一種壓電單晶片制造技術

本發明專利技術公開了一種壓電單晶片，屬于壓電元器件技術領域。本發明專利技術的技術方案要點為：一種壓電單晶片，包括兩個平行設置的底片及設置于兩底片之間的壓電片和非壓電材料支撐體，其中壓電片通過膠體垂直固定于兩底片之間，該壓電片為厚度方向或徑向極化的壓電片。本發明專利技術易于制作、結構穩定性強、適用范圍廣、成本較低且性能良好，在微納操縱和控制領域有著廣泛的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于壓電元器件
，具體涉及一種壓電單晶片。
技術介紹
隨著納米科技的快速發展，壓電器件的應用日益廣泛，而壓電單晶片作為壓電器件中的重要器件也同樣發揮著廣泛的用途。現有壓電單晶片的工作原理是：壓電片在交變驅動信號的作用下，會在長度方向伸長或收縮，而與其粘接在一起的非壓電材料支撐體由于沒有壓電效應，長度保持不變，因此，壓電片在非壓電材料支撐體的拉力作用下發生彎曲，進而整體結構會在壓電片的帶動下發生彎曲。現有的壓電單晶片通常采用的是將壓電片與非壓電材料支撐體最寬面完全粘接的方法，在壓電片與非壓電材料支撐體之間涂上一定厚度且均勻的粘接層，但是該方法對粘接層的厚度涂覆均勻的工藝要求比較高，存在如下不足之處：（1）很容易由于工藝控制不當而導致粘接層厚度不均勻，進而影響壓電器件的性能；（2）粘接層內很容易由于工藝控制不當而產生氣泡，從而很有可能產生微弱電信號，引起壓電器件失效；（3）如果現有壓電單晶片需要壓電片與金屬粘接在一起，為了避免短路，中間所用的粘接膠必須為絕緣膠，選材受到很大的限制。因此，對于現有的壓電單晶片，其制作的工藝還需要有進一步的提高。在項目批準號為：11304082的國家自然科學基金“超快速掃描隧道顯微鏡的改進與應用”的支持下，本專利提出了一種新型的壓電單晶片。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種易于制作、結構穩定性強、適用范圍廣、成本較低且性能優良的壓電單晶片。本專利技術為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種壓電單晶片，其特征在于包括兩個平行設置的底片及設置于兩底片之間的壓電片和非壓電材料支撐體，其中壓電片通過膠體垂直固定于兩底片之間，該壓電片為厚度方向或徑向極化的壓電片。進一步優選，所述壓電片的材質為單晶材質或多晶材質。進一步優選，所述底片的材質為藍寶石、鎢、鈦或不銹鋼。進一步優選，所述底片的中部設有用于貫穿電極線、通氣體或固定輔助裝置的中心孔。進一步優選，所述非壓電材料支撐體的材質為金屬、陶瓷、玻璃或藍寶石。進一步優選，所述非壓電材料支撐體通過膠體固定于兩底片之間或者非壓電材料支撐體與兩底片一體成型或者非壓電材料支撐體的一側與底片通過膠體連接，另一側與另一底片一體成型。進一步優選，所述膠體為環氧樹脂膠、丙烯酸酯膠、α-氰基丙烯酸乙酯膠或氯丁橡膠。進一步優選，所述非壓電材料支撐體的形狀為片狀、柱狀或圓臺狀。進一步優選，所述壓電片與兩底片的接觸部位分別設有未涂電極部位。本專利技術的工作原理為：當壓電片在交變驅動信號的作用下時，將發生伸長或收縮，而非壓電材料支撐體的長度不變，如果將壓電片和非壓電材料支撐體的兩端通過底片固定在一起，那么壓電片將不能在驅動信號的作用下自由伸長或收縮，而是將在非壓電材料支撐體的拉力作用下發生彎曲，實現與現有壓電單晶片同樣的功能。本專利技術與現有技術相比具有以下優點：（1）極大地減少了粘接面積，節省了材料，解決了現有壓電單晶片中因粘接層厚度不均勻或有氣泡產生而導致壓電器件失效的問題，降低了制作工藝的難度；（2）可制作出壓電片與非壓電材料間任意距離的壓電單晶片，而且兩底片可以為任意形狀，比如在底片的中部設有中心孔以便于貫穿電極線、通氣體或固定其它需要的裝置等，進而滿足特定環境和條件下的需要；（3）可以選用最寬面兩端部分沒有電極的壓電片，直接起到絕緣的作用，與現有的壓電單晶片相比，既節約了成本又高效；（4）壓電片在自身仍然可以實現彎曲形變的同時，還可驅動其頂端的物體發生位移；（5）非壓電材料支撐體可為多種材質；（6）非壓電材料支撐體的形狀也可為多種形狀，可為單薄的片狀，也可為厚實牢固的柱狀，支撐體也可與其中一個或者兩個底片一體成型，再和壓電片通過膠體固定，結構多樣。