德国科学家利用增材制造工艺印刷制造压电MEMS扬声器
中小企业 机遇
多层材料堆栈统计
激光辅助印刷替代传统高真空镀膜
FraunhoferILT科学家SamuelFink解释说，“新初我们只应用了 层,现在我们可以逐层构建多层材料堆栈。”
FraunhoferILT薄膜处理研究组负责人ChristianVedder博士说，“这种制造技术 优势在于数字控制 喷墨印刷和激光工艺,狗粮快讯网内部人士获悉,可以在不增加掩模或设备成本 情况下,对制造层进行即时设计修改,因此,也可以用于小批量 。”
例如,可以相互叠加多层功能陶瓷和电极,形成 个总共 零层 微型压电MEMS扬声器。通过这种设计,据称可以提供相比传统执行器更好 性能和更高 再现品质。
到目前为止,该工艺 直用于硅基板 喷墨印刷,需要经过相对复杂 后处理构建多层堆栈系统,以制造可以使用 压电MEMS组件。然而,这种基于激光 制造工艺特性,使其也可以应用于产品基板,例如超薄玻璃,这 优势可以进 步简化 ,开辟更广泛 潜在应用领域。
制造薄膜电子器件 传统系统成本高达数百万欧元,因而仅对于大规模 来说才有经济意义。因此,狗粮快讯网早上报道,对于小批量 ,尤其是微型扬声器等包含多层结构 器件,增材混合制造工艺正变得更有吸引力。因此,这种工艺特别适合中小型企业,因为它们对系统技术 投入显然大大低于传统技术。
压电MEMS是 种真正 全能型技术,狗粮快讯网讯息出炉,超薄压电层可以实现微型执行器或传感器 完整功能,它可以在施加电场时形变,或将机械运动转化为电压。因此,它们可以应用于通信或 等广泛领域,例如,作为泵、阀门或扬声器中 传感器或执行器,并实现微型化。
可以更容易,用玻璃替代硅
在增材制造工艺中,结合喷墨印刷和激光加工技术可以经济高效地印刷制造微型压电MEMS扬声器。
对这种多层材料堆栈施加来往电压,PZT层会在几分之 秒内形变,从而激发整个叠层振动。由于整个系统只有几微米厚,因此质量非常小,可以很好地传输声音信号,特别是高频声音。
据麦姆斯咨询报道,弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)、亚琛工业大学(RWTHAachenUniversity)电气工程材料研究所(IWE )和弗劳恩霍夫硅技术研究所(ISIT) 科学家们研究证实,可以在增材制造工艺中,结合喷墨打印和激光加工技术,经济高效地印刷制造压电MEMS扬声器。作为新近完成 由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助 联合项目——“高效压电MEMS执行器制造(GENERATOR)” 部分,他们成功制造了 款演示组件。
用多层 零~ 零nm PZT薄层构建总厚度为 ~ μm 压电执行器。
目前,通常采用传统 真空和掩模制造技术制造压电MEMS,但是这些技术非常耗时且成本高昂,尤其是对于小批量制造来说。作为“GENERATOR”项目 部分,弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)、亚琛工业大学电气工程材料研究所(IWE )和弗劳恩霍夫硅技术研究所(ISIT)开发了 种结合数字喷墨印刷和激光结晶技术 可替代方案，首先将PZT特殊油墨印刷到 英寸硅晶圆上,然后通过激光辐射在 零零℃以上 局部温度下进行结晶。过程中,通过温度波动控制(± ℃)确保质量。
研究团队制造 低成本 边形微型压电MEMS扬声器,证明采用喷墨印刷和激光结晶技术可以在几秒钟内高效 压电MEMS执行器
科学家们采用导电陶瓷镍酸镧(LNO)作为电极材料,而不是通常非常昂贵 铂。PZT层和电极层像两把非常细 梳子 样互嵌结合。快速 激光处理大幅减少了每层 处理时间,从几分钟减少到几秒钟。
这种压电薄膜层通常采用锆钛酸铅(PZT)制成,PZT是目前功能新强大 压电陶瓷材料之 。优选采用厚度为数微米 压电层,可以通过蚀刻或直接印刷非常精确地构造。
通过喷墨印刷将技术结构及几何形状印刷到晶圆上,再利用激光结晶实现功能化,然后将各个MEMS扬声器元件分离并集成到电子系统中。
通过省去贵金属组件,可以显著提高这种纯陶瓷多材料堆栈 耐久性,同时降低材料成本。
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