一種壓電雙晶片制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，纖維板預(yù)浸料在高溫定向壓力作用下使纖維板預(yù)浸料自身含有的未固化環(huán)氧樹脂的熔化、擴(kuò)散、固化實現(xiàn)中間支撐片與壓電體之間的粘接，實現(xiàn)壓電體與中間支撐片的同時固化成型。獲得的壓電雙晶片具有工作可靠、壽命長的特點。
【專利說明】一種壓電雙晶片制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓電陶瓷驅(qū)動器和傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種壓電雙晶片制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用壓電技術(shù)的正壓電效應(yīng)或者逆壓電效應(yīng)，形成的雙壓電晶片型的壓電驅(qū)動器或傳感器，可作為智能控制的核心控制元件使用。輸送氣體液體的壓電泵多采用簡支梁雙壓電晶片，利用壓電晶片的逆壓電效應(yīng)，驅(qū)動整個壓電驅(qū)動振子的彎張振動來改變壓電驅(qū)動振子與殼體之間形成容積室的體積，實現(xiàn)氣體液體連續(xù)負(fù)壓吸入和加壓排出。壓電閥亦采用懸臂梁雙壓電晶片，在壓電晶片逆壓電效應(yīng)的作用下，驅(qū)動整個壓電驅(qū)動振子的自由端運動，從而實現(xiàn)閥體開關(guān)的功能。針織機(jī)選針器亦是采用壓電雙晶片作為轉(zhuǎn)換元件，利用控制器發(fā)送的脈沖信號作用于壓電雙晶片上，靠壓電驅(qū)動片的逆壓電效應(yīng)，使壓電雙晶片產(chǎn)生撓度位移和彎距來控制選針。
[0003]現(xiàn)有的壓電雙晶片的中間支撐片一般采用的材料為黃銅片、鈹青銅片、不銹鋼片、纖維板或其它特種材質(zhì)等。傳統(tǒng)壓電雙晶片中的上下壓電體與中間支撐片之間的聯(lián)結(jié)一般采用環(huán)氧樹脂粘接劑來實現(xiàn)粘接(見圖7、圖8)。但是粘接工藝中，中間支撐片與環(huán)氧樹脂粘接層之間屬于不同材質(zhì)，粘接層與中間支撐片容易分層、開裂或脫落，導(dǎo)致雙晶片失效。雖然國內(nèi)外研發(fā)人員在中間支撐體表面進(jìn)行活化處理，增強(qiáng)與環(huán)氧樹脂之間的結(jié)合力，但是處理效果容易出現(xiàn)偏差，非常容易出現(xiàn)粘接缺陷問題，導(dǎo)致器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為克服上述【背景技術(shù)】的不足，有效解決壓電雙晶片中的粘接層失效問題，而提出的一種壓電雙晶片制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種壓電雙晶片制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:將帶電極的下壓電體和帶電極的上壓電體采用水洗、酒精洗和丙酮洗，并在
80 - 150°C烘干待用；
第二步:將未固化的纖維板預(yù)浸料切割成需要的尺寸待用；
第三步:將帶電極的下壓電體、帶電極的上壓電體、未固化的纖維板預(yù)浸料、引出電極銅箔按照下壓電體-引出電極銅箔-纖維板預(yù)浸料-引出電極銅箔-上壓電體的方式相互疊在一起，形成多層組合體；
第四步:將步驟三的多層組合體放在帶定向施加壓力功能的加熱設(shè)備中固化，固化壓力 2-100kg/cm2，固化溫度 120-210°C，固化時間 60_240min ；
第五步:將步驟四中固化后的雙晶片按照一定的極化方式極化，極化溫度為20-150°C，極化電壓1000 - 5000V/mm，極化時間10_60min，獲得具有壓電效應(yīng)的壓電雙晶片;
