec- |) <1). The spontaneous polarization of the body thin film 203 is aligned in almost one direction, which eliminates the need for polarization processing and eliminates the dependence of the piezoelectric characteristics on the electric field strength. As a result, the cost of the deposition substrate 201 and the control circuit can be reduced, and the piezoelectric characteristics in a low electric field can be improved to save power, and the reliability of the inkjet head can be improved. Can do.
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows still another ink jet head according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows a method for manufacturing the ink jet head.

この実施形態では、圧電体薄膜３０３を２層構造にするとともに、ヘッド本体３２０の一部を構成する圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同じ材料でかつ同じプロセスで形成したものであり、また、圧力室部品３０７と第２電極膜３０５との間に接着層は介在していない。その他の構成は、上記実施形態２と同様である。   In this embodiment, the piezoelectric thin film 303 has a two-layer structure, and the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 constituting a part of the head body 320 are formed of the same material and in the same process. Further, no adhesive layer is interposed between the pressure chamber component 307 and the second electrode film 305. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

すなわち、上記実施形態２と同様に、共通電極である第２電極膜３０５上の複数箇所（第２電極膜３０５の上面において上側に突出した部分）に、圧電体薄膜３０３と個別電極である第１電極膜３０２とがこの順にそれぞれ積層されており、その他の領域には保持膜３０４が形成されている。この各圧電体薄膜３０３とその両面の第１及び第２電極膜３０２，３０５とにより、各圧電体薄膜素子が構成されている。   That is, as in the second embodiment, the piezoelectric thin film 303 and the individual electrodes that are the individual electrodes are formed at a plurality of locations on the second electrode film 305 that is a common electrode (portions protruding upward on the upper surface of the second electrode film 305). One electrode film 302 is laminated in this order, and a holding film 304 is formed in other regions. Each piezoelectric thin film element is constituted by each piezoelectric thin film 303 and the first and second electrode films 302 and 305 on both surfaces thereof.

上記第２電極膜３０５の圧電体薄膜３０３と反対側の面には、上記圧力室部品３０７が接着層を介さないで直接固定されている。この圧力室部品３０７における上記各圧電体薄膜３０３の下方位置に、圧力室開口部３１４が形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第２電極膜３０５側の面（第２電極膜３０５の下面における上記各圧電体薄膜３０３に対応する部分）に、振動板膜３０６がそれぞれ形成されており、この各振動板膜３０６は、上記各圧力室開口部３１４内にそれぞれ位置している。   The pressure chamber component 307 is directly fixed to the surface of the second electrode film 305 opposite to the piezoelectric thin film 303 without using an adhesive layer. A pressure chamber opening 314 is formed at a position below the piezoelectric thin film 303 in the pressure chamber component 307. A diaphragm film 306 is formed on the surface of each piezoelectric thin film element on the second electrode film 305 side (the portion corresponding to each piezoelectric thin film 303 on the lower surface of the second electrode film 305). The diaphragm films 306 are located in the pressure chamber openings 314, respectively.

上記ヘッド本体３２０は、上記圧力室部品３０７と、この圧力室部品３０７の下面に接着層３１８を介して固定された共通インク室部品３０８と、この共通インク室部品３０８の下面に設けられた下側構造部材３１５とで構成されている。そして、上記共通インク室部品３０８と上記第２電極膜３０５ないし振動板膜３０６とにより上記圧力室開口部３１４が閉塞されて、該圧力室開口部３１４の空間がインクを収容する圧力室３１７とされる。   The head body 320 includes the pressure chamber component 307, a common ink chamber component 308 fixed to the lower surface of the pressure chamber component 307 via an adhesive layer 318, and a lower portion provided on the lower surface of the common ink chamber component 308. The side structural member 315 is configured. The pressure chamber opening 314 is closed by the common ink chamber component 308 and the second electrode film 305 or the diaphragm film 306, and the space of the pressure chamber opening 314 contains a pressure chamber 317 for containing ink. Is done.

上記共通インク室部品３０８には、上記圧力室３１７にインク吐出路３１１を介して連通しかつ圧力室３１７内のインクを吐出するインク吐出口３１２と、共通インク室３１０と、該共通インク室３１０のインクを圧力室３１７に供給するインク供給路３０９とが形成されている。上記下側構造部材３１５は、上記共通インク室３１０の底壁を構成している。   The common ink chamber component 308 communicates with the pressure chamber 317 via an ink discharge path 311 and discharges ink in the pressure chamber 317, a common ink chamber 310, and the common ink chamber 310. An ink supply path 309 for supplying the ink to the pressure chamber 317 is formed. The lower structural member 315 constitutes the bottom wall of the common ink chamber 310.

このインクジェットヘッドも、上記実施形態１又は２と同様に、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜３０３の圧電効果により上記振動板膜３０６の中央部を膜厚方向（圧力室３１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室３１７に対して圧力を付与して圧力室３１７内のインクを上記インク吐出口３１２から吐出させるようになっている。   Similarly to the first or second embodiment, the inkjet head also projects the central portion of the diaphragm film 306 in the film thickness direction (pressure chamber 317 side) due to the piezoelectric effect of the piezoelectric thin film 303 of each piezoelectric thin film element. Accordingly, pressure is applied to the pressure chamber 317 so that ink in the pressure chamber 317 is ejected from the ink ejection port 312.

上記圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料は、上記実施形態１又は２と同様に、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。   The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 203 is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <as in the first or second embodiment. 1 is satisfied (preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied).

本実施形態では、上記圧電体薄膜３０３は、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加した厚さ１．０μｍのＰＺＴ膜からなる第１圧電体薄膜３０３ａと、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加した厚さ２．０μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ膜からなる第２圧電体薄膜３０３ｂとで構成されている（第１圧電体薄膜３０３ａが第１電極膜３０２側に位置し、第２圧電体薄膜３０３ｂが第２電極膜３０５側に位置する）。このような２材料で積層構造とすることにより、圧電体薄膜３０３の比誘電率を低下できるという利点がある。   In the present embodiment, the piezoelectric thin film 303 is a first PZT film having a thickness of 1.0 μm to which 2.0 mol% of Sb, 1.0 mol% of Mn, and 7.0 mol% of Sr are added. A second piezoelectric thin film 303a and a 0.85 PZT-0.15 PMN film having a thickness of 2.0 μm to which 2.0 mol% of Sb, 1.0 mol% of Mn, and 7.0 mol% of Sr are added, respectively. And the piezoelectric thin film 303b (the first piezoelectric thin film 303a is located on the first electrode film 302 side, and the second piezoelectric thin film 303b is located on the second electrode film 305 side). By using such a two-material laminated structure, there is an advantage that the relative dielectric constant of the piezoelectric thin film 303 can be reduced.

次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図８により説明する。   Next, the manufacturing method of the ink jet head will be described with reference to FIG.

成膜基板３０１上に、第１電極膜３０２、圧電体薄膜３０３、保持膜３０４及び第２電極膜３０５を形成する工程は、圧電体薄膜３０３を２層構造にする点を除いて、上記実施形態２と同様である（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）。尚、この実施形態では、成膜基板３０１にステンレス基板を使用した。   The step of forming the first electrode film 302, the piezoelectric thin film 303, the holding film 304, and the second electrode film 305 on the film formation substrate 301 is performed as described above except that the piezoelectric thin film 303 has a two-layer structure. It is the same as that of the form 2 (refer Fig.8 (a)-FIG.8 (c)). In this embodiment, a stainless steel substrate is used as the film formation substrate 301.

続いて、圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同プロセスで形成した。この形成方法としては、蒸着やスパッタリング法等の物理的方法と、メッキ法等の電気化学的方法とが可能である。特に、メッキ法では、膜厚の大きい膜を形成できるために、本発明のインクジェットヘッドの製造にはより適している。以下に、メッキ法による圧力室部品３０７及び振動板膜３０６の形成方法について述べる。   Subsequently, the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 were formed by the same process. As this formation method, a physical method such as vapor deposition or sputtering, and an electrochemical method such as plating are possible. In particular, the plating method is more suitable for manufacturing the ink jet head of the present invention because a film having a large film thickness can be formed. A method for forming the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 by plating will be described below.

すなわち、第２電極膜３０５上に、先ず、レジスト３１６のパターンを形成し、このレジスト３１６が存在しない部分に振動板膜３０６を形成する（図８（ｄ）参照）。この振動板膜３０６は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）が適当であり、本実施形態では、無電界メッキ法によりＮｉ製の厚さ６μｍの振動板膜３０６を形成した。   That is, a pattern of a resist 316 is first formed on the second electrode film 305, and a diaphragm film 306 is formed in a portion where the resist 316 does not exist (see FIG. 8D). The diaphragm film 306 is suitably made of a metal having a large Young's modulus (NiCr, Ni, Cr, etc.). In this embodiment, the diaphragm film 306 made of Ni and having a thickness of 6 μm is formed by electroless plating.

続いて、上記振動板膜３０６を保護するようにレジスト３１６を塗布しパターン化する（図８（ｅ）参照）。その後、無電界メッキ法により、厚さ７０μｍのＮｉ製圧力室部品３０７を形成する（図８（ｆ）参照）。次いで、上記振動板膜３０６を保護していたレジスト３１６を剥離することにより圧力室部品３０７と振動板膜３０６とが形成される。この工法の場合には、圧力室部品３０７と振動板膜３０６との位置合わせが容易であるとともに、接着層を用いることなく圧力室部品３０７を圧電体薄膜素子（第２電極膜３０５）に接合できるので、圧電体薄膜３０３の変位バラツキを減少させることができるといった特徴がある。また、メッキ法により形成した膜の応力調整も可能である。   Subsequently, a resist 316 is applied and patterned so as to protect the diaphragm film 306 (see FIG. 8E). Thereafter, a Ni pressure chamber part 307 having a thickness of 70 μm is formed by electroless plating (see FIG. 8F). Next, the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 are formed by removing the resist 316 protecting the diaphragm film 306. In this method, the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 can be easily aligned, and the pressure chamber component 307 is bonded to the piezoelectric thin film element (second electrode film 305) without using an adhesive layer. Therefore, the variation in displacement of the piezoelectric thin film 303 can be reduced. Moreover, the stress of the film formed by the plating method can be adjusted.

次に、圧力室部品３０７を除いて予め作製しておいたヘッド本体３２０を、接着層３１８を介して圧力室部品３０７に固定する（図８（ｇ）参照）。この接着層３１８の材料も、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。   Next, the head main body 320 prepared in advance excluding the pressure chamber component 307 is fixed to the pressure chamber component 307 via the adhesive layer 318 (see FIG. 8G). The material of the adhesive layer 318 is the same as that of the adhesive layer 114 of the first embodiment.

最後に、上記成膜基板３０１全体をエッチングにより除去する（図８（ｈ）参照）。この成膜基板３０１はステンレス基板であるので、５０℃に加熱した塩化第２鉄水溶液によりエッチングを行う。   Finally, the entire film formation substrate 301 is removed by etching (see FIG. 8H). Since the film formation substrate 301 is a stainless steel substrate, etching is performed with a ferric chloride aqueous solution heated to 50 ° C.

本実施形態の製造方法では、圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同プロセスにより形成するので、振動板膜３０６と圧電体薄膜３０３との位置合わせ精度が非常に高い。これにより、各圧電薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。また、圧電体薄膜３０３形成後に振動板膜３０６を形成するために、振動板膜３０６の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能となる。さらにまた、成膜基板３０１全体をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜３０３の残留応力を緩和することができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。   In the manufacturing method of the present embodiment, the pressure chamber component 307 and the diaphragm film 306 are formed by the same process, so the alignment accuracy between the diaphragm film 306 and the piezoelectric thin film 303 is very high. Thereby, the variation of the displacement amount of each piezoelectric thin film element can be reduced. In addition, since the diaphragm film 306 is formed after the piezoelectric thin film 303 is formed, it is possible to prevent a decrease in piezoelectric characteristics due to peeling or diffusion of the diaphragm film 306. It is possible to arrange the ink discharge ports 113 (nozzles) at high density and to increase the number of nozzles. Furthermore, since the entire film formation substrate 301 is removed by etching, the residual stress of the piezoelectric thin film 303 formed at a high temperature can be relaxed, and as a result, the reliability of the piezoelectric thin film element is improved.

