RU2472253C1 - Piezoelectric instrument and method for its manufacturing - Google Patents
Piezoelectric instrument and method for its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472253C1 RU2472253C1 RU2011134339/28A RU2011134339A RU2472253C1 RU 2472253 C1 RU2472253 C1 RU 2472253C1 RU 2011134339/28 A RU2011134339/28 A RU 2011134339/28A RU 2011134339 A RU2011134339 A RU 2011134339A RU 2472253 C1 RU2472253 C1 RU 2472253C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- sections
- polarized
- layers
- polarised
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно: к пьезоэлектронике, миниатюрным автономным источникам тока, преобразователям механической энергии в электрическую энергию (и наоборот), звукоизлучающим устройствам, датчикам и др.The invention relates to electronic equipment, and more specifically: to piezoelectronics, miniature autonomous current sources, converters of mechanical energy into electrical energy (and vice versa), sound-emitting devices, sensors, etc.
Известен пьезоэлектрический прибор - преобразователь механической энергии в электрическую энергию и электрической энергии в механическую, преобразование энергии происходит за счет изгибной деформации биморфного пьезоэлемента, состоящего из двух поляризованных пьезокерамических пластин (И.А.Глозман. Пьезокерамика. М., Энергия, 1972, 288 с.). Изгиб биморфного пьезоэлемента под воздействием внешних сил приводит к сжатию в одной пластине и к растяжению в другой пластине биморфного пьезоэлемента, изменению их поляризации, возникновению электрических зарядов и разности потенциалов между электродами.A known piezoelectric device is a converter of mechanical energy into electrical energy and electrical energy into mechanical energy, energy conversion occurs due to the bending deformation of a bimorph piezoelectric element, consisting of two polarized piezoceramic plates (I. A. Glozman. Piezoceramics. M., Energy, 1972, 288 p. .). Bending of a bimorph piezoelectric element under the influence of external forces leads to compression in one plate and to stretching of the bimorph piezoelectric element in another plate, a change in their polarization, the appearance of electric charges and the potential difference between the electrodes.
Известно использование пьезоэлектрического прибора в виде биморфного пьезоэлемента с консольным закреплением, то есть с одним жестко зафиксированным концом и свободным противоположным концом (В.Никифоров, В.Климашин, А.Сафронов. Биморфные пьезоэлектрические элементы: актюаторы / Компоненты и технологии, №4, 2003 г., с.46-48, прототип).It is known to use a piezoelectric device in the form of a bimorph piezoelectric element with cantilever fastening, that is, with one rigidly fixed end and a free opposite end (V. Nikiforov, V. Klimashin, A. Safronov. Bimorphic piezoelectric elements: actuators / Components and Technologies, No. 4, 2003 G., S. 46-48, prototype).
Одним из недостатков данной конструкции является слабая чувствительность к малым механическим воздействиям, обратно пропорциональная квадрату толщины: Q/F≈d31l2/t2 One of the disadvantages of this design is the low sensitivity to small mechanical influences, inversely proportional to the square of the thickness: Q / F≈d 31 l 2 / t 2
где Q - заряд, создаваемый на электродах биморфного пьезоэлемента;where Q is the charge created on the electrodes of the bimorph piezoelectric element;
F - сила, действующая на свободный конец биморфного пьезоэлемента;F is the force acting on the free end of the bimorph piezoelectric element;
d31 - пьезомодуль;d 31 - piezoelectric module;
l - длина биморфного пьезоэлемента;l is the length of the bimorph piezoelectric element;
t - толщина биморфного пьезоэлемента.t is the thickness of the bimorph piezoelectric element.
