具有减小的驱动电容的驱动器制造技术

提供了用于减小激励微机电结构的压电驱动器（１５０）所需功率量的技术。绝缘层（１８５）沉积于压电层（１６５）上。绝缘层（１８５）被蚀刻以除去该层的一部分，并暴露蚀刻区域内的压电层（１６５）。电极层（１７０）沉积在压电层（１６５）和绝缘层（１８５）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微制作机电装置中的装置驱动器结构。
技术介绍
喷墨打印机通过选择性地将墨沉积到接收介质上而形成图像。在传统喷墨打印机系统中，墨存储于墨存储单元例如墨贮存器或墨盒中，并从该存储单元引入到打印头，例如图1所示的打印头100。在打印头100内，墨流入墨泵浦腔体120并流到喷嘴130，墨在喷嘴130被喷射。通常，该打印头包括使墨通过喷嘴130挤出打印头100的驱动器。两种常见类型的驱动器包括电阻加热驱动器和压电驱动器。在压电驱动器150内，压电材料层165可以形成为毗邻墨泵浦腔体120。横跨压电材料165施加电压导致压电材料弯曲或者变形。压电材料165的变形导致压力波传播穿过墨泵浦强度120，将墨从喷嘴130挤出到接收介质上。通常，电极160、170形成于压电层165的两侧，使得电压可以横跨层165施加。在所谓的“按需滴落(drop-on-demand)”打印机中，每个具有相关联的泵浦腔体120和喷嘴130的多个单独流道可以形成于单个打印头100内，且各个喷嘴130可以被单独地激励。因此，仅当期望来自某个特定的喷嘴的墨滴时，该喷嘴才喷射。为了激励打印头上的特定驱动器，可以将电学信号单独传达至该驱动器。
技术实现思路
一般而言，一方面，本专利技术特征在于具有电极以及毗邻该电极的压电层的驱动器。该电极具有第一部分和第二部分。绝缘层夹置于该压电层和该电极之间。该电极的第一部分接触该绝缘层，该电极的第二部分接触该压电层。另一方面，本专利技术特征在于具有基板和驱动器的打印头结构。该基板具有喷嘴以及形成于基板上部区域内的泵浦腔体，其中该泵浦腔体与该喷嘴流体连通。该驱动器具有电极以及毗邻该电极的压电层。该电极具有第一部分和第二部分。绝缘层夹置于该压电层和该电极之间。该电极的第一部分接触该绝缘层，该电极的第二部分接触该压电层。该驱动器接合于基板的上表面。该电极的第二部分可以基本上位于该泵浦腔体上。具体实施可包括一个以上(或者不包括)下述优点。驱动器可具有减小的电容。被供电的驱动器层的面积可以减小。绝缘层的边界可以精确地界定，使得相邻驱动器之间的各个驱动器的激励区域变得一致。驱动功率可以集中于各个驱动器的有效部分，有效地提高了驱动器的增益。通过在驱动器的非有效区域内将绝缘层夹置于压电层和电极之间，可以减小施加到驱动器以激励有效区域内压电材料所需要的功率的数量。驱动该装置的功率可以减小，或者与传统装置相比使用相同数量的功率时该装置可以被供电更长的时间。氧化物材料可以用于该绝缘层。备选地，氮化物、氮氧化物、或者聚酰亚胺可以用于该绝缘层。氧化物材料可以非常稳定，且可以采用传统的半导体工艺技术进行沉积。氧化物、氮化物、氮氧化物和聚酰亚胺可以容易地图案化且容易地界定。在附图和下述描述中陈述了本专利技术的一个或多个实施方式的细节。通过该描述和附图并根据权利要求，本专利技术的其他特征、目标和优点将变得显而易见。附图说明图1为具有压电驱动器的打印头内的单个流道的侧视图。图2为打印头驱动器的剖面视图，柔性电路接合到该驱动器。图3和4为部分形成的压电驱动器的剖面视图。图5A、5B和5C为部分完成的打印头驱动器的剖面视图，其中该驱动器具有绝缘层。图6和7为部分完成的打印头驱动器的剖面视图。图8示出了在形成了绝缘层之后的该驱动器的剖面视图。图9为打印头驱动器的剖面视图，柔性电路接合到该驱动器。各个图示中相似的参考符号表示相似的元件。具体实施例方式本专利技术提供了用于减小驱动压电驱动器所需功率的技术。本专利技术可以应用于例如打印头结构的流体喷射微机电装置，或者使用压电驱动器的其他微机电装置。参考图2，打印头100包括其中形成了多个流道的基板105。单个流道108可包括进墨口142、上升部135、泵浦腔体120、下降部138和喷嘴130。压电驱动器150由基板105支撑。驱动器150可包括隔膜140，例如硅隔膜，隔膜140密封泵浦腔体120的一侧。驱动器150包括下电极160、压电层163和上电极170。电极160、170厚度约为2微米以下，例如约0.5微米。压电层165厚度约为1和25微米之间，例如厚度为约8至约18微米。电极160、170由例如金属的导电材料形成。电极分隔172可以形成以电学分隔两个电极。可以由电接触电极160、170的柔性电路180提供信号以电学激励驱动器150。例如金属190、192的导电材料可以形成柔性电路与电极160、170之间的电桥。切口(kerf)174、176、178分隔各个驱动器。第一切口178使得可以形成金属卷绕123，使得下电极160可以电连接到压电层165的上侧。