[发明专利]低温共烧自支撑PZT基多层压电厚膜的制备

说明书

本发明公开了一种PZT基低温共烧自支撑多层压电厚膜制备方法，化学式为0.7Pb(Zr_0.46Ti_0.54)O₃‑xPb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃‑(0.3‑x)Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃，的化学计量比，0≤x＜0.3。利用流延法制备得到相应的陶瓷生坯，通过丝网印刷涂上银内电极，制成多层并联结构。然后在850℃的温度下进行烧结得到样品。本发明实现了低温共烧，在保持了良好压电性能的前提下，使用银电极大大降低了成本；多层结构使得压电性能得到叠加，得到了高d₃₃的多层压电厚膜；多层压电厚膜的自支撑，大大减少了总体体积，有利于小型化和微型化的发展方向，制备出了一种降低了成本和高使用价值的压电厚模材料。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种低温共烧自支撑PZT基多层压电厚膜的制备方法

背景技术

过去几十年里，压电陶瓷自诞生以来，由于其特殊的性质，一直得到广泛的关注和应用。其中PZT(锆钛酸铅)基压电陶瓷因为其良好的压电性能，一直以来得到了广泛的研究和发展。随着技术的发展，对于电子元件的要求朝着小型化、微型化、集成化方向发展，因此，压电厚膜也就随之诞生。压电厚膜坚固了块体材料高驱动力、宽工作频率以及薄膜材料低工作电压、集成性好的优势，广泛应用于微型电动机、能量采集器等器件中。

单层压电厚膜的性能较差，且需要进行多次热处理，包括排胶、烧结、被电极分开进行，由于电极与陶瓷之间结合不紧密，容易出现脱落和断裂，加上多次的热处理，使得PbO₂流失，会恶化压电性能。而通过在单层膜之间涂覆电极，制成并联结构的多层压电厚膜，再通过共烧可以得到整体性良好的多层厚膜。低温共烧压电厚膜陶瓷，通过丝网印刷、流延法、溶胶凝胶法等方法成型，可以实现一次烧结成型。但是通常共烧的温度都较高，会导致PbO₂的挥发，恶化压电性能，而且在较高温度下烧结需要使用银钯电极，成本很高。而在较低的烧结温度下进行烧结，可以降低PbO₂的流失，同时由于降低了烧结温度，因此可以使用熔点更低、较为便宜的银电极，大大降低了成本。

多层共烧压电厚膜，与传统的单层厚膜相比，具有压电性能好、工作电压低、成本低等优点，但是任然存在可以改进的地方。在多层压电厚膜的成型过程中，受成型工艺和压电厚膜坯体本身的限制，在成型过程中都需要在基板上成型。首先，基板在烧结过程中会一定程度的限制陶瓷的收缩，会影响烧结后陶瓷的致密度，从而影响性能；其次，基板本身有一定的长宽尺寸，大于厚膜，不利于整体的小型化、微型化，基板本身也具有一定的厚度，在整体元件厚度一定的情况下，就会限制压电厚膜的层数，降低整体的压电性能。

因此，在低温共烧多层压电厚膜的基础上，再实现自支撑，可以减小厚膜整体体积，使得多层压电厚膜具有更强的实用性。

发明内容

本发明的目的，是为解决以往的压电厚膜都需要附着在基板上而无法实现自支撑、基板占有体积、有背于小型化微型化发展方向的缺点，提供一种在低温烧结的的条件下，通过多层并联结构，得到性能优异、成本低廉的多层压电厚膜材料。同时，通过有效地预处理和排胶烧结，实现多层厚膜的自支撑，使其符合小型化、微型化、集成化的发展方向。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种低温共烧自支撑多层压电厚膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配料