Работа с тонкими биморфными пьезоэлементами сложна по причине хрупкости пьезоэлектрической керамики, из которой изготавливаются биморфные пьезоэлементы, и, как следствие, необходимости применять специальное оборудование и оснастку как при производстве самих биморфных пьезоэлементов, так и при установке в приборы, их содержащие.Working with thin bimorph piezoelectric elements is difficult due to the fragility of the piezoelectric ceramics from which bimorph piezoelectric elements are made, and, as a consequence, the need to use special equipment and accessories both in the production of bimorph piezoelectric elements themselves and when installed in devices containing them.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в:The problem to which this invention is directed, is to achieve a technical result, which consists in:
- создании биморфных пьезоэлементов малой толщины с повышенной чувствительностью;- the creation of bimorph piezoelectric elements of small thickness with increased sensitivity;
- увеличении прочности пьезоэлектрического прибора и уменьшении брака на различных этапах производства;- increasing the strength of the piezoelectric device and reducing the marriage at various stages of production;
- обеспечении возможности работать с биморфными пьезоэлементами малой толщины без специального оборудования и оснастки;- providing the ability to work with bimorph piezoelectric elements of small thickness without special equipment and accessories;
- упрощении операций сборки изделий на основе биморфных пьезоэлементов.- simplification of assembly operations on the basis of bimorph piezoelectric elements.
Поставленная задача решается в пьезоэлектрическом приборе, состоящем из пьезокерамических пластин, включающих участки поляризованной и неполяризованной керамики, причем поляризованные участки двух пластин с нанесенными на них электродами образуют биморф и соединены так, что при их изгибе возникает разность потенциалов между электродами, а неполяризованный участок является элементом консольного крепления с выводами, обеспечивающими электрический контакт с электродами поляризованных участков, выполнен в виде рамки, окружающей поляризованные участки, причем толщина неполяризованного участка может превышать толщину поляризованных участков, а рамка выполнена из чередующихся слоев пьезокерамики и электродов, причем электроды четных слоев и нечетных слоев выведены на торец рамки и электрически соединены между собой в две группы, образуя многослойный пленочный конденсатор.The problem is solved in a piezoelectric device consisting of piezoceramic plates, including sections of polarized and non-polarized ceramics, and the polarized sections of two plates with electrodes deposited on them form a bimorph and are connected so that when they bend, a potential difference between the electrodes occurs, and the non-polarized section is an element cantilever mounting with leads providing electrical contact with the electrodes of polarized sections, made in the form of a frame surrounding the field izovannye portions, wherein the unpolarized portion thickness may exceed the thickness of the polarized portions, and the frame is made of alternating layers of piezoceramic and electrode layers and the electrodes of even and odd layers displayed on the end frame and is electrically interconnected in two groups forming a multilayer film capacitor.
В предлагаемой конструкции пьезоэлектрического прибора поляризованные участки создают пьезоэлектрические биморфные элементы малой толщины с повышенной чувствительностью, а неполяризованный участок выполнен в виде рамки, окружающей поляризованные участки, за счет большей толщины имеет большую механическую прочность, защищает тонкие поляризованные участки от механических воздействий, уменьшает риск сломать биморфный пьезоэлемент малой толщины на различных этапах производства, обеспечивает возможность работать с биморфными пьезоэлементами малой толщины без специального оборудования и оснастки и упрощает операции сборки изделий на основе биморфных пьезоэлементов.In the proposed design of the piezoelectric device, the polarized sections create piezoelectric bimorphic elements of small thickness with increased sensitivity, and the non-polarized section is made in the form of a frame surrounding the polarized sections, due to the greater thickness it has greater mechanical strength, protects thin polarized sections from mechanical stress, reduces the risk of breaking the bimorph small thickness piezoelectric element at various stages of production, provides the ability to work with bimorph piezo lementami small thickness without special equipment and tooling manufacturing and simplifies the assembly operations based on bimorph piezoelectric elements.
