Anvendelse af piezoelektrisk keramik i displayteknologien (二)

Præcis mekanisk skæremetode:

Præcisionsmekanisk skæring er en almindelig metode til fremstilling af piezoelektriske mikroenheder. Den bruger en diamantskærer til at skære en blok af piezoelektrisk materiale eller en tyk film i mikrosøjler og arrangere dem i et array til yderligere samling i en enhed. Der er dog dimensionsbegrænsninger i behandlingen af ​​piezoelektriske mikroanordninger ved mekanisk skæring, og det er vanskeligt at behandle mikrosøjlearrays på flere titus af mikrometer eller mindre. Samtidig har piezoelektrisk keramik generelt lav styrke og dårlig sejhed. Alt dette gør mekanisk skæring vanskeligere.

Formdannelsesprocessen af piezoelektriske skiver piezoelektrisk keramik er en almindelig metode til fremstilling af piezoelektriske keramiske mikrosøjler og tredimensionelle mikroelektroniske enheder, som kan bryde gennem de dimensionelle grænser for bearbejdning. Fremgangsmåden omfatter trinene af en Si-plade, en polymer eller en Al 2 O 3-film som skabelon, og kombinerer teknikkerne med sprøjtestøbning, elektrokemisk aflejring, kemisk dampaflejring osv. Det er at fremstille et søjleformet strukturelt materiale, som har samme porediameter og ensartet orientering. Bearbejdningsteknologien er en mikrobearbejdningsteknologi udviklet af Energiforskningscentret i Tyskland med synkrotronstrålingsrøntgenkilden. Den kombinerer strålingsætsning, elektroformning og mikrostøbning for at producere mikrokomponenter såsom plast, metaller og keramik. Forarbejdningsforholdet mellem dybde og bredde kan være op til 200 gange, hvilket er en ideel måde at forberede piezoelektriske keramiske aktuatorer på. Der er forberedt PZT-søjler med en diameter på 25 mm og en højde på 250 mm, men der er problemer såsom sammenbrud og manglende kompakthed af PZT-søjlen under sintringsprocessen. Derudover er udstyret påkrævet for teknologi er dyrt og er ikke befordrende for storstilet markedsføring.

Siliciumstøbeprocessen kombinerer mikrobearbejdningsteknologien og materialedannende teknologi fra siliciumwafers. Den mikrobearbejdede siliciumwafer kan bruges som en form til at bryde gennem mikrobearbejdningsgrænsen for diamantklingeskæremetoden, og PZT-søjlen kan fremstilles ved varm isostatisk presning i form. Sintringen er tæt og bevarer et pænt arrangement. Processen med siliciumstøbeprocessen er et lag af lysfølsom lim, som er coatet på overfladen af ​​siliciumwaferen af ​​en homogeniseringsmaskine, og derefter placeret under masken til eksponering, og efter fremkaldelse dannes et prædesign på det lysfølsomme lag. Godt mønster. Den lysfølsomme siliciumwafer udsættes for reaktiv ionætsning, og den del, der ikke er beskyttet af fotoresisten, ætses ind i mikroporer. Efter at formen er fremstillet, hældes opslæmningen af ​​PZT-pulveret (indeholdende bindemidlet) derpå, tørres, affedtes, vakuumforsegles i glaskappen og udsættes for varm isostatisk presning. Til sidst ætses siliciumtilstanden selektivt væk ved hjælp af en speciel gas (XeF2) for at opnå et PZT-mikrokolonnearray. Efter at PZT mikrosøjlearrayet er opnået, støbes en passende polymer derpå, og boblerne fjernes ved vakuum. Efter hærdning, de to sider af den lodrette PZT piezocylinderrørstransducere slibes, indtil PZT-søjlerne, der er begravet i polymeren, afslører begge endeflader. Dernæst dampaflejres metalfilmen på begge sider af kompositten i overensstemmelse med det designede mønster, og derefter polariseres PZT for at opnå en tæt og ordnet piezoelektrisk keramisk driver-array. En tæt række af piezokeramik blev opnået ved denne metode. Mikrosøjlerne var 90 m høje, 7 m i sidelængde og op til 12 i billedformat. Mere end 20.000 PZT mikrosøjler opnået i eksperimentet fandt ikke deformation, beskadigelse eller kollaps af en PZT mikrosøjle. Selvom det ideelle mikropillar-array kan opnås ved siliciumstøbeprocessen, er processen kompliceret, og energiforbruget til fremstillingsprocessen er stort. Sammenlignet med dette har elektroforetisk aflejring fordelene ved enkelhed, bekvemmelighed, lave omkostninger og genanvendelse af råmaterialer. 

Mikropillararrayet og PZT tyk film fremstilles ved elektroforetisk aflejringsproces. Baseret på forskningen fra de to, som opsummerer processtrømmen af ​​elektroforetisk aflejring for at forberede PZT-mikrokolonnearray. For det første en vis koncentration af Pzt piezokeramisk cylinderrør fremstilles, og koncentreret HCl tilsættes som et dispergeringsmiddel for at adsorbere H+ på overfladen af ​​partiklerne, hvorved partiklerne suspenderes. Grafit blev brugt som de positive og negative elektroder, og en Pt-belagt belagt Pt blev brugt som substratet, som blev fremstillet ved reaktiv ionætsning. Den Pt-belagte siliciumwafer er forbundet med den negative elektrode med et ledende klæbemiddel for at sikre potentialet af substratet og elektroden, hvorved der opnås elektroforetisk aflejring, og PZT-pulveret med H+ afsættes i mikroporerne på siliciumwaferen. Efter lavtemperaturaktiveringssintring kan en tæt række af mikrosøjler opnås. Ved hjælp af den samme pletteringselektrode, polarisering og anden efterbehandling som siliciumstøbeprocessen opnås et piezoelektrisk keramisk driverarray med fremragende ydeevne og tæt justering. Den formløse støbeproces, den præcisionsmekaniske skæremetode og LIGA-bearbejdningsteknologien er vanskelige at opfylde proceskravene til fremstilling af det piezoelektriske keramiske aktuatormikrokolonnearray. Siliciumstøbeprocessen og den elektroforetiske aflejringsprocessen viser store fordele, den er ikke kun at bryde igennem størrelsesbegrænsningen, men opnår også fremragende ydeevne og pænt arrangerede mikrosøjlearrays, som er meget velegnede til at forberede piezoelektriske keramiske driver-arrays til skærme.