上記の様にして得られたインクジェットヘッドの第１電極膜３０２及び第２電極膜３０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜３０６の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキはσ＝１．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。   When a predetermined voltage was applied between the first electrode film 302 and the second electrode film 305 of the ink jet head obtained as described above and the displacement amount in the film thickness direction of the diaphragm film 306 was measured, the displacement The amount variation was σ = 1.8%. Further, a 20 V AC voltage having a frequency of 20 kHz was continuously applied for 10 days, but there was no ink ejection failure and no deterioration in ejection performance was observed.

したがって、本実施形態においても、圧電体薄膜３０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、上記実施形態１又は２と同様の作用効果を得ることができる。   Therefore, also in this embodiment, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 303 has a relationship of 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1. By satisfying (preferably satisfying 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1), it is the same as in the first or second embodiment. An effect can be obtained.

（実施形態４）
図９は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置４０１を示し、このインクジェット式記録装置４０１は、上記実施形態１、２又は３で説明したものと同様のインクジェットヘッド４０２を備えている。このインクジェットヘッド４０２において圧力室に連通するように設けたインク吐出口から該圧力室内のインクを記録媒体４０６（記録紙等）に吐出させて記録を行うように構成されている。 (Embodiment 4)
FIG. 9 shows an ink jet recording apparatus 401 according to an embodiment of the present invention, and the ink jet recording apparatus 401 includes an ink jet head 402 similar to that described in the first, second, or third embodiment. The ink jet head 402 is configured to perform recording by discharging ink in the pressure chamber onto a recording medium 406 (recording paper or the like) from an ink discharge port provided to communicate with the pressure chamber.

上記インクジェットヘッド４０２は、主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸４０３に設けられたキャリッジ４０４に搭載されていて、このキャリッジ４０４がキャリッジ軸４０３に沿って往復動するのに応じて主走査方向Ｘに往復動するように構成されている。このことで、キャリッジ４０４は、インクジェットヘッド４０１と記録媒体４０６とを主走査方向Ｘに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。   The inkjet head 402 is mounted on a carriage 404 provided on a carriage shaft 403 extending in the main scanning direction X, and reciprocates in the main scanning direction X as the carriage 404 reciprocates along the carriage shaft 403. It is configured to move. Thus, the carriage 404 constitutes a relative movement unit that relatively moves the inkjet head 401 and the recording medium 406 in the main scanning direction X.

また、このインクジェット式記録装置４０１は、上記記録媒体４０３をインクジェットヘッド４０２の主走査方向Ｘと略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数のローラー４０５を備えている。このことで、複数のローラー４０５は、インクジェットヘッド４０２と記録媒体４０６とを副走査方向Ｙに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。なお、図９中、Ｚは上下方向である。   The ink jet recording apparatus 401 includes a plurality of rollers 405 for moving the recording medium 403 in a sub scanning direction Y substantially perpendicular to the main scanning direction X of the ink jet head 402. Thus, the plurality of rollers 405 constitute a relative moving unit that relatively moves the inkjet head 402 and the recording medium 406 in the sub-scanning direction Y. In FIG. 9, Z is the vertical direction.

そして、インクジェットヘッド４０２がキャリッジ４０４により主走査方向Ｘに移動しているときに、インクジェットヘッド４０２のインク吐出口からインクを記録媒体４０６に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、上記ローラー４０５により記録媒体４０６を所定量移動させて次の一走査を行う。   When the inkjet head 402 is moved in the main scanning direction X by the carriage 404, ink is ejected from the ink ejection port of the inkjet head 402 onto the recording medium 406, and when the one-scan recording is completed, the roller 405 As a result, the recording medium 406 is moved by a predetermined amount to perform the next one scan.

したがって、このインクジェット式記録装置４０１は、上記実施形態１、２又は３と同様のインクジェットヘッド４０２を備えているので、良好な印字性能及び耐久性を有している。   Therefore, since the ink jet recording apparatus 401 includes the ink jet head 402 similar to that of the first, second, or third embodiment, the ink jet recording apparatus 401 has good printing performance and durability.

（実施形態５）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態に係る角速度センサを示し、この角速度センサは、音叉型のものであって、車両に搭載されるナビゲーション装置等に好適に用いられるものである。 (Embodiment 5)
10 and 11 show an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. This angular velocity sensor is of a tuning fork type, and is preferably used for a navigation device or the like mounted on a vehicle.

上記角速度センサは、厚み０．３ｍｍのシリコンウエハからなる基板５００を備えている（ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい）。この基板５００は、固定部５００ａと、該固定部５００ａから所定の方向（検出する角速度の回転中心軸が延びる方向；本実施形態では、図１０に示すｙ方向）に延びる一対の振動部５００ｂとを有している。これら固定部５００ａ及び一対の振動部５００ｂは、基板５００の厚み方向（図１０に示すｚ方向）から見て音叉状をなしており、一対の振動部５００ｂは音叉のアーム部に相当していて、振動部５００ｂの幅方向に並んだ状態で互いに平行に延びている。   The angular velocity sensor includes a substrate 500 made of a silicon wafer having a thickness of 0.3 mm (a glass substrate, a metal substrate, or a ceramic substrate may be used). The substrate 500 includes a fixed portion 500a, and a pair of vibrating portions 500b extending from the fixed portion 500a in a predetermined direction (a direction in which the rotation center axis of the detected angular velocity extends; in this embodiment, the y direction shown in FIG. 10). have. The fixed portion 500a and the pair of vibrating portions 500b have a tuning fork shape when viewed from the thickness direction of the substrate 500 (the z direction shown in FIG. 10), and the pair of vibrating portions 500b correspond to the arm portions of the tuning fork. , And extend in parallel with each other in a state of being arranged in the width direction of the vibration part 500b.

上記基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上には、第１電極膜５０３と第１圧電体薄膜５０４と第２圧電体薄膜５０５と第２電極膜５０６とが順に積層されている。   A first electrode film 503, a first piezoelectric thin film 504, a second piezoelectric thin film 505, and a second electrode film 506 are sequentially formed on the vibration part 500 b and the vibration part side portion of the fixed part 500 a of the substrate 500. Are stacked.

上記第１電極膜５０３、第１圧電体薄膜５０４、第２圧電体薄膜５０５及び第２電極膜５０６は、上記実施形態３で説明した第１電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３ａ、第２圧電体薄膜３０３ｂ及び第２電極膜３０５とそれぞれ同様の材料及び成膜条件で形成したものであり、圧電体薄膜が、第１圧電体薄膜５０４と第２圧電体薄膜５０５との２層構造となっている。   The first electrode film 503, the first piezoelectric thin film 504, the second piezoelectric thin film 505, and the second electrode film 506 are the first electrode film 302, the first piezoelectric thin film 303a, and the second electrode film 506 described in the third embodiment. The piezoelectric thin film 303b and the second electrode film 305 are formed using the same material and film formation conditions, respectively. The piezoelectric thin film has a two-layer structure of a first piezoelectric thin film 504 and a second piezoelectric thin film 505. It has become.

上記第２電極膜５０６は、上記各振動部５００ｂ上において、当該振動部５００ｂを振動部５００ｂの幅方向（図１０に示すｘ方向）に振動させるための２つの駆動電極５０７と、当該振動部５００ｂの厚み方向（ｚ方向）の変形（たわみ）を検出するための１つの検出電極５０８とにパターン化されている。   The second electrode film 506 includes two drive electrodes 507 for vibrating the vibrating portion 500b in the width direction of the vibrating portion 500b (the x direction shown in FIG. 10) on each vibrating portion 500b, and the vibrating portion. It is patterned into one detection electrode 508 for detecting deformation (deflection) in the thickness direction (z direction) of 500b.

上記２つの駆動電極５０７は、当該振動部５００ｂの幅方向（ｘ方向）両端部上において、振動部５００ｂの長さ方向（ｙ方向）全体に亘って設けられ、各駆動電極５０７の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０７ａを構成している。尚、各振動部５００ｂの幅方向一端部上に１つの駆動電極５０７を設けるだけであってもよい。   The two drive electrodes 507 are provided over the entire length direction (y direction) of the vibration part 500b on both ends in the width direction (x direction) of the vibration part 500b, and the fixing part 500a of each drive electrode 507 is provided. The end on the side is located on the fixed portion 500a and constitutes a connection terminal 507a. Note that only one drive electrode 507 may be provided on one end in the width direction of each vibration part 500b.

一方、上記検出電極５０８は、当該振動部５００ｂの幅方向中央部上において、振動部５００ｂの長さ方向全体に亘って設けられ、上記駆動電極５０７と同様に、検出電極５０８の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０８ａを構成している。尚、各振動部５００ｂ上において複数の検出電極５０８を設けてもよい。   On the other hand, the detection electrode 508 is provided over the entire length direction of the vibration part 500b on the central part in the width direction of the vibration part 500b, and, similar to the drive electrode 507, the detection electrode 508 is fixed to the fixed part 500a side. These end portions are located on the fixed portion 500a to constitute the connection terminal 508a. A plurality of detection electrodes 508 may be provided on each vibration part 500b.

尚、上記第１電極膜５０３は、固定部５００ａ上における一対の振動部５００ｂ間の中央位置において、振動部５００ｂとは反対側に突出する接続端子５０３ａを有している。   The first electrode film 503 has a connection terminal 503a that protrudes on the opposite side of the vibration part 500b at the center position between the pair of vibration parts 500b on the fixed part 500a.

上記各振動部５００ｂ上における上記第１の電極層５０３と２つの駆動電極５０７との間には、当該振動部５００ｂがその幅方向に振動するように、振動部５００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧が印加されるようになっている。すなわち、第１電極膜５０３には、グランド電圧が印加される一方、２つの駆動電極５０７には、正負が互いに逆の電圧が印加され、このことで、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が伸長するときには、他端部側が収縮して、該振動部５００ｂがその他端部側に変形する。一方、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が収縮するときには、他端部側が伸長して、振動部５００ｂがその一端部側に変形する。この動作を交互に繰り返すことによって振動部５００ｂがその幅方向に振動する。尚、各振動部５００ｂ上における２つの駆動電極５０７のいずれか一方に電圧を印加するだけでも、当該振動部５００ｂをその幅方向に振動させることは可能である。そして、一対の振動部５００ｂは、各振動部５００ｂの幅方向において互いに反対向きに変形し、一対の振動部５００ｂ間の中央にあって該振動部５００ｂの長さ方向に延びる中央線Ｌに対して対称に振動するようになっている。   Between the first electrode layer 503 and the two drive electrodes 507 on each vibration part 500b, a frequency that resonates with the natural vibration of the vibration part 500b so that the vibration part 500b vibrates in the width direction. The voltage is applied. In other words, a ground voltage is applied to the first electrode film 503, while voltages having opposite signs are applied to the two drive electrodes 507, so that one end in the width direction of each vibration part 500b is When extending, the other end side contracts and the vibrating part 500b is deformed to the other end side. On the other hand, when the width direction one end part side of each vibration part 500b contracts, the other end part side is extended, and the vibration part 500b is deformed to the one end part side. By repeating this operation alternately, the vibration part 500b vibrates in the width direction. It is possible to vibrate the vibration part 500b in the width direction only by applying a voltage to one of the two drive electrodes 507 on each vibration part 500b. The pair of vibration parts 500b are deformed in opposite directions in the width direction of each vibration part 500b, and are centered between the pair of vibration parts 500b and extend along the length line of the vibration part 500b. Oscillate symmetrically.

