Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2020-03-16 Herkunft:Powered
Piezoelektrische Keramik-Mikro-Actuatoren sind neue Festkörper-Aktuatoren vom Typ Festkörper, die mit dem inversen piezoelektrischen Effekt hergestellt wurden. Sie werden häufig in High -Tech -Feldern wie Präzisionsoptik, Mikromechanik, Mikroelektronik und Computeranwendungen eingesetzt. Diese Anwendungen erfordern, dass piezoelektrische Keramikgeräte eine kleine, niedrige Fahrspannung, große Verschiebung und Integration sind. In der Vergangenheit wurden durch die Dicke des einzelnen Keramikmembrans mehrschichtige piezoelektrische Keramik -Mikroaktuatoren, die durch Piezoelektrik -Keramik mit einem Klebstoff gebildet wurden. Einschränkung (es ist ziemlich schwierig, ein Keramikmonolithikum mit einer Dicke von 200 & mgr; m oder weniger herzustellen), das Gerät kann nicht miniaturisiert und integriert werden, und der Klebstoff im Gerät erzeugt das Gerät unter der Wirkung eines elektrischen Feldes, das, das, das, das, das, das, das, das, das, das, das, das, das erzeugt, was ein elektrisches Feld erzeugt, das, was ist der Präzision der Verschiebungsregelung nicht förderlich, insbesondere das Gerät unter der Wirkung eines hohen elektrischen Feldes für lange Zeit, der Klebstoff ist leicht aus demPiezo -RingschweißkomponentenBlatt, das die Geräteleistung verschlechtert, und sogar das Phänomen der Gerätefraktur, die die Lebensdauer des Geräts verkürzt und der Anwendung große Vorteile bringt. In den letzten Jahren wurde die mehrschichtige Chip-Piezoelektrik-Keramik mit dem grünen Gussprozess der Piezoceramics und der gemeinsamen Technologie des Green-Green-Green-Green-Films und des internen Elektroden-Keramik-Mikroaktuators (MMPA) eine neue Art von funktionaler Ceramic-Geräte verwendet, die eine neue Art von funktionaler Ceramic-Gerät (MMPA). Hervorragende Leistung für großflächige Produktion. Dieses mehrschichtige Chip -Gerät ist aufgrund des Gussprozesses leicht zu einer Filmdicke von weniger als 100 μm zu produzieren. Nach dem Brennen sind die Piezo -Keramikschichten direkt an die interne Elektrode gebunden, ohne dass eine Kleberbindung erforderlich ist. Daher kann das Gerät miniaturisiert und miniaturisiert werden, die Kriechleistung des Geräts wird ebenfalls erheblich verbessert und das Schichtphänomen zwischen den Keramikschichten erheblich verbessert. Es wird effektiv überwunden, was die Lebensdauer des Geräts erheblich verbessert. Dieser Artikel berichtet über einen mehrschichtigen Chip-Typ und einen hohen Leiter-PZT-Systemdruck, der mithilfe der Ceramic Casting-Technologie und der internen Elektrode-Kinning-Technologie von Keramik-Green-Film / Metall ausgeführt wird. Dies ist das erste Mal für einen elektrischen Keramik-Mikroaktuator in diesem Land. In diesem Artikel wird hauptsächlich die statischen und dynamischen Verschiebungseigenschaften dieses Geräts untersucht.
