[发明专利]压电薄膜层叠体、压电薄膜基板、以及压电薄膜元件

说明书

本发明的目的在于提供一种位移量大并且位移量的温度依存性小的压电薄膜层叠体。压电薄膜层叠体(100)具备第一电极层(3)、被层叠于第一电极层(3)的第一中间层(4)、被层叠于第一中间层(4)的第二中间层(5)、被层叠于第二中间层(5)的压电薄膜(6)，第一中间层(4)含有K、Na以及Nb，第二中间层(5)为使压缩方向的应力产生于压电薄膜(6)的层，压电薄膜(6)含有(K,Na)NbO₃。

技术领域

本发明涉及压电薄膜层叠体、压电薄膜基板、压电薄膜元件、压电致动器、压电传感器、磁头组件、磁头悬臂组件、硬盘驱动器、打印头、以及喷墨打印装置。

背景技术

现在，利用了压电组合物的压电薄膜元件在广阔领域被使用。就利用了正压电效应的压电薄膜元件而言，如果将应力施加于压电组合物并使压电组合物形变的话则发生与压电组合物的形变量成比例的电压。利用了正压电效应的压电薄膜元件例如是陀螺仪传感器(gyro sensor)、压力传感器、脉搏传感器、震动传感器、麦克风等。另外，就利用了逆电压效应的压电元件而言如果将电压施加于压电组合物的话则与电压大小成比例的机械性形变将会产生于压电组合物。利用了逆压电效应的压电薄膜元件例如是致动器、硬盘驱动器磁头滑块、喷墨打印头、扬声器、蜂鸣器、谐振器(resonator)等。

对于压电薄膜元件等电子元件来说要求由温度引起的特性变化要小。如果由温度引起的特性变化大的话，则在电子元件的温度发生变化的情况下变得不能够获得所希望的特性。另外，为了补正电子元件的特性变化而有必要将控制电路追加到装置中，因而装置的制造成本会变高。

因为电子元件的小型化以及高性能化正在不断发展，所以对于压电薄膜元件来说也要求小型化以及高性能化。然而，在对以一般性的固相合成法进行制作的块体(bulk)材料(压电组合物)实行减薄的情况下，越对块体材料实行减薄则块体材料的厚度越接近与块体材料的构成粒子的粒子直径。其结果变得不能够无视特性不良的发生等所带来的影响。因此，近年来一直盛行着与使用以溅射法为代表的气相沉积法的压电薄膜制作技术相关的研究开发。由压电薄膜元件的薄膜化而可期待压电薄膜元件会有所提高。例如，高精度的位移量控制由压电薄膜元件的薄膜化而成为可能，或者传感灵敏度有所提高。另外，由压电薄膜元件的薄膜化而能够在基板上制作出多个压电薄膜元件。其结果压电薄膜元件的量产性就会有所提高，并且量产成本降低。

一直以来，作为代表性的压电组合物可以使用钙钛矿(perovskite) 型的氧化物即锆钛酸铅[PZT：Pb(Zr,Ti)O₃]。例如，如日本特开平 10-286953号公报所记载的压电薄膜元件那样通过将各种各样的副成分或者添加物添加到PZT从而广泛地开发对应于多种多样的需求的压电组合物。

然而，如果PZT被暴露于酸雨中的话则污染环境的铅会从PZT中溶出。因此，从对环境的考虑而最好不使用铅，因而无铅(Lead-free) 的压电组合物的开发就是一个重要的技术问题。

在日本特开2007-19302号公报中公开有作为无铅压电组合物的铌酸钾钠[KNN：(K,Na)NbO₃]等。KNN即使是在压电组合物中也具有比较高的居里点(T_c)，并且能够期待能够获得良好的压电特性。

在日本特开2009-94449公报以及美国专利申请公开2014/0035439 号说明书中公开有通过将使压缩方向的应力产生于压电薄膜的中间膜设置于电极层与压电薄膜之间从而使压电薄膜元件的特性提高的技术。

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，使用KNN的现有的压电薄膜元件的位移量不够充分大。另外，现有的压电薄膜元件的位移量容易伴随于温度变化而变动，并且压电薄膜元件的工作不稳定。