本發(fā)明涉及管芯、管芯的制造方法、液滴排出頭以及液滴排出裝置。更詳細(xì)而言，涉及抑制裂縫的產(chǎn)生的管芯等。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，將例如液滴排出頭芯片那樣的將元件、布線等集成化而成的一枚芯片稱為“管芯”。在具備壓電體致動(dòng)器的管芯中，有時(shí)使用具有壓電體元件、和卵形等具有長邊方向以及短邊方向的中空部(成為壓力室的部分)的壓電體致動(dòng)器。另外，在該壓電體致動(dòng)器具有的壓電體元件的壓電體膜中，大多使用晶體方位至少在主面面外方向上對(duì)齊的壓電體膜(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)，也公開了使用晶體方位不僅在主面面外方向上還在主面面內(nèi)方向上對(duì)齊的壓電體膜的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)3)。

2、但是，關(guān)于晶體方位不僅在主面面外方向上還在主面面內(nèi)方向上對(duì)齊的壓電體膜，具有壓電特性優(yōu)異這樣的優(yōu)越性，另一方面，存在由于電壓的施加而容易產(chǎn)生裂縫的問題。在管芯具有的壓電體膜上產(chǎn)生的裂縫使具備該管芯的裝置的性能降低。例如，在具備管芯作為液滴排出頭芯片的液滴排出裝置的情況下，在壓電體膜上產(chǎn)生的裂縫使液滴排出裝置的排出穩(wěn)定性降低。

3、專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-042983號(hào)公報(bào)

4、專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-179279號(hào)公報(bào)

5、專利文獻(xiàn)3：日本特開2006-173646號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是鑒于上述問題、狀況而完成的，其解決課題在于提供抑制裂縫的產(chǎn)生的管芯、該管芯的制造方法、具備該管芯的液滴排出頭以及液滴排出裝置。

2、本發(fā)明人為了解決上述課題，而針對(duì)上述課題的原因等進(jìn)行了研究，其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了以下內(nèi)容并完成了本發(fā)明：在具有包括壓電體元件和成為壓力室的中空部的壓電體致動(dòng)器的管芯中，通過將壓電體膜的[100]方向與中空部的長邊方向或者壓電體致動(dòng)器排列的方向所形成的銳角的大小限定在某個(gè)范圍，能夠抑制裂縫的產(chǎn)生。

3、即，本發(fā)明的上述課題通過以下的手段來解決。

4、1.一種管芯，具有一個(gè)或者多個(gè)具有壓電體元件和成為壓力室的中空部的壓電體致動(dòng)器，其特征在于，

5、上述壓電體元件至少具有壓電體膜、位于上述壓電體膜之上的第一電極以及位于上述壓電體膜之下的第二電極，

6、在上述壓電體致動(dòng)器中，上述第二電極兼作振動(dòng)板，或者在上述第二電極之下另外具有振動(dòng)板，

7、上述中空部位于兼作振動(dòng)板的上述第二電極或者另外具有的上述振動(dòng)板之下，

8、上述壓電體膜將主面設(shè)為(001)面，上述壓電體膜的晶體方位在主面面外方向以及主面面內(nèi)方向上對(duì)齊，

9、在將從上述壓電體膜的主面面外方向觀察時(shí)的上述中空部的長邊方向設(shè)為第一方向，并且將上述壓電體膜的[100]方向設(shè)為第二方向時(shí)，上述第一方向與上述第二方向所形成的銳角θ1在30～60°的范圍內(nèi)。

10、2.根據(jù)第1項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

11、上述銳角θ1在40～50°的范圍內(nèi)。

12、3.一種管芯，具有多個(gè)具有壓電體元件和成為壓力室的中空部的壓電體致動(dòng)器，其特征在于，

13、上述壓電體元件至少具有壓電體膜、位于上述壓電體膜之上的第一電極以及位于上述壓電體膜之下的第二電極，

14、在上述壓電體致動(dòng)器中，上述第二電極兼作振動(dòng)板，或者在上述第二電極之下另外具有振動(dòng)板，

15、上述中空部位于兼作振動(dòng)板的上述第二電極或者另外具有的上述振動(dòng)板之下，

16、上述壓電體膜將主面設(shè)為(001)面，上述壓電體膜的晶體方位在主面面外方向以及主面面內(nèi)方向上對(duì)齊，

17、在將多個(gè)上述壓電體致動(dòng)器排列的方向設(shè)為第三方向，并且將上述壓電體膜的[100]方向設(shè)為第二方向時(shí)，上述第三方向與上述第二方向所形成的銳角θ2在30～60°的范圍內(nèi)。

18、4.根據(jù)第3項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

19、上述銳角θ2在40～50°的范圍內(nèi)。

20、5.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

21、上述壓電體元件中的上述第一電極與上述第二電極之間的距離在0.1～5μm的范圍內(nèi)。

22、6.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

23、上述壓電體元件在上述壓電體膜與上述第二電極之間具有電介質(zhì)膜，

24、上述電介質(zhì)膜的晶體方位在主面面外方向以及主面面內(nèi)方向上對(duì)齊，

25、上述壓電體膜的對(duì)齊的面外晶體方位與上述電介質(zhì)膜的對(duì)齊的面外晶體方位一致，并且上述壓電體膜的對(duì)齊的面內(nèi)晶體方位與上述電介質(zhì)膜的對(duì)齊的面內(nèi)晶體方位也一致。

26、7.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

27、上述第一電極是多層結(jié)構(gòu)，

28、多層結(jié)構(gòu)的上述第一電極的位于最靠上述壓電體膜側(cè)的第一電極最下層的晶體方位在主面面外方向以及主面面內(nèi)方向上對(duì)齊，