Таким образом, отличительными признаками изобретения являются наличие в приборе пьезокерамических пластин, включающих участки поляризованной и неполяризованной керамики, причем поляризованные участки двух пластин с нанесенными на них электродами образуют биморф и соединены так, что при их изгибе возникает разность потенциалов между электродами, а неполяризованный участок является элементом консольного крепления с выводами, обеспечивающими электрический контакт с электродами поляризованных участков, выполнен в виде рамки, окружающей поляризованные участки, причем толщина неполяризованного участка может превышать толщину поляризованных участков, а рамка выполнена из чередующихся слоев пьезокерамики и электродов, причем электроды четных слоев и нечетных слоев выведены на торец рамки и электрически соединены между собой в две группы, образуя многослойный пленочный конденсатор.Thus, the distinguishing features of the invention are the presence of piezoceramic plates in the device, including sections of polarized and non-polarized ceramics, and the polarized sections of two plates with electrodes deposited on them form a bimorph and are connected so that when they bend, a potential difference between the electrodes occurs, and the non-polarized section is an element of cantilever mounting with leads providing electrical contact with the electrodes of polarized sections, made in the form of a frame, surround s-polarized portions, with the unpolarized portion thickness may exceed the thickness of the polarized portions, and the frame is made of alternating layers of piezoceramic and electrode layers and the electrodes of even and odd layers displayed on the end frame and is electrically interconnected in two groups forming a multilayer film capacitor.
Указанная совокупность отличительных признаков изобретения позволяет достичь технического результата, заключающегося вThe specified set of distinctive features of the invention allows to achieve a technical result, consisting in
- создании биморфных пьезоэлементов малой толщины с повышенной чувствительностью;- the creation of bimorph piezoelectric elements of small thickness with increased sensitivity;
- увеличении прочности пьезоэлектрического прибора и уменьшении брака на различных этапах производства;- increasing the strength of the piezoelectric device and reducing the marriage at various stages of production;
- обеспечении возможности работать с биморфными пьезоэлементами малой толщины без специального оборудования и оснастки;- providing the ability to work with bimorph piezoelectric elements of small thickness without special equipment and accessories;
- упрощении операций сборки изделий на основе биморфных пьезоэлементов.- simplification of assembly operations on the basis of bimorph piezoelectric elements.
Известно использование биморфных пьезоэлементов в составе источников тока. Необходимым элементом источников тока на основе пьезоэлектрических преобразователей является конденсатор.The use of bimorph piezoelectric elements in the composition of current sources is known. A necessary element of current sources based on piezoelectric transducers is a capacitor.
Заявляемый пьезоэлектрический прибор иллюстрируется Фиг.1, где схематично изображена конструкция пьезоэлектрического прибора.The inventive piezoelectric device is illustrated in Figure 1, which schematically shows the construction of a piezoelectric device.
1 - поляризованные участки двух пластин с нанесенными на них электродами, образующие биморф.1 - polarized sections of two plates with electrodes deposited on them, forming a bimorph.
2 - неполяризованный участок керамики в виде рамки, окружающей поляризованные участки, и выполненный как многослойный пленочный конденсатор, является элементом консольного крепления.2 - non-polarized ceramic section in the form of a frame surrounding the polarized sections, and made as a multilayer film capacitor, is an element of the cantilever mount.
3, 4 и 5 - выводы, обеспечивающие электрические контакты с электродами поляризованных участков, нижним, средним и верхним соответственно.3, 4 and 5 - conclusions that provide electrical contacts with the electrodes of the polarized sections, lower, middle and upper, respectively.
6 и 7 - выводы, обеспечивающие электрические контакты с обкладками многослойного пленочного конденсатора неполяризованного участка.6 and 7 are conclusions providing electrical contacts with the plates of a multilayer film capacitor of an unpolarized section.
Предлагается также способ изготовления пьезоэлектрического прибора.A method for manufacturing a piezoelectric device is also provided.