上記構成の角速度センサにおいて、一対の振動部５００ｂをその幅方向（ｘ方向）に上記中央線Ｌに対して対称に振動させているときに、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、２つ振動部５００ｂは、コリオリ力によって厚み方向（ｚ方向）にたわんで変形し（一対の振動部５００ｂは互いに反対向きに同じ量たわむ）、これにより、第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜５０５にもたわみが発生して、第１の電極層５０３と検出電極５０８との間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生する。この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出することができる。   In the angular velocity sensor having the above configuration, when an angular velocity ω is applied around the center line L when the pair of vibrating portions 500b are vibrated symmetrically with respect to the center line L in the width direction (x direction), 2 The vibrating portion 500b is bent and deformed in the thickness direction (z direction) by the Coriolis force (the pair of vibrating portions 500b bend in the same direction opposite to each other), whereby the first piezoelectric thin film 504 and the second piezoelectric body are deformed. Deflection also occurs in the thin film 505, and a voltage corresponding to the magnitude of the Coriolis force is generated between the first electrode layer 503 and the detection electrode 508. The angular velocity ω can be detected from the magnitude of this voltage (Coriolis force).

すなわち、コリオリ力Ｆｃは、各振動部５００ｂの幅方向の速度をｖ、各振動部５００ｂの質量をｍとすると、
Ｆｃ＝２ｍｖω
となるので、コリオリ力Ｆｃから角速度ωの値が分かることになる。 That is, the Coriolis force Fc is expressed as follows: v is the speed in the width direction of each vibration part 500b, and m is the mass of each vibration part 500b.
Fc = 2mvω
Therefore, the value of the angular velocity ω is known from the Coriolis force Fc.

次に、上記角速度センサの製造方法について図１２及び図１３に基づいて説明する。   Next, a method for manufacturing the angular velocity sensor will be described with reference to FIGS.

図１２（ａ）に示すように、厚み０．３ｍｍのφ４インチシリコンウエハ（平面図は図１３参照）からなる基板５００を用意し、図１２（ｂ）に示すように、この基板５００上に、上記実施形態３と同様にして第１電極膜５０３をスパッタ法により形成する。   As shown in FIG. 12A, a substrate 500 made of a φ4 inch silicon wafer having a thickness of 0.3 mm (see FIG. 13 for a plan view) is prepared, and on this substrate 500 as shown in FIG. The first electrode film 503 is formed by sputtering in the same manner as in the third embodiment.

続いて、図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上記第１の電極層５０３上に、上記実施形態３と同様にして、第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜５０５をスパッタ法により形成する。これら第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜５０５は、（００１）面に優先配向する菱面体晶系であり、（００１）面配向度が９０％以上である。   Subsequently, as shown in FIGS. 12C and 12D, the first piezoelectric thin film 504 and the second piezoelectric thin film 505 are formed on the first electrode layer 503 in the same manner as in the third embodiment. It is formed by sputtering. The first piezoelectric thin film 504 and the second piezoelectric thin film 505 are rhombohedral systems preferentially oriented in the (001) plane, and the (001) plane orientation degree is 90% or more.

続いて、図１２（ｅ）に示すように、上記圧電体層５０５上に第２の電極層５０６をスパッタ法により形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 12E, a second electrode layer 506 is formed on the piezoelectric layer 505 by sputtering.

次いで、図１２（ｆ）及び図１３に示すように、上記第２の電極層５０６をパタ−ニングして駆動電極５０７及び検出電極５０８を形成する。すなわち、第２の電極層５０６上に感光樹脂を塗布し、この感光樹脂に駆動電極５０７及び検出電極５０８のパタ−ンを露光し、その後、露光していない部分の感光樹脂を除去し、この感光樹脂を除去した部分における第２の電極層５０６をエッチングにより除去し、次いで、駆動電極５０７及び検出電極５０８上の感光樹脂を除去する。   Next, as shown in FIG. 12 (f) and FIG. 13, the second electrode layer 506 is patterned to form a drive electrode 507 and a detection electrode 508. That is, a photosensitive resin is applied on the second electrode layer 506, the patterns of the drive electrode 507 and the detection electrode 508 are exposed to this photosensitive resin, and then the photosensitive resin in the unexposed portion is removed. The second electrode layer 506 in the portion where the photosensitive resin is removed is removed by etching, and then the photosensitive resin on the drive electrode 507 and the detection electrode 508 is removed.

上記第２の電極層５０６のパターンニング後、同様の工程により第２圧電体薄膜５０５、第１圧電体薄膜５０４及び第１電極膜５０３をパタ−ニングするとともに、上記基板５００をパタ−ニングして固定部５００ａ及び振動部５００ｂを形成する。こうして上記の角速度センサが完成する。   After the patterning of the second electrode layer 506, the second piezoelectric thin film 505, the first piezoelectric thin film 504, and the first electrode film 503 are patterned by the same process, and the substrate 500 is patterned. Thus, the fixed portion 500a and the vibrating portion 500b are formed. Thus, the above angular velocity sensor is completed.

尚、上記各層の成膜法はスパッタ法に限らず、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（例えばＣＶＤ法等）であればよい。また、第２の電極層５０６の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。   The film forming method for each layer is not limited to the sputtering method, but may be any film forming method (for example, CVD method) that directly forms a crystalline thin film without a crystallization step by heat treatment. The film formation method of the second electrode layer 506 may be a sol-gel method or the like.

また、本実施形態では、圧電体薄膜が２層（第１及び第２圧電体薄膜５０４，５０５）に積層されている場合について例示したが、上記実施形態１又は２のように圧電体薄膜が１層であってもよく、或いは、圧電体薄膜が３層以上で構成されていてもよい。そして、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ものであればよい。   In this embodiment, the case where the piezoelectric thin film is laminated in two layers (the first and second piezoelectric thin films 504 and 505) is exemplified. However, the piezoelectric thin film as in the first or second embodiment is used. There may be one layer, or the piezoelectric thin film may be composed of three or more layers. The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film satisfies the relationship 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 (preferably 3 / 7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1).

ところで、従来の角速度センサにおいては、水晶からなる圧電体を用いるので、その圧電定数は−３ｐＣ／Ｎとかなり低く、しかも固定部及び振動部は機械加工により形成するため、小型化が困難であり、寸法精度が低いという問題がある。   By the way, in the conventional angular velocity sensor, since a piezoelectric body made of quartz is used, its piezoelectric constant is as low as −3 pC / N, and since the fixed portion and the vibrating portion are formed by machining, it is difficult to reduce the size. There is a problem that the dimensional accuracy is low.

これに対し、本実施形態に係る角速度センサにおいては、角速度を検出する部分（振動部５００ｂ）が、上記実施形態３と同様の構成の圧電体薄膜素子で構成されていることになるので、上記従来の角速度センサに対して圧電定数を４０倍程度に大きくすることができ、かなりの小型化を図ることができる。また、薄膜形成技術を用いて微細加工を行うことができ、寸法精度を格段に向上させることができる。さらに、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性に優れる。さらにまた、角速度を検出する部分が、低電界強度においても良好な圧電特性を示し、この結果、非常に小さい角速度であっても感度よく検知することができる。   On the other hand, in the angular velocity sensor according to the present embodiment, the portion for detecting the angular velocity (vibrating unit 500b) is composed of the piezoelectric thin film element having the same configuration as that of the third embodiment. The piezoelectric constant can be increased to about 40 times that of the conventional angular velocity sensor, and a considerable reduction in size can be achieved. Further, fine processing can be performed using a thin film forming technique, and the dimensional accuracy can be significantly improved. Furthermore, even in mass production industrially, the reproducibility of characteristics is good, there is little variation, and the withstand voltage and reliability are excellent. Furthermore, the portion for detecting the angular velocity exhibits good piezoelectric characteristics even at a low electric field strength. As a result, even a very small angular velocity can be detected with high sensitivity.

尚、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００に一対の振動部５００ｂを１組しか設けていないが、複数組設けて、種々の方向に延びる複数軸回りの角速度を検出するようにしてもよい。   In the angular velocity sensor according to the present embodiment, only one pair of the vibrating portions 500b is provided on the substrate 500, but a plurality of sets may be provided to detect angular velocities around a plurality of axes extending in various directions. Good.

また、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上に、第１の電極層５０３と配向制御層５０４と圧電体層５０５と第２の電極層５０６とを順に積層したが、これら各層を積層する箇所は、各振動部５００ｂ上のみであってもよい。   In the angular velocity sensor according to the present embodiment, the first electrode layer 503, the orientation control layer 504, the piezoelectric layer 505, and the second layer are formed on the vibrating portion 500 b of the substrate 500 and the portion of the fixed portion 500 a on the vibrating portion side. The electrode layers 506 are stacked in order, but the positions where these layers are stacked may be only on the vibrating portions 500b.

（実施形態６）
図１４は、本発明の実施形態に係る加速度センサを示し、図１５は、該加速度センサの製造方法を示す。 (Embodiment 6)
FIG. 14 shows an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 shows a method for manufacturing the acceleration sensor.

この加速度センサの構成について説明する。すなわち、成膜基板６０１上に、共通電極である第１電極膜６０２が形成され、この第１電極膜６０２上の複数箇所に、圧電体薄膜６０３及び個別電極である第２電極膜６０４がこの順に積層されている。この各圧電体薄膜６０３とその両面の第１及び第２電極膜６０２，６０４とにより、各圧電体薄膜素子が構成されており、この各圧電体薄膜素子部分が、加速度を検出する検出部をそれぞれ構成する。   The configuration of this acceleration sensor will be described. That is, a first electrode film 602 that is a common electrode is formed on a film formation substrate 601, and a piezoelectric thin film 603 and a second electrode film 604 that is an individual electrode are formed at a plurality of locations on the first electrode film 602. They are stacked in order. Each piezoelectric thin film element is constituted by each piezoelectric thin film 603 and the first and second electrode films 602 and 604 on both sides thereof, and each piezoelectric thin film element portion has a detection unit for detecting acceleration. Configure each.

上記成膜基板６０１における上記各圧電体薄膜６０３の下方位置には、該成膜基板６０１のエッチング加工により開口部６０５がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第１電極膜６０２側の面（第１電極膜６０２の下面における上記各圧電体薄膜６０３に対応する部分）には、錘部６０６がそれぞれ形成されている。この各錘部６０６は、上記実施形態１で説明した振動板膜１０７と同様に、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2、ジルコニア）で構成され、その厚みは１５μｍに設定されている。 Openings 605 are formed in the film formation substrate 601 below the piezoelectric thin films 603 by etching the film formation substrate 601. A weight portion 606 is formed on the surface of the piezoelectric thin film element on the first electrode film 602 side (the portion corresponding to the piezoelectric thin film 603 on the lower surface of the first electrode film 602). Each of the weight portions 606 is made of a metal (NiCr, Ni, Cr, etc.) or an insulator (SiO 2 , zirconia) having a large Young's modulus, and the thickness thereof, like the diaphragm film 107 described in the first embodiment. Is set to 15 μm.

上記圧電体薄膜６０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。本実施形態では、上記実施形態１の圧電体薄膜１０３と同様の圧電材料を用いる。   The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 603 satisfies the relationship 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 (preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied). In the present embodiment, the same piezoelectric material as that of the piezoelectric thin film 103 of the first embodiment is used.

上記加速度センサの製造方法について図１５により説明する。   A method of manufacturing the acceleration sensor will be described with reference to FIG.

先ず、成膜基板６０１上に第１電極膜６０２を形成する（図１５（ａ）参照）。この第１電極膜６０２は、上記実施形態１の第１電極膜１０２と同様にして作製すればよい。   First, the first electrode film 602 is formed on the film formation substrate 601 (see FIG. 15A). The first electrode film 602 may be manufactured in the same manner as the first electrode film 102 of the first embodiment.

上記成膜基板６０１は、本実施形態では、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いる。尚、成膜基板６０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。   In the present embodiment, the film formation substrate 601 is a (100) Si single crystal substrate. The film formation substrate 601 is not limited to a (100) Si single crystal substrate, but can be any substrate that can be etched including a (100) MgO single crystal substrate, a stainless metal substrate, and a glass substrate. Also good. However, from the viewpoint of cost reduction, a Si single crystal substrate, a stainless metal substrate, a glass substrate, or the like is preferable.

続いて、上記実施形態１と同様にして、上記第１電極膜６０２上に圧電体薄膜６０３を成膜してパターニングを行う（図１５（ｂ）参照）。その後、このパターニングした圧電体薄膜６０３上に第２電極膜６０４を形成する（図１５（ｃ）参照）。   Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, a piezoelectric thin film 603 is formed on the first electrode film 602 and patterned (see FIG. 15B). Thereafter, a second electrode film 604 is formed on the patterned piezoelectric thin film 603 (see FIG. 15C).