Der Prozessfluss zur Herstellung eines mehrschichtigen Chip-Piezoelektrik-Keramik-Mikro-Actuators muss 10 Hauptprozessschritte durchlaufen IS XPB (Zn1/3NB2/3) O3+ypbzro3+ZPBTIO3, (PZN-PZ-PT), (x+y+z = 1),
Dann werden das PZT -Keramikpulver und der organische Additiv in einem bestimmten Festkörperverhältnis gleichmäßig gemischt, um eine einheitliche Keramikschlammung zu erhalten, und die Keramikschlammung wird zum Gießen in einem Trichter auf einer Gussmaschine gegossen. Und organische Trägergeschwindigkeit, um einen gleichmäßigen, dichten, grünen Film mit einer gewissen Dicke zuzubereiten. Der gegossene grüne Film wird in einen PZT -Keramik -grünen Film einer bestimmten Form und ein Muster mit einer Musterelektrodenpaste gestanzt, und dann wird der mit Elektroden gedruckte Keramik -grüne Film in eine spezielle Form gelegt und in einer bestimmten Reihenfolge laminiert, um eine zu erhalten Mehrschichtiger Piezo -Keramik. Nach dem Schneiden des mehrschichtigen Körpers mehrerer mehrschichtiger Keramikgeräte gemäß der Größe des aktiven Bereichs des Geräts, setzen Sie sie in einen reinen Al2o3 -Tiegel und packen Sie sie langsam zusammen. Die beiden Enden des Mehrschicht -Chip -Geräts sind mit AG -externen Elektroden abgedeckt, 650 c, 650 c Silber verbrannt, Hochtemperaturpolarisation (Polarisationszeit 30 min, elektrisches Feld 4000 V / mm, Temperatur 140 ° C). Konvektion dicker Film und interne Elektrode mit hoher Temperatur und erhielt schließlich einen mehrschichtigen Chip-Piezoelektrik-Keramik-Mikro-Actuator mit einer aktiven Fläche von 5 mm × 6 mm und einer Gesamtdicke von 2 mm (die piezoelektrische Keramikschicht beträgt 35 Schichten, jede Schicht ist 47 & mgr; m dick und dick und beträgt 47 & mgr; m dick und beträgt und jeweil Die oberen und unteren Oberflächenschichten sind etwa 120 μm dick).
Der piezoelektrische D33 -Koeffizient desPiezo -Keramikkomponentenwurde vom Institut für Akustik der chinesischen Akademie der Wissenschaften gemessen. Die Mikro-Fläche-Mikrostruktur des Mehrschichtgeräts wurde mit einem von der Instrumentenfabrik der chinesischen Akademie der Wissenschaften hergestellten Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet. Der Verschiebungswert des elektrischen Keramik-Mikroaktuators wird durch den hergestellten DGS-6-Induktivitätstester getestet. Die Auflösung beträgt 0,01 μm. Die dynamische Verschiebung wird durch einen einzelnen Laserstrahl gemäß dem Prinzip des Doppeleffekts getestet. Die Auflösung beträgt 0,005 μm.
Für eine piezoelektrische Keramik unterliegt einer ständigen externen Spannung, wenn eine Spannung auf zwei Oberflächen senkrecht zur Dicke (Polarisationsrichtung) angewendet wird und nur die piezoelektrische Verformung auf lineare Deformation berücksichtigt, kann dies aus der piezoelektrischen Gleichung bekannt sein. Die Verschiebung der Elektrokeramik in der Längsendickrichtung wird ausgedrückt.
Wenn D33 der piezoelektrische Dehnungskoeffizient ist, ist V die angelegte Spannung und T die Dicke des Keramikmonoliths. Die Gleichung zeigt, dass die Verschiebung des piezoelektrischen Blattes in der Dickungsrichtung und der piezoelektrische. Der Dehnungskoeffizient D33 ist proportional zur angelegten Spannung V und hat nichts mit der Dicke zu tun. Wenn jedoch das angelegte elektrische Feld geändert wird, ist die vom Gerät erzeugte Verschiebung nicht nur proportional zum piezoelektrischen Koeffizienten D33 und dem elektrischen Feld, sondern auch proportional zur Dicke, die sie proportional ist. Es ist ersichtlich, dass die Verschiebung der piezoelektrischen Keramik in der Dicke mit dem Arbeitsmodus des von der piezoelektrischen Keramik ausgewählten Verschiebungsantriebs zusammenhängt. Bei Anwendung sollten die beiden Faktoren der angelegten Spannung und des elektrischen Feldes gleichzeitig berücksichtigt werden. Anwendung unter nahezu brawdown elektrischem Feld; Gleichzeitig sollte die Arbeitsspannung so niedrig wie möglich sein, und die Verschiebung sollte so groß wie möglich sein.
