[发明专利]一种基于多线切割技术的1-3复合材料制备方法

说明书

本发明提供了一种基于多线切割技术的1‑3复合材料制备方法，属于电子元器件制造技术领域。该方法由传统压电陶瓷基体制备、上电极、多线切割以及后续的灌注、加工、印制电极等工艺过程组成。本方法发明的单、双面多次切割工艺，充分发挥了多线切割小应力、接近常温切割的特点，实现对极化后的压电陶瓷进行高精度切割，制备的复合材料无明显退极化，能够充分发挥基体材料性能，避免了传统工艺灌注后极化困难的不利影响。与传统工艺相比，适合批量式生产，具有明显的技术优势。

技术领域

本发明属于电子元器件制造技术领域，主要是一种基于多线切割技术的1-3复合材料制备方法。

背景技术

1-3压电复合材料克服了纯压电陶瓷在强度、脆性方面的缺陷，具有重量轻、声阻抗匹配性能好、探测频带宽、发射方向性好、横向耦合噪声低、可加工性和设计性强等特点，是目前研究最多、最深入的一种压电复合材料，广泛应用于鱼雷尾流制导探测，水下无人潜航器声纳探测，反蛙人声纳、水下警戒声纳、水下扫雷探测，潜海地貌成像探测，医学领域超声探测，高频相控阵等领域。

1-3型复合材料主要的传统制备方法工艺流程如下：

1、注射成型方式制备复合材料工艺：注射成型陶瓷基体制备-灌注-加工-电极制备-极化-复合材料。

2、刀片(砂轮)切割制备复合材料工艺：传统压电陶瓷基体制备-切割-灌注-加工-电极制备-极化-复合材料。

注射成型制备工艺，陶瓷单元柱(颗粒)烧结收缩后难以进行后续加工，导致陶瓷单元柱尺寸、位置、形状难以精准控制，小批量试验模具费用高，一定程度上制约着注射成型的研究与开发。传统刀片(砂轮)切割制备1-3压电复合材料的方法成本高、周期长、重复性差，刀片切割对陶瓷单元柱产生的应力大(可能导致退极化)，精细切割时存在单元柱容易断裂的风险。

另外，传统制备方法中，都是灌注加工后进行极化的，压电陶瓷的矫顽场通常大于2.5kv/mm，大于灌注材料(填充物质)的击穿电压，这给传统复合材料制备过程中的极化环节带来了较大的不利影响，极化电压过高容易出现严重的击穿，极化电压不足压电陶瓷性能又无法充分发挥。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于多线切割技术的1-3复合材料制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于多线切割技术的1-3复合材料制备方法，主要包括传统的压电陶瓷基体制备、上电极、极化、多线切割、灌注、加工和电极制备，本方法发明的单、双面多次切割工艺，充分发挥了多线切割小应力、接近常温切割的特点，对极化后的压电陶瓷进行高精度切割，制备的复合材料无明显退极化，能够充分发挥基体材料性能。其中多线切割步骤如下：

(1)、单面切割加工连通型1-3复合材料时，加工件横向切割后，旋转90度，进行纵向切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制；

(2)、双面切割加工非连通型1-3复合材料时，加工件一面横向切割后，翻转到另一面，进行垂直方向的切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制。

加工件可以选择单面切割或双面切割，单面切割适合加工连通型1-3复合材料。切割预留的连通基板厚度为1mm～2.5mm，单面切割只需要考虑单侧的连通基板厚度，双面切割需要考虑双侧连通基板的厚度，避免后续加工(磨削掉两侧连通基板)时余量不足。

后续灌注固化过程中，灌注填充物质的收缩相对均匀，单元柱承受的形变应力更小，可以大大降低单元柱断裂风险，灌注固化的效果更佳。切割后去除多余剥离片和残留边角，超声波清洗，烘干备用。