Известен способ (И.А.Глозман. Пьезокерамика. М., Энергия, 1972, 288 с.) изготовления пьезоэлектрических биморфных пьезоэлементов, включающий операции приготовления пресс-порошка, формования заготовок полусухим прессованием пьезокерамических порошков, термообработки заготовок (выжигания связки и спекания), изготовления методами механической обработки пьезокерамических пластин требуемых размеров, металлизации поверхностей пластин, соединения металлизированных пластин в заготовки биморфных пьезоэлементов, поляризации заготовок и измерения параметров биморфных пьезоэлементов. Таким способом, как правило, изготавливают биморфные пьезоэлементы из пластин толщиной более 200 мкм.A known method (I. A. Glozman. Piezoceramics. M., Energy, 1972, 288 S.) manufacturing piezoelectric bimorph piezoelectric elements, including the operation of preparing a press powder, forming blanks by semi-dry pressing of piezoceramic powders, heat treatment of blanks (burning the binder and sintering), fabrication of the required dimensions by piezoelectric ceramic plate machining methods, metallization of the plate surfaces, joining of metallized plates into bimorph piezoelectric elements blanks, polarization of the blanks and measured the parameters of bimorph piezoelectric elements. In this way, as a rule, bimorph piezoelectric elements are made of plates with a thickness of more than 200 microns.
Наиболее близок к предлагаемому способ (ЖКГД.01300.00072. Комплект документов на изготовление элементов пьезокерамических многослойных, прототип) изготовления биморфных пьезоэлементов с применением технологии шликерного литья, включающий операции приготовления литейного шликера из пьезокерамического порошка и органической связки, литья шликера и получения "сырой" пьезокерамической пленки требуемой толщины, нанесения методом трафаретной печати на определенные участки первого сплошного слоя "сырой" пленки металлосодержащей пасты, наложения на первый слой "сырой" пленки с металлосодержащей пастой второго сплошного слоя "сырой" пленки (стопирования), гидростатического прессования стопок слоев "сырой" пленки с металлосодержащей пастой внутри, резки стопок на заготовки, термообработки заготовок (выжигания связки и спекания пьезокерамики и слоя металла между ними), металлизации поверхностей заготовок, поляризации заготовок и измерения параметров биморфных пьезоэлементов. Таким способом можно изготавливать биморфные пьезоэлементы толщиной менее 200 мкм.Closest to the proposed method (ZhKGD.01300.00072. A set of documents for the manufacture of piezoelectric multilayer elements, prototype) for the manufacture of bimorph piezoelectric elements using slip casting technology, including the operation of preparing a cast slip from piezoceramic powder and an organic bond, casting a slip and producing a "raw" piezoceramic film the required thickness, applying by the method of screen printing to certain areas of the first continuous layer of a "raw" film of metal-containing paste, overlay the first continuous layer of a raw film with a metal-containing paste on the second continuous layer of a raw film (stopping), hydrostatically pressing stacks of layers of a raw film with a metal-containing paste, cutting the stacks into blanks, and heat-treating the blanks (burning a bunch and sintering piezoceramic and a layer metal between them), metallization of the surfaces of the workpieces, polarization of the workpieces and measurement of the parameters of the bimorph piezoelectric elements. In this way, bimorph piezoelectric elements with a thickness of less than 200 microns can be made.
Недостатком этого способа при изготовлении пьезоэлектрического прибора является необходимость отдельного изготовления тонких биморфных пьезоэлементов и элементов консольного крепления с последующим проведением сборочных работ по консольному закреплению и, при использовании прибора в составе источников тока, креплению конденсатора.The disadvantage of this method in the manufacture of a piezoelectric device is the need for separate manufacture of thin bimorph piezoelectric elements and elements of the cantilever mounting followed by assembly work on the cantilever fixing and, when using the device as a part of current sources, fixing the capacitor.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в упрощении технологии изготовления пьезоэлектрического прибора за счет изготовления поляризованных и неполяризованного участков, образующих биморф и элемент консольного крепления в виде рамки из тонкопленочного конденсатора, в едином технологическом цикле.The problem to which this invention is directed is to achieve a technical result consisting in simplifying the manufacturing technology of a piezoelectric device by manufacturing polarized and non-polarized sections forming a bimorph and a cantilever mounting element in the form of a frame from a thin-film capacitor in a single technological cycle.