Für ein Gerät mit einer bestimmten angelegten Spannung kann die Reduzierung der Dicke des Keramikblatts den Zweck erreichen, die Größe des Geräts in Dicke zu verringern. Wenn das mehrschichtige Piezoceramic -Blatt mechanisch in Reihe, elektrisch parallel angeschlossen und die Piezo -Keramikschicht miteinander verbunden ist, nimmt die Polarisationsrichtung der benachbarten Piezo -Keramikwandler die umgekehrte Struktur. Wenn der mehrschichtige piezoelektrische Keramik-Mikrofahrer mit einer Betriebsspannung angewendet wird, wird seine Längsschnittverschiebung überlagert, die ausgedrückt werden kann.
Wo N die Anzahl der Piezo-Keramik-Laminate ist, dh die Verschiebung des mehrschichtigen piezoelektrischen Keramik-Mikro-Actuators wird im Vergleich zu einem einzelnen Stück piezoelektrischer Keramik um n-mal vergrößert. Wenn die Verschiebung jedoch auf dem elektrischen Feld basiert, das von jedem piezoelektrischen Keramikblatt angewendet wird, wenn die Änderung ist, kann Gleichung (2) ausgedrückt werden.
Wobei t die Dicke jeder piezoelektrischen Keramik ist und L die Gesamtdicke des Mehrschichtgeräts ist. Vergleich der Ausdrücke von Gleichungen (3) und (1) ist festzustellen, dass wenn die Gesamtdicke des Mehrschichtgeräts ist. Wenn die Dicke t gleich ist, sind die beiden Gleichungen gleich, was darauf hinweist, dass wenn die von jedem piezoelektrische Keramikstück des Mehrschichtgeräts angewendete elektrische Feldintensität die gleiche ist wie die eines einzelnen Stücks piezoelektrischer Keramik, die Verschiebungsmenge von Die beiden sind gleich. Die angelegte Spannung ist n -mal niedriger als die eines monolithischen piezoelektrischen Keramiks.
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass zwar monolithische piezoelektrische Keramik auch eine Verschiebung im Mikronskala erreichen kann, indem sie die Filmdicke erhöht, die angewendete Arbeitsspannung Tausende von Volt betragen muss, was der Anwendung nicht förderlich ist. Als Änderung hat es zwei verschiedene Funktionen, die Menge der Verschiebung zu verstärken und die Betriebsspannung zu reduzieren. Insbesondere wenn das mehrschichtige Gerät das elektrische Feld konstant hält, kann die Gesamtdicke erhöht werden, indem die Anzahl der Schichten des Geräts erhöht wird. Daher wird es praktisch angewendet. Wenn mehrschichtige Geräte nicht nur eine vergrößerte Verschiebung haben, sondern auch die Betriebsspannung effektiv reduzieren können.
Die Gesamtdicke beträgt 2 mm (die piezoelektrische Keramikschicht beträgt 35 Schichten, jede Schicht ist 47 & mgr; m dick und die oberen und unteren Oberflächenschichten sind jeweils etwa 120 μm dick), was vom Keramik -Blankfilmguss und dem Keramik hergestellt wird / Metall-Innenelektrode-Kinningstechnologie. Die weißen parallele Streifen im Bild sind Metallinterne Elektroden mit PZT -Keramikschichten zwischen den inneren Elektroden. Viele Poren mit einer Größe mehrerer Mikrometer können in der beobachtet werdenPiezo -Keramikring. Dies liegt an dem Keramikguss. Organische Materialien wie Bindemittel und Weichmacher belegen einen bestimmten Anteil im grünen Film. Wenn die Keramik / Innenelektroden gemeinsam sind, führt die Verflüchtigung der organischen Materialien in diesen Filmen zu vielen großen Poren in der PZT-Keramikschicht. Diese Poren befinden sich jedoch in der PZT -Serie. Die elektromechanischen Eigenschaften der PZT -Keramikschicht sind im Gusskeramikblatt nicht ernsthaft betroffen. Dieses Ergebnis stimmt im Wesentlichen mit dem elektromechanischen Koeffizienten der pbnn starren piezoelektrischen Keramik überein, die nach der Gussmethode hergestellt wurde. Daher kann berücksichtigt werden, dass die elektromechanischen Parameter der durch die Gussmethode erhaltenen Piezokeramik im Grunde genommen mit der des Keramikblatts durch die trockene Pressemethode gleich sind.
