Способ изготовления пьезокерамических устройств

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, заключающийся в последовательном нанесении на поверхность пьезокерамической пластины двух слоев материала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения адгезии, предварительно перед нанесением первого слоя: пьезокерамическую пластину нагревают до температуры начала фазового перехода из сегнетофазы в парафазу, а после нанесения первого слоя охлаждают до температуры окончания вьаделения свободного кислорода из деструктуризованньгх межкристаллитных прослоек „

СООЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19((И) 3щ) Н 03 Н 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21 ) 3236821/18-23 (22) 07.01.81 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) В.В. Лрожжев, В.A. Маслов, A.A. Сорокин, F3.Ë. Спирин и В.Н. фролов (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (53) 621.372.412(088.8) (56) 1. Заявка Японии У 49-16032, кл. 13(7) 0 61, 1974.

2. Патент CEJA N 3980944, кл. 204-192, 1976.

3. Заявка Японии 9 54-7069, кл. 62 A 211.1, 1979 (протьтип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, заключаюцийся в последовательном нанесении на поверхность пьезокерамической пластины двух слоев материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения адгезии, предварительно перед нанесением первого слоя пьезокерамическую пластину нагревают до температуры начала фазового перехода из сегнетофазы в парафазу, а после нанесения первого слоя охлаждают до температуры окончания выделения свободного кислорода из деструктуризованных межкристаллитных прослоек.

10б913э проводниковой керамике на основе титаната бария, заключающийся в последовательном напылении на поверхность пьезокерамической пластины, нагретой до температуры, обусловленной образованием в граничных слоях между монокристаллическими зернами пьезокерамики и межкристаллитными прослойками микротрещин, которые вызваны различием н.коэффициентах теплового расширения монокристаллических зерен и межкристаллитных прослоек, сначала слоя алюминия, а затем слоя золота, серебра, платины или меди для уменьшения сопротивления электрода Г33.

Недостатком известного способа является малая надежность из-за недостаточной адгезии, обусловленная следующими факторами: так как адгезия определяется степенью проникновения покрывного материала внутрь пластины, в которой имеются области высокой адгезии только в граничных областях между монокристаллическими зернами и межкристаллитными (ширина

0,5-1 мкм), в то время как на поверхности монокристаллических зерен вследствие отсутствия микротрещин, 40 б0

Изобретение относится к тнердотельной электронике и может быть использовано для повышения надежности пьезокерамических приборов,.

Известен способ напыления н вакууме, при котором н верхних слоях подложки выполняют выемки различных конфигураций, после чего производят напыление j1) .

Недостатком этого способа является недостаточная адгезия электродов к поверхности подложки, обусловленная тем, что крепление электродов проис- ходит только в местах, непосредственно прилегающих к .выемкам, в то время как в областях между выемками адгезия слаба.

Кроме того, наличие выемок ухудшает электромеханические параметры пьезокефамики из-за наличия выемок в ее поверхностных слоях.

Известен способ улучшения адгезии в многослойных тонких пленках, заключающийся н формировании между покрывным материалом и подложкой переходного слоя, cocтоящего из сме-. g5 си адгезива и покрывного материала.

Для этого на подложку сначала напыляют слой смеси покрывного материала и адгезива, а затем слой покрывйого материала (23.

Недостатком способа является технологическая сложность напыления двух слоев с различными электрофизическими свойствами.

Наиболее близким техническим ре- 35 шением к предлагаемому является способ изготовления контактов к полу а также каких-либо иных структурных изменений при данной температуре глубина проникновения покрывногo .материала мала и поэтому адгезия мала (диаметр монокристаллических зерен составляет величину порядка 1015 мкм), т.,е. 90-95% поверхности пластины в прототипе обладает малой адгезией.

Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения адгезии.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пьезокерамических устройств, заключающемуся в последовательном нанесении на поверхность пьезокерамической пластины двух слоев материала, предварительно перед нанесением первого слоя пьезокерамическую пластину нагревают до температуры начала фазового перехода из сегнетофазы в парафазу, а после нанесения первого слоя охлаждают до температуры окончания выделения свободного кислорода из деструктуризонанных межкристаллитных прослоек.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При температуре пьезокерамической пластины, соответствующей началу фазового перехода из сегнетофазы н парафазу (другой широко употребительный термин — температура зародышеобразонания) в поверхностных слоях пьезокерамической пластины происходит процесс зародышеобразова-ния областей парафазы. Локализация процессов зародышеобразования в поверхностных слоях снязана сразлич4ием в энергиях деполяризации поверхкостных и объемных слоев, что объясняется псевдоэффектом яна-Теллера, приводящих к тому, что энергия деполяризации поверхностных слоев меньше энергии деполяризации объемных слоев. Процесс зародышеабразонания связан с днижением фазовых фронтов и структурными изменениями поверхностных слоен (переход из тетрагонального состояния в кубическое, фазоные фронты представляют собой границу между тетрагональным и кубичессостояниями ) .

Кроме того, при движении фазовых фронтов на чих происходит образование пирозарядов, которые создают дополнительное электростатическое поле, приложенное между фазовыми фронтами и поверхностью, на которую наносят первый слой покрывного материала. Поэтому унеличение адгезии, приводящее к повышению надежности, обусловлено увеличением степени внедрения атомов первого слоя покрыв. ного материала в поверхностные слои пьезокерамической пластины, которое

1069135

Составитель Н. Чистякова

Редактор А. Иандор Техред И.Тепер

Корректор A- Дзятко

Заказ 11492/55 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 обусловлено структурными изменениями в поверхностных слоях пьезокерамической пластины и возникновением элект рического поля в поверхностных слоях поляризующего атомы покрывного материала и затягивающего,их в поверхностные слои. Поэтому надежност» пьеэокерамических приборов увеличивается.

Другой причиной повышения надеж-, ности является отсутствие деполяризации пьезокерамической подложки за счет того, что зародышеобразование происходит только в поверхностных слоях, и после снятия температуры (охлаждения) исходный уровень поляри-15 эации пьезокерамической пластины восстанавливается.

В отличие от прототипа, увеличенная глубина проникновения атомов покрывного материала в предлагаемом способе имеет место по всей площади поверхности пьезокерамической пласт ины.

Кроме того, глубина проникновения атомов покрывного материала в предлагаемом способе выше за счет . взаимодействия фазовых фронтов с атомами покрывного материала, что способствует улучшению электромеханических и надежностных характеристик пьезокерамических устройств (коэффициент электромеханической связи К повысился на 15-20%, механическая добротность — на 25-28%).