Penerapan Keramik Piezoelektrik dalam Teknologi Tampilan(二)

Metode pemotongan mekanis yang tepat:

Pemotongan mekanis presisi adalah metode umum pembuatan perangkat mikro piezoelektrik. Ia menggunakan pemotong berlian untuk memotong blok bahan piezoelektrik atau film tebal menjadi mikropilar dan menyusunnya menjadi susunan untuk dirakit lebih lanjut menjadi sebuah perangkat. Namun, terdapat keterbatasan dimensi dalam pemrosesan perangkat mikro piezoelektrik dengan pemotongan mekanis, dan sulit untuk memproses susunan kolom mikro yang berukuran beberapa puluh mikrometer atau kurang. Pada saat yang sama, keramik piezoelektrik umumnya memiliki kekuatan rendah dan ketangguhan yang buruk. Semua ini membuat pemotongan mekanis menjadi lebih sulit.

Proses pembentukan cetakan cakram piezoelektrik keramik piezoelektrik adalah metode umum untuk menyiapkan susunan pilar mikro keramik piezoelektrik dan perangkat mikroelektronik tiga dimensi, yang dapat menembus batas dimensi pemesinan. Metode ini terdiri dari langkah-langkah pelat Si, polimer atau film Al 2 O 3 sebagai templat, dan menggabungkan teknik pencetakan injeksi, deposisi elektrokimia, deposisi uap kimia, dll. Hal ini untuk menyiapkan bahan struktur kolom yang memiliki diameter pori yang sama dan orientasi seragam. Teknologi pengolahannya merupakan teknologi micro-machining yang dikembangkan oleh Energy Research Center di Jerman dengan sumber sinar X radiasi sinkrotron. Ini menggabungkan etsa radiasi, pembentukan listrik, dan pencetakan mikro untuk menghasilkan komponen mikro seperti plastik, logam, dan keramik. Rasio kedalaman-lebar pemrosesan bisa mencapai 200 kali lipat, yang merupakan cara ideal untuk menyiapkan aktuator keramik piezoelektrik. Kolom PZT dengan diameter 25 mm dan tinggi 250 mm telah disiapkan, namun terdapat kendala berupa keruntuhan dan ketidakkompakan kolom PZT pada saat proses sintering. Selain itu, peralatan yang diperlukan untuk teknologi mahal dan tidak kondusif untuk promosi skala besar.

Proses cetakan silikon menggabungkan teknologi pemesinan mikro dan teknologi pembentukan bahan wafer silikon. Wafer silikon mesin mikro dapat digunakan sebagai cetakan untuk menembus batas pemesinan mikro dari metode pemotongan pisau berlian, dan kolom PZT dapat dibuat dengan pengepresan isostatik panas dalam cetakan. Sinteringnya padat dan menjaga susunannya tetap rapi. Proses proses cetakan silikon adalah lapisan lem fotosensitif yang dilapisi pada permukaan wafer silikon dengan mesin homogenisasi, kemudian ditempatkan di bawah masker untuk pemaparan, dan setelah pengembangan, pra-desain dibentuk pada lapisan fotosensitif. Pola yang bagus. Wafer silikon fotosensitif dikenai etsa ion reaktif, dan bagian yang tidak dilindungi oleh fotoresist digoreskan ke dalam mikropori. Setelah cetakan disiapkan, bubur bubuk PZT (mengandung bahan pengikat) dituangkan ke atasnya, dikeringkan, dihilangkan lemaknya, disegel secara vakum ke dalam amplop kaca, dan dilakukan pengepresan isostatik panas. Terakhir, mode silikon secara selektif dietsa menggunakan gas khusus (XeF2) untuk mendapatkan susunan kolom mikro PZT. Setelah susunan mikrokolom PZT diperoleh, polimer yang sesuai dilemparkan ke atasnya dan gelembung dihilangkan dengan menyedot debu. Setelah proses curing, kedua sisi PZT vertikal transduser tabung silinder piezo digiling sampai pilar PZT yang terkubur dalam polimer memperlihatkan kedua permukaan ujungnya. Selanjutnya, film logam diendapkan uap di kedua sisi komposit sesuai dengan pola yang dirancang, dan kemudian PZT dipolarisasi untuk mendapatkan susunan driver keramik piezoelektrik yang padat dan teratur. Susunan keramik piezo yang padat diperoleh dengan metode ini. Kolom mikro memiliki tinggi 90 m, panjang sisi 7 m, dan rasio aspek hingga 12. Lebih dari 20.000 mikrokolom PZT yang diperoleh dalam percobaan tidak ditemukan adanya deformasi, kerusakan atau keruntuhan pada salah satu mikrokolom PZT. Meskipun susunan mikropilar yang ideal dapat diperoleh melalui proses cetakan silikon, prosesnya rumit dan konsumsi energi dalam proses persiapannya besar. Dibandingkan dengan ini, deposisi elektroforesis memiliki keunggulan berupa kesederhanaan, kenyamanan, biaya rendah, dan daur ulang bahan mentah. 

Susunan mikropilar dan film tebal PZT dibuat melalui proses deposisi elektroforesis. Berdasarkan penelitian keduanya yang merangkum alur proses deposisi elektroforesis untuk menyiapkan susunan mikrokolom PZT. Pertama, konsentrasi tertentu Tabung silinder piezoceramic Pzt disiapkan, dan HCl pekat ditambahkan sebagai zat pendispersi untuk menyerap H+ pada permukaan partikel, sehingga partikel tersuspensi. Grafit digunakan sebagai elektroda positif dan negatif, dan Pt berlapis Pt digunakan sebagai substrat, yang dibuat dengan etsa ion reaktif. Wafer silikon berlapis Pt dihubungkan ke elektroda negatif dengan perekat konduktif untuk memastikan potensi substrat dan elektroda, sehingga mewujudkan deposisi elektroforesis, dan bubuk PZT dengan H+ diendapkan ke dalam mikropori pada wafer silikon. Setelah aktivasi sintering suhu rendah, susunan mikrokolom padat dapat diperoleh. Kemudian, dengan menggunakan elektroda pelapisan, polarisasi, dan pasca-pemrosesan lainnya yang sama seperti proses cetakan silikon, diperoleh susunan driver keramik piezoelektrik dengan kinerja luar biasa dan keselarasan yang padat. Proses pencetakan tanpa cetakan, metode pemotongan mekanis presisi, dan teknologi pemrosesan LIGA sulit memenuhi persyaratan proses untuk menyiapkan susunan mikrokolom aktuator keramik piezoelektrik. Proses cetakan silikon dan proses deposisi elektroforesis menunjukkan keuntungan yang besar, tidak hanya menembus batasan ukuran, tetapi juga memperoleh kinerja yang sangat baik dan susunan kolom mikro yang tersusun rapi, yang sangat cocok untuk menyiapkan susunan driver keramik piezoelektrik untuk tampilan.