[实用新型]一种具有强附着力的压电陶瓷器件电极结构

说明书

技术领域

本实用新型属于压电陶瓷器件技术领域，具体涉及一种具有强附着力的压电陶瓷器件电 极结构。

背景技术

在生产光学器件和声学器件时，经常会用到真空镀膜工艺。真空镀膜有分为二种，一种 是物理沉积，一种是化学沉积。在压电陶瓷器件表面制备金属电极时，常采用物理沉积(PVD) 的方式，即在压电陶瓷表面沉积金属电极薄膜。物理沉积又有蒸发、溅射二种。通过长期实 验，发现蒸发适合大批量生产，但附着力略差。溅射虽然附着力高，但由于加工过程温度高， 经常需要停机降温，所以效率低下。

对于大批量生产来说，只有选择蒸发的方式。但由于压电陶瓷与金属电极属于两种材料， 材料参数，尤其是热膨胀系数等都不一致。物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。 通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩 小。在相同条件下，气体膨胀最大，液体膨胀次之，固体膨胀最小。也有少数物质在一定的 温度范围内，温度升高时，其体积反而减小。因为物体温度升高时，分子运动的平均动能增 大，分子间的距离也增大，物体的体积随之而扩大；温度降低，物体冷却时分子的平均动能 变小，使分子间距离缩短，于是物体的体积就要缩小。又由于固体、液体和气体分子运动的 平均动能大小不同，因而从热膨胀的宏观现象来看亦有显著的区别。

如上所述，现有方法在压电陶瓷表面制备的金属电极，由于压电陶瓷与金属电极热膨胀 系数不同，使得两种材料不能牢固的结合，金属电极在压电陶瓷表面的附着力比较弱。如何 使压电陶瓷与其表面的金属电极这两种不同的物质牢固的结合，目前还没有很好的解决方案。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种具有强附着力的压电陶瓷器件电极结构，能够通过 过渡层提高压电陶瓷器件的金属电极的附着力。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有强附着力的压电陶瓷器件电极结构，包括压电陶瓷基体、铬金属过渡层和铝金 属电极层，所述铬金属过渡层位于所述压电陶瓷基体和所述铝金属电极层之间。

进一步地，所述铬金属过渡层的厚度为50～150埃。

进一步地，所述铬金属过渡层采用蒸镀方法沉积于所述压电陶瓷基体上，所述铝金属电 极层采用蒸镀方法沉积于所述铬金属过渡层上。

进一步地，所述蒸镀的温度不低于150℃。

本实用新型采用铬金属过渡层将压电陶瓷基体和铝金属电极层“粘结”在一起，能够减 少由于压电陶瓷与金属电极热膨胀系数不同而产生的热应力，能够提高金属电极的附着力， 附着力由现有方法的每平方厘米1千克的拉力增加到了每平方厘米6千克的拉力。

附图说明

图1是制备本实用新型的压电陶瓷器件电极结构的流程图。

图2是具有强附着力的压电陶瓷器件电极结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图，对本实用新型做进一步说明。

对于如何使压电陶瓷与其表面的金属电极这两种不同的物质牢固结合的问题，本实用新 型经过长期的实验，发现需要用类似“粘接”的方法使这两种不同的材料结合。电陶瓷的热 膨胀系数是7.82×10^-6/K，其电极通常采用金属铝，铝的热膨胀系数是23×10^-6/K。如何使二种 不同材质牢固结合，中间的“粘合剂”很重要，所以在这种材料的选择上一定要考虑热膨胀 系数的过渡。

金属铬的热膨胀系数在常温25摄氏度下为：线膨胀系数6.2×10^-6/K。由于铬的热膨胀系 数与陶瓷最接近，而与金属铝又能很好的结合，故本实用新型采用铬金属层作为压电陶瓷与 铝电极之间的过渡材料。

具体地，在蒸镀金属电极铝时，先在真空状态下清洗陶瓷基片，当真空度达到10^-4帕时 (小于或等于10^-4帕)，在200℃温度下蒸镀铬金属层，然后再蒸镀铝金属层，铝金属层达到 2微米的厚度。建议过渡层即铬金属层的厚度在50至150埃之间，蒸镀的温度不低于150℃。 该方法的主要流程如图1所示，形成的电极结构图图2所示，图中各材料层仅为示意，其厚 度未按照比例绘制。

本实用新型通过在金属表面焊线的方式来测试铝金属层与陶瓷基板的附着力。通过实验 对比金属铝与陶瓷基片的附着力由现有方法的每平方厘米1千克的拉力增加到了每平方厘米 6千克的拉力。