第六步:將壓電雙晶片進(jìn)行多次切割或磨削，形成特殊尺寸的壓電雙晶片，加工方式包括為劃片、外圓切割、內(nèi)圓切割、平面磨、外圓磨。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，所述的上下壓電體的電極材料包括銀電極、銀鈀電極、鎳電極、金電極、銅電極、鋁電極。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，所述的未固化的纖維板預(yù)浸料高溫壓力固化后形成雙晶片的中間支撐片，而纖維板預(yù)浸料自身含有的預(yù)浸料樹脂熔化、擴(kuò)散、固化實現(xiàn)帶電極的下壓電體、帶電極的上壓電體、引出導(dǎo)電銅箔、中間支撐片之間的聯(lián)結(jié)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，所述的預(yù)浸料樹脂為環(huán)氧樹脂。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，所述的纖維為玻璃纖維或碳纖維。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，所述的纖維編織方式包括普通雙向編織方式、多軸向編織方式、單向編織方式。
[0011]本發(fā)明的一種壓電雙晶片制備方法，采用纖維板預(yù)浸料自身含有的環(huán)氧樹脂粘接劑的熔化、擴(kuò)散、固化實現(xiàn)中間支撐片與壓電體之間的粘接，消除了【背景技術(shù)】中粘接層，實現(xiàn)壓電體與中間支撐片的同時固化成型。獲得的壓電雙晶片具有工作可靠、壽命長的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為壓電體一纖維板預(yù)浸料一引出電極銅箔之間的層疊立體示意圖 圖2為本發(fā)明固化后的壓電雙晶片結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為單向編織纖維板預(yù)浸料固化后的中間支撐片中的纖維排列示意圖 圖4為普通雙向編織纖維板預(yù)浸料固化后的中間支撐片中的纖維排列示意圖 圖5為“負(fù)正正負(fù)”極化方式的結(jié)構(gòu)示意圖 圖6為“正負(fù)正負(fù)”極化方式的結(jié)構(gòu)示意圖 圖7為非導(dǎo)體中間支撐片的傳統(tǒng)壓電雙晶片結(jié)構(gòu)示意圖 圖8為導(dǎo)體中間支撐片的傳統(tǒng)壓電雙晶片結(jié)構(gòu)示意圖
上述圖中:1.帶電極的下壓電體；2.帶電極的上壓電體；3.未固化的纖維板預(yù)浸料；
4.引出電極銅箔；5.纖維板預(yù)浸料固化后的中間支撐片；6.單向編織纖維板預(yù)浸料中的經(jīng)向纖維束；7.普通雙向編織纖維板預(yù)浸料中的經(jīng)向纖維束；8.普通雙向編織纖維板預(yù)浸料中的緯向纖維束；9傳統(tǒng)的非導(dǎo)電中間支撐片；10.粘接層；11.傳統(tǒng)的導(dǎo)電金屬中間支撐片。
【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0014]實施例1
本實施例的上下壓電體與纖維板預(yù)浸料采用長方形結(jié)構(gòu)，上下壓電體的電極層采用金電極，纖維板預(yù)浸料為單向玻璃纖維型預(yù)浸料，纖維束分布狀態(tài)見圖3 ;纖維板預(yù)浸料中未固化的預(yù)浸料樹脂為環(huán)氧樹脂，上下壓電體尺寸相同且材料相同。
[0015]本實施例中的壓電雙晶片制備方法，包括以下步驟:
第一步:將帶電極的下壓電體I和帶電極的上壓電體2采用水洗、酒精洗和丙酮洗，并在120°C烘干待用；
