基于反铁电厚膜场致相变应变效应的微悬臂梁驱动构件

摘要

本发明涉及微执行器驱动构件，具体是基于反铁电厚膜场致相变应变效应的微悬臂梁驱动构件。解决了现有微执行器驱动构件存在的响应速度慢、驱动位移小等问题，步骤：①配制铅基反铁电材料前躯体溶胶、PbO溶胶；②在支撑基底Pt金属层上制得铅基反铁电材料厚膜；③在铅基反铁电材料厚膜上旋涂PbO溶胶，退火处理；④在铅基反铁电材料厚膜上溅射作为上电极的金属层、以及压焊点；⑤对支撑基底背面腐蚀，减薄支撑基底中部厚度；对铅基反铁电材料厚膜、支撑基底中部正面刻蚀，形成外围基座、与外围基座单端相连的悬臂梁结构。工艺、结构简单，实现了反铁电材料在微执行器驱动构件领域的应用，为实现快速响应、大位移量微驱动构件设计和制造提供了全新思路。

主权项

一种基于反铁电厚膜场致相变应变效应的微悬臂梁驱动构件，其特征在于按照如下工艺步骤加工制造：①以溶胶‑凝胶工艺技术配制浓度为0.2mol/l～0.6mol/l的铅基反铁电材料前躯体溶胶、以及浓度为0.2mol/l～0.4mol/l的PbO溶胶；②以上表面镀有Pt金属层的硅基或Pt/TiO2/SiO2/Si作为支撑基底，通过匀胶机以2000～4000r/min的旋胶速度将步骤①配制的铅基反铁电材料前躯体溶胶旋涂于支撑基底的Pt金属层(2)上，旋胶时间为10s～30s；并在旋胶后，将支撑基底置于管式炉中以400℃～600℃的温度进行8～20min的热处理，热处理后，由管式炉中取出，冷却至室温，重复上述旋胶、热处理工艺步骤，直至在支撑基底的Pt金属层(2)上获得厚度为1μm～10μm的铅基反铁电材料厚膜(3)；③通过匀胶机以2000～4000r/min的旋胶速度将步骤①配制的PbO溶胶旋涂于铅基反铁电材料厚膜(3)上，旋胶时间为15s～20s，然后，将支撑基底置于管式炉中进行退火处理，退火温度为650℃～750℃，时长20min～40min，退火处理后，由管式炉中取出，置于空气中冷却至室温；④利用光刻工艺在经步骤③处理后的铅基反铁电材料厚膜(3)上定义出微悬臂梁的图形，并按照微悬臂梁的图形溅射沉积厚度为100nm～300nm的金属层，该金属层作为上电极(4)，铅基反铁电材料厚膜(3)下方的Pt金属层(2)作为下电极；并在经步骤③处理后的铅基反铁电材料厚膜(3)上溅射沉积分别用于与上、下电极连接的压焊点(1、8)，在支撑基底侧端面上溅射沉积实现下电极与相应压焊点(8)连接的金属层(5)；⑤利用背面刻蚀工艺对支撑基底背面进行腐蚀，使支撑基底中部厚度减至10μm～50μm；按照步骤④中利用光刻工艺定义出的微悬臂梁图形，以正面刻蚀工艺对铅基反铁电材料厚膜(3)、及支撑基底中部进行刻蚀，形成外围基座(6)、及与外围基座单端相连的悬臂梁结构(7)。