Предлагаемый способ изготовления пьезоэлектрического прибора включает операции приготовления литейного шликера из пьезокерамического порошка и органической связки, литья шликера и получения "сырой" пьезокерамической пленки требуемой толщины, нанесения методом трафаретной печати на определенные участки первого сплошного слоя "сырой" пленки металлосодержащей пасты, наложения на первый слой "сырой" пленки с металлосодержащей пастой второго сплошного слоя "сырой" пленки (стопирования), гидростатического прессования стопок слоев "сырой" пленки с металлосодержащей пастой внутри, резки стопок на заготовки, термообработки заготовок (выжигания связки и спекания пьезокерамики и слоя металла между ними), нанесения поверхностных электродов и "торцевых" электродов, поляризации заготовок и измерения параметров биморфных пьезоэлементов, причем перед гидростатическим прессованием на второй сплошной слой "сырой" пленки наносят слой металлосодержащей пасты и последующие несплошные слои "сырой" металлизированной пленки, имеющие конфигурацию неполяризованного участка в виде рамки, окружающей поляризованные участки, причем выводы электродов четных слоев и нечетных слоев металлизации выводят на торец рамки пьезоэлектрического прибора, электрически соединяют между собой в две группы и после спекания и нанесения поверхностных электродов образуют многослойный пленочный конденсатор, а перед операцией термообработки на "сырых" заготовках вырезают с трех сторон вокруг будущих поляризованных участков требуемую конфигурацию таким образом, что после спекания заготовки в монолит, нанесения поверхностных электродов и поляризации эти участки образуют биморф, консольно закрепленный на неполяризованной рамке.The proposed method for manufacturing a piezoelectric device includes the steps of preparing a cast slip from a piezoceramic powder and an organic binder, casting a slip and producing a “raw” piezoceramic film of the required thickness, applying a method of screen printing to certain areas of the first continuous layer of a raw film of a metal-containing paste, applying it to the first layer "raw" film with a metal-containing paste of the second continuous layer of "raw" film (stopping), hydrostatic pressing of stacks of layers of "raw" films with metal-containing paste inside, cutting piles into blanks, heat treating blanks (burning a bunch and sintering piezoceramics and a metal layer between them), applying surface electrodes and end electrodes, polarizing the blanks and measuring the parameters of bimorph piezoelectric elements, and before hydrostatic pressing onto a second solid a layer of "raw" film is applied a layer of metal-containing paste and subsequent non-continuous layers of a "raw" metallized film having the configuration of a non-polarized portion in the form of frames and surrounding polarized areas, with the leads of the electrodes of even layers and odd layers of metallization being brought to the end of the frame of the piezoelectric device, electrically connected to each other in two groups and, after sintering and applying surface electrodes, form a multilayer film capacitor, and before the heat treatment operation on “raw” billets the required configuration is cut from three sides around future polarized sections in such a way that after sintering the workpiece into a monolith, applying surface electrodes and polarized, these sections form a bimorph, cantilevered to an unpolarized frame.
Отличительными признаками предлагаемого способа изготовления пьезоэлектрического прибора является то, что перед гидростатическим прессованием на второй сплошной слой "сырой" пленки наносят слой металлосодержащей пасты и последующие несплошные слои "сырой" металлизированной пленки, имеющие конфигурацию неполяризованного участка в виде рамки, окружающей поляризованные участки, причем выводы электродов четных слоев и нечетных слоев металлизации выводят на торец рамки пьезоэлектрического прибора, электрически соединяют между собой в две группы и после спекания и нанесения поверхностных электродов образуют многослойный пленочный конденсатор, а перед операцией термообработки на "сырых" заготовках вырезают с трех сторон вокруг будущих поляризованных участков требуемую конфигурацию таким образом, что после спекания заготовки в монолит, нанесения поверхностных электродов и поляризации эти участки образуют биморф, консольно закрепленный на неполяризованной рамке.Distinctive features of the proposed method for manufacturing a piezoelectric device is that prior to hydrostatic pressing, a layer of a metal-containing paste and subsequent non-continuous layers of a "raw" metallized film having a configuration of an unpolarized portion in the form of a frame surrounding the polarized sections are applied to the second continuous layer of the "raw" film; electrodes of even layers and odd metallization layers are brought to the end of the frame of the piezoelectric device, electrically connected to each other in two groups and after sintering and applying surface electrodes form a multilayer film capacitor, and before the heat treatment operation on "raw" billets, the required configuration is cut from three sides around future polarized sections so that after sintering the billet into a monolith, applying surface electrodes and polarizing form a bimorph cantilevered on an unpolarized frame.
