[發(fā)明專利]一種壓電陶瓷復(fù)合器件及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510690690.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105280805A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳江龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇融慶科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L41/08
• 分類號(hào): H01L41/08;H01L41/187;H01L41/22
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能陶瓷領(lǐng)域及其制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種壓電陶瓷復(fù)合器件及其制作方法。

背景技術(shù)

壓電效應(yīng)是法國(guó)物理學(xué)家居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)把一定數(shù)量的砝碼放在某些晶體上時(shí)，在這些晶體的表面會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的電荷，并且所產(chǎn)生電荷的數(shù)量與砝碼的重量成正比。這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)，而具有壓電效應(yīng)的材料則被稱為壓電材料。正是由于壓電材料的這一特殊性能，使其目前廣泛的應(yīng)用于超聲領(lǐng)域。目前，在超聲領(lǐng)域中，壓電陶瓷材料處于絕對(duì)支配地位。與其他壓電材料相比，壓電陶瓷材料具有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1)原材料價(jià)格低；2)通過(guò)添加不同的材料成分，可以制成品種各異、性能不同、滿足不同需要的壓電材料；3)采用不同的形狀和不同的極化方式，可以得到所需的各種振動(dòng)模式。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，壓電陶瓷材料目前廣泛的應(yīng)用于超聲成像領(lǐng)域，在醫(yī)療診斷、無(wú)損檢測(cè)及電聲領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。但是隨著技術(shù)要求的不斷提高及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，在實(shí)際應(yīng)用中，壓電陶瓷材料逐漸也暴露出其劣勢(shì)，使其應(yīng)用能力受到一定程度的限制，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：壓電陶瓷材料聲阻抗大，使得其不易于人體軟組織及水的聲阻抗相匹配；機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高，帶寬窄；靜水壓靈敏度低等。為解決這些問(wèn)題，使用壓電陶瓷與其他材料結(jié)合制成了壓電復(fù)合陶瓷材料，這種材料可以彌補(bǔ)壓電陶瓷材料的缺點(diǎn)，更好的滿足實(shí)際應(yīng)用并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

目前，壓電陶瓷復(fù)合材料的制作主要是通過(guò)將壓電陶瓷進(jìn)行部分切割、填充其他復(fù)合材料(如環(huán)氧樹(shù)脂)、凝固、打磨、電極制作等一系列程序來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)。對(duì)壓電陶瓷材料進(jìn)行切割主要有機(jī)械切割法、激光切割法、反應(yīng)離子刻蝕法及熱壓法等。激光切割法、反應(yīng)離子刻蝕法及熱壓法對(duì)技術(shù)要求及設(shè)備要求較高，成本較大，應(yīng)用較少。機(jī)械切割法操作簡(jiǎn)單，成本低，目前使用最為廣泛。但是在生產(chǎn)加工低頻率壓電復(fù)合陶瓷材料時(shí)，由于壓電陶瓷材料厚度較大，很大程度受到壓電陶瓷材料的脆慈性及刀片厚度的限制，很難采用普通機(jī)械切割法對(duì)壓電陶瓷材料進(jìn)行較好的切割。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓電陶瓷復(fù)合器件及其制作方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種壓電陶瓷復(fù)合器件，包括底板、網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)和一組壓電陶瓷長(zhǎng)方體，所述網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)粘接在底板上，所述網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)上設(shè)有一組用于安放壓電陶瓷長(zhǎng)方體的凹槽，所述壓電陶瓷長(zhǎng)方體豎直的置于凹槽內(nèi)。

本發(fā)明中，所述壓電陶瓷長(zhǎng)方體固定設(shè)置在凹槽內(nèi)。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案為一種壓電陶瓷復(fù)合器件的制作方法，包括以下步驟：

步驟1：將整塊陶瓷塊從其最薄一側(cè)切割成長(zhǎng)方體的小陶瓷塊；

步驟2：準(zhǔn)備一個(gè)網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)；

步驟3：將網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)放置于底板上，將小陶瓷塊豎直放置于網(wǎng)格中，并采用環(huán)氧樹(shù)脂加以固定；

步驟4：在網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)上表面放置頂板，并用夾具固定，放入烘箱至環(huán)氧樹(shù)脂完全凝固；

步驟5：從烘箱取出后，利用打磨機(jī)將多余環(huán)氧材料磨去，并將處理后的壓電復(fù)合材料打磨至需要厚度；

步驟6：采用化學(xué)鍍銅方法制作電極；

步驟7：將壓電復(fù)合材料放置于硅油中進(jìn)行加電極化，由此獲得壓電陶瓷復(fù)合器件。

本發(fā)明中，所述步驟1采用金剛石刀片切割機(jī)。

本發(fā)明中，所述步驟1中小陶瓷塊的尺寸根據(jù)所需頻率和阻抗可進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。頻率與厚度有關(guān)；阻抗通過(guò)壓電陶瓷和網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)的配比及周期來(lái)調(diào)節(jié)。阻抗部分要根據(jù)實(shí)際要求調(diào)節(jié)陶瓷和基體材料配比；頻率*波長(zhǎng)為材料聲速。

本發(fā)明中，所述步驟2中網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)制作方法為：采用聚醚酰亞胺或者聚酰亞胺材料，通過(guò)機(jī)加工或者雕刻的方法制作成網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)或者梳裝結(jié)構(gòu)，高度與陶瓷塊最長(zhǎng)一側(cè)的長(zhǎng)度相同。

本發(fā)明中，所述步驟2中網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為50-200mm，寬度為1.5-5mm。

本發(fā)明中，所述步驟2中網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)制作方法為：采用聚醚酰亞胺或者聚酰亞胺材料，制作成一組梳裝結(jié)構(gòu)，所述一組梳裝結(jié)構(gòu)上下交叉放置，采用環(huán)氧固定形成網(wǎng)格式基體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，所述底板為平整玻璃塊。

本發(fā)明中，所述步驟3中烘箱烘烤時(shí)間為6小時(shí)。