Способ изготовления пьезокерамических устройств

-7069, отьтип ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ Свид(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, заключающийсяв последовательном нанесении на поверхность пьезокерамической пластины двух слоев материала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности путем увеличения адгезии, предварительно переднанесением первого слоя пьезокерамическую пластину нагревают до температуры начала фазового перехода изсегнетофазы в парафазу, а после нанесения первого слоя охлаждают дотемпературы окончания выделениясвободного кислорода из деструктуризованных межкристаллитных прослоек