第二步:將未固化的纖維板預(yù)浸料3切割成需要的尺寸待用； 第三步:將帶電極的下壓電體1、帶電極的上壓電體2、未固化的纖維板預(yù)浸料3、引出電極銅箔4按照下壓電體-引出電極銅箔-纖維板預(yù)浸料-引出電極銅箔-上壓電體的方式相互疊在一起(見圖1)，形成多層組合體；
第四步:將步驟三的多層組合體放在帶定向施加壓力功能的加熱設(shè)備中固化，固化壓力80kg/cm2，固化溫度160°C，固化時間180min，固化后的雙晶片結(jié)構(gòu)示意圖見圖2 ；
第五步:將步驟四中固化后的雙晶片按照“負(fù)正正負(fù)”極化方式極化(圖5)，圖中P為極化方向(下同)；極化溫度為80°C，極化電壓4000V/mm，極化時間50min，獲得具有壓電效應(yīng)的壓電雙晶片；
本實施例中，上下壓電體均采用相同的軟性P5材料，上下雙晶片的尺寸為長度45mm，寬度7mm，厚度0.25mm ;纖維板預(yù)浸料的尺寸為長度51mm，寬度7mm，厚度為0.25mm ;雙晶片的極化方式為“負(fù)正正負(fù)”方式極化。形成的壓電雙晶片可以用于各類壓電驅(qū)動器的驅(qū)動元件。
[0016]實施例2
本實施例的上下壓電體與纖維板預(yù)浸料采用長方形結(jié)構(gòu)，上下壓電體的電極層采用銀電極，纖維板預(yù)浸料為普通雙向玻璃纖維型預(yù)浸料，纖維束分布狀態(tài)見圖4 ;纖維板預(yù)浸料中未固化的預(yù)浸料樹脂為環(huán)氧樹脂，上下壓電體尺寸相同且材料相同。
[0017]本實施例中的壓電雙晶片制備方法，包括以下步驟:
第一步:將帶電極的下壓電體I和帶電極的上壓電體2采用水洗、酒精洗和丙酮洗，并在120°C烘干待用；
第二步:將未固化的纖維板預(yù)浸料3切割成需要的尺寸待用；
第三步:將帶電極的下壓電體1、帶電極的上壓電體2、未固化的纖維板預(yù)浸料3、引出電極銅箔4按照下壓電體-引出電極銅箔-纖維板預(yù)浸料-引出電極銅箔-上壓電體的方式相互疊在一起，形成多層組合體；
第四步:將步驟三的多層組合體放在帶定向施加壓力功能的加熱設(shè)備中固化，固化壓力80kg/cm2,固化溫度160°C,固化時間180min ；
第五步:將步驟四中固化后的雙晶片按照“負(fù)正正負(fù)”極化方式極化，極化溫度為80°C，極化電壓4000V/mm，極化時間50min，獲得具有壓電效應(yīng)的壓電雙晶片；
本實施例中，上下壓電體均采用相同的軟性P5材料，上下雙晶片的尺寸為長度38mm，寬度12mm,厚度0.20mm ;纖維板預(yù)浸料的尺寸為長度44mm,寬度12mm,厚度為0.15mm ;雙晶片的極化方式為“負(fù)正正負(fù)”方式極化。固化后的雙晶片可以用于各類壓電驅(qū)動器的驅(qū)動元件。
[0018]實施例3
本實施例的上下壓電體與纖維板預(yù)浸料采用長方形結(jié)構(gòu)，上下壓電體的電極層采用銀鈀電極，纖維板預(yù)浸料為單向碳纖維型預(yù)浸料，纖維束分布狀態(tài)同實施例1 ;纖維板預(yù)浸料中未固化的預(yù)浸料樹脂為環(huán)氧樹脂；上下壓電體尺寸相同且材料相同。
[0019]本實施例中的壓電雙晶片制備方法，包括以下步驟:
第一步:將帶電極的下壓電體I和帶電極的上壓電體2采用水洗、酒精洗和丙酮洗，并在120°C烘干待用；
第二步:將未固化的纖維板預(yù)浸料3切割成需要的尺寸待用； 第三步:將帶電極的下壓電體1、帶電極的上壓電體2、未固化的纖維板預(yù)浸料3、引出電極銅箔4按照下壓電體-引出電極銅箔-纖維板預(yù)浸料-引出電極銅箔-上壓電體的方式相互疊在一起，形成多層組合體；
第四步:將步驟三的多層組合體放在帶定向施加壓力功能的加熱設(shè)備中固化，固化壓力80kg/cm2，固化溫度190°C，固化時間210min ；
