Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2020-03-16 origine:Propulsé
Les micro-actuateurs en céramique piézoélectrique sont des actionneurs à l'état solide de nouveau type fabriqués à l'aide de l'effet piézoélectrique inverse. Ils sont largement utilisés dans les domaines de haute technologie tels que l'optique de précision, la micromécanique, la microélectronique et les applications informatiques. Ces applications nécessitent que les dispositifs en céramique piézoélectrique soient petits, une faible tension de conduite, un grand déplacement et une intégration. Dans le passé, les microactuateurs en céramique piézoélectrique multicouche formés par la céramique piézoélectrique de liaison avec un adhésif ont été affectés par l'épaisseur du diaphragme céramique unique. Limitation (il est assez difficile de faire un monolithique en céramique avec une épaisseur de 200 μm ou moins), l'appareil ne peut pas être miniaturisé et intégré, et l'adhésif dans l'appareil est que l'appareil génére un grand fluage sous l'action d'un champ électrique, qui, qui n'est pas propice à la précision du contrôle de déplacement, en particulier l'appareil sous l'action d'un champ électrique élevé pendant longtemps, l'adhésif est facile à tomber de laComponnets de soudage à anneaux piézofeuille, provoquant la détérioration des performances de l'appareil, et même le phénomène de fracture de l'appareil, raccourcissant la durée de vie de l'appareil, apportant de grands avantages à l'application. In recent years, the multilayer chip piezoelectric ceramics obtained by using the green casting process of piezoceramics and the co-firing technology of the cast piezoceramics green film and the internal electrode ceramic micro-actuator (MMPA) is a new type of functional ceramic device with Excellentes performances adaptées à la production à grande échelle. Ce dispositif de puce multicouche est facile à produire une épaisseur de film inférieure à 100 μm en raison du processus de coulée. Après le tir, les couches en céramique piézo sont directement liées à l'électrode interne sans avoir besoin de liaison adhésive. Par conséquent, l'appareil peut être miniaturisé et miniaturisé, les performances de fluage de l'appareil sont également considérablement améliorées et le phénomène de superposition entre les couches céramiques est considérablement amélioré. Il est effectivement surmonté, ce qui améliore considérablement la durée de vie de l'appareil. Cet article présente un type de puce multicouche et une pression du système PZT à plomb élevé en utilisant la technologie de coulée en céramique et la technologie de co-feu d'électrode interne en céramique Green Film / Metal. C'est la première fois pour un micro-actuateur en céramique électrique dans ce pays. Cet article étudie principalement les caractéristiques de déplacement statiques et dynamiques de cet appareil.
Le flux de processus pour préparer un micro-actuateur en céramique piézoélectrique multicouche doit passer par 10 étapes de processus principales: Tout d'abord, un coefficient de déformation piézoélectrique pzoélectrique pzt doux est préparé par un processus de préparation de céramique piézo électrique, le processus de formule moléculaire, la formule moléculaire est xpb (zn1 / 3nb2 / 3) o3 + ypbzro3 + zpbtio3, (pzn-pz-pt), (x + y + z = 1),
Ensuite, la poudre de céramique PZT et l'additif organique sont mélangés uniformément dans un certain rapport solide / liquide pour obtenir une suspension en céramique uniforme, et la suspension en céramique est coulée dans une trémie sur une machine à mouler pour le moulage. Et la vitesse de porteuse biologique pour préparer un film vert uniforme, dense et coulé avec une certaine épaisseur. Le film vert coulé est frappé dans un film vert en céramique PZT d'une certaine forme, et un motif avec une pâte d'électrode de motif, puis le film vert en céramique imprimé avec des électrodes est placé dans un moule spécial et stratifié dans un certain ordre pour obtenir un Céramique piézo-piétique multicouche. Après avoir coupé le corps multicouche de plusieurs dispositifs en céramique multicouche en fonction de la taille de la zone active de l'appareil, mettez-les dans un creuset AL2O3 pur et emballez-les lentement. Polarisation à haute température brûlée en argent (temps de polarisation 30 minutes, champ électrique 4000v / mm, température 140 C). Film épais de convection et électrode interne à haute température, et a finalement obtenu un micro-actuateur en céramique piézoélectrique à puce avec une zone active de 5 mm × 6 mm et une épaisseur totale de 2 mm (la couche de céramique piézoélectrique est de 35 couches, chaque couche est de 47 μm d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur et d'épaisseur. Les couches de surface supérieure et inférieure ont environ 120 μm d'épaisseur).
Le coefficient de déformation piézoélectrique D33 duComponnets en céramique piézoa été mesuré par l'Institut d'acoustique de l'Académie chinoise des sciences. La microstructure micro-surface du dispositif multicouche a été observée avec un microscope électronique à balayage (SEM) produit par l'usine d'instruments de l'Académie chinoise des sciences. La valeur de déplacement du micro-actuateur en céramique électrique est testée par le testeur d'inductance d'affichage numérique DGS-6 produit. La résolution est de 0,01 μm. Le déplacement dynamique est testé par un seul faisceau laser selon le principe de l'effet de doppel. La résolution est de 0,005 μm.