總之，本專利技術的壓電單晶片相對于現有壓電單晶片制作工藝來說，制作工藝簡單，適用范圍廣，并且成本較低，性能優良。附圖說明圖1是本專利技術實施例1中壓電單晶片的主視圖；圖2是本專利技術實施例1中壓電單晶片的側視圖；圖3是本專利技術實施例1中壓電單晶片的俯視圖；圖4是本專利技術實施例2中壓電單晶片的主視圖；圖5是本專利技術實施例2中壓電單晶片的側視圖；圖6是本專利技術實施例2中壓電單晶片的俯視圖；圖7是本專利技術實施例3中壓電單晶片的主視圖；圖8是本專利技術實施例3中壓電單晶片的側視圖；圖9是本專利技術實施例3中壓電單晶片的俯視圖；圖10是本專利技術實施例4中壓電單晶片的主視圖；圖11是本專利技術實施例4中壓電單晶片的側視圖；圖12是本專利技術實施例4中壓電單晶片的俯視圖；圖13是本專利技術實施例5中壓電單晶片的側視圖；圖14是本專利技術實施例6中壓電單晶片的側視圖。圖中：1、底片，2、壓電片，3、非壓電材料支撐體，4、膠體，5、未涂電極部位。具體實施方式結合附圖詳細描述本專利技術的具體內容。制備壓電單晶片的工藝流程如下：（1）選取尺寸相同的兩個底片1、一片尺寸合適的壓電片2及非壓電材料支撐體3，其中壓電片2沿厚度方向極化并且該壓電片2的兩最寬面已經鍍好電極；（2）將壓電片2與非壓電材料支撐體3放置于兩個底片1之間，兩個底片1互相平行并且垂直于壓電片2，可借助于模具；（3）在壓電片2和非壓電材料支撐體3與底片1的接觸面處涂上一定量合適硬度和強度的膠體4，如環氧樹脂膠353ND；（4）將其烘干，即可得到壓電單晶片。實施例1本實施例中壓電單晶片的兩個底片是藍寶石片，壓電片兩最寬面全部鍍有電極，非壓電材料支撐體為不銹鋼片。本實施例中壓電單晶片的具體制備方法如下：（1）選用尺寸相同的兩個藍寶石片和尺寸均為30*5*0.5mm的壓電陶瓷片和不銹鋼片，其中壓電陶瓷片沿厚度方向極化并且該壓電陶瓷片的兩最寬面已經鍍好電極；（2）先放置好底片，再將壓電陶瓷片和不銹鋼片垂直放置于底片上，該壓電陶瓷片與不銹鋼片平行設置，壓電陶瓷片與不銹鋼片之間的距離約為3mm；（3）選用環氧樹脂AB膠353ND，涂在壓電陶瓷片和不銹鋼片與藍寶石片的接觸部位，并烘干；（4）在壓電陶瓷片和不銹鋼片的頂端固定另外一片藍寶石片，使藍寶石片與壓電陶瓷片和不銹鋼片互相垂直，并且在壓電陶瓷片和不銹鋼片與藍寶石片的接觸部位涂353ND膠、烘干，即可得到壓電單晶片。如附圖1-3所示。本實施例中，將藍寶石片作為底片，即達到了絕緣的作用，又起到了固定的作用，整體結構美觀實用。實施例2底片為環形的壓電單晶片將上述實施例1中的底片換為環形藍寶石片，如附圖4-6所示。藍寶石片中部的中心孔用于貫穿電極本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電單晶片，其特征在于包括兩個平行設置的底片及設置于兩底片之間的壓電片和非壓電材料支撐體，其中壓電片通過膠體垂直固定于兩底片之間，該壓電片為厚度方向或徑向極化的壓電片。

【技術特征摘要】
1.一種壓電單晶片，其特征在于包括兩個平行設置的底片及設置于兩底片之間的壓電
片和非壓電材料支撐體，其中壓電片通過膠體垂直固定于兩底片之間，該壓電片為厚度方
向或徑向極化的壓電片。
2.根據權利要求1所述的壓電單晶片，其特征在于：所述壓電片的材質為單晶材質或多
晶材質。
3.根據權利要求1所述的壓電單晶片，其特征在于：所述底片的材質為藍寶石、鎢、鈦或
不銹鋼。
4.根據權利要求1或3所述的壓電單晶片，其特征在于：所述底片的中部設有用于貫穿
電極線、通氣體或固定輔助裝置的中心孔。
5.根據權利要求1所述的壓電單晶片，其特征在于：所述非壓電材料支撐體的材質為金

【專利技術屬性】
技術研發人員：李全鋒，孫涵，崔明煥，付士林，趙雯，
申請(專利權)人：河南師范大學，
類型：發明
國別省市：河南;41