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壓電疊堆陶瓷的工業(yè)化應(yīng)用

更新時間: 2018-09-03

壓電疊堆陶瓷內(nèi)部是由壓電陶瓷層及電極層交叉疊加構(gòu)成的,壓電陶瓷層的厚度一般為幾十微米,而電極層的厚度是更薄的,因此對于加工生產(chǎn)的工藝要求是非常高的,成本也是較高的。

壓電疊堆陶瓷是相對于單層壓電陶瓷(根據(jù)應(yīng)用不同,也會叫做超聲陶瓷)而言的,單層陶瓷內(nèi)部沒有電極層,*是由PZT壓電陶瓷材料組成,燒結(jié)后在上下表面或內(nèi)外壁印刷上電極,極化后就成為可使用的壓電陶瓷。單層壓電陶瓷的成本是非常低的,批量后甚至可以達(dá)到幾毛錢。

壓電疊堆陶瓷的成本高,且工藝要求也高,而單層壓電陶瓷的價格也是更低的,壓電疊堆陶瓷何以存在呢?

單層壓電陶瓷成本是很有競爭力的,并且它的諧振頻率點非常高,可以達(dá)到兆赫茲級,并且在諧振頻率點上單層壓電陶瓷振動的幅度和輸出能力是極大的,這是單層壓電陶瓷的優(yōu)點,但它的缺點是在非諧振頻率下使用時驅(qū)動電壓高、產(chǎn)生的位移量非常小。對于一般單層壓電陶瓷,1mm厚對應(yīng)的驅(qū)動電壓為1000V(即1000V/mm,不同材料會略不同),并且在1000V下至多產(chǎn)生的位移量為1微米(通常情況會低于1微米),這對于靜態(tài)精密操作,非常不適用;單層壓電陶瓷的諧振頻率點非常高,但在裝入設(shè)備后,它的諧振頻率將變小,具體大小取決于裝配的方式及所加預(yù)緊力等。壓電疊堆陶瓷與單層壓電陶瓷的性能具有很大差別。

壓電疊堆陶瓷由于內(nèi)部壓電陶瓷層與電極層的交叉結(jié)構(gòu),且壓電陶瓷層僅幾十微米厚,所需的驅(qū)動電壓較低,約幾十伏至200V左右,同時在這么低的電壓驅(qū)動下就可達(dá)到更大的位移,例如芯明天PST150/5*5/20壓電疊堆陶瓷,高度為18mm的壓電疊堆陶瓷,可產(chǎn)生的位移量可達(dá)28微米。

 

 

壓電疊堆陶瓷在小幅值下也可以進(jìn)行動態(tài)使用,并且它產(chǎn)生的位移量與施加的驅(qū)動電壓基本成線性關(guān)系,可通過驅(qū)動電壓的大小及頻率來控制壓電疊堆陶瓷的伸長位移量及伸長、回縮的頻率。

壓電疊堆陶瓷與單層壓電陶瓷的形狀類似,有方片狀、環(huán)片狀、長方體、管狀等形狀。

 

 

壓電疊堆陶瓷的應(yīng)用有哪些?

壓電疊堆陶瓷的應(yīng)用是非常廣泛的,可涉及到多種行業(yè),在光學(xué)中的應(yīng)用更加廣泛,而光學(xué)中的精密微調(diào)整都可以用到壓電疊堆陶瓷。

一、壓電疊堆陶瓷可用于光纖拉伸。

光纖作為光延時器時使通過光纖的光脈沖產(chǎn)生延時,而當(dāng)光纖受拉伸時會產(chǎn)生拉伸應(yīng)變使光纖長度變化從而產(chǎn)生附加的脈沖延遲。光纖拉伸機(jī)構(gòu)是利用壓電陶瓷的伸長推動外部機(jī)械結(jié)構(gòu)間的距離,壓電陶瓷的收縮使機(jī)械結(jié)構(gòu)回彈,從而拉伸纏繞在外部機(jī)械結(jié)構(gòu)上光纖。

二、壓電疊堆陶瓷可用于F-P腔調(diào)諧

可調(diào)諧光纖激光器一般利用光纖光柵或者棱鏡改變諧振波長,達(dá)到光纖腔調(diào)諧的目的。

光纖光柵改變諧振波長時,是將光纖光柵固定于PZT壓電陶瓷上,光纖光柵隨著壓電陶瓷的伸縮伸長或縮短,從而改變光纖激光器的出射波長。

棱鏡改變諧振波長時,將腔鏡固定于PZT壓電陶瓷上,并隨著PZT壓電陶瓷的伸縮而產(chǎn)生微小的平移,使激光器諧振腔腔長改變,使其輸出功率變大或者使它的輸出頻率穩(wěn)定。

芯明天PZT壓電陶瓷微位移控制系統(tǒng)是一個智能化、高精度、低成本、多功能、調(diào)節(jié)方便的控制系統(tǒng),且使用壽命長、工作穩(wěn)定,使激光器的輸出處在優(yōu)良狀態(tài),在激光器應(yīng)用中展現(xiàn)出非常出色的效果。

三、壓電點膠閥

壓電式噴射點膠閥是非接觸式噴射點膠閥,壓電陶瓷作為壓電噴射點膠閥的關(guān)鍵部件,通過其差分微運動,控制噴射閥門的開與關(guān)。

優(yōu)異的點膠精度和工藝控制。非接觸式的點膠方式,消除Z軸移動從而實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率而且避免針頭碰撞工件進(jìn)而提高了良品率。芯明天配套控制可驅(qū)動10 μF負(fù)載達(dá)50μs的階躍時間。

廣泛應(yīng)用于貼裝膠、導(dǎo)電銀漿、IC封裝膠、底部填充膠、密封膠、表面涂敷膠等各類膠粘劑的可控流量、高速點膠作業(yè)。

 

四、焊線機(jī)

集成電路先進(jìn)后封裝過程關(guān)鍵技術(shù)中,封裝管腳的90%以上采用引線鍵合技術(shù)。所謂的引線鍵合技術(shù),是指以非常細(xì)小的金屬引線的兩端分別與芯片和管腳鍵合,形成電氣連接的技術(shù)。

以熱超聲球焊為工藝基礎(chǔ)的金絲球焊機(jī),其中需要兩種壓電產(chǎn)品:壓電鉗及超聲振動壓電陶瓷。壓電鉗的作用是控制引線夾持的開合,從而配合高速精密工作臺和鍵合頭運動,夾持引線并使在工作空間中完成復(fù)雜高速運動,以形成能夠滿足不同封裝所需的線弧,實現(xiàn)電互連。超聲壓電陶瓷的作用是產(chǎn)生高頻振動,達(dá)到鍵合的目的。

 

 

 

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