次いで、上記成膜基板６０１を８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部６０５を形成する（図１５（ｄ）参照）。   Next, the film formation substrate 601 is etched with a KOH aqueous solution heated to 80 ° C. to form an opening 605 (see FIG. 15D).

その後、上記各開口部６０５を通して、第１電極膜６０２の圧電体薄膜６０３とは反対側の面上に錘部６０６をそれぞれ形成する（図１５(ｅ)参照）。この錘部６０６の形成方法としては、上記実施形態１で説明したように、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法とがあり、物理的な手法では、導電体及び絶縁体のいずれも形成できる特徴がある。一方、電気化学的手法では、錘部６０６を短時間に形成できる特徴がある。さらに、メッキ膜の応力調節も可能である。いずれの方法においても、開口部６０５側から錘部６０６を形成するために、錘部６０６のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板６０１の圧電体薄膜６０３に対応する部分をエッチング除去したために、圧電体薄膜６０３は残留応力が緩和されて、圧電体薄膜６０３及び第１電極膜６０２には反りが発生しているが、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、そのような反りの発生にも拘わらず錘部６０６を形成可能である。   Thereafter, weight portions 606 are formed on the surface of the first electrode film 602 opposite to the piezoelectric thin film 603 through the openings 605 (see FIG. 15E). As described in the first embodiment, there are a physical method by vapor deposition or sputtering and an electrochemical method by plating, as described in the first embodiment. Any insulator can be formed. On the other hand, the electrochemical method has a feature that the weight portion 606 can be formed in a short time. Furthermore, the stress of the plating film can be adjusted. In any method, since the weight portion 606 is formed from the opening 605 side, the patterning step of the weight portion 606 is not necessary. Further, since the portion corresponding to the piezoelectric thin film 603 of the film formation substrate 601 is removed by etching, the residual stress is relaxed in the piezoelectric thin film 603, and the piezoelectric thin film 603 and the first electrode film 602 are warped. However, by using a physical method or an electrochemical method, the weight portion 606 can be formed regardless of the occurrence of such warpage.

本実施形態の製造方法では、圧電体薄膜６０３と錘部６０６との接着工程が不要であり、接着不良や接着剤ムラ等に起因する感度バラツキを低減させることができ、信頼性が向上する。さらに、圧電体薄膜６０３と錘部６０６との位置精度も高く信頼性の点で有効である。また、薄膜構造により、圧電体薄膜素子の小型集積化が容易であり、図示したようにセンサの２次元化が容易になる。   In the manufacturing method of the present embodiment, the bonding process between the piezoelectric thin film 603 and the weight portion 606 is unnecessary, and sensitivity variations due to poor adhesion, adhesive unevenness, and the like can be reduced, and reliability is improved. Furthermore, the positional accuracy between the piezoelectric thin film 603 and the weight portion 606 is high and effective in terms of reliability. In addition, the thin film structure facilitates the miniaturization and integration of the piezoelectric thin film element, and facilitates the two-dimensional sensor as shown.

しかも、本実施形態の圧電体薄膜６０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）ので、圧電体薄膜６０３の分極が一方向に揃っており、低電界でも高い圧電特性を示す。この結果、検出感度が向上して、加速度の検出範囲が拡大する。さらに、圧電特性の電圧依存性が低下するので、センサ感度のリニアリティが向上し、センサの信頼性をも向上させることができる。   Moreover, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 603 of this embodiment satisfies the relationship 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1. (Preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1), the polarization of the piezoelectric thin film 603 is unidirectional And exhibits high piezoelectric properties even at low electric fields. As a result, the detection sensitivity is improved and the acceleration detection range is expanded. Furthermore, since the voltage dependence of the piezoelectric characteristics is lowered, the linearity of the sensor sensitivity can be improved, and the reliability of the sensor can be improved.

尚、本実施形態では、複数（図１４では２個）の検出部を備えた加速度センサについて例示したが、検出部が１個のみの加速度センサにおいても本発明が有効であることは明らかである。   In the present embodiment, the acceleration sensor having a plurality of (two in FIG. 14) detection units is illustrated, but it is obvious that the present invention is effective even in an acceleration sensor having only one detection unit. .

（実施形態７）
図１６は、本発明の実施形態に係るマイクロスイッチを示し、図１７は、該マイクロスイッチの製造方法を示す。 (Embodiment 7)
FIG. 16 shows a microswitch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 shows a manufacturing method of the microswitch.

このマイクロスイッチの構成について説明する。すなわち、成膜基板７０１上に第１電極膜７０２が形成され、この第１電極膜７０２上に、圧電体薄膜７０３及び第２電極膜７０４がこの順に積層されている。この圧電体薄膜７０３とその両面の第１及び第２電極膜７０２，７０４とにより、圧電体薄膜素子が構成されている。   The configuration of this microswitch will be described. That is, the first electrode film 702 is formed on the film formation substrate 701, and the piezoelectric thin film 703 and the second electrode film 704 are laminated on the first electrode film 702 in this order. The piezoelectric thin film 703 and the first and second electrode films 702 and 704 on both sides thereof constitute a piezoelectric thin film element.

上記圧電体薄膜素子部分は、上記成膜基板７０１にエッチング加工により形成された開口部７０５によって、片持ち梁形状の可動部とされており、この可動部は、基端部（図１６の右側端部）が成膜基板７０１に支持されかつ先端部（図１６の左側端部）が上下方向に変位可能に構成されている。この可動部の長さは、例えば５００μｍである。   The piezoelectric thin film element portion is a cantilever movable portion by an opening 705 formed by etching on the film formation substrate 701. The movable portion is a base end portion (on the right side in FIG. 16). The end portion is supported by the film formation substrate 701, and the tip end portion (left end portion in FIG. 16) is configured to be displaceable in the vertical direction. The length of this movable part is, for example, 500 μm.

上記可動部の先端部における第２電極膜７０４の上側位置には、該第２電極膜７０４に対して隙間（隙間量：例えば３μｍ）があくように接点７０６が設けられている。この接点７０６は、例えば厚さ０.１μｍのＡｕ薄膜により構成されていて、成膜基板７０１において開口部７０５を挟んで上記可動部の基端部を支持する部分とは反対側に設けられた接点保持材７０７によって支持されている。   A contact point 706 is provided at a position above the second electrode film 704 at the tip of the movable part so as to leave a gap (gap amount: for example, 3 μm) with respect to the second electrode film 704. The contact 706 is made of, for example, an Au thin film having a thickness of 0.1 μm, and is provided on the opposite side of the film formation substrate 701 from the portion that supports the base end of the movable portion with the opening 705 interposed therebetween. It is supported by a contact holding material 707.

そして、第１電極膜７０２及び第２電極膜７０４の間に電圧を印加すると、圧電体薄膜７０３の水平方向（厚み方向と垂直な方向）の収縮により上記可動部が上側に撓み、その結果、第２電極膜７０４と接点７０６とが接触して導通状態となる。一方、上記電圧の印加を停止すると、圧電体薄膜７０３の水平方向の伸長により可動部が元の状態に復帰し、第２電極膜７０４と接点７０６との間に隙間があき、非導通状態となる。   When a voltage is applied between the first electrode film 702 and the second electrode film 704, the movable portion bends upward due to contraction in the horizontal direction (direction perpendicular to the thickness direction) of the piezoelectric thin film 703, and as a result, The second electrode film 704 and the contact point 706 come into contact with each other and become conductive. On the other hand, when the application of the voltage is stopped, the movable portion returns to the original state due to the horizontal extension of the piezoelectric thin film 703, and there is a gap between the second electrode film 704 and the contact point 706, and the non-conductive state is established. Become.

上記圧電体薄膜７０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。本実施形態では、上記実施形態１の圧電体薄膜１０３と同様の圧電材料を用いる。   The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 703 satisfies the relationship 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 (preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 is satisfied). In the present embodiment, the same piezoelectric material as that of the piezoelectric thin film 103 of the first embodiment is used.

上記マイクロスイッチの製造方法について図１７により説明する。   A method for manufacturing the microswitch will be described with reference to FIG.

先ず、上記実施形態１と同様にして、成膜基板７０１上に第１電極膜７０２を形成する（図１７（ａ）参照）。この成膜基板７０１は、この実施形態では、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いるが、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。   First, in the same manner as in the first embodiment, a first electrode film 702 is formed on a film formation substrate 701 (see FIG. 17A). In this embodiment, the film formation substrate 701 uses a (100) Si single crystal substrate. However, any substrate that can be etched, such as a (100) MgO single crystal substrate, a stainless metal substrate, or a glass substrate, can be used. It may be a thing. However, from the viewpoint of cost reduction, a Si single crystal substrate, a stainless metal substrate, a glass substrate, or the like is preferable.

続いて、上記実施形態１と同様にして、上記第１電極膜７０２上に圧電体薄膜７０３を成膜してパターニングを行うことで可動部の形状に形成する（図１７（ｂ）参照）。   Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, a piezoelectric thin film 703 is formed on the first electrode film 702 and patterned to form a movable portion (see FIG. 17B).

続いて、上記圧電体薄膜７０３上に第２電極膜７０４を形成する（図１７（ｃ）参照）。この実施形態では、第２電極膜７０４を、電極の機能に加えて振動板として機能するように、厚さ８μｍのＣｒ薄膜で構成する。尚、第２電極膜７０４は、上記実施形態１で説明したように、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等のヤング率が大きい金属であればよい。   Subsequently, a second electrode film 704 is formed on the piezoelectric thin film 703 (see FIG. 17C). In this embodiment, the second electrode film 704 is formed of a Cr thin film having a thickness of 8 μm so as to function as a diaphragm in addition to the function of the electrode. The second electrode film 704 may be a metal having a large Young's modulus, such as NiCr, Ni, or Cr, as described in the first embodiment.

その後、成膜基板７０１を、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部７０５を形成する（図１７（ｄ）参照）。   After that, the film formation substrate 701 is etched with a KOH aqueous solution heated to 80 ° C. to form an opening 705 (see FIG. 17D).

最後に、Ｓｉ単結晶からなる接点保持材７０７の所定位置に厚さ０.１μｍのＡｕ薄膜からなる接点７０６を設け、この接点保持材７０７を、成膜基板７０１上の第１電極膜７０２に接着することで、接点７０６が可動部の先端部の上側に位置するようにする（図１７（ｅ）参照）。   Finally, a contact 706 made of an Au thin film having a thickness of 0.1 μm is provided at a predetermined position of the contact holding material 707 made of Si single crystal, and this contact holding material 707 is attached to the first electrode film 702 on the film formation substrate 701. By bonding, the contact point 706 is positioned above the tip of the movable part (see FIG. 17E).

したがって、本実施形態においても、上記実施形態１〜３のインクジェットヘッドと同様に、圧電体薄膜７０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電体薄膜７０３の自発分極がほぼ一方向に揃い、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、低電界における圧電特性が向上して省電力化を図ることができるとともに、マイクロスイッチの信頼性を向上させることができる。   Therefore, also in the present embodiment, the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film 703 is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (( | Ec + | + | Ec- |) <1 (preferably 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec- || / (| Ec + | + | Ec- |) <1) As a result, the spontaneous polarization of the piezoelectric thin film 703 is aligned in almost one direction, which eliminates the need for polarization processing and eliminates the dependence of the piezoelectric characteristics on the electric field strength. As a result, the piezoelectric characteristics in a low electric field can be improved to save power, and the reliability of the microswitch can be improved.

尚、本実施形態では、圧電体薄膜素子を構成する可動部を片持ち梁状に形成したが、両端支持梁状に形成するようにしてもよい。   In the present embodiment, the movable part constituting the piezoelectric thin film element is formed in a cantilever shape, but may be formed in a beam shape supported on both ends.

