Прымяненне п'езаэлектрычнай керамікі ў тэхналогіі адлюстравання (二)

Дакладны механічны метад рэзкі:

Дакладная механічная рэзка з'яўляецца распаўсюджаным метадам вытворчасці п'езаэлектрычных мікрапрылад. Ён выкарыстоўвае алмазны разак для разразання блока п'езаэлектрычнага матэрыялу або тоўстай плёнкі на мікрастопкі і размяшчэння іх у масіў для далейшай зборкі ў прыладу. Аднак пры апрацоўцы п'езаэлектрычных мікрапрылад механічнай рэзкай існуюць абмежаванні па памерах, і цяжка апрацоўваць масівы мікракалонак памерам у некалькі дзясяткаў мікраметраў і менш. У той жа час п'езаэлектрычная кераміка, як правіла, мае нізкую трываласць і дрэнную глейкасць. Усё гэта ўскладняе механічную рэзку.

Працэс фарміравання формы п'езаэлектрычныя дыскі п'езаэлектрычная кераміка з'яўляецца агульным метадам для падрыхтоўкі п'езаэлектрычных керамічных мікра-слупоў масіваў і трохмерных мікраэлектронных прылад, якія могуць прарвацца праз памерныя межы механічнай апрацоўкі. Метад уключае ў сябе этапы вырабу пліты Si, палімера або плёнкі Al 2 O 3 у якасці шаблону, а таксама камбінаванне метадаў ліцця пад ціскам, электрахімічнага нанясення, хімічнага нанясення з паравай фазы і г. д. Ён заключаецца ў падрыхтоўцы слупковага канструкцыйнага матэрыялу, які мае аднолькавы дыяметр пор і аднастайную арыентацыю. Тэхналогія апрацоўкі - гэта тэхналогія мікраапрацоўкі, распрацаваная Цэнтрам энергетычных даследаванняў у Германіі з крыніцай рэнтгенаўскага выпраменьвання сінхратроннага выпраменьвання. Ён спалучае ў сабе радыяцыйнае тручэнне, гальванічную фармоўку і мікрафармаванне для вытворчасці такіх мікракампанентаў, як пластмасы, металы і кераміка. Стаўленне глыбіні да шырыні апрацоўкі можа быць да 200 разоў, што з'яўляецца ідэальным спосабам падрыхтоўкі п'езаэлектрычных керамічных прывадаў. Падрыхтаваны калоны ЦЦТ дыяметрам 25 мм і вышынёй 250 мм, але ёсць такія праблемы, як абвальванне і некампактнасць калоны ЦЦТ у працэсе спякання. Акрамя таго, неабходнае для тэхнікі абсталяванне каштуе дорага і не спрыяе шырокаму прасоўванню.

