Способ изготовления полостных пьезоэлементов Советский патент 1980 года по МПК H01L41/22 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в измерительной технике ири производстве пьезоэлементов.

Известиы способы изготовления пьезоэлемеитов 1. Указанные способы характерны применением металлических пленок, вжигаемых в материал пьезоэлектрика, и соединением его частей с помощью пайки. Изготовленные иолостные пьезоэлементы с помондью .описанных способов обладают значительными геометрическими неточностями и сравнительно невысокой прочностью соединения.

Известен снособ изготовления полостных пьезоэлементов путем создания внутренних каналов 2. Недостаток известного способа состоит в невысоком качестве обработки внутренних полостей.

Целью настоящего изобретения является повышение качества обработки внутренних полостей. Указанная цель достигается тем, что изготавливают металлические шаблоны, наружные размеры и качество обработки которых соответствуют заданным нараметрам внутренних плоскостей, вращивают их в пьезоэлектрик, а при последующей обработке вытравливают вращенные металлические шаблоны, например, с помощью электрохимического травления.

2

Способ включает в себя изготовление шаблонов из металла, размеры и качество наружной обработки которых соответствуют заданным параметрам полостей в полостных иьезоэлементах; вращивание внутрь пьезоэлектрика изготовленных щаблонов, например, с помощью известного гидротермального метода армирования пьезоэлектрического кварца на затравку; изготовлено ние из полученного армированного пьезоэлектрика армированных пьезоэлементов; вытравливание в изготовленных армированных пьезоэлементах вращенных внутрь металлических щаблонов, например, с помощью метода электрохимического травления.

Поскольку вращиваиие шаблонов производится наращиванием микрочастиц на затравку с малой скоростью переноса (при20 близительно 30-100 мкм в сутки для пьезоэлектрического кварца), геометрия и качество прилегающих к шаблону поверхностей пьезоэлектрика с высокой точностью повторяют параметры (внещние) металли25 ческих щаблонов.

При вытравливании металлических щаблонов из пьезоэлектрика ирименяют кислоты, взаимодействующие только с металлами и не вступающими в реакцию с матери30 алом пьезоэлектрика.

Для проверки способа проводили вращивание армированного пьезоэлектрического кварца гидротермальным методом с ирименением затравки и ориентированно расположенной относительно ее арматуры, выполненной в внде заготовленных металлических шаблонов. Из полученного армированного пьезоэлектрического кварца изготовили несколько партий (более трех) по 20 штук в каждой партии армированных пьезоэлементов, имеюш,их следующие параметры: длина 12 мм±0,1 мм; ширина 9мм±0,1мм; толпдина 0,664 мм±0,0001 мм; арматура (металлнческнй шаблон) сталь 35 (круглый пруток шлифованный) 03 мм± ±0,001 мм, чистота поверхностн Л12, расположена в центре пьезоэлемента, пернеидикулярно главным (большим) граням его.

После внешней обработки пьезоэлемента (армированного) вытравили металлический шаблон с помош.ью раствора соляной кислоты.

Параметры полученных описанным способом полостных пьезоэлементов подвергли механическим и электрическим измерениям. С помошью механических измерительных приборов (с точностью до ±0,001 мм) не удалось обнаружить разиости в размерах и обработке металлического шаблона (свидетеля) и полученной полости в пьезоэлемеите.

С помошью электрических методов измерения устаиовили идентичность размеров и качества обработки шаблона (свидетеля) и полости в пьезоэлементе. Отклонение составило менее ±0,0001 мм.

Пспользование способа изготовлепия полостных пьезоэлементов обеспечивает по сравнению с известными способами следуюшие преимущества: повышение качества обработки внутренних полостей полостных пьезоэлементов за счет применения прецезионных шаблонов и метода врашивання их в пьезоэлектрик; сохранение кристаллографической ориентации частей пьезоэлемента, располол енных по разные стороны

от иолости за счет сохранения монолитной стрзктуры пьезоэлектрика; исключение дефектов в механической обработке (трещин, сколов и т. д.), вносимых механическим инструментом и абразивами при формировании и обработке внутренних полостей, за счет исключения операций долбления, сверления с применением абразивов и ультразвукового инструмента; создание внутренних нолостей и каналов, нараметры которых невозможно обеспечить другими сиособа1ми обработки, например, по длине конфигурации, по качеству и точности обработки; повышепие производительности труда при изготоилении полостных пьезоэлементов за счет вращивания армированного пьезоэлектрика с задаппыми параметрами и серийпом производстве; сиижеиие стоимости и повышение качества изделий из полостных пьезоэлементов, имеюших сложные формы внутренних полостей, за счет серийного производства армированного пьезоэлектрика с заданными нараметрами.

Формула изобретения

Способ изготовления полостных пьезоэлемеитов путем создания внутренних каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки внутренних полостей, изготавливают металлические шаблоны, наружные размеры и качество обработки которых соответствуют заданным параметрам внутренних полостей, вращивают в пьезоэлектрик, а при последующей обработке вытравливают врашенные металлические шаблоны, например, с помощью электрохимического травления.

Источники информации,

принятые во впиманпе нри экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 296230, кл. Н ОЗН 9/04, 1969.

2.Авторское свидетельство по заявке JVb 2500374, кл. Н OIL 41/22, 1977 (прототип) .