また、本実施形態では、第２電極膜７０４が振動板の機能を兼ねるようにしたが、第１電極膜７０２が振動板の機能を兼ねるようにしてもよい。さらに、ＳｉＯ2やアルミナ等の非導電材料からなる振動板膜を別途に設けるようにしても本発明を適用できることは明らかである。 In the present embodiment, the second electrode film 704 also functions as a diaphragm, but the first electrode film 702 may also function as a diaphragm. Further, it is obvious that the present invention can be applied even if a diaphragm film made of a nonconductive material such as SiO 2 or alumina is separately provided.

（実施形態８）
図１８及び図１９は、本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータ１０を備えたディスク装置のヘッド支持機構８００を示す。 (Embodiment 8)
18 and 19 show a head support mechanism 800 of a disk device provided with the piezoelectric actuator 10 for a disk device according to an embodiment of the present invention.

このヘッド支持機構８００は、ヘッド１が取り付けられたスライダ２を先端部に支持するロードビーム４を有している。このロードビーム４は、ヘッドアクチュエータアーム（図示しない）に取り付けられる正方形状をなす基端部４Ａを有し、この基端部４Ａは、ビーム溶接等によってベースプレート５に固定されている。このベースプレート５も、上記ヘッドアクチュエータアームに取り付けられている。また、上記ロードビーム４には、上記基端部４Ａから先細状に延出するネック部４Ｂに連続して、ビーム部４Ｃが直線状に延出するように設けられている。上記ネック部４Ｂの中央部には、開口部４Ｄが設けられており、ネック部４Ｂにおける開口部４Ｄの両側部分が、それぞれ板バネ部４Ｅになっている。   The head support mechanism 800 includes a load beam 4 that supports the slider 2 to which the head 1 is attached at the tip. The load beam 4 has a square base end 4A attached to a head actuator arm (not shown), and the base end 4A is fixed to the base plate 5 by beam welding or the like. The base plate 5 is also attached to the head actuator arm. Further, the load beam 4 is provided so that the beam portion 4C extends linearly continuously from the neck portion 4B extending in a tapered shape from the base end portion 4A. An opening 4D is provided at the center of the neck 4B, and both side portions of the opening 4D in the neck 4B are leaf springs 4E.

図２０に示すように、上記スライダ２には、ＭＲ素子を含むヘッド１が設けられている。また、このヘッド１が設けられた端面の下部には、４つの端子２Ａ〜２Ｄが横方向に並んだ状態で設けられている。さらに、スライダ２の上面には、回転駆動される磁気ディスクにより生じる空気流が該スライダ２のピッチ方向（磁気ディスクの接線方向）に沿って通流することによって磁気ディスクとの間にエア潤滑膜を形成するエアベアリング面２Ｅが設けられている。   As shown in FIG. 20, the slider 2 is provided with a head 1 including an MR element. In addition, four terminals 2A to 2D are provided in a state of being arranged in the horizontal direction at the lower portion of the end surface where the head 1 is provided. Further, an air lubrication film is formed on the upper surface of the slider 2 between the magnetic disk by causing an air flow generated by the magnetic disk driven to rotate to flow along the pitch direction of the slider 2 (tangential direction of the magnetic disk). An air bearing surface 2E is provided.

図１９に示すように、上記ロードビーム４のビーム部４Ｃ上には、ヘッド配線パターン６を有するフレクシャ７が該ロードビーム４の長さ方向に延びるように設けられている。このフレクシャ７は、ステンレス材をベースとしている。このフレクシャ７の一端部に位置するスライダ取付部７Ｘ上に、上記ヘッド１が搭載されたスライダ２が配置される。   As shown in FIG. 19, a flexure 7 having a head wiring pattern 6 is provided on the beam portion 4 </ b> C of the load beam 4 so as to extend in the length direction of the load beam 4. The flexure 7 is based on a stainless material. The slider 2 on which the head 1 is mounted is disposed on the slider mounting portion 7X located at one end of the flexure 7.

図２１に示すように、上記フレクシャ７のスライダ取付部７Ｘには、ステンレス等のフレクシャ基板３上においてパターン化されて上記端子２Ａ〜２Ｄにそれぞれ接続されるヘッド配線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが形成されている。このスライダ取付部７Ｘにおけるスライダ取付面と反対側の面には、スライダ保持基板３Ａが貼り付けられている。このスライダ保持基板３Ａは、上記フレクシャ基板３と同時にエッチング加工により外形が形成されるものである。また、スライダ保持基板３Ａには、突起部３Ｂが形成され、この突起部３Ｂは、上記ロードビーム４の先端近傍に形成されたディンプル４Ｇ（図１９参照）に当接している。この突起部４Ｂがディンプル４Ｇによって押圧されることにより、スライダ保持基板３Ａは、ディンプル４Ｇを中心として全方位に亘って回動可能に保持されている。そして、上記スライダ２は、上記エアベアリング面２Ｅの中心位置が上記ロードビーム４のディンプル４Ｇに一致するように、スライダ保持板３Ａ上に接着される。   As shown in FIG. 21, the slider mounting portion 7X of the flexure 7 has head wirings 6A, 6B, 6C, 6D patterned on the flexure substrate 3 such as stainless steel and connected to the terminals 2A to 2D, respectively. Is formed. A slider holding substrate 3A is affixed to the surface of the slider mounting portion 7X opposite to the slider mounting surface. The slider holding substrate 3 </ b> A has an outer shape formed by etching simultaneously with the flexure substrate 3. Further, the slider holding substrate 3A is formed with a projection 3B, and this projection 3B is in contact with a dimple 4G (see FIG. 19) formed near the tip of the load beam 4. When the projection 4B is pressed by the dimple 4G, the slider holding substrate 3A is held so as to be rotatable in all directions around the dimple 4G. The slider 2 is bonded onto the slider holding plate 3A so that the center position of the air bearing surface 2E coincides with the dimple 4G of the load beam 4.

上記ロードビーム４のビーム部４Ｃの先端部における両側縁部には、スライダ保持板３Ａの回動を若干の隙間をもって規制する規制部４Ｆがそれぞれ設けられている。この各規制部４Ｆは、ビーム部４Ｃの先端から基端部４Ａ側に向かって直線状に延出している。   At both side edge portions at the distal end portion of the beam portion 4C of the load beam 4, a restriction portion 4F for restricting the rotation of the slider holding plate 3A with a slight gap is provided. Each restricting portion 4F extends linearly from the distal end of the beam portion 4C toward the proximal end portion 4A.

上記フレクシャ７の他端部には、図１９に示すように、外部接続用端子保持部７Ｙが形成されている。この端子保持部７Ｙは、ロードビーム４の基端部４Ａにおける一方の側縁部に配置されている。また、フレクシャ７におけるスライダ取付部７Ｘの端子保持部７Ｙ側には、左右に並んで配設された一対の圧電アクチュエータ１０（図２２および図２３では、それぞれ１０Ａ及び１０Ｂの符号を付している）が、それぞれ接着により取り付けられるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂが設けられている。   As shown in FIG. 19, an external connection terminal holding portion 7 </ b> Y is formed at the other end portion of the flexure 7. The terminal holding portion 7Y is disposed on one side edge portion of the base end portion 4A of the load beam 4. In addition, a pair of piezoelectric actuators 10 arranged side by side on the side of the terminal holding portion 7Y of the slider mounting portion 7X in the flexure 7 (in FIG. 22 and FIG. 23, reference numerals 10A and 10B are assigned respectively). Are provided with actuator holding portions 8A and 8B, which are each attached by bonding.

図２２は、上記圧電アクチュエータ１０の平面図を、図２３はその断面図をそれぞれ示す。この各圧電アクチュエータ１０は、図２３に示すように、第１電極膜３１と、この第１電極膜３１上に形成された第１圧電体薄膜３２と、この第１圧電体薄膜３２上に形成された第２圧電体薄膜３３と、この第２圧電体薄膜３３上に形成された第２電極膜３４とからなる２つの圧電体薄膜素子３０を有している。これら２つの圧電体薄膜素子３０は、第２電極膜３４側の面同士が対向するように上下にそれぞれ配設されていて、その第２電極膜３４側の面同士が接着剤４１により接着されることで一体化されている。この接着剤４１は導電性のものであり、このことで、２つの第２電極膜３４は電気的に短絡されている。また、これら接着された２つの圧電体薄膜素子３０において一方（下側）の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１側の面を除く表面全体が、柔軟性のある絶縁樹脂からなる被覆材４２で覆われている。   FIG. 22 is a plan view of the piezoelectric actuator 10, and FIG. 23 is a sectional view thereof. As shown in FIG. 23, each piezoelectric actuator 10 is formed on a first electrode film 31, a first piezoelectric thin film 32 formed on the first electrode film 31, and on the first piezoelectric thin film 32. There are two piezoelectric thin film elements 30 including the second piezoelectric thin film 33 and the second electrode film 34 formed on the second piezoelectric thin film 33. These two piezoelectric thin film elements 30 are arranged vertically so that the surfaces on the second electrode film 34 face each other, and the surfaces on the second electrode film 34 side are bonded together by an adhesive 41. Is integrated. The adhesive 41 is conductive, and thus the two second electrode films 34 are electrically short-circuited. Further, in these two bonded piezoelectric thin film elements 30, the entire surface excluding the surface on the first electrode film 31 side of one (lower) piezoelectric thin film element 30 is made of a flexible insulating resin. 42.

上記第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４は、上記実施形態３で説明した第１電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３ａ、第２圧電体薄膜３０３ｂ及び第２電極膜３０５とそれぞれ同様の材料及び成膜条件で形成したものであり、圧電体薄膜が、第１圧電体薄膜３２と第２圧電体薄膜３３との２層構造となっている。   The first electrode film 31, the first piezoelectric thin film 32, the second piezoelectric thin film 33, and the second electrode film 34 are the same as the first electrode film 302, the first piezoelectric thin film 303a, and the second electrode film described in the third embodiment. The piezoelectric thin film 303b and the second electrode film 305 are formed using the same material and film forming conditions, respectively. The piezoelectric thin film has a two-layer structure of a first piezoelectric thin film 32 and a second piezoelectric thin film 33. It has become.

ここで、上記圧電アクチュエータ１０の製造方法について図２８及び図２９を用いて説明する。   Here, a manufacturing method of the piezoelectric actuator 10 will be described with reference to FIGS.

先ず最初に、線膨張係数が上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３よりも小さい基板５１を用意する。すなわち、上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の線膨張係数は５０×１０-7／℃程度であるので、基板５１の材料として、シリコン（２８×１０-7／℃）、石英（５×１０-7／℃）、バリウムホウ珪酸ガラス（４６×１０-7／℃）等を用いる。中でもシリコンは、安価で入手し易く、しかも後述のドライエッチングにより除去が可能であるので、非常に好ましい。 First, a substrate 51 having a linear expansion coefficient smaller than that of the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 is prepared. That is, since the linear expansion coefficients of the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 are about 50 × 10 −7 / ° C., the material of the substrate 51 is silicon (28 × 10 −7 / ° C.), quartz ( 5 × 10 −7 / ° C.), barium borosilicate glass (46 × 10 −7 / ° C.) or the like is used. Among these, silicon is very preferable because it is inexpensive and easily available and can be removed by dry etching described later.

そして、図２８（ａ）に示すように、上記基板５１上に第１電極膜３１をスパッタ法により形成する。続いて、図２８（ｂ）に示すように、上記第１電極膜３１上に第１圧電体薄膜３２をスパッタ法により形成する。   Then, as shown in FIG. 28A, a first electrode film 31 is formed on the substrate 51 by sputtering. Subsequently, as shown in FIG. 28B, a first piezoelectric thin film 32 is formed on the first electrode film 31 by a sputtering method.