第二切口(未示出)可以将一个流道上的驱动器与相邻的流道上的驱动器分隔。驱动器150内的第三切口176可以分隔相邻的驱动器。此外，第三切口176可以减小驱动器尺寸，使得驱动器仅仅位于各个相应流道的一部分上。前三个切口可以减小驱动器之间的串扰。参考图3，提供其中形成了流道特征的基板105，且在基板105的背侧上形成驱动器150的第一层。在一个实施例中，压电层165被随后将形成下电极160的金属金属化。压电层165可以由陶瓷胚片(green sheet)或者预先焙烧的压电材料形成。可以通过溅射沉积金属。用于沉积的金属包括铜、金、钨、锡、氧化铟锡(ITO)、钛、铂、镍、镍铬合金、或者两种以上这些金属的组合。例如采用粘合剂或者采用两种金属之间的共晶接合，将压电层165接合到基板上。在另一个实施例中，基板105被金属化，且通过例如物理气相沉积(PVD)、溶胶-凝胶涂敷、接合陶瓷胚片或者其他合适的沉积工艺，压电层165形成于金属层上。参考图4，切口178形成于压电层165内。可以通过切割、解理、锯切或者蚀刻而在压电层165内形成切口178。切口178可以延伸到下电极160以及压电层165内。备选地，可以在沉积绝缘层之后形成切口178。参考图5A、5B和5C，例如采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，将绝缘层185形成于驱动器150的压电层165上。绝缘层可包括例如氧化硅的氧化物，或者具有绝缘性能的其他材料，例如氮化物、氮氧化物、聚酰亚胺或者其他可图案化的材料。绝缘层185可以形成为约0.1至10微米的厚度、约0.2至5微米的厚度，或者约0.5至2微米的厚度，例如约为1.0微米。可以光图案化的材料或者光致抗蚀剂涂敷到绝缘层185的表面。在光致抗蚀剂上提供掩模。基于该光致抗蚀剂为正型或者负型而选择掩模图案，且该图案对应于绝缘层185的期望覆盖区域。如下文所进一步描述，该掩模决定绝缘层185的范围。曝光并显影光致抗蚀剂，随后在不再被光致抗蚀剂覆盖的区域内，例如通过干法蚀刻工艺蚀刻绝缘层185。电感耦合等离子体反应离子蚀刻为可以用于蚀刻绝缘层185的蚀刻工艺的一个示例。其他蚀刻工艺可包括湿法蚀刻，例如氢氟酸蚀刻或者稀释氧化物蚀刻。随后从压电层165除去剩余的光致抗蚀剂。驱动泵浦腔体120或者具有电极和压电材料且该电极和压电材料之间没有任何绝缘体材料的驱动器150的部分界定驱动器150的有效区域194。不包括电极或者电极和压电层165之间具有绝缘体的驱动器150的部分界定驱动器150的非有效区域196。绝缘层185形成于驱动器150的非有效区域196内，使得在不需要激励本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动器，包括：具有第一部分和第二部分的第一电极；毗邻所述第一电极的压电层；以及夹置于所述压电层和所述第一电极之间的绝缘层，其中所述第一电极的第一部分接触所述绝缘层且所述第一电极的第二部分接触所述压电层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-8-2 10/910,4501.一种驱动器，包括具有第一部分和第二部分的第一电极；毗邻所述第一电极的压电层；以及夹置于所述压电层和所述第一电极之间的绝缘层，其中所述第一电极的第一部分接触所述绝缘层且所述第一电极的第二部分接触所述压电层。2.权利要求1的驱动器，其中所述绝缘层包括氧化物材料。3.权利要求1的驱动器，其中所述第一电极电连接到集成电路。4.权利要求3的驱动器，还包括毗邻所述压电层的隔膜。5.权利要求1的驱动器，其中所述绝缘层厚度为约0.1至约5微米。6.权利要求5的驱动器，其中所述绝缘层厚度为约0.5至约2微米。7.权利要求1的驱动器，还包括第二电极，其中所述压电层夹置于所述第一电极和所述第二电极之间。8.一种打印头结构，包括基板，所述基板具有喷嘴以及形成为毗邻所述基板上表面的泵浦腔体，其中所述泵浦腔体与所述喷嘴流体连通；以及驱动器，包括具有第一部分和第二部分的第一电极；毗邻所述第一电极的压电层；以及夹置于所述压电层和所述第一电极之间的绝缘层，其中所述第一电极的第一部分接触所述绝缘层且所述第一电极的第二部分接触所述压电层；其中所述驱动器连接到所述基板的上表面。9.权利要求8的打印头结构，其中所述第一电极的第二部分基本上位于所述泵浦腔体上。10.权利要求9的打印头结构，还包括电学耦合到所述第一电极的集成电路。11.权利要求9的打印头结构，其中所述绝缘层包括氧化物材料。12.权利要求9的打印头结构，其中所述第一电极厚度等于或者小于约2微米；以及所述绝缘层厚度为约0.1至5微米。13.权利要求9的打印头结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯比博，杰弗里伯克迈耶，
申请(专利权)人：富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]