Указанная совокупность отличительных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в упрощении технологии изготовления пьезоэлектрического прибора за счет изготовления поляризованных и неполяризованного участков, образующих биморф и элементы консольного крепления в виде рамки из тонкопленочного конденсатора, в едином технологическом цикле.The specified set of distinctive features allows to achieve a technical result, which consists in simplifying the manufacturing technology of a piezoelectric device by manufacturing polarized and non-polarized sections that form a bimorph and cantilever mounting elements in the form of a frame from a thin-film capacitor, in a single technological cycle.
Способ иллюстрируется схемой на Фиг.2, где показаны основные этапы изготовления пьезоэлектрического прибора:The method is illustrated by the diagram in figure 2, which shows the main stages of manufacturing a piezoelectric device:
2а - первый сплошной слой (1) "сырой" пленки с нанесенной методом трафаретной печати металлосодержащей пастой (2);2a - the first continuous layer (1) of a "raw" film coated with a screen printing method using a metal-containing paste (2);
2б - второй сплошной слой (3) "сырой" пленки с нанесенной методом трафаретной печати слоем металлосодержащей пасты (4);2b - the second continuous layer (3) of a "raw" film coated with a screen printing method with a layer of metal-containing paste (4);
2в и 2г - последующие несплошные слои "сырой" металлизированной пленки, имеющие конфигурацию неполяризованного участка в виде рамки, окружающей поляризованные участки с выводами электродов четных слоев (5) и нечетных слоев (6) металлизации;2c and 2d are subsequent non-continuous layers of a “raw” metallized film having a non-polarized section in the form of a frame surrounding polarized sections with leads of electrodes of even layers (5) and odd layers (6) of metallization;
2д - заготовка перед операцией гидростатического прессования, на второй сплошной слой (3) "сырой" пленки нанесены несплошные слои "сырой" пленки с металлосодержащей пастой, изображенные на Фиг.2в и 2г, а также нанесен верхний слой (7) несплошной "сырой" пленки без металлизации;2e is a preform before the hydrostatic pressing operation, on the second continuous layer (3) of the "raw" film, non-continuous layers of a "raw" film with a metal-containing paste are depicted, as shown in Figs. films without metallization;
2е - заготовка перед операцией термообработки, видны вырезы (8) в "сырой" керамике с трех сторон вокруг будущих поляризованных участков;2e - blank before the heat treatment operation, cutouts (8) are visible in "raw" ceramics from three sides around future polarized sections;
2ж и 2з - вид с двух сторон заготовки после термообработки и нанесения поверхностного электрода на биморф и контактных электродов на торцевую поверхность заготовки: (9), (10) и (11) соответственно, от нижнего, внутреннего и верхнего электродов биморфа; (12) и (13) - от электродов конденсатора.2g and 2z - view from two sides of the workpiece after heat treatment and applying a surface electrode to the bimorph and contact electrodes on the end surface of the workpiece: (9), (10) and (11), respectively, from the lower, inner and upper electrodes of the bimorph; (12) and (13) - from the electrodes of the capacitor.