第五步:將步驟四中固化后的雙晶片按照“正負(fù)正負(fù)”極化方式極化(圖6)，極化溫度為80°C，極化電壓4000V/mm，極化時間50min，獲得具有壓電效應(yīng)的壓電雙晶片；
第六步:采用劃片機(jī)將壓電雙晶片進(jìn)行多次切割，獲得特殊結(jié)構(gòu)的雙晶片。
[0020]本實施例中，上下壓電體均采用相同的軟性P5材料，切割前的上下雙晶片的尺寸為長度52mm,寬度15mm,厚度0.13mm ;纖維板預(yù)浸料的尺寸為長度52mm,寬度15mm,厚度為0.25mm ;雙晶片采用“正負(fù)正負(fù)”方式極化。切割后的壓電雙晶片尺寸為長度25mm，寬度7_，厚度保持不變，該壓電雙晶片可以用于壓電氣閥的驅(qū)動元件。
[0021]本發(fā)明采用纖維板預(yù)浸料自身含有的未固化環(huán)氧樹脂的熔化、擴(kuò)散、固化實現(xiàn)中間支撐片與壓電體之間的粘接，實現(xiàn)壓電體與中間支撐片的同時固化成型。獲得的壓電雙晶片具有工作可靠、壽命長的特點。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電雙晶片制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:將帶電極的下壓電體(I)和帶電極的上壓電體(2)采用水洗、酒精洗和丙酮洗，并在80 - 150°C烘干待用； 第二步:將未固化的纖維板預(yù)浸料切割成需要的尺寸待用； 第三步:將帶電極的下壓電體(I)、帶電極的上壓電體(2)、未固化的纖維板預(yù)浸料(3 )、引出電極銅箔(4)按照下壓電體-引出電極銅箔-纖維板預(yù)浸料-引出電極銅箔-上壓電體的方式相互疊在一起，形成多層組合體； 第四步:將步驟三的多層組合體放在帶定向施加壓力功能的加熱設(shè)備中固化，固化壓力 2-100kg/cm2，固化溫度 120-210°C，固化時間 60_240min ； 第五步:將步驟四中固化后的雙晶片按照一定的極化方式極化，極化溫度為20-150°C，極化電壓1000 - 5000V/mm，極化時間10_60min，獲得具有壓電效應(yīng)的壓電雙晶片; 第六步:將壓電雙晶片進(jìn)行多次切割或磨削，形成特殊尺寸的壓電雙晶片，加工方式包括為劃片、外圓切割、內(nèi)圓切割、平面磨、外圓磨。
2.如權(quán)利要求1所述的一種壓電雙晶片制備方法，其特征是:所述的上下壓電體的電極材料包括銀電極、銀鈀電極、鎳電極、金電極、銅電極、鋁電極。
3.如權(quán)利要求1所述的一種壓電雙晶片制備方法，其特征是:未固化的纖維板預(yù)浸料(3)高溫壓力固化后形成雙晶片的中間支撐片(4)，而纖維板預(yù)浸料自身含有的預(yù)浸料樹脂熔化、擴(kuò)散、固化實現(xiàn)帶電極的下壓電體(I)、帶電極的上壓電體(2)、引出導(dǎo)電銅箔(3)、中間支撐片(4)之間的聯(lián)結(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種壓電雙晶片制備方法，其特征是:所述的預(yù)浸料樹脂為環(huán)氧樹脂。
5.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求3所述的一種壓電雙晶片制備方法，其特征是:所述的纖維為玻璃纖維或碳纖維。
6.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求3、權(quán)利要求5所述的一種壓電雙晶片制備方法，其特征是:所述的纖維編織方式包括普通雙向編織方式、多軸向編織方式、單向編織方式。
【文檔編號】H01L41/293GK103647021SQ201310604896
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】王素貞 申請人:重慶中鐳科技有限公司