प्रदर्शन प्रौद्योगिकी में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का अनुप्रयोग(二)

सटीक यांत्रिक काटने की विधि:

परिशुद्ध यांत्रिक कटिंग पीजोइलेक्ट्रिक सूक्ष्म उपकरणों के निर्माण की एक सामान्य विधि है। यह पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के एक ब्लॉक या एक मोटी फिल्म को माइक्रोपिलर में काटने के लिए डायमंड कटर का उपयोग करता है और उन्हें एक उपकरण में आगे की असेंबली के लिए एक सरणी में व्यवस्थित करता है। हालाँकि, यांत्रिक कटिंग द्वारा पीजोइलेक्ट्रिक सूक्ष्म उपकरणों के प्रसंस्करण में आयामी सीमाएँ हैं, और कई दसियों माइक्रोमीटर या उससे कम के सूक्ष्म-स्तंभ सरणियों को संसाधित करना मुश्किल है। साथ ही, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में आम तौर पर कम ताकत और खराब कठोरता होती है। ये सभी यांत्रिक कटाई में अधिक कठिनाई लाते हैं।

सांचे बनाने की प्रक्रिया पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक माइक्रो-पिलर सरणियों और त्रि-आयामी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को तैयार करने की एक सामान्य विधि है, जो मशीनिंग की आयामी सीमाओं को तोड़ सकती है। इस विधि में एक टेम्पलेट के रूप में एक सी प्लेट, एक पॉलिमर या एक अल 2 ओ 3 फिल्म के चरण शामिल हैं, और इंजेक्शन मोल्डिंग, इलेक्ट्रोकेमिकल जमाव, रासायनिक वाष्प जमाव आदि की तकनीकों का संयोजन है। यह एक स्तंभ संरचनात्मक सामग्री तैयार करना है जिसमें समान छिद्र व्यास और समान अभिविन्यास होता है। प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी जर्मनी में ऊर्जा अनुसंधान केंद्र द्वारा सिंक्रोट्रॉन विकिरण एक्स-रे स्रोत के साथ विकसित एक माइक्रो-मशीनिंग तकनीक है। यह प्लास्टिक, धातु और सिरेमिक जैसे सूक्ष्म घटकों का उत्पादन करने के लिए विकिरण ईच, इलेक्ट्रोफॉर्मिंग और माइक्रो-मोल्डिंग को जोड़ती है। प्रसंस्करण की गहराई-से-चौड़ाई का अनुपात 200 गुना तक हो सकता है, जो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक्चुएटर्स तैयार करने का एक आदर्श तरीका है। 25 मिमी व्यास और 250 मिमी ऊंचाई वाले PZT कॉलम तैयार किए गए हैं, लेकिन सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान PZT कॉलम के ढहने और गैर-कॉम्पैक्ट होने जैसी समस्याएं हैं। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी के लिए आवश्यक उपकरण महंगे हैं और बड़े पैमाने पर प्रचार के लिए अनुकूल नहीं हैं।