Пример изготовления пьезоэлектрического прибораAn example of the manufacture of a piezoelectric device
В шаровых мельницах приготавливается литейный шликер из порошка пьезокерамического материала системы цирконата-титаната свинца и органической связки; на литьевой машине типа "САМ-М1А" получают "сырую" пьезокерамическую пленку толщиной 28±1 мкм. В установке типа "PAL-9DB" на первый блок-носитель (палетту) укладывают первый сплошной слой "сырой" пленки размером 160×160 мм и наносят методом трафаретной печати на определенные участки первого сплошного слоя "сырой" пленки металлосодержащую (серебро-палладиевую) пасту; поверх первого сплошного слоя "сырой" пленки с металлосодержащей пастой помещают второй сплошной слой "сырой" пленки, прижимают прессом ("подпрессовывают") к первому слою и наносят методом трафаретной печати на определенные участки второго слоя металлосодержащую пасту.In ball mills, a casting slip is prepared from the powder of the piezoelectric ceramic material of the lead zirconate-titanate system and an organic binder; on a CAM-M1A injection molding machine, a “raw” piezoceramic film with a thickness of 28 ± 1 μm is obtained. In a “PAL-9DB” type installation, the first continuous layer of a “raw” film 160 × 160 mm in size is laid on the first carrier block (pallet) and applied by screen printing onto certain sections of the first continuous layer of a “raw” film metal-containing (silver-palladium) paste; on top of the first continuous layer of the raw film with the metal-containing paste, a second continuous layer of the raw film is placed, pressed (pressed) onto the first layer, and the metal-containing paste is applied by screen printing to certain areas of the second layer.
На второй блок-носитель укладывают и подпрессовывают несколько слоев пленки с металлизацией по Фиг.2в и 2г, последний слой не металлизируют. Далее эти слои пленки отделяются от блока-носителя и в них с помощью специального приспособления вырезаются прямоугольные "окна", оставляя конфигурацию неполяризованных участков в виде рамок. Эти слои пленки накладывают на второй сплошной слой пленки первого блока-носителя, совмещают реперные точки и подпрессовывают. Затем всю стопку двух сплошных и нескольких несплошных слоев "сырой" пленки (с металлизацией) подвергают гидростатическому прессованию на изостатическом прессе ILS-6A.Several layers of metallized film are laid and pressed onto the second carrier block in Figs. 2c and 2d; the last layer is not metallized. Further, these film layers are separated from the carrier unit and rectangular “windows” are cut out in them using a special device, leaving the configuration of unpolarized sections in the form of frames. These film layers are applied to the second continuous film layer of the first carrier block, the reference points are combined and pressed. Then, the entire stack of two continuous and several non-continuous layers of the “raw” film (with metallization) is subjected to hydrostatic pressing on an ILS-6A isostatic press.
Стопку пленок после гидростатического прессования снимают с палетты и разрезают на заготовки на установке рубки СМ-14А. В каждой заготовке в "сырой" керамике механической обработкой или с помощью лазера с трех сторон вокруг будущих поляризованных участков делают прорези требуемой конфигурации.A stack of films after hydrostatic pressing is removed from the pallet and cut into blanks at the SM-14A felling unit. In each billet in "raw" ceramic, machining or using a laser from three sides around the future polarized sections make slots of the required configuration.