その後、図２８（ｃ）に示すように、上記第１圧電体薄膜３２上に第２圧電体薄膜３３をスパッタ法により形成する。この第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は、成膜後の冷却過程で基板５１から厚み方向と垂直な方向に引張応力を受け圧縮応力を受けることはない。すなわち、基板５１の線膨張係数が第１及び第２圧電体薄膜３２，３３よりも小さいので、基板５１を所定温度に加熱した状態で成膜した後に冷却すると、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の方が基板５１よりも収縮量が大きくてより収縮しようとするが、その収縮が基板５１によって制限されるため、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は基板５１から厚み方向と垂直な方向に引張応力を受けることになる。この引張応力を受けることとエピタキシャル成長とに起因して、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は（１００）面配向（菱面体晶系の場合には、（００１）面配向）となる。   Thereafter, as shown in FIG. 28C, a second piezoelectric thin film 33 is formed on the first piezoelectric thin film 32 by sputtering. The first and second piezoelectric thin films 32 and 33 receive a tensile stress from the substrate 51 in a direction perpendicular to the thickness direction during the cooling process after the film formation, and do not receive a compressive stress. That is, since the linear expansion coefficient of the substrate 51 is smaller than that of the first and second piezoelectric thin films 32 and 33, the first and second piezoelectric thin films are formed when the substrate 51 is cooled after being heated to a predetermined temperature. 32 and 33 are larger in shrinkage than the substrate 51 and tend to shrink. However, since the shrinkage is limited by the substrate 51, the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 are arranged in the thickness direction from the substrate 51. It will receive tensile stress in the direction perpendicular to. Due to the tensile stress and the epitaxial growth, the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 are in the (100) plane orientation ((001) plane orientation in the case of rhombohedral system).

次いで、図２８（ｄ）に示すように、上記第２圧電体薄膜３３上に第２電極膜３４をスパッタ法により形成する。尚、上記圧電体薄膜素子３０の各層の形成は、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ法やゾル・ゲル法等であってもよい。   Next, as shown in FIG. 28D, a second electrode film 34 is formed on the second piezoelectric thin film 33 by sputtering. The formation of each layer of the piezoelectric thin film element 30 is not limited to the sputtering method, and may be a CVD method, a sol-gel method, or the like.

次に、図２９（ａ）に示すように、上記のようにして作製した圧電体薄膜素子３０を２つ用意して、該２つの圧電体薄膜素子３０における第２電極膜３４側の面同士を対向させ、その後、図２９（ｂ）に示すように、その第２電極膜３４側の面同士を接着剤４１により接着する。尚、この第２電極膜３４側の面同士を、超音波振動を用いた熱溶着により接着するようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 29A, two piezoelectric thin film elements 30 prepared as described above are prepared, and the surfaces on the second electrode film 34 side of the two piezoelectric thin film elements 30 are prepared. Then, as shown in FIG. 29B, the surfaces on the second electrode film 34 side are bonded together with an adhesive 41. Note that the surfaces on the second electrode film 34 side may be bonded to each other by thermal welding using ultrasonic vibration.

続いて、図２９（ｃ）に示すように、上記接着した２つの圧電体薄膜素子３０のうちの一方の側に位置する基板５１を除去する。この基板５１の除去は、該基板５１がシリコンからなる場合には、ドライエッチング法で行うことが望ましい。こうすれば、エッチング液に対する第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の保護膜を設けなくても済み、また、たとえ第１電極膜３１にピンホールが存在していたとしても、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３にダメージを与えることもない。   Subsequently, as shown in FIG. 29C, the substrate 51 located on one side of the two bonded piezoelectric thin film elements 30 is removed. The removal of the substrate 51 is preferably performed by a dry etching method when the substrate 51 is made of silicon. In this way, it is not necessary to provide protective films for the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 against the etching solution, and even if pinholes exist in the first electrode film 31, The second piezoelectric thin films 32 and 33 are not damaged.

次いで、図２９（ｄ）に示すように、上記接着した２つの圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４を、ドライエッチング法により所定の形状に加工し、その後、その加工した２つの圧電体薄膜素子３０において他方の側に位置する基板５１との接合面を除く表面全体を被覆材４２で覆う。   Next, as shown in FIG. 29D, the first electrode film 31, the first piezoelectric thin film 32, the second piezoelectric thin film 33, and the second electrode film 34 of the two bonded piezoelectric thin film elements 30 are After processing into a predetermined shape by a dry etching method, the entire surface of the two processed piezoelectric thin film elements 30 excluding the bonding surface with the substrate 51 located on the other side is covered with a covering material 42.

続いて、上記他方の側に位置する基板５１をドライエッチング法により除去することで、圧電アクチュエータ１０が完成する。尚、ここでは省略したが、後述するように、グランド取出部２０及び電極取出部２２，２３（図２２及び図３０参照）の形成を行う必要がある。   Subsequently, the substrate 51 located on the other side is removed by a dry etching method, whereby the piezoelectric actuator 10 is completed. Although omitted here, it is necessary to form the ground extraction portion 20 and the electrode extraction portions 22 and 23 (see FIGS. 22 and 30) as described later.

上記のようにして作製した圧電アクチュエータ１０における２つの圧電体薄膜素子３０の各第１圧電体薄膜３２及び各第２圧電体薄膜３３において厚み方向と垂直な方向に作用している残留応力は、圧電体薄膜素子３０を作製したときに第１及び第２圧電体薄膜３２，３３が基板５１から受ける引張応力が残留するために、引張応力となっている（２つの圧電体薄膜素子３０同士を接着したり被覆材４２で覆ったりしたとき等において応力が緩和されて０になってもよい）。   The residual stress acting in the direction perpendicular to the thickness direction in each of the first piezoelectric thin films 32 and the second piezoelectric thin films 33 of the two piezoelectric thin film elements 30 in the piezoelectric actuator 10 manufactured as described above is as follows. Since the tensile stress that the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 receive from the substrate 51 remains when the piezoelectric thin film element 30 is produced, the piezoelectric thin film element 30 has a tensile stress (the two piezoelectric thin film elements 30 are connected to each other). The stress may be relieved to 0 when bonded or covered with the covering material 42).

図２４は、フレクシャ７をスライダ２側から見た平面図であり、図２５は、図２４のＸ−Ｘ線断面図であり、図２６は、フレクシャ７をスライダ保持基板３Ａ側から見た底面図である。図２５に示すように、上記アクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂにおける基板１５Ａ，１５Ｂは、配線６をエッチング加工等でパターン形成するときに同時に形成するため、材質及び厚みは配線６と同一でかつ同一平面に形成される。この基板１５Ａ，１５Ｂは、配線６と共にポリイミド樹脂等の絶縁材料１６でコーティングされている。尚、基板１５Ａ，１５Ｂにおいて圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ接着する面には、絶縁材料１６はなくて基板１５Ａ，１５Ｂが露出して、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂと基板１５Ａ，１５Ｂとの接着強度を確保している。図２７は、フレクシャ７のアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂに圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ接着剤１７により接着した状態を示す。   24 is a plan view of the flexure 7 as viewed from the slider 2 side, FIG. 25 is a sectional view taken along line XX of FIG. 24, and FIG. 26 is a bottom view of the flexure 7 as viewed from the slider holding substrate 3A side. FIG. As shown in FIG. 25, since the substrates 15A and 15B in the actuator holding portions 8A and 8B are formed at the same time when the wiring 6 is patterned by etching or the like, the material and thickness are the same as the wiring 6 and the same plane. Formed. The substrates 15A and 15B are coated with an insulating material 16 such as polyimide resin together with the wiring 6. In addition, there is no insulating material 16 on the surfaces of the substrates 15A and 15B to which the piezoelectric actuators 10A and 10B are bonded, respectively, and the substrates 15A and 15B are exposed, so that the bonding strength between the piezoelectric actuators 10A and 10B and the substrates 15A and 15B is increased. Secured. FIG. 27 shows a state where the piezoelectric actuators 10A and 10B are bonded to the actuator holding portions 8A and 8B of the flexure 7 by the adhesive 17, respectively.

上記フレクシャ７におけるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂの端子保持部７Ｙ側には、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄが設けられており、この端子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、端子保持部７Ｙに一方の端部が設けられて外部の駆動回路に接続されている。   Actuator terminals 9A, 9B, 9C, 9D are provided on the side of the terminal holding part 7Y of the actuator holding parts 8A, 8B in the flexure 7, and the terminals 9A, 9B, 9C, 9D are connected to the terminal holding part 7Y. Are provided with one end and connected to an external drive circuit.

上記フレクシャ７におけるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂとスライダ取付部７Ｘとの間のつなぎ部分は、局部的に狭い幅で形成された弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂとされている。   The connecting portions between the actuator holding portions 8A and 8B and the slider mounting portion 7X in the flexure 7 are elastic hinge portions 19A and 19B formed with a locally narrow width.

ここで、図３０を参照して、圧電アクチュエータ１０（１０Ａ，１０Ｂ）の電極の取り方について説明する。図３０は、図２２及び図２４のＹ−Ｙ線に相当する位置における圧電アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂとアクチュエータ用端子９との接合状態を示す断面図である。   Here, with reference to FIG. 30, how to take the electrodes of the piezoelectric actuator 10 (10A, 10B) will be described. FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a bonding state between the piezoelectric actuators 10A and 10B and the actuator terminal 9 at a position corresponding to the YY line in FIGS.

各圧電アクチュエータ１０において２つの圧電体薄膜素子３０の各第１電極膜３１には、電極取出部２２，２３を介してプラス電圧がそれぞれ印加され、２つの第２電極膜３４はグランド取出部２０を介してグランドレベルになるように設定される。   In each piezoelectric actuator 10, a positive voltage is applied to the first electrode films 31 of the two piezoelectric thin film elements 30 via the electrode extraction portions 22 and 23, and the two second electrode films 34 are connected to the ground extraction portion 20. It is set to be at the ground level via

上記圧電アクチュエータ１０のグランド取出部２０の加工方法を説明する。図３０に示すように、グランド取出部２０において上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２及び第２圧電体薄膜３３を第１のエッチング加工で第２電極膜３４上面まで加工する。その後、第１のエッチング加工範囲の内側で上記第２電極膜３４を一部残した状態で、該第２電極膜３４、接着剤１３及び下側の圧電体薄膜素子３０の第２電極膜３４を第２のエッチング加工で取り除く。次いで、グランド取出部２０における上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２及び第２圧電体薄膜３３を、被覆材４２で覆う。最後に２つの圧電体薄膜素子３０の第２電極膜３４同士を短絡するグランド金属端子膜２１を形成してグランド電極を構成する。このグランド金属端子膜２１（２箇所）は、ボンディングワイヤ２４で上記アクチュエータ用端子９Ｂ，９Ｃに接続されている。   A method for processing the ground extraction portion 20 of the piezoelectric actuator 10 will be described. As shown in FIG. 30, the first electrode film 31, the first piezoelectric thin film 32, and the second piezoelectric thin film 33 of the upper piezoelectric thin film element 30 in the ground extraction portion 20 are formed into the second electrode film by the first etching process. 34 Process to the top surface. Thereafter, the second electrode film 34, the adhesive 13, and the second electrode film 34 of the lower piezoelectric thin film element 30 are left in a state where the second electrode film 34 is partially left inside the first etching processing range. Is removed by a second etching process. Next, the first electrode film 31, the first piezoelectric thin film 32, and the second piezoelectric thin film 33 of the upper piezoelectric thin film element 30 in the ground extraction portion 20 are covered with a covering material 42. Finally, the ground metal terminal film 21 for short-circuiting the second electrode films 34 of the two piezoelectric thin film elements 30 is formed to constitute the ground electrode. The ground metal terminal films 21 (two places) are connected to the actuator terminals 9B and 9C by bonding wires 24.

上記電極取出部２２では、被覆材４２が一部取り除かれて、上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１が露出している。一方、電極取出部２３では、被覆材４２が一部取り除かれており、この取り除かれた部分から下側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１が側方に突出している。そして、電極取出部２２，２３における２つの第１電極膜３１がボンディングワイヤ２４により上記アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄに接続されている。   In the electrode extraction part 22, a part of the covering material 42 is removed, and the first electrode film 31 of the upper piezoelectric thin film element 30 is exposed. On the other hand, in the electrode extraction part 23, a part of the covering material 42 is removed, and the first electrode film 31 of the piezoelectric thin film element 30 on the lower side protrudes laterally from the removed part. The two first electrode films 31 in the electrode extraction portions 22 and 23 are connected to the actuator terminals 9A and 9D by the bonding wires 24.