Працэс вырабу крамянёвай формы спалучае ў сабе тэхналогію мікраапрацоўкі і тэхналогію фармавання матэрыялу крамянёвых пласцін. Крэмніевая пласціна з мікрамеханічнай апрацоўкай можа быць выкарыстана ў якасці формы для пераадолення мяжы мікраапрацоўкі метадам рэзкі алмазным лязом, а калонка PZT можа быць выраблена метадам гарачага ізастатычнага прэсавання ў форме. Спяканне шчыльнае і захоўвае акуратнае размяшчэнне. Працэс крэмніевай формы - гэта пласт святлоадчувальнага клею, які наносіцца на паверхню крамянёвай пласціны гамагенізуючай машынай, а затым змяшчаецца пад маску для экспазіцыі, і пасля праявы на фотаадчувальным пласце фармуецца папярэдні дызайн. Добры ўзор. Святлоадчувальная крэмніевая пласціна падвяргаецца рэактыўнаму іённаму тручэнню, а частка, не абароненая фотарэзістам, труціцца ў мікрапоры. Пасля таго, як форма падрыхтавана, суспензія парашка PZT (змяшчае злучнае) высыпаецца на яе, высушваецца, абястлушчваецца, вакуумуецца ў шкляны канверт і падвяргаецца гарачаму ізастатычнаму прэсаванню. Нарэшце, рэжым крэмнія выбарачна вытраўліваецца з дапамогай спецыяльнага газу (XeF2), каб атрымаць масіў мікракалонак PZT. Пасля атрымання масіва мікракалонак PZT на яго адліваюць прыдатны палімер і выдаляюць бурбалкі пыласосам. Пасля отвержденія абодва бакі вертыкальнага PZT п'езацыліндрычныя пераўтваральнікі трубкі шліфуюцца да таго часу, пакуль слупы PZT, заглыбленыя ў палімер, не агаляюць абедзве тарцы. Затым металічная плёнка наносіцца з паравой фазы на абодва бакі кампазіта ў адпаведнасці з распрацаваным малюнкам, а затым PZT палярызуецца для атрымання шчыльнага і ўпарадкаванага п'езаэлектрычнага керамічнага масіва драйвераў. Гэтым метадам быў атрыманы шчыльны масіў п'езакерамікі. Мікракалоны мелі вышыню 90 м, даўжыню бакоў 7 м і суадносіны бакоў да 12 м. Больш за 20 000 мікракалонак PZT, атрыманых у эксперыменце, не выявілі дэфармацыі, пашкоджання або калапсу адной мікракалонкі PZT. Нягледзячы на ​​тое, што ідэальную рашотку мікрапіляраў можна атрымаць з дапамогай працэсу крэмніевай формы, гэты працэс складаны, а працэс падрыхтоўкі вялікае спажыванне энергіі. У параўнанні з гэтым электрафарэтычнае нанясенне мае такія перавагі, як прастата, зручнасць, нізкі кошт і перапрацоўка сыравіны. 

Мікрапілярны масіў і тоўстая плёнка PZT падрыхтаваны працэсам электрафарэтычнага нанясення. На аснове двух даследаванняў, якія абагульняюць ход працэсу электрафарэтычнага нанясення для падрыхтоўкі масіва мікракалонак PZT. Па-першае, пэўная канцэнтрацыя Рыхтуецца п'езакерамічная цыліндравая трубка Pzt і ў якасці дыспергатара дадаецца канцэнтраваная HCl для адсорбцыі H+ на паверхні часціц, тым самым суспендуючы часціцы. Графіт выкарыстоўваўся ў якасці станоўчага і адмоўнага электродаў, а Pt з плацінавым пакрыццём выкарыстоўваўся ў якасці падкладкі, якая была падрыхтавана рэактыўным іённым тручэннем. Крамянёвая пласціна з плацінавым пакрыццём злучана з адмоўным электродам з дапамогай токаправоднага клею для забеспячэння патэнцыялу падкладкі і электрода, дзякуючы чаму ажыццяўляецца электрафарэтычнае асаджэнне, а парашок PZT з H+ асаджваецца ў мікрапоры на крэмніевай пласціне. Пасля нізкатэмпературнага актывацыйнага спякання можна атрымаць шчыльны масіў мікракалонак. Затым, выкарыстоўваючы той жа электрод для пакрыцця, палярызацыю і іншую пост-апрацоўку, што і працэс крэмніевай формы, атрымліваецца п'езаэлектрычны керамічны драйвер з выдатнымі характарыстыкамі і шчыльным выраўноўваннем. Працэс фармавання без формы, дакладны механічны метад рэзкі і тэхналогія апрацоўкі LIGA цяжка задаволіць патрабаванні працэсу падрыхтоўкі п'езаэлектрычнага керамічнага актуатарнага масіва мікракалонак. Працэс крэмніевай формы і працэс электрафарэтычнага нанясення дэманструюць вялікія перавагі, яны не толькі пераадольваюць абмежаванне памеру, але і атрымліваюць выдатную прадукцыйнасць і акуратна размешчаныя масівы мікракалонак, што вельмі падыходзіць для падрыхтоўкі п'езаэлектрычных керамічных масіваў драйвераў для дысплеяў.