[发明专利]微电机系统多层压电致动器的制备方法

说明书

本发明公开了一种微电机系统多层压电致动器的制备方法，属于压电陶瓷的制备方法。其制备步骤是：将原料粉体Pbsubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;、ZrOsubgt;2/subgt;、TiOsubgt;2/subgt;、Sbsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Nbsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;、NiO、Bisubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、MgO、Lisubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;混合后再与无水乙醇混合、球磨4h后烘干、过筛，得生瓷粉；瓷粉烧结2h，冷却、过筛，得瓷粉；瓷粉与无水乙醇混合、球磨4h，烘干、过筛；瓷粉与丁酮溶液混合、球磨12h后再与粘接剂、增塑剂混合、继续球磨12h，得浆料；按8‑15㎜/s的速度流延成膜片；在膜片表面印刷内电极浆料而形成内电极；将膜片裁切成压电陶瓷生片，叠摞压制成型，得多层压电陶瓷生坯；然后排胶烧结，得多层压电陶瓷；在多层压电陶瓷的两端面印刷外电极浆料，烘干；对多层压电陶瓷进行极化处理。

技术领域

本发明涉及一种多层压电致动器的制备方法，尤其涉及一种用于微电机系统的多层压电致动器的制备方法。

背景技术

微电机系统是一种体积、容量较小，输出功率在数百瓦以下，用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。在控制系统或传动机械负载中，常用于实现机电信号或能量检测、解析运算、放大、执行或转换等，被广泛应用于航空航天、医疗器械、国防军工、自动化控制等相关领域。

压电陶瓷致动器作为一种力-电转换器件，因其低成本、尺寸小、低能耗和高可靠性等优点已逐渐取代传统大尺寸电磁装置，成为微电机系统（MEMS）的核心部件。致动器可分为单层芯片致动器、叠层芯片致动器、共烧堆栈致动器。相较于单层芯片致动器，叠层芯片致动器由于截面面积更大，因此可以在较低的工作电压下产生更大的力，且多个单层位移量叠加在一起可以产生较大的行程。

目前，叠层芯片致动器存在行程小（1.8μm/100V）、烧结温度高（1270-1300℃）、耐压性能低（200V）等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种微电机系统多层压电致动器的制备方法，利用该方法制备的压电致动器具有行程大、烧结温度低等特点。

为了实现上述目的，本发明方法的技术方案包括以下步骤：

1）一次磨料：将以下重量份的原料粉体Pb₃O₄ 203.91、ZrO₂ 48.04、TiO₂ 32.41、Sb₂O₃ 1.013、Nb₂O₅ 11.236、NiO 2.33、Bi₂O₃ 1.5、MgO 0.44、Li₂CO₃ 0.621混合，然后再与无水乙醇、锆球按2:1:1的重量比混合、球磨4h，烘干、过40目过筛，得生瓷粉；

2）预烧：将所述生瓷粉在1000℃下烧结2h，冷却后过40目筛，得瓷粉；

3）二次磨料：将所述瓷粉与无水乙醇、锆球按2:1:1的重量比混合、球磨4h，然后烘干、过40目筛；

4）制备浆料：将经过球磨的瓷粉与丁酮溶液按3:1的重量比混合、球磨12h，然后再与粘接剂、增塑剂按300:20:1的重量比混合、继续球磨12h，得浆料；所述丁酮溶液由丁酮与去离子水按3:7的重量比配制而成，所述粘结剂为基乙烯醇缩丁醛、所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；

5）流延制膜：去除所述浆料内部的气泡，调节浆料黏度至60CPS，然后按8-15㎜/s的速度流延成100μm厚的膜片；