このような構成のヘッド支持機構８００の動作について、図３１〜図３３を用いて説明する。図３１はヘッド支持機構８００を横方向から見た側面図であり、図３２（ａ）は、図３１中の圧電アクチュエータ１０Ａ（１０Ｂ）の一部を拡大して示す、フレクシャ７の長さ方向に沿って切断した断面図であり、図３２（ｂ）及び（ｃ）は、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄに印加する電圧の波形を示す。   The operation of the head support mechanism 800 having such a configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 31 is a side view of the head support mechanism 800 viewed from the lateral direction, and FIG. 32A is an enlarged view of a part of the piezoelectric actuator 10A (10B) in FIG. FIG. 32B and FIG. 32C show waveforms of voltages applied to the actuator terminals 9A and 9D.

アクチュエータ用端子９Ｂ，９Ｃはグランドレベルに設定され、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄには、図３２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バイアス電圧Ｖ０を中心として互いに逆位相のプラスの駆動電圧が印加される。この駆動電圧が印加されると、図３２（ａ）に示すように、各圧電アクチュエータ１０において２つの圧電体薄膜素子３０の第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は矢印Ｂの方向に収縮したり矢印Ｃの方向に伸長したりするが、基板１５Ａ（１５Ｂ）があるために、圧電アクチュエータ１０Ａ（１０Ｂ）は反りを持った状態になる（図３２（ａ）は、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３が収縮した状態を示す）。   The actuator terminals 9B and 9C are set to the ground level, and the actuator terminals 9A and 9D have positive drive voltages having opposite phases around the bias voltage V0 as shown in FIGS. 32 (b) and 32 (c). Is applied. When this drive voltage is applied, the first and second piezoelectric thin films 32 and 33 of the two piezoelectric thin film elements 30 contract in the direction of arrow B in each piezoelectric actuator 10 as shown in FIG. The piezoelectric actuator 10A (10B) is warped because of the substrate 15A (15B) (FIG. 32A shows the first and second directions). The piezoelectric thin films 32 and 33 are contracted).

上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の伸縮によりフレクシャ７のアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）も伸縮して、フレクシャ基板３のアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）との境界部３Ｘ（図２６参照）とフレクシャ７の弾性ヒンジ部１９Ａ（１９Ｂ）との間の平面距離Ｌ（図２６参照）が変化する。また、これと同時にアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）の反り状態も変化し、この反りに起因してアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）の曲率が変化する。この曲率変化によっても上記平面距離Ｌが変化する。したがって、上記平面距離Ｌの変化には、反りに起因する曲率変化による効果が加算されることになる。   Due to the expansion and contraction of the first and second piezoelectric thin films 32 and 33, the actuator holding portion 8A (8B) of the flexure 7 also expands and contracts, and the boundary portion 3X with the actuator holding portion 8A (8B) of the flexure substrate 3 (see FIG. 26). ) And the elastic hinge portion 19A (19B) of the flexure 7 changes in plane distance L (see FIG. 26). At the same time, the warpage state of the actuator holding portion 8A (8B) also changes, and the curvature of the actuator holding portion 8A (8B) changes due to this warpage. The plane distance L also changes due to this curvature change. Therefore, the effect of the curvature change caused by the warp is added to the change in the plane distance L.

図３３（ａ）は、圧電アクチュエータ１０Ａが矢印Ｃ方向に伸長しかつアクチュエータ１０Ｂが矢印Ｂ方向に収縮したときのスライダ２の回転動作を説明する図であり、図３３（ｂ）は、その模式図である。アクチュエータ保持部８Ａと圧電アクチュエータ１０Ａとからなる第１のビーム１６１と、アクチュエータ保持部８Ｂと圧電アクチュエータ１０Ｂとからなる第２のビーム１６２とが、ディンプル４Ｇを中心として回動するスライダ保持基板３Ａに回動自在に連結され、ヘッド１はディンプル４Ｇから距離Ｄを置いて、スライダ保持基板３Ａに固定されたスライダ２上に設けられていることになる。このことより、圧電アクチュエータ１０Ａが矢印Ｃ方向に伸長しかつ圧電アクチュエータ１０Ｂが矢印Ｂ方向に収縮すると、スライダ２及びスライダ保持基板３Ａは、突起部３Ｂに当接するディンプル４Ｇを中心に矢印Ｅ方向に回動する。したがって、スライダ２に設けられたヘッド１は、磁気ディスクに同心状態で設けられた各トラックの幅方向に移動することになる。これにより、ヘッド１をトラックに追従させるオントラック性を高精度で実施することができる。   FIG. 33 (a) is a diagram for explaining the rotational operation of the slider 2 when the piezoelectric actuator 10A is extended in the direction of arrow C and the actuator 10B is contracted in the direction of arrow B. FIG. 33 (b) is a schematic diagram thereof. FIG. A first beam 161 made up of the actuator holding portion 8A and the piezoelectric actuator 10A and a second beam 162 made up of the actuator holding portion 8B and the piezoelectric actuator 10B are placed on the slider holding substrate 3A that rotates about the dimple 4G. The head 1 is pivotally connected, and is provided on the slider 2 fixed to the slider holding substrate 3A at a distance D from the dimple 4G. As a result, when the piezoelectric actuator 10A extends in the direction of arrow C and the piezoelectric actuator 10B contracts in the direction of arrow B, the slider 2 and the slider holding substrate 3A move in the direction of arrow E around the dimple 4G contacting the protrusion 3B. Rotate. Therefore, the head 1 provided on the slider 2 moves in the width direction of each track provided concentrically on the magnetic disk. Thereby, the on-track property that allows the head 1 to follow the track can be implemented with high accuracy.

尚、弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂの幅寸法は、ヘッド配線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが配置されるために必要な最小限の幅寸法としておけば、スライダ保持基板３Ａの回動時における負荷が低減されて、スライダ保持基板３Ａが確実に回動する。また、弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂは、スライダ２のロール方向及びピッチ方向に柔軟な構成となっているため、ディスクに対するスライダ２の良好な浮上特性を与える。   If the width dimensions of the elastic hinge portions 19A, 19B are set to the minimum width dimensions necessary for the head wirings 6A, 6B, 6C, 6D to be arranged, the load when the slider holding substrate 3A is rotated is reduced. Thus, the slider holding substrate 3A is reliably rotated. Further, since the elastic hinge portions 19A and 19B have a flexible configuration in the roll direction and the pitch direction of the slider 2, the slider 2 has good flying characteristics with respect to the disk.

上記スライダ２には、ロードビーム４の板バネ部４Ｅによりロード荷重（２０〜３０ｍＮ）が加えられており、スライダ保持基板３Ａが回動するときに、このロード荷重が、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間に作用する。したがって、スライダ保持基板３Ａには、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間の摩擦係数にて決定される摩擦力が作用し、この摩擦力により、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間に位置ずれが生じることはない。   A load load (20 to 30 mN) is applied to the slider 2 by the leaf spring portion 4E of the load beam 4. When the slider holding substrate 3A rotates, the load load is projected from the slider holding substrate 3A. It acts between the part 3B and the dimple 4G. Therefore, a frictional force determined by a friction coefficient between the protrusion 3B of the slider holding substrate 3A and the dimple 4G acts on the slider holding substrate 3A, and this frictional force causes the protrusion 3B of the slider holding substrate 3A. There is no misalignment between the dimple 4G and the dimple 4G.

尚、本実施形態では、２つの圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜が２層（第１及び第２圧電体薄膜３２，３３）に積層されている場合について例示したが、上記実施形態１又は２のように圧電体薄膜が圧電体薄膜が１層であってもよく、或いは、圧電体薄膜が３層以上で構成されていてもよい。そして、２つの圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ものであればよい。   In the present embodiment, the case where the piezoelectric thin films of the two piezoelectric thin film elements 30 are stacked in two layers (the first and second piezoelectric thin films 32 and 33) is exemplified. As shown in FIG. 2, the piezoelectric thin film may be a single piezoelectric thin film, or the piezoelectric thin film may be composed of three or more layers. The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film of the two piezoelectric thin film elements 30 is 1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1 Any material satisfying the relationship (preferably satisfying 3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1) may be used.

上記圧電アクチュエータ１０の圧電体薄膜素子における圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性を表す指標Δｄ31は９４％であり、この値は、成膜基板５１にＭｇＯ単結晶基板を用いた場合とほぼ同等の値である。この結果、成膜基板５１としてシリコン基板やガラス基板等のような安価な基板を使用することで、成膜基板５１の低コスト化が図れる。 The index Δd 31 representing the electric field strength dependence of the piezoelectric characteristics of the piezoelectric thin film in the piezoelectric thin film element of the piezoelectric actuator 10 is 94%, and this value is the same as when the MgO single crystal substrate is used as the film formation substrate 51. It is almost the same value. As a result, by using an inexpensive substrate such as a silicon substrate or a glass substrate as the deposition substrate 51, the cost of the deposition substrate 51 can be reduced.

したがって、本実施形態では、線膨張係数が圧電体薄膜（第１及び第２圧電体薄膜３２，３３）よりも小さい基板５１を用いて、該基板５１上に、第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４をこの順に形成して圧電体薄膜素子３０を作製することで、該圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜において厚み方向と垂直な方向に作用している残留応力が、０ないし引張応力となるようにしたことにより、圧電体薄膜の圧電定数が圧縮応力により低下するのを抑制することができるとともに、シリコン基板やガラス基板等のような安価な基板を使用することができる。   Therefore, in the present embodiment, the first electrode film 31 and the first electrode 31 are formed on the substrate 51 using the substrate 51 having a smaller linear expansion coefficient than the piezoelectric thin films (the first and second piezoelectric thin films 32 and 33). By forming the piezoelectric thin film 32, the second piezoelectric thin film 33, and the second electrode film 34 in this order to produce the piezoelectric thin film element 30, the piezoelectric thin film of the piezoelectric thin film element 30 is perpendicular to the thickness direction. Since the residual stress acting in the direction is set to 0 to tensile stress, the piezoelectric constant of the piezoelectric thin film can be suppressed from being reduced by compressive stress, and a silicon substrate, a glass substrate, etc. Such an inexpensive substrate can be used.

しかも、本実施形態では、圧電アクチュエータ１０が、上記実施形態３と同様の構成の圧電体薄膜素子で構成されていることになるので、圧電体薄膜の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、圧電体薄膜の変位量を制御する回路が複雑にならず、基板に加えて回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性も向上し、省電力化が可能となるとともに、圧電アクチュエータ１０の信頼性を向上させることができる。   In addition, in this embodiment, since the piezoelectric actuator 10 is composed of a piezoelectric thin film element having the same configuration as in the third embodiment, the spontaneous polarization of the piezoelectric thin film is substantially aligned in one direction, This eliminates the need for polarization and eliminates the dependence of the piezoelectric characteristics on the electric field strength. As a result, the circuit for controlling the displacement amount of the piezoelectric thin film is not complicated, and the cost of the circuit can be reduced in addition to the substrate. In addition, the piezoelectric characteristics in a low electric field can be improved, power can be saved, and the reliability of the piezoelectric actuator 10 can be improved.

尚、上記実施形態では、本発明の圧電薄膜素子を、インクジェットヘッド、インクジェット式記録装置、角速度センサ、加速度センサ、マイクロスイッチ及びディスク装置用圧電アクチュエータに適用した場合を示したが、本発明の圧電薄膜素子は、これらのデバイスに限定されるわけではなく、これ以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電化蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外線センサ、超音波センサ、圧力センサ、流量センサ、ショックセンサ、圧電トランス、圧電点火素子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、圧電フィルタ、圧電ピックアップ、音叉発信子、遅延線等にも適用可能である。   In the above embodiment, the piezoelectric thin film element of the present invention is applied to an ink jet head, an ink jet recording apparatus, an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a micro switch, and a piezoelectric actuator for a disk device. Thin film elements are not limited to these devices. Besides, thin film capacitors, non-volatile memory element electrification storage capacitors, various actuators, infrared sensors, ultrasonic sensors, pressure sensors, flow sensors, shock sensors Also applicable to piezoelectric transformers, piezoelectric ignition elements, piezoelectric speakers, piezoelectric microphones, piezoelectric filters, piezoelectric pickups, tuning fork oscillators, delay lines, and the like.