सिलिकॉन मोल्ड प्रक्रिया माइक्रो-मशीनिंग तकनीक और सिलिकॉन वेफर्स की सामग्री बनाने की तकनीक को जोड़ती है। सूक्ष्म-मशीनीकृत सिलिकॉन वेफर को हीरे के ब्लेड काटने की विधि की सूक्ष्म-मशीनिंग सीमा को तोड़ने के लिए एक सांचे के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और PZT कॉलम को इन-मोल्ड गर्म आइसोस्टैटिक दबाव द्वारा बनाया जा सकता है। सिंटरिंग सघन है और साफ-सुथरी व्यवस्था बनाए रखती है। सिलिकॉन मोल्ड प्रक्रिया की प्रक्रिया प्रकाश संवेदनशील गोंद की एक परत है जिसे एक होमोजेनाइजिंग मशीन द्वारा सिलिकॉन वेफर की सतह पर लेपित किया जाता है, और फिर एक्सपोजर के लिए मास्क के नीचे रखा जाता है, और विकास के बाद, प्रकाश संवेदनशील परत पर एक पूर्व-डिज़ाइन बनाया जाता है। अच्छा पैटर्न. फोटोसेंसिटिव सिलिकॉन वेफर को प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी के अधीन किया जाता है, और फोटोरेसिस्ट द्वारा संरक्षित नहीं किए गए हिस्से को माइक्रोप्रोर्स में उकेरा जाता है। सांचा तैयार होने के बाद, पीजेडटी पाउडर (बाइंडर युक्त) का घोल उस पर डाला जाता है, सुखाया जाता है, चिकना किया जाता है, कांच के लिफाफे में वैक्यूम-सील किया जाता है, और गर्म आइसोस्टैटिक दबाव के अधीन किया जाता है। अंत में, PZT माइक्रोकॉलम सरणी प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन मोड को एक विशेष गैस (XeF2) का उपयोग करके चुनिंदा रूप से उकेरा जाता है। पीजेडटी माइक्रोकॉलम सरणी प्राप्त होने के बाद, उस पर एक उपयुक्त पॉलिमर डाला जाता है और वैक्यूमिंग द्वारा बुलबुले हटा दिए जाते हैं। ठीक होने के बाद, ऊर्ध्वाधर PZT के दोनों किनारे पीजो सिलेंडर ट्यूब ट्रांसड्यूसर को तब तक पीसा जाता है जब तक कि पॉलिमर में दबे पीजेडटी खंभे दोनों अंतिम चेहरों को उजागर न कर दें। इसके बाद, धातु की फिल्म को डिज़ाइन किए गए पैटर्न के अनुसार समग्र के दोनों किनारों पर वाष्प-जमा किया जाता है, और फिर पीजेडटी को घने और ऑर्डर किए गए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ड्राइवर सरणी प्राप्त करने के लिए ध्रुवीकृत किया जाता है। इस विधि द्वारा पीज़ो सिरेमिक की एक घनी श्रृंखला प्राप्त की गई थी। माइक्रोकॉलम की ऊंचाई 90 मीटर, साइड की लंबाई 7 मीटर और पहलू अनुपात 12 तक था। प्रयोग में प्राप्त 20,000 से अधिक पीजेडटी माइक्रोकॉलम में एक भी पीजेडटी माइक्रोकॉलम में विकृति, क्षति या पतन नहीं पाया गया। यद्यपि आदर्श माइक्रोपिलर सरणी सिलिकॉन मोल्ड प्रक्रिया द्वारा प्राप्त की जा सकती है, यह प्रक्रिया जटिल है और तैयारी प्रक्रिया की ऊर्जा खपत बड़ी है। इसकी तुलना में, इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव में सरलता, सुविधा, कम लागत और कच्चे माल की रीसाइक्लिंग के फायदे हैं। 

माइक्रोपिलर ऐरे और पीजेडटी मोटी फिल्म इलेक्ट्रोफोरेटिक डिपोजिशन प्रक्रिया द्वारा तैयार की जाती है। दोनों के शोध के आधार पर, जो पीजेडटी माइक्रोकॉलम सरणी तैयार करने के लिए इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव की प्रक्रिया प्रवाह का सारांश देता है। सबसे पहले, की एक निश्चित एकाग्रता पीजेडटी पीज़ोसेरेमिक सिलेंडर ट्यूब तैयार की जाती है, और कणों की सतह पर एच+ को सोखने के लिए एक फैलाने वाले एजेंट के रूप में केंद्रित एचसीएल को जोड़ा जाता है, जिससे कण निलंबित हो जाते हैं। ग्रेफाइट का उपयोग सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया गया था, और एक पीटी-प्लेटेड प्लेटेड पीटी का उपयोग सब्सट्रेट के रूप में किया गया था, जो प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी द्वारा तैयार किया गया था। सब्सट्रेट और इलेक्ट्रोड की क्षमता सुनिश्चित करने के लिए पीटी-प्लेटेड सिलिकॉन वेफर एक प्रवाहकीय चिपकने वाले द्वारा नकारात्मक इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, जिससे इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव का एहसास होता है, और एच + के साथ पीजेडटी पाउडर सिलिकॉन वेफर पर माइक्रोप्रोर्स में जमा होता है। कम तापमान सक्रियण सिंटरिंग के बाद, माइक्रोकॉलम की एक घनी श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है। फिर, सिलिकॉन मोल्ड प्रक्रिया के समान चढ़ाना इलेक्ट्रोड, ध्रुवीकरण और अन्य पोस्ट-प्रोसेसिंग का उपयोग करके, उत्कृष्ट प्रदर्शन और घने संरेखण के साथ एक पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ड्राइवर सरणी प्राप्त की जाती है। मोल्डलेस मोल्डिंग प्रक्रिया, सटीक यांत्रिक काटने की विधि और एलआईजीए प्रसंस्करण तकनीक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक्ट्यूएटर माइक्रोकॉलम सरणी तैयार करने के लिए प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। सिलिकॉन मोल्ड प्रक्रिया और इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव प्रक्रिया बहुत फायदे दिखाती है, यह न केवल आकार की सीमा को तोड़ती है, बल्कि उत्कृष्ट प्रदर्शन और सुव्यवस्थित सूक्ष्म-स्तंभ सरणियों को भी प्राप्त करती है, जो डिस्प्ले के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ड्राइवर सरणियों को तैयार करने के लिए बहुत उपयुक्त है।