4通過注射栗6的控制由注射孔進(jìn)入PDMS微流道3。
[0038]叉指換能器是具有多種共振頻率的銅質(zhì)叉指換能器，每個(gè)銅質(zhì)叉指電極I的指寬和間距由外向內(nèi)逐漸遞減。
[0039]壓電晶片采用128°Y切型、延X向傳播的雙面拋光鈮酸鋰。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施例及其具體實(shí)施過程如下:
[0041]如圖1、圖3分別為裝置結(jié)構(gòu)圖和成型示意圖，制造方法如下:
[0042]1、先制備銅質(zhì)叉指電極和PDMS微流道:在128° Y切型、延X向傳播的雙面拋光的鈮酸鋰晶片2上旋涂一層正性光刻膠，在烘干后采用預(yù)先制作的掩膜板進(jìn)行掩膜曝光，之后進(jìn)行顯影并洗掉已曝光的光刻膠，再次進(jìn)行烘干;采用濺射的方法在曝光后的鈮酸鋰晶片2上附著一層厚度為200nm的銅質(zhì)薄膜，然后采用丙酮溶解掉剩余的光刻膠以去除未曝光部分的銅膜，獲得兩對(duì)銅質(zhì)叉指電極I;
[0043]在硅片模具上澆注PDMS，經(jīng)過加熱固化后剝離，獲得I3DMS微流道3，殼體頂部的注射孔和排氣孔通過鉆孔獲得，然后將PDMS微流道3覆蓋在鈮酸鋰壓電晶片2中間區(qū)域；
[0044]2、光敏壓電混合液的液態(tài)預(yù)聚物為聚乙二醇二丙烯酸酯，壓電材料采用經(jīng)3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷接枝的鈦酸鋇粉末，并采用安息香雙甲醚作為光引發(fā)劑。首先將ImL的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶解在50mL乙醇中，再加入ImL乙酸和9mL去離子水，隨后加入0.6g鈦酸鋇粉末，經(jīng)過超聲震蕩48小時(shí)，對(duì)獲得的懸濁液進(jìn)行反復(fù)清洗和干燥，得到經(jīng)接枝處理的鈦酸鋇粉末。聚乙二醇二丙烯酸酯，安息香雙甲醚和處理后的鈦酸鋇粉末的配置質(zhì)量比為89:10:1。經(jīng)過3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷處理后的鈦酸鋇粉末的光譜如圖5所示，其中兩條曲線為兩組式樣分別測(cè)量。曲線中存在羧基(-0H)和碳碳雙鍵(-C = C-)的兩個(gè)吸收峰說明鈦酸鋇粉末上已經(jīng)接枝有較多的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0045]然后按照質(zhì)量比89:10:1配置聚乙二醇二丙烯酸酯、鈦酸鋇粉末和安息香雙甲醚的光敏壓電混合液，配置的混合液在365nm紫外光源的照射下，可在5秒內(nèi)完全交聯(lián)固化。
[0046]3、將制造裝置放置在水平工作臺(tái)上，將365nm紫外光源8置于銅質(zhì)叉指換能器I和鈮酸鋰壓電晶片2的下方，將銅質(zhì)叉指換能器I與信號(hào)發(fā)生器5相連，PDMS微流道4與注射栗6相連，通過注射栗6將光敏壓電混合液4緩慢注入TOMS微流道3，當(dāng)PDMS微流道3中均布一層光敏壓電混合液4后，關(guān)閉注射栗；
[0047]4、開啟信號(hào)發(fā)生器5，兩對(duì)銅質(zhì)叉指換能器I之間將產(chǎn)生四列兩兩垂直的聲表面波，四列行波在PDMS微流道區(qū)域疊加而形成穩(wěn)定的二維駐波場(chǎng)，光敏壓電混合液4中的鈦酸鋇在駐波場(chǎng)中受到聲輻射力的作用，向附近的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，從而產(chǎn)生陣列壓電單元7;
[0048]當(dāng)陣列排布穩(wěn)定后，開啟365nm紫外光源8，用其照射光敏壓電混合液4，使其中的光引發(fā)劑誘發(fā)包覆陣列排布的壓電單元7的聚乙二醇二丙烯酸酯交聯(lián)固化；
[0049]5、關(guān)閉信號(hào)發(fā)生器5，從鈮酸鋰壓電晶片2上取下PDMS微流道3，最后對(duì)固化后的材料進(jìn)行剝離，即獲得包覆陣列壓電單元的柔性薄膜，如圖4所示；
[0050]在制備過程中，本發(fā)明柔性薄膜的排布形態(tài)可通過信號(hào)發(fā)生器5進(jìn)行調(diào)整:通過改變信號(hào)發(fā)生器5的輸出功率，調(diào)節(jié)鈦酸鋇的由均勻到陣列排布的時(shí)間;通過改變信號(hào)發(fā)生器5的輸出頻率，調(diào)節(jié)陣列壓電單元7的間距;通過改變信號(hào)發(fā)生器5的輸出相位，調(diào)節(jié)陣列壓電單元7的整體位置。
[0051]由此可見本發(fā)明技術(shù)效果顯著突出，實(shí)現(xiàn)了鈦酸鋇在預(yù)聚物液體中陣列排布，能快速高精度制造包覆陣列壓電單元薄膜，體積小，能耗低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法，其特征在于包括以下各步驟: (1)構(gòu)建兩對(duì)正交排布的叉指換能器，每對(duì)叉指換能器由壓電晶片和銅質(zhì)叉指電極組成，并在聲表面波換能器之間放置PDMS微流道，使PDMS微流道覆蓋在壓電晶片正中央，通過注射栗的控制將由液態(tài)預(yù)聚物、經(jīng)耦合劑接枝的壓電粉末顆粒和光引發(fā)劑組成的光敏壓電混合液注入PDMS微流道并鋪設(shè)一層； (2)將叉指換能器與信號(hào)發(fā)生器的兩個(gè)輸出通道相連，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器，兩對(duì)正交排布的叉指換能器在鈮酸鋰晶片上激發(fā)四列聲表面波，四列行波在PDMS微流道覆蓋區(qū)域疊加形成穩(wěn)定的二維駐波場(chǎng)； (3)光敏壓電混合液中的壓電粉末顆粒在駐波場(chǎng)中受到聲輻射力的作用，向附近的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，從而在液體中形成陣列排布的壓電單元； (4)待液體中的壓電單元陣列排布穩(wěn)定后，采用紫外光源對(duì)光敏壓電混合液進(jìn)行照射使其交聯(lián)固化，最后對(duì)固化后的材料進(jìn)行剝離獲得包覆陣列壓電單元(7)的柔性薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法，其特征在于:所述步驟(2)中，通過調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率和相位，可以改變駐波場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)間距和位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓電單元陣列排布的間距和整體位置，最終形成具有不同排布間距的包覆壓電單元薄膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法，其特征在于:所述的光敏壓電混合液，液態(tài)預(yù)聚物采用聚乙二醇二丙烯酸酯，耦合劑采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，壓電材料為經(jīng)3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷接枝處理的鈦酸鋇粉末，并采用安息香雙甲醚作為光引發(fā)劑，聚乙二醇二丙烯酸酯，安息香雙甲醚和經(jīng)3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷接枝處理后的鈦酸鋇粉末的配置質(zhì)量比為89:10:1ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法，其特征在于:所述的叉指換能器是具有多種共振頻率的銅質(zhì)叉指換能器，每個(gè)銅質(zhì)叉指電極(I)的指寬和間距由外向內(nèi)逐漸遞減。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法，其特征在于:所述的壓電晶片采用128°Υ切型、延X向傳播的雙面拋光鈮酸鋰。6.用于實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造裝置，其特征在于:包括鈮酸鋰晶片(2)、銅質(zhì)叉指電極(1)、PDMS微流道(3)和紫外光源(8)，鈮酸鋰晶片(2)的上表面形成有兩對(duì)正交排布的銅質(zhì)叉指電極(I)，銅質(zhì)叉指電極(I)與鈮酸鋰晶片(2)構(gòu)成叉指換能器，各個(gè)銅質(zhì)叉指電極(I)與信號(hào)發(fā)生器(5)的輸出通道相連，PDMS微流道(3)覆蓋在鈮酸鋰晶片(2)的正中央，四個(gè)銅質(zhì)叉指電極(I)分別位于PDMS微流道(3)的周圍四邊并呈對(duì)稱分布，PDMS微流道(3)內(nèi)有光敏壓電混合液(4)，紫外光源(8)置于鈮酸鋰晶片(2)下方。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造裝置，其特征在于:所述的銅質(zhì)叉指電極(I)通過光刻與濺射方法在鈮酸鋰晶片(2)上制備。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造裝置，其特征在于:所述的PDMS微流道(3)為內(nèi)部中空且無底板的方殼體，殼體頂部鉆有注射孔和排氣孔，所述的光敏壓電混合液(4)通過注射栗(6)的控制由注射孔進(jìn)入PDMS微流道(3)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造裝置，其特征在于:所述的叉指換能器是具有多種共振頻率的銅質(zhì)叉指換能器，每個(gè)銅質(zhì)叉指電極(I)的指寬和間距由外向內(nèi)逐漸遞減。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造裝置，其特征在于:所述的壓電晶片采用128°Y切型、延X向傳播的雙面拋光鈮酸鋰。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超聲駐波場(chǎng)的包覆壓電單元薄膜的制造方法及裝置。鈮酸鋰晶片上制有兩對(duì)正交排布的銅質(zhì)叉指電極，叉指電極與鈮酸鋰晶片構(gòu)成叉指換能器，PDMS微流道覆蓋在鈮酸鋰晶片的正中央，PDMS微流道內(nèi)均布有光敏壓電混合液，紫外光源置于鈮酸鋰晶片下方；兩對(duì)叉指換能器在鈮酸鋰晶片上激發(fā)聲表面波，四列行波在PDMS微流道覆蓋區(qū)域疊加形成穩(wěn)定的二維駐波場(chǎng)，光敏壓電混合液中的壓電顆粒在聲輻射力作用下向聲場(chǎng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，從而形成陣列排布的壓電單元，待壓電單元排布穩(wěn)定后，采用紫外光源對(duì)光敏壓電混合液進(jìn)行照射使其交聯(lián)固化。本發(fā)明具有精度高、操作簡(jiǎn)便、可控性強(qiáng)和生產(chǎn)率高等特點(diǎn)。
【IPC分類】H01L41/33
【公開號(hào)】CN105679929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610017743
【發(fā)明人】梅德慶, 薛岱, 汪延成, 謝擴(kuò), 陳子辰
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日