Pour une céramique piézoélectrique est soumise à une contrainte externe constante, lorsqu'une tension est appliquée à deux surfaces perpendiculaires à sa direction d'épaisseur (direction de polarisation), et considérant uniquement la déformation piézoélectrique à la déformation linéaire, elle peut être connue à partir de l'équation piézoélectrique de la pression. Le déplacement ΔLL de la céramique électrique dans la direction de l'épaisseur longitudinale est exprimé.
Lorsque D33 est le coefficient de déformation piézoélectrique, V est la tension appliquée, et t est l'épaisseur du monolithe céramique. L'équation montre que lorsque la tension appliquée est la quantité de changement, le déplacement de la feuille piézoélectrique dans la direction d'épaisseur et le piézoélectrique. Le coefficient de déformation D33 est proportionnel à la tension appliquée V et n'a rien à voir avec l'épaisseur; Cependant, lorsque le champ électrique appliqué est modifié, le déplacement généré par l'appareil est non seulement proportionnel au coefficient piézoélectrique D33 et au champ électrique, mais également proportionnel à l'épaisseur, il est proportionnel. On peut voir que le déplacement de la céramique piézoélectrique dans la direction de l'épaisseur est lié au mode de travail du lecteur de déplacement sélectionné par la céramique piézoélectrique. En application, les deux facteurs de la tension appliquée et du champ électrique doivent être pris en compte en même temps. Application sous champ électrique proche de la rupture; Dans le même temps, la tension de travail doit être aussi faible que possible et le déplacement doit être aussi grand que possible.
Pour un appareil avec une certaine tension appliquée, la réduction de l'épaisseur de la feuille de céramique peut atteindre le but de réduire la taille de l'appareil dans la direction de l'épaisseur. Par conséquent, lorsque la feuille piézocéramique multicouche est connectée mécaniquement en série, connectée électriquement en parallèle, et la couche céramique piézo-piétique, la direction de polarisation du transducteur en céramique piézo adjacent prend la structure inverse. De cette façon, lorsque le micro-pilote en céramique piézoélectrique multicouche est appliqué avec une tension de fonctionnement, son déplacement longitudinal est superposé, qui peut être exprimé.
Où n est le nombre de stratifiés en céramique piézo, c'est-à-dire que le déplacement du micro-actuateur en céramique piézoélectrique multicouche est agrandi par n fois par rapport à un seul morceau de céramique piézoélectrique. Cependant, lorsque le déplacement est basé sur le champ électrique appliqué par chaque feuille de céramique piézoélectrique lorsque la quantité de changement est, l'équation (2) peut être exprimée.
Où t est l'épaisseur de chaque couche de céramique piézoélectrique, et l est l'épaisseur totale du dispositif multicouche. En comparant les expressions des équations (3) et (1), on peut constater que lorsque l'épaisseur totale du dispositif multicouche. When the thickness t is the same, the two equations are the same, which indicates that when the electric field intensity applied by each piezoelectric ceramic piece of the multilayer device is the same as that of a single piece of piezoelectric ceramic, the displacement amount of Les deux sont égaux. La tension appliquée est n fois inférieure à celle d'une céramique piézoélectrique monolithique.
On peut voir à partir de l'analyse ci-dessus que, bien que la céramique piézoélectrique monolithique puisse également obtenir un déplacement à l'échelle des micron en augmentant l'épaisseur du film, la tension de travail appliquée doit être des milliers de volts, ce qui n'est pas propice à l'application. En tant que quantité de changement, il a deux fonctions différentes d'amplification de la quantité de déplacement et de réduction de la tension de fonctionnement. Surtout lorsque le dispositif multicouche maintient le champ électrique constant, l'épaisseur totale peut être augmentée en augmentant le nombre de couches de l'appareil. Par conséquent, il est pratiquement appliqué. Lorsque les dispositifs multicouches ont non seulement un déplacement agrandi, mais peuvent également réduire efficacement la tension de fonctionnement.
L'épaisseur totale est de 2 mm (la couche de céramique piézoélectrique est de 35 couches, chaque couche a une épaisseur de 47 μm et les couches de surface supérieures et inférieures ont chacune environ 120 μm d'épaisseur), qui est préparée par le procédé de coulée de film en céramique et la céramique / Technologie de co-feu d'électrode interne métallique. Les rayures parallèles blanches de l'image sont des électrodes internes en métal avec des couches de céramique PZT entre les électrodes internes. De nombreux pores de taille de plusieurs microns peuvent être observés dans lebague en céramique piézo. Cela est dû au coulage en céramique. Les matériaux organiques tels que les liants et les plastifiants occupent une certaine proportion dans le film vert. Lorsque la céramique / les électrodes internes est co-infiée, la volatilisation des matériaux organiques dans ces films provoque de nombreux grands pores dans la couche de céramique PZT. Cependant, ces pores sont dans la série PZT. Les caractéristiques électromécaniques de la couche céramique PZT ne sont pas sérieusement affectées dans la feuille de céramique moulée. Ce résultat est essentiellement cohérent avec le coefficient électromécanique de la céramique piézoélectrique rigide PBNN préparée par la méthode de coulée. Par conséquent, on peut considérer que les paramètres électromécaniques de la céramique piézo-piétique obtenus par la méthode de coulée sont fondamentalement les mêmes que ceux de la feuille de céramique par la méthode de pressage à sec.
