Aplikace piezoelektrické keramiky v technologii displeje (二)

Přesná metoda mechanického řezání:

Přesné mechanické řezání je běžnou metodou výroby piezoelektrických mikrozařízení. Pomocí diamantové řezačky nařeže blok piezoelektrického materiálu nebo tlustý film na mikropilíře a uspořádá je do pole pro další montáž do zařízení. Při zpracovávání piezoelektrických mikrozařízení mechanickým řezáním však existují rozměrová omezení a je obtížné zpracovávat pole mikrosloupců o velikosti několika desítek mikrometrů nebo méně. Piezoelektrická keramika má přitom obecně nízkou pevnost a špatnou houževnatost. To vše přináší větší obtížnost mechanického řezání.

Proces formování formy piezoelektrické disky pietzoelektrická keramika je běžnou metodou pro přípravu piezoelektrických keramických mikropilířových polí a trojrozměrných mikroelektronických zařízení, která mohou prolomit rozměrové limity obrábění. Způsob zahrnuje kroky Si desky, polymeru nebo Al203 filmu jako šablony a kombinaci technik vstřikování, elektrochemického nanášení, chemického nanášení par atd. Jde o přípravu sloupcového strukturního materiálu, který má stejný průměr pórů a jednotnou orientaci. Technologie zpracování je technologie mikroobrábění vyvinutá Energetickým výzkumným centrem v Německu se zdrojem synchrotronového záření rentgenového záření. Kombinuje radiační leptání, galvanoplastiku a mikroformování za účelem výroby mikrosoučástek, jako jsou plasty, kovy a keramika. Poměr hloubky a šířky zpracování může být až 200násobný, což je ideální způsob přípravy piezoelektrických keramických aktuátorů. Jsou připraveny PZT kolony o průměru 25 mm a výšce 250 mm, ale objevují se problémy jako kolaps a nekompaktnost PZT kolony při procesu slinování. Kromě toho je zařízení potřebné pro technologii drahé a nepřispívá k propagaci ve velkém měřítku.

Proces křemíkové formy kombinuje technologii mikroobrábění a technologii formování materiálu křemíkových plátků. Mikroobrobený křemíkový plátek lze použít jako formu k prolomení limitu mikroobrábění metody řezání diamantovým kotoučem a sloupec PZT lze vyrobit izostatickým lisováním za tepla ve formě. Slinování je husté a udržuje úhledné uspořádání. Proces procesu křemíkové formy je vrstva fotocitlivého lepidla, která je nanesena na povrch křemíkového plátku homogenizačním strojem a poté umístěna pod masku pro expozici a po vyvolání je na fotocitlivé vrstvě vytvořen předběžný design. Dobrý vzor. Fotocitlivý křemíkový plátek je podroben reaktivnímu iontovému leptání a část nechráněná fotorezistem je vyleptána do mikropórů. Po přípravě formy se na ni nalije suspenze prášku PZT (obsahující pojivo), vysuší se, odmastí, vakuově se uzavře do skleněného obalu a podrobí se izostatickému lisování za horka. Nakonec je křemíkový mód selektivně odleptán pomocí speciálního plynu (XeF2), aby se získalo pole mikrokolon PZT. Po získání mikrokolonového pole PZT se na něj nalije vhodný polymer a bubliny se odstraní vakuováním. Po vytvrzení se obě strany vertikální PZT piezo válcové trubkové měniče se brousí, dokud sloupky PZT zapuštěné v polymeru neodhalí obě čelní plochy. Dále je kovový film napařen na obou stranách kompozitu podle navrženého vzoru a poté je PZT polarizován, aby se získalo husté a uspořádané piezoelektrické keramické budicí pole. Touto metodou bylo získáno husté pole piezokeramiky. Mikrosloupy byly 90 m vysoké, 7 m na délku a až 12 v poměru stran. Více než 20 000 mikrokolon PZT získaných v experimentu nezjistilo deformaci, poškození nebo kolaps jedné mikrokolony PZT. I když ideální mikropilární pole lze získat procesem silikonové formy, proces je komplikovaný a energetická spotřeba procesu přípravy je velká. Ve srovnání s tím má elektroforetické nanášení výhody jednoduchosti, pohodlí, nízkých nákladů a recyklace surovin. 

Mikropilární pole a tlustý film PZT se připraví procesem elektroforetické depozice. Na základě výzkumu obou, který shrnuje procesní tok elektroforetické depozice k přípravě PZT mikrokolonového pole. Za prvé, určitá koncentrace Připraví se trubice s piezokeramickým válcem Pzt a přidá se koncentrovaná HCl jako dispergační činidlo pro adsorbování H+ na povrch částic, čímž se částice suspendují. Jako kladné a záporné elektrody byl použit grafit a jako substrát byl použit Pt pokovený Pt, který byl připraven reaktivním iontovým leptáním. Křemíkový plátek pokovený Pt je spojen se zápornou elektrodou vodivým lepidlem, aby se zajistil potenciál substrátu a elektrody, čímž se realizuje elektroforetické nanášení, a prášek PZT s H+ je nanesen do mikropórů na křemíkovém plátku. Po nízkoteplotním aktivačním slinování lze získat husté pole mikrokolon. Potom se pomocí stejné pokovovací elektrody, polarizace a dalšího následného zpracování jako u procesu křemíkové formy získá piezoelektrické keramické pole budičů s vynikajícím výkonem a hustým zarovnáním. Proces formování bez forem, metoda přesného mechanického řezání a technologie zpracování LIGA je obtížné splnit procesní požadavky na přípravu pole piezoelektrických keramických aktuátorů mikrokolony. Proces křemíkové formy a proces elektroforetického nanášení vykazují velké výhody, nejen že prolomí omezení velikosti, ale také získají vynikající výkon a úhledně uspořádaná mikrosloupcová pole, což je velmi vhodné pro přípravu piezoelektrických keramických polí ovladačů pro displeje.