Застосування п'єзоелектричної кераміки в технології відображення (二)

Точний механічний спосіб різання:

Прецизійне механічне різання є поширеним методом виготовлення п’єзоелектричних мікропристроїв. Він використовує алмазний різець для розрізання блоку п’єзоелектричного матеріалу або товстої плівки на мікроколонки та формування їх у масив для подальшого складання в пристрій. Однак існують обмеження розмірів при обробці п’єзоелектричних мікропристроїв шляхом механічного різання, і важко обробляти масиви мікроколонок розміром у кілька десятків мікрометрів або менше. У той же час п'єзокераміка, як правило, має низьку міцність і низьку в'язкість. Усе це ускладнює механічне різання.

Процес формування форми П'єзоелектричні диски П'єзоелектрична кераміка - це звичайний метод підготовки п'єзоелектричних керамічних мікростійкових масивів і тривимірних мікроелектронних пристроїв, які можуть виходити за межі розмірів механічної обробки. Спосіб включає в себе етапи пластини Si, полімеру або плівки Al 2 O 3 як шаблону, а також поєднання методів лиття під тиском, електрохімічного осадження, хімічного осадження з парової фази тощо. Він полягає в підготовці стовпчастого структурного матеріалу, який має однаковий діаметр пор і рівномірну орієнтацію. Технологія обробки — це технологія мікрообробки, розроблена Центром енергетичних досліджень у Німеччині з джерелом рентгенівського випромінювання синхротронного випромінювання. Він поєднує радіаційне травлення, електроформування та мікроформування для виробництва мікрокомпонентів, таких як пластик, метали та кераміка. Співвідношення глибини до ширини обробки може бути до 200 разів, що є ідеальним способом підготовки п'єзоелектричних керамічних приводів. Підготовлені колони ЦТС діаметром 25 мм і висотою 250 мм, але є проблеми, такі як обвал і некомпактність колони ЦТС під час процесу спікання. Крім того, необхідне для техніки обладнання дороге і не сприяє масштабному просуванню.

Процес формування кремнієвої форми поєднує технологію мікромеханічної обробки та технологію формування матеріалу кремнієвих пластин. Кремнієву пластину, оброблену мікрообробкою, можна використовувати як прес-форму, щоб подолати обмеження мікрообробки методу різання алмазним лезом, а колону PZT можна виготовити гарячим ізостатичним пресуванням у формі. Спікання щільне і зберігає акуратне розташування. Процес виготовлення кремнієвої форми — це шар світлочутливого клею, який наноситься на поверхню кремнієвої пластини гомогенізуючою машиною, а потім поміщається під маску для експонування, а після прояву на фоточутливому шарі формується попередній дизайн. Гарний візерунок. Світлочутлива кремнієва пластина піддається реактивному іонному травленню, а незахищена фоторезистом частина витравлюється в мікропори. Після того, як форма підготовлена, на неї виливають суспензію порошку PZT (містить сполучну речовину), висушують, знежирюють, запечатують у скляну оболонку під вакуумом і піддають гарячому ізостатичному пресуванню. Нарешті, мода кремнію вибірково витравлюється за допомогою спеціального газу (XeF2) для отримання масиву мікроколонок PZT. Після отримання масиву мікроколонок PZT на нього наливають відповідний полімер і бульбашки видаляють вакуумуванням. Після затвердіння дві сторони вертикального PZT П'єзоциліндричні трубчасті перетворювачі шліфуються до тих пір, поки стовпи PZT, занурені в полімер, не відкриють обидві торцеві поверхні. Далі металева плівка осаджується з парової фази на обидві сторони композиту відповідно до розробленого шаблону, а потім PZT поляризується для отримання щільної та впорядкованої п’єзоелектричної керамічної матриці драйверів. Цим методом було отримано щільний масив п’єзокераміки. Мікроколони мали висоту 90 м, довжину сторін 7 м і співвідношення сторін до 12 м. Отримані в експерименті понад 20 000 мікроколонок ЦТС не виявили деформації, пошкодження або зруйнування однієї мікроколонки ЦТС. Незважаючи на те, що ідеальний мікропилярний масив можна отримати за допомогою процесу кремнієвої форми, цей процес є складним, і процес підготовки є великим споживанням енергії. У порівнянні з цим електрофоретичне осадження має такі переваги, як простота, зручність, низька вартість і переробка сировини. 

Мікропилярний масив і товсту плівку PZT готують шляхом електрофоретичного осадження. На основі двох досліджень, які підсумовують процес електрофоретичного осадження для приготування масиву мікроколонок PZT. По-перше, певна концентрація Готують п’єзокерамічну трубку циліндра Pzt і додають концентровану HCl як диспергувальний агент для адсорбції H+ на поверхні частинок, таким чином суспендуючи частинки. В якості позитивного і негативного електродів використовувався графіт, а в якості підкладки була використана платинова Pt, яка була підготовлена ​​реактивним іонним травленням. Кремнієва пластина з платиновим покриттям з’єднана з негативним електродом за допомогою провідного адгезиву для забезпечення потенціалу підкладки та електрода, таким чином реалізуючи електрофоретичне осадження, а порошок PZT з H+ осідає в мікропори на кремнієвій пластині. Після низькотемпературного активаційного спікання можна отримати щільний масив мікроколон. Потім, використовуючи той самий електрод для покриття, поляризацію та іншу додаткову обробку, що й процес кремнієвої форми, отримується масив п’єзоелектричних керамічних драйверів із чудовою продуктивністю та щільним вирівнюванням. Процес безформового формування, метод прецизійного механічного різання та технологія обробки LIGA важко задовольнити вимоги до процесу підготовки масиву мікроколонок п’єзоелектричного керамічного приводу. Процес кремнієвої форми та процес електрофоретичного осадження демонструють великі переваги, вони не тільки подолають обмеження розміру, але й отримають чудову продуктивність і акуратно організовані масиви мікроколонок, що дуже підходить для підготовки масивів п’єзоелектричних керамічних драйверів для дисплеїв.