Applicazione della ceramica piezoelettrica nella tecnologia dei display(二)

Metodo di taglio meccanico preciso:

Il taglio meccanico di precisione è un metodo comune per produrre micro dispositivi piezoelettrici. Utilizza una fresa diamantata per tagliare un blocco di materiale piezoelettrico o una pellicola spessa in micropilastri e disporli in una matrice per l'ulteriore assemblaggio in un dispositivo. Tuttavia, esistono limitazioni dimensionali nella lavorazione di microdispositivi piezoelettrici mediante taglio meccanico ed è difficile elaborare matrici di microcolonne di diverse decine di micrometri o meno. Allo stesso tempo, le ceramiche piezoelettriche hanno generalmente una bassa resistenza e una scarsa tenacità. Tutto ciò comporta maggiori difficoltà nel taglio meccanico.

Il processo di formatura dello stampo di dischi piezoelettrici La ceramica piezoelettrica è un metodo comune per preparare matrici di micro-pilastri in ceramica piezoelettrica e dispositivi microelettronici tridimensionali, che possono superare i limiti dimensionali della lavorazione. Il metodo comprende le fasi di una piastra di Si, un polimero o una pellicola di Al 2 O 3 come modello e combina le tecniche di stampaggio a iniezione, deposizione elettrochimica, deposizione di vapore chimico, ecc. Si tratta di preparare un materiale strutturale colonnare che abbia lo stesso diametro dei pori e un orientamento uniforme. La tecnologia di lavorazione è una tecnologia di microlavorazione sviluppata dal Centro di ricerca energetica in Germania con la sorgente di raggi X con radiazione di sincrotrone. Combina attacco mediante radiazione, elettroformatura e microstampaggio per produrre microcomponenti come plastica, metalli e ceramica. Il rapporto profondità-larghezza della lavorazione può arrivare fino a 200 volte, il che è un modo ideale per preparare attuatori piezoelettrici in ceramica. Sono state preparate colonne PZT con un diametro di 25 mm e un'altezza di 250 mm, ma si verificano problemi come collasso e non compattezza della colonna PZT durante il processo di sinterizzazione. Inoltre, le attrezzature necessarie alla tecnologia sono costose e non favoriscono una promozione su larga scala.

Il processo dello stampo in silicio combina la tecnologia di microlavorazione e la tecnologia di formazione del materiale dei wafer di silicio. Il wafer di silicio microlavorato può essere utilizzato come stampo per superare il limite di microlavorazione del metodo di taglio con lama diamantata e la colonna PZT può essere realizzata mediante pressatura isostatica a caldo nello stampo. La sinterizzazione è densa e mantiene una disposizione ordinata. Il processo del processo di stampo in silicio è uno strato di colla fotosensibile che viene rivestito sulla superficie del wafer di silicio da una macchina omogeneizzante, quindi posizionato sotto la maschera per l'esposizione e, dopo lo sviluppo, viene formato un pre-disegno sullo strato fotosensibile. Buon modello. Il wafer di silicio fotosensibile viene sottoposto ad attacco con ioni reattivi e la porzione non protetta dal fotoresist viene incisa nei micropori. Dopo che lo stampo è stato preparato, l'impasto della polvere PZT (contenente il legante) viene versato sullo stesso, essiccato, sgrassato, sigillato sotto vuoto nell'involucro di vetro e sottoposto a pressatura isostatica a caldo. Infine, la modalità del silicio viene attaccata selettivamente utilizzando un gas speciale (XeF2) per ottenere una matrice di microcolonne PZT. Dopo che è stata ottenuta la matrice di microcolonne PZT, su di essa viene colato un polimero adatto e le bolle vengono rimosse mediante aspirazione. Dopo la polimerizzazione, i due lati del PZT verticale I trasduttori piezoelettrici a tubo cilindrico vengono rettificati fino a quando i pilastri PZT sepolti nel polimero non espongono entrambe le facce terminali. Successivamente, la pellicola metallica viene depositata tramite vapore su entrambi i lati del composito secondo lo schema progettato, quindi il PZT viene polarizzato per ottenere un array di driver ceramici piezoelettrici denso e ordinato. Con questo metodo è stata ottenuta una densa matrice di piezoceramica. Le microcolonne erano alte 90 m, lunghe 7 m e avevano proporzioni fino a 12. Oltre 20.000 microcolonne PZT ottenute nell'esperimento non hanno riscontrato deformazioni, danni o collassi di una microcolonna PZT. Sebbene la matrice di micropilastri ideale possa essere ottenuta mediante il processo dello stampo in silicio, il processo è complicato e il consumo di energia del processo di preparazione è elevato. Rispetto a questo, la deposizione elettroforetica presenta i vantaggi di semplicità, praticità, basso costo e riciclaggio delle materie prime. 

La matrice di micropilastri e il film spesso PZT vengono preparati mediante un processo di deposizione elettroforetica. Basato sulla ricerca dei due, che riassume il flusso del processo di deposizione elettroforetica per preparare l'array di microcolonne PZT. Innanzitutto, una certa concentrazione di Viene preparato un tubo cilindrico piezoceramico Pzt e viene aggiunto HCl concentrato come agente disperdente per adsorbire H+ sulla superficie delle particelle, sospendendo così le particelle. La grafite è stata utilizzata come elettrodi positivi e negativi e come substrato è stato utilizzato un Pt placcato in Pt, che è stato preparato mediante attacco con ioni reattivi. Il wafer di silicio placcato Pt è collegato all'elettrodo negativo tramite un adesivo conduttivo per garantire il potenziale del substrato e dell'elettrodo, realizzando così la deposizione elettroforetica, e la polvere PZT con H+ viene depositata nei micropori sul wafer di silicio. Dopo la sinterizzazione di attivazione a bassa temperatura, è possibile ottenere una fitta schiera di microcolonne. Quindi, utilizzando lo stesso elettrodo di placcatura, polarizzazione e altre operazioni di post-elaborazione del processo con stampo in silicio, si ottiene un array di driver ceramici piezoelettrici con prestazioni eccellenti e allineamento denso. Il processo di stampaggio senza stampo, il metodo di taglio meccanico di precisione e la tecnologia di lavorazione LIGA sono difficili da soddisfare i requisiti di processo per la preparazione della serie di microcolonne dell'attuatore ceramico piezoelettrico. Il processo di stampo in silicio e il processo di deposizione elettroforetica mostrano grandi vantaggi, non solo superano i limiti di dimensione, ma ottengono anche prestazioni eccellenti e array di microcolonne ben disposti, che sono molto adatti per preparare array di driver piezoelettrici in ceramica per display.