压电陶瓷加工.ppt

压电陶瓷的加工方法;研究压电陶瓷加工方法的意义和目的：;;存在的问题：;;加工压电陶瓷的方法：;刻蚀加工工艺：;干法刻蚀主要有离子束刻蚀技术(IBE)和反应离子刻蚀(RIE)技术。其中，IBE技术可以对任何材料进行刻蚀且不会产生钻蚀等不良效应，但是，对于刻蚀PZT材料而言，IBE技术存在两个重要缺陷： 一 是对Pb，Zr和Ti三种物质的溅射速率不同； 二 是对PZT和光刻胶的选择比较低； 三 是高能离子束的长时间冲击会使掩模版发生碳化。 为了克服IBE技术对于PZT和光刻胶选择比较低的缺陷，RIE技术逐渐用于对PZT的刻蚀和图形化工艺之中。然而，RIE刻蚀过程中引入的化学玷污会增加PZT材料的表面粗糙度，而且会降低被刻蚀的PZT材料的材料性能。因此，干法刻蚀技术并不是非常有效的PZT加工技术。 ; 相对于干法刻蚀技术而言，湿法刻蚀技术由于具有很高的刻蚀速率、很低的成本以及很高的选择比等优点，成为MEMS技术中非常有效的刻蚀技术。 对于刻蚀液的选择而言，由于可以将PZT视为PbO，ZrO2和TiO2的混合物，因此，湿法刻蚀液也需要由几种不同成分构成。 文献上确定的配比为： BHF:HCL:NH4Cl:H2O刻蚀液的成分比例为：1:2:4:4,实验验证，这种刻蚀液的刻蚀速率约为0.016μm/s，具有较少的钻蚀效应和较高的刻蚀选择比。 ;;激光加工工艺;;激光加工的应用：;;机械加工方法：;超精密切削;实例：单点金刚石切削（SPDT）（硅晶片的超精密加工）;刀具：超精密切削加工的特点是采用金刚石刀具。 ; ;超精密磨削; 为了快速获得标准的矩形压电悬臂梁，我们采用切割工艺(Dicing)对PZT和硅片同时进行图形化，如图所示，切割深度为120μm。通过切割工艺，可以获得不同宽度的压电悬臂梁。不同长度的压电悬臂梁可以通过对硅的背面刻蚀窗口大小的选择来获得。 ; ;B1A系列金属粉末结合剂锯片砂轮;NBC-Z系列、NBC-ZB系列电铸型结合剂锯片砂轮;;NBC-ZH系列轮毂型锯片砂轮;加工设备：;设备的主要参数：;影响加工的因素：;加工的样本：;表面特性： ①切割槽宽：主要用于观察加工过程中各加工因素的变化引起刀片的振动对产品加工质量产生的影响。 ②加工表面粗糙度（Ry）。粗糙度高度参数共有三个，即轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry。本文将针对Ry进行测量研究。 ③表面电极完好状态。压电陶瓷片表面上印刷着薄薄一层银粉，在实际应用中称这层银粉为表面电极。 ④素子的完好状态。每一片陶瓷片上要切割成192个独立的频道，每个频道就是一个素子，如果素子存在断裂残缺状况，则该片产品就是废品。;实验结果：;实验结果：;;试件切割后的表面特性研究：; 当转速为n=55000r/min时，机器及刀片的振动变得非常剧烈，产品切削后的表面特性受影响因素也变得比较复杂，即进给速度和切削深度都对它有影响，在最大进给速度时和最大切削深度时发生素子断裂的现象，在其他两种加工参数条件下其表面特性没有发生缺陷（如图），说明在此转速下，表面特性主要受到进给速度和切削深度的综合影响。; 当转速为n=40000r/min时，虽然机器及刀片的振动加剧，但是产品切割后的表面特性仅在最大进给速度时发生素子断裂的现象，在其他加工参数变化时其表面特性并没有发生大的改变（如图），说明在此转速下，表面特性主要受到产品的自身物理特性所决定，同时进给速度也对其有一定的影响。;;;;