Далее следуют операции термообработки, металлизации поверхностей заготовок и "торцевых" электродов, поляризации заготовок и измерения параметров биморфных пьезоэлементов и многослойных пленочных конденсаторов.The following are the operations of heat treatment, metallization of the surfaces of the workpieces and “end” electrodes, polarization of the workpieces, and measurement of the parameters of bimorph piezoelectric elements and multilayer film capacitors.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011134339/28A RU2472253C1 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Piezoelectric instrument and method for its manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011134339/28A RU2472253C1 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Piezoelectric instrument and method for its manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2472253C1 true RU2472253C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011134339/28A RU2472253C1 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Piezoelectric instrument and method for its manufacturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472253C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572292C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Method of making multilayer piezoceramic elements |
| RU188574U1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-04-17 | Юрий Владимирович Загашвили | PIEZOMODUL |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438600A (en) * | 1977-09-01 | 1979-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparing bimorph element |
| JPH06203351A (en) * | 1992-10-06 | 1994-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezo-electric actuator and head actuator |
| US20020149296A1 (en) * | 1999-05-21 | 2002-10-17 | Satoru Fujii | Thin-film piezoelectric bimorph element, mechanical detector and inkjet head using the same, and methods of manufacturing the same |
| RU2212736C2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-09-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" Ростовского государственного университета | Bender transducer |
| US7259499B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-08-21 | Askew Andy R | Piezoelectric bimorph actuator and method of manufacturing thereof |
| RU104779U1 (en) * | 2010-12-13 | 2011-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") | PIEZO ELECTRIC BEAMORF FOR A SENSITIVE ELEMENT OF A BENDING TYPE |
-
2011
- 2011-08-17 RU RU2011134339/28A patent/RU2472253C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438600A (en) * | 1977-09-01 | 1979-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparing bimorph element |
| JPH06203351A (en) * | 1992-10-06 | 1994-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezo-electric actuator and head actuator |
| US20020149296A1 (en) * | 1999-05-21 | 2002-10-17 | Satoru Fujii | Thin-film piezoelectric bimorph element, mechanical detector and inkjet head using the same, and methods of manufacturing the same |
| RU2212736C2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-09-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" Ростовского государственного университета | Bender transducer |
| US7259499B2 (en) * | 2004-12-23 | 2007-08-21 | Askew Andy R | Piezoelectric bimorph actuator and method of manufacturing thereof |
| RU104779U1 (en) * | 2010-12-13 | 2011-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") | PIEZO ELECTRIC BEAMORF FOR A SENSITIVE ELEMENT OF A BENDING TYPE |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572292C1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" | Method of making multilayer piezoceramic elements |
| RU188574U1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-04-17 | Юрий Владимирович Загашвили | PIEZOMODUL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6330146B2 (en) | Power generator | |
| US6260248B1 (en) | Method for producing a monolithic multilayer piezo actuator | |
| US20090064476A1 (en) | Piezoelectric materials based on flexoelectric charge separation and their fabrication | |
| US6291932B1 (en) | Stacked piezoelectric element and producing method therefor | |
| JP5318761B2 (en) | Piezoelectric ceramic planar actuator and method of manufacturing the planar actuator | |
| JP2011254569A (en) | Vibrator, method for manufacturing the same, and vibration wave actuator | |
| IT201800003387A1 (en) | MECHANICAL STRESS SENSOR AND MANUFACTURING METHOD | |
| JP2009124791A (en) | Vibrator and vibration wave actuator | |
| RU2472253C1 (en) | Piezoelectric instrument and method for its manufacturing | |
| US5255972A (en) | Electrostrictive effect element and the process of manufacturing the same | |
| JPH05160459A (en) | Laminated displacement element | |
| Sobocinski et al. | Monomorph piezoelectric wideband energy harvester integrated into LTCC | |
| JP4771649B2 (en) | Manufacturing method of multilayer electronic component | |
| RU2540440C1 (en) | Manufacturing method of monolithic multilayer piezoceramic elements-columns | |
| WO2010024276A1 (en) | Laminated piezoelectric element | |
| ATE303658T1 (en) | PIEZOELECTRIC BENDING TRANSDUCER | |
| CN116133507A (en) | Laminated piezoelectric ceramic full electrode structure and its manufacturing process | |
| JPH03183371A (en) | Multilayer piezoelectric actuator | |
| KR101718551B1 (en) | Method for producing power semiconductor substrates | |
| RU2572292C1 (en) | Method of making multilayer piezoceramic elements | |
| Medesi et al. | A novel co-casting process for piezoelectric multilayer ceramics with silver inner electrodes | |
| JP2004259955A (en) | Stacked type electronic component and its manufacturing method, and spraying device | |
| KR20100045655A (en) | An energy generation device using multilayer bender type piezoelectric device | |
| JP2001037262A (en) | Piezoelectric crystal element and actuator using the same | |
| Huber et al. | Active fiber composites: optimization of the manufacturing process and their poling behavior |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20130520 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170818 |