本発明の圧電薄膜素子は、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドにおけるインク吐出用アクチュエータ等のような各種アクチュエータや、角速度センサー、加速度センサー等の各種センサを含む圧電体デバイスに有用である。   The piezoelectric thin film element of the present invention is useful for piezoelectric devices including various actuators such as an ink ejection actuator in an ink jet head of an ink jet recording apparatus, and various sensors such as an angular velocity sensor and an acceleration sensor.

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inkjet head which concerns on embodiment of this invention. 図１のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inkjet head of FIG. 図１のインクジェットヘッドにおける圧電体薄膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線を示す図である。It is a figure which shows the PE hysteresis curve of the piezoelectric material thin film in the inkjet head of FIG. 図１のインクジェットヘッドにおける圧電体薄膜の圧電定数ｄ31の電界強度依存性を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing electric field strength dependence of a piezoelectric constant d 31 of a piezoelectric thin film in the ink jet head of FIG. 1. 本発明の実施形態に係る別のインクジェットヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows another inkjet head which concerns on embodiment of this invention. 図５のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inkjet head of FIG. 本発明の実施形態に係る更に別のインクジェットヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows another inkjet head which concerns on embodiment of this invention. 図７のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inkjet head of FIG. 本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る角速度センサを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the angular velocity sensor which concerns on embodiment of this invention. 図１０のXI−XI線断面図である。It is the XI-XI sectional view taken on the line of FIG. 図１０の角速度センサの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the angular velocity sensor of FIG. 図１０の角速度センサの製造工程において、第２の電極層をパターニングした状態を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a state in which a second electrode layer is patterned in the manufacturing process of the angular velocity sensor of FIG. 10. 本発明の実施形態に係る加速度センサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 図１４の加速度センサの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the acceleration sensor of FIG. 本発明の実施形態に係るマイクロスイッチを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the microswitch which concerns on embodiment of this invention. 図１６のマイクロスイッチの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the microswitch of FIG. 本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータを備えたディスク装置のヘッド支持機構を示す斜視図である。It is a perspective view showing a head support mechanism of a disk device provided with a piezoelectric actuator for a disk device according to an embodiment of the present invention. 図１８のヘッド支持機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the head support mechanism of FIG. 図１８のヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図である。It is a perspective view of the slider used for the head support mechanism of FIG. 図１８のヘッド支持機構に使用されるフレクシャの要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the flexure used for the head support mechanism of FIG. 本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータの平面図である。It is a top view of the piezoelectric actuator for disk devices concerning the embodiment of the present invention. 図２２のＸ−Ｘ線断面図である。It is XX sectional drawing of FIG. 図２１のフレクシャの要部の平面図である。It is a top view of the principal part of the flexure of FIG. 図２４のＸ−Ｘ線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line of FIG. 図２１のフレクシャの要部の底面図である。It is a bottom view of the principal part of the flexure of FIG. フレクシャに圧電アクチュエータを接着したときの図２２及び図２４のＸ−Ｘ線に相当する位置における断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view at a position corresponding to the line XX in FIGS. 22 and 24 when a piezoelectric actuator is bonded to the flexure. 圧電アクチュエータの圧電体薄膜素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the piezoelectric material thin film element of a piezoelectric actuator. 圧電アクチュエータの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a piezoelectric actuator. フレクシャに圧電アクチュエータを接着したときの図２２及び図２３のＹ−Ｙ線に相当する位置における断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view at a position corresponding to a YY line in FIGS. 22 and 23 when a piezoelectric actuator is bonded to the flexure. 図１８のヘッド支持機構の側面図である。It is a side view of the head support mechanism of FIG. （ａ）は、ヘッド支持機構の動作を説明するための圧電アクチュエータの一部を拡大した断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、アクチュエータ用端子に印加する電圧を示す図である。(A) is sectional drawing which expanded a part of piezoelectric actuator for demonstrating operation | movement of a head support mechanism, (b) And (c) is a figure which shows the voltage applied to the terminal for actuators. （ａ）は、ヘッド支持機構の動作を説明するための要部平面図であり、（ｂ）は、その模式図である。(A) is a principal part top view for demonstrating operation | movement of a head support mechanism, (b) is the schematic diagram.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ディスク装置用圧電アクチュエータ
３０ 圧電体薄膜素子
３１ 第１電極膜
３２ 第１圧電体薄膜
３３ 第２圧電体薄膜
３４ 第２電極膜
４１ 接着剤
４２ 被覆材
１０２ 第１電極膜
１０３ 圧電体薄膜
１０５ 第２電極膜
１０７ 振動板膜
１１３ インク吐出口
１１７ 圧力室
２０２ 第１電極膜
２０３ 圧電体薄膜
２０５ 第２電極膜
２０６ 振動板膜
２１２ インク吐出口
２１７ 圧力室
３０２ 第１電極膜
３０３ 圧電体薄膜
３０３ａ 第１圧電体薄膜
３０３ｂ 第２圧電体薄膜
３０５ 第２電極膜
３０６ 振動板膜
３１２ インク吐出口
３１７ 圧力室
４０１ インクジェット式記録装置
４０２ インクジェットヘッド
４０３ キャリッジ軸（相対移動手段）
４０４ キャリッジ（相対移動手段）
４０６ 記録媒体
５００ 基板
５００ａ 固定部
５００ｂ 振動部
５０３ 第１電極膜
５０４ 第１圧電体薄膜
５０５ 第２圧電体薄膜
５０６ 第２電極膜
５０７ 駆動電極
５０８ 検出電極
６０２ 第１電極膜
６０３ 圧電体薄膜
６０４ 第２電極膜
７０２ 第１電極膜
７０３ 圧電体薄膜
７０４ 第２電極膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piezoelectric actuator 30 for disk apparatuses Piezoelectric thin film element 31 1st electrode film 32 1st piezoelectric thin film 33 2nd piezoelectric thin film 34 2nd electrode film 41 Adhesive 42 Covering material 102 1st electrode film 103 Piezoelectric thin film 105 1st Two-electrode film 107 Vibration plate film 113 Ink discharge port 117 Pressure chamber 202 First electrode film 203 Piezoelectric thin film 205 Second electrode film 206 Vibration plate film 212 Ink discharge port 217 Pressure chamber 302 First electrode film 303 Piezoelectric thin film 303a First 1 piezoelectric thin film 303b second piezoelectric thin film 305 second electrode film 306 diaphragm film 312 ink discharge port 317 pressure chamber 401 ink jet recording apparatus 402 ink jet head 403 carriage shaft (relative movement means)
404 Carriage (relative movement means)
406 Recording medium 500 Substrate 500a Fixed portion 500b Vibrating portion 503 First electrode film 504 First piezoelectric thin film 505 Second piezoelectric thin film 506 Second electrode film 507 Drive electrode 508 Detection electrode 602 First electrode film 603 Piezoelectric thin film 604 First Two-electrode film 702 First electrode film 703 Piezoelectric thin film 704 Second electrode film

Claims (13)

圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子であって、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 A piezoelectric thin film element comprising a piezoelectric thin film and first and second electrode films formed on both surfaces of the piezoelectric thin film,
When the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has a positive coercive field value of the piezoelectric material as Ec + and a negative coercive field value as Ec−,
1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
A piezoelectric thin film element satisfying the following relationship: 請求項１記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 The piezoelectric thin film element according to claim 1,
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is
3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
A piezoelectric thin film element satisfying the following relationship: 請求項１又は２記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 The piezoelectric thin film element according to claim 1 or 2,
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is at least one selected from the group consisting of lead titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate and Pb-containing composite perovskite. A piezoelectric thin film element. 請求項３記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであることを特徴とする圧電体薄膜素子。 The piezoelectric thin film element according to claim 3,
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is made of at least one selected from the group consisting of lead titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zirconate titanate and Pb-containing composite perovskite, Sb A piezoelectric thin film element comprising at least one selected from the group consisting of Sr, Mn, Ba and Ca. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した菱面体晶であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 In the piezoelectric thin film element according to any one of claims 1 to 4,
A piezoelectric thin film element, wherein the crystal structure of the piezoelectric thin film is a rhombohedral crystal preferentially oriented in a (001) plane, a (111) plane, or a (110) plane. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した正方晶であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 In the piezoelectric thin film element according to any one of claims 1 to 4,
A piezoelectric thin film element, characterized in that the crystal structure of the piezoelectric thin film is a tetragonal crystal preferentially oriented in the (001) plane, the (111) plane, or the (110) plane. 圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とを備え、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるように構成されたインクジェットヘッドであって、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするインクジェットヘッド。 A piezoelectric thin film element composed of a piezoelectric thin film and first and second electrode films respectively formed on both surfaces of the piezoelectric thin film, and provided on one electrode film side surface of the piezoelectric thin film element The diaphragm includes: a diaphragm film; a pressure chamber that contains ink; and an ink ejection port that communicates with the pressure chamber and ejects ink in the pressure chamber. An ink jet head configured to displace the film in the film thickness direction and discharge the ink in the pressure chamber from the ink discharge port,
When the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has a positive coercive field value of the piezoelectric material as Ec + and a negative coercive field value as Ec−,
1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
An inkjet head characterized by satisfying the above relationship. 請求項７記載のインクジェットヘッドにおいて、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 7,
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is
3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
An inkjet head characterized by satisfying the above relationship. 請求項７又は８記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドのインク吐出口から圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。 An ink jet head according to claim 7 or 8,
A relative movement means for relatively moving the inkjet head and the recording medium,
When the inkjet head is relatively moved with respect to the recording medium by the relative moving means, the recording is performed by discharging the ink in the pressure chamber from the ink discharge port of the inkjet head to the recording medium. An ink jet recording apparatus. 固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１電極膜と圧電体薄膜と第２電極膜とが順に積層されており、該各振動部上における第２電極膜が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサであって、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする角速度センサ。 A substrate having a fixed portion and at least a pair of vibrating portions extending in a predetermined direction from the fixed portion, and a first electrode film, a piezoelectric thin film, and a second electrode film are provided on at least each vibrating portion of the substrate. The second electrode film on each vibration part is sequentially laminated, and detects at least one drive electrode for vibrating the vibration part in the width direction of the vibration part and deformation in the thickness direction of the vibration part. An angular velocity sensor patterned with at least one sensing electrode for,
When the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film has a positive coercive field value of the piezoelectric material as Ec + and a negative coercive field value as Ec−,
1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
An angular velocity sensor characterized by satisfying the above relationship. 請求項１０記載の角速度センサにおいて、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする角速度センサ。 The angular velocity sensor according to claim 10.
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film is
3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
An angular velocity sensor characterized by satisfying the above relationship. 第１電極膜と、該第１電極膜上に形成された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された第２電極膜とで構成された２つの圧電体薄膜素子を有し、該２つの圧電体薄膜素子における第２電極膜側の面同士が接着されているとともに、該接着された２つの圧電体薄膜素子において一方の圧電体薄膜素子の第１電極膜側の面を除く表面全体が被覆材で覆われてなるディスク装置用圧電アクチュエータであって、
上記２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするディスク装置用圧電アクチュエータ。 Two piezoelectric thin film elements each including a first electrode film, a piezoelectric thin film formed on the first electrode film, and a second electrode film formed on the piezoelectric thin film; The surfaces on the second electrode film side of the two piezoelectric thin film elements are bonded to each other, and the surface excluding the surface on the first electrode film side of one of the piezoelectric thin film elements in the two bonded piezoelectric thin film elements A piezoelectric actuator for a disk device that is entirely covered with a covering material,
When the piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film of the two piezoelectric thin film elements is Ec + on the positive side of the piezoelectric material and Ec− on the negative side,
1/3 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
A piezoelectric actuator for a disk device characterized by satisfying the relationship: 請求項１２記載のディスク装置用圧電アクチュエータにおいて、
２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするディスク装置用圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator for a disk device according to claim 12,
The piezoelectric material constituting the piezoelectric thin film of the two piezoelectric thin film elements is
3/7 ≦ || Ec + | − | Ec− || / (| Ec + | + | Ec− |) <1
A piezoelectric actuator for a disk device characterized by satisfying the relationship:
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