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压电叠堆陶瓷的工业化应用

压电叠堆陶瓷内部是由压电陶瓷层及电极层交叉叠加构成的,压电陶瓷层的厚度一般为几十微米,而电极层的厚度是更薄的,因此对于加工生产的工艺要求是非常高的,成本也是较高的。

压电叠堆陶瓷是相对于单层压电陶瓷(根据应用不同,也会叫做超声陶瓷)而言的,单层陶瓷内部没有电极层,完全是由PZT压电陶瓷材料组成,烧结后在上下表面或内外壁印刷上电极,极化后就成为可使用的压电陶瓷。单层压电陶瓷的成本是非常低的,批量后甚至可以达到几毛钱。

压电叠堆陶瓷的成本高,且工艺要求也高,而单层压电陶瓷的价格也是更低的,压电叠堆陶瓷何以存在呢?

单层压电陶瓷成本是很有竞争力的,并且它的谐振频率点非常高,可以达到兆赫兹级,并且在谐振频率点上单层压电陶瓷振动的幅度和输出能力是极大的,这是单层压电陶瓷的优点,但它的缺点是在非谐振频率下使用时驱动电压高、产生的位移量非常小。对于一般单层压电陶瓷,1mm厚对应的驱动电压为1000V(即1000V/mm,不同材料会略不同),并且在1000V下至多产生的位移量为1微米(通常情况会低于1微米),这对于静态精密操作,非常不适用;单层压电陶瓷的谐振频率点非常高,但在装入设备后,它的谐振频率将变小,具体大小取决于装配的方式及所加预紧力等。压电叠堆陶瓷与单层压电陶瓷的性能具有很大差别。

压电叠堆陶瓷由于内部压电陶瓷层与电极层的交叉结构,且压电陶瓷层仅几十微米厚,所需的驱动电压较低,约几十伏至200V左右,同时在这么低的电压驱动下就可达到更大的位移,例如芯明天PST150/5*5/20压电叠堆陶瓷,高度为18mm的压电叠堆陶瓷,可产生的位移量可达28微米。

 

 

压电叠堆陶瓷在小幅值下也可以进行动态使用,并且它产生的位移量与施加的驱动电压基本成线性关系,可通过驱动电压的大小及频率来控制压电叠堆陶瓷的伸长位移量及伸长、回缩的频率。

压电叠堆陶瓷与单层压电陶瓷的形状类似,有方片状、环片状、长方体、管状等形状。

 

 

压电叠堆陶瓷的应用有哪些?

压电叠堆陶瓷的应用是非常广泛的,可涉及到多种行业,在光学中的应用更加广泛,而光学中的精密微调整都可以用到压电叠堆陶瓷。

一、压电叠堆陶瓷可用于光纤拉伸。

光纤作为光延时器时使通过光纤的光脉冲产生延时,而当光纤受拉伸时会产生拉伸应变使光纤长度变化从而产生附加的脉冲延迟。光纤拉伸机构是利用压电陶瓷的伸长推动外部机械结构间的距离,压电陶瓷的收缩使机械结构回弹,从而拉伸缠绕在外部机械结构上光纤。

二、压电叠堆陶瓷可用于F-P腔调谐

可调谐光纤激光器一般利用光纤光栅或者棱镜改变谐振波长,达到光纤腔调谐的目的。

光纤光栅改变谐振波长时,是将光纤光栅固定于PZT压电陶瓷上,光纤光栅随着压电陶瓷的伸缩伸长或缩短,从而改变光纤激光器的出射波长。

棱镜改变谐振波长时,将腔镜固定于PZT压电陶瓷上,并随着PZT压电陶瓷的伸缩而产生微小的平移,使激光器谐振腔腔长改变,使其输出功率变大或者使它的输出频率稳定。

芯明天PZT压电陶瓷微位移控制系统是一个智能化、高精度、低成本、多功能、调节方便的控制系统,且使用寿命长、工作稳定,使激光器的输出处在优良状态,在激光器应用中展现出非常出色的效果。

三、压电点胶阀

压电式喷射点胶阀是非接触式喷射点胶阀,压电陶瓷作为压电喷射点胶阀的关键部件,通过其差分微运动,控制喷射阀门的开与关。

优异的点胶精度和工艺控制。非接触式的点胶方式,消除Z轴移动从而实现更高的生产效率而且避免针头碰撞工件进而提高了良品率。芯明天配套控制可驱动10 μF负载达50μs的阶跃时间。

广泛应用于贴装胶、导电银浆、IC封装胶、底部填充胶、密封胶、表面涂敷胶等各类胶粘剂的可控流量、高速点胶作业。

 

四、焊线机

集成电路先进后封装过程关键技术中,封装管脚的90%以上采用引线键合技术。所谓的引线键合技术,是指以非常细小的金属引线的两端分别与芯片和管脚键合,形成电气连接的技术。

以热超声球焊为工艺基础的金丝球焊机,其中需要两种压电产品:压电钳及超声振动压电陶瓷。压电钳的作用是控制引线夹持的开合,从而配合高速精密工作台和键合头运动,夹持引线并使在工作空间中完成复杂高速运动,以形成能够满足不同封装所需的线弧,实现电互连。超声压电陶瓷的作用是产生高频振动,达到键合的目的。

 

 

 

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