Tillämpning av piezoelektrisk keramik i displaytekniken (二)

Exakt mekanisk skärmetod:

Mekanisk precisionsskärning är en vanlig metod för tillverkning av piezoelektriska mikroenheter. Den använder en diamantskärare för att skära ett block av piezoelektriskt material eller en tjock film till mikropelare och arrangera dem i en array för vidare montering till en enhet. Emellertid finns det dimensionella begränsningar vid bearbetning av piezoelektriska mikroanordningar genom mekanisk skärning, och det är svårt att bearbeta mikrokolumnuppsättningar på flera tiotals mikrometer eller mindre. Samtidigt har piezoelektrisk keramik i allmänhet låg hållfasthet och dålig seghet. Alla dessa försvårar mekanisk skärning.

Formbildningsprocessen av piezoelektriska skivor piezoelektrisk keramik är en vanlig metod för att förbereda piezoelektriska keramiska mikropelarmatriser och tredimensionella mikroelektroniska enheter, som kan bryta igenom dimensionsgränserna för bearbetning. Metoden omfattar stegen av en Si-platta, en polymer eller en Al 2 O 3-film som mall, och kombinerar teknikerna för formsprutning, elektrokemisk avsättning, kemisk ångavsättning, etc. Det är att framställa ett kolumnärt strukturmaterial som har samma pordiameter och enhetlig orientering. Processtekniken är en mikrobearbetningsteknik utvecklad av Energy Research Center i Tyskland med synkrotronstrålningsröntgenkällan. Den kombinerar stråletsning, elektroformning och mikroformning för att producera mikrokomponenter som plast, metall och keramik. Djup-till-bredd-förhållandet för bearbetning kan vara upp till 200 gånger, vilket är ett idealiskt sätt att förbereda piezoelektriska keramiska ställdon. PZT-kolonner med en diameter på 25 mm och en höjd av 250 mm har förberetts, men det finns problem som kollaps och icke-kompakthet hos PZT-kolonnen under sintringsprocessen. Dessutom är utrustningen som krävs för att tekniken är dyr och är inte gynnsam för storskalig marknadsföring.

Kiselformprocessen kombinerar mikrobearbetningstekniken och materialformningstekniken för kiselwafers. Den mikrobearbetade kiselskivan kan användas som en form för att bryta igenom gränsen för mikrobearbetning av diamantbladsskärningsmetoden, och PZT-kolonnen kan tillverkas genom varm isostatisk pressning i formen. Sintringen är tät och håller ett snyggt arrangemang. Processen för kiselformprocessen är ett skikt av fotokänsligt lim som beläggs på kiselskivans yta av en homogeniseringsmaskin och sedan placeras under masken för exponering, och efter framkallning bildas en fördesign på det ljuskänsliga skiktet. Bra mönster. Den ljuskänsliga kiselskivan utsätts för reaktiv jonetsning och den del som inte skyddas av fotoresisten etsas in i mikroporer. Efter att formen framställts hälls uppslamningen av PZT-pulvret (innehållande bindemedlet) därpå, torkas, avfettas, vakuumförseglas i glashöljet och utsätts för varm isostatisk pressning. Slutligen etsas kiselläget selektivt bort med hjälp av en speciell gas (XeF2) för att erhålla en PZT-mikrokolonnmatris. Efter att PZT-mikrokolonnarrayen erhållits gjuts en lämplig polymer därpå och bubblorna avlägsnas genom vakuum. Efter härdning, de två sidorna av den vertikala PZT piezocylinderrörsgivare slipas tills PZT-pelarna begravda i polymeren exponerar båda ändytorna. Därefter ångavsätts metallfilmen på båda sidor av kompositen enligt det designade mönstret, och sedan polariseras PZT för att erhålla en tät och ordnad piezoelektrisk keramisk drivenhet. En tät uppsättning av piezokeramik erhölls med denna metod. Mikrokolumnerna var 90 m höga, 7 m i sidlängd och upp till 12 i bildförhållande. Mer än 20 000 PZT-mikrokolonner som erhölls i experimentet hittade inte deformation, skada eller kollaps av en PZT-mikrokolonn. Även om den ideala mikropelaruppsättningen kan erhållas genom kiselformprocessen, är processen komplicerad och energiförbrukningen för beredningsprocessen är stor. Jämfört med detta har elektroforetisk avsättning fördelarna av enkelhet, bekvämlighet, låg kostnad och återvinning av råmaterial. 

Mikropelarmatrisen och PZT-tjockfilmen framställs genom elektroforetisk avsättningsprocess. Baserat på forskningen av de två, som sammanfattar processflödet av elektroforetisk avsättning för att förbereda PZT-mikrokolonnarray. Först en viss koncentration av Pzt piezokeramiskt cylinderrör förbereds och koncentrerad HCl tillsätts som ett dispergeringsmedel för att adsorbera H+ på partiklarnas yta och därigenom suspendera partiklarna. Grafit användes som de positiva och negativa elektroderna, och en Pt-pläterad pläterad Pt användes som substrat, som framställdes genom reaktiv jonetsning. Den Pt-pläterade kiselskivan är ansluten till den negativa elektroden med ett ledande lim för att säkerställa potentialen hos substratet och elektroden, och därigenom realisera elektroforetisk avsättning, och PZT-pulvret med H+ avsätts i mikroporerna på kiselskivan. Efter lågtemperaturaktiveringssintring kan en tät uppsättning mikrokolonner erhållas. Sedan, med användning av samma pläteringselektrod, polarisering och annan efterbearbetning som kiselformprocessen, erhålls en piezoelektrisk keramisk drivenhet med utmärkt prestanda och tät inriktning. Den formlösa gjutningsprocessen, den mekaniska precisionsskärningsmetoden och LIGA-processtekniken är svåra att uppfylla processkraven för att förbereda den piezoelektriska keramiska ställdonets mikrokolumnuppsättning. Kiselformprocessen och den elektroforetiska avsättningsprocessen visar stora fördelar, den bryter inte bara igenom storleksbegränsningen, utan erhåller också utmärkt prestanda och prydligt arrangerade mikrokolumnmatriser, vilket är mycket lämpligt för att förbereda piezoelektriska keramiska drivrutiner för displayer.