29、上述壓電體膜的對(duì)齊的面外晶體方位與上述第一電極最下層的對(duì)齊的面外晶體方位一致，上述壓電體膜的對(duì)齊的面內(nèi)晶體方位與上述第一電極最下層的對(duì)齊的面內(nèi)晶體方位不一致。

30、8.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

31、上述壓電體元件在上述壓電體膜與上述第二電極之間具有電介質(zhì)膜，

32、上述第一電極是多層結(jié)構(gòu)，

33、上述壓電體膜、上述電介質(zhì)膜以及多層結(jié)構(gòu)的上述第一電極的位于最靠上述壓電體膜側(cè)的第一電極最下層均具有由abo3表示的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。

34、9.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，上述壓電體膜是鋯鈦酸鉛膜。

35、10.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

36、上述壓電體元件在上述壓電體膜與上述第二電極之間具有電介質(zhì)膜，

37、上述電介質(zhì)膜是鑭鈦酸鉛膜，

38、上述第一電極是多層結(jié)構(gòu)，

39、多層結(jié)構(gòu)的上述第一電極的位于最靠上述壓電體膜側(cè)的第一電極最下層是釕酸鍶膜或者鎳酸鑭膜。

40、11.根據(jù)第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯，其特征在于，

41、上述第一電極的上部表面被保護(hù)膜覆蓋，

42、上述保護(hù)膜是二氧化鋯膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜或者氮化鋁膜。

43、12.一種管芯的制造方法，使用了si基板，其特征在于，

44、上述管芯的制造方法至少具有：

45、在上述si基板上形成包括第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯的層疊體的工序；以及

46、切割上述層疊體來使上述管芯個(gè)體化的工序，

47、在將上述si基板的凹口或者定向平面的垂直方向設(shè)為第四方向，并且將使上述管芯個(gè)體化的工序中的切割方向中的與上述第四方向形成的角度最小的切割方向設(shè)為第五方向時(shí)，上述第四方向與上述第五方向所形成的銳角θ3在0～15°的范圍內(nèi)。

48、13.根據(jù)第12項(xiàng)所記載的管芯的制造方法，其特征在于，

49、上述銳角θ3在0～5°的范圍內(nèi)。

50、14.一種液滴排出頭，具備管芯，其特征在于，

51、上述管芯是第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任意一項(xiàng)所記載的管芯。

52、15.一種液滴排出裝置，具備液滴排出頭，其特征在于，

53、上述液滴排出頭是第14項(xiàng)所記載的液滴排出頭。

54、根據(jù)本發(fā)明的上述手段，能夠提供抑制裂縫的產(chǎn)生的管芯、該管芯的制造方法、具備該管芯的液滴排出頭以及液滴排出裝置。

55、本發(fā)明的效果的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)或者作用機(jī)構(gòu)如以下那樣推測(cè)。

56、作為在使用了晶體方位在主面面外方向以及主面面內(nèi)方向上對(duì)齊的壓電體膜的壓電體致動(dòng)器中在壓電體膜上容易產(chǎn)生裂縫的原因，本發(fā)明人著眼于壓電體膜的晶體結(jié)構(gòu)、壓電體致動(dòng)器的形狀、以及壓電體致動(dòng)器的排列方式。

57、關(guān)于壓電體膜的晶體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了：在晶體結(jié)構(gòu)在主面面內(nèi)方向上對(duì)齊的壓電體膜中，與晶體結(jié)構(gòu)在主面面內(nèi)方向上未對(duì)齊的壓電體膜相比，在將主面設(shè)為(001)面時(shí)的[100]方向以及[010]方向上容易產(chǎn)生裂縫。另外，關(guān)于壓電體致動(dòng)器的形狀，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了：在壓電體致動(dòng)器的中空部如卵形、長方形、橢圓形、菱形等那樣具有長邊方向以及短邊方向的情況下，在該長邊方向以及短邊方向上容易產(chǎn)生壓電體膜的裂縫。

58、基于這些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的管芯的一個(gè)實(shí)施方式為了抑制裂縫的產(chǎn)生，將中空部的長邊方向(第一方向)與壓電體膜的[100]方向(第二方向)所形成的銳角θ1確定在30～60°的范圍內(nèi)。在像這樣確定了θ1的范圍的管芯中，在從壓電體致動(dòng)器的形狀的觀點(diǎn)來看容易產(chǎn)生裂縫的方向和從壓電體膜的晶體結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看容易產(chǎn)生裂縫的方向中具有偏差，因此抑制裂縫的產(chǎn)生。

59、另外，關(guān)于管芯中的壓電體致動(dòng)器的排列方式，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了：在多個(gè)壓電體致動(dòng)器排列的方向上容易產(chǎn)生壓電體膜的裂縫。

60、基于該發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的管芯的一個(gè)實(shí)施方式為了抑制裂縫的產(chǎn)生，將多個(gè)上述壓電體致動(dòng)器排列的方向(第三方向)與壓電體膜的[100]方向(第二方向)所形成的銳角θ2確定在30～60°的范圍內(nèi)。在像這樣確定了θ2的范圍的管芯中，在從壓電體致動(dòng)器的排列方式的觀點(diǎn)來看容易產(chǎn)生裂縫的方向和從壓電體膜的晶體結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看容易產(chǎn)生裂縫的方向中具有偏差，因此抑制裂縫的產(chǎn)生。

61、根據(jù)這樣的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)或者作用機(jī)構(gòu)，能夠提供抑制裂縫的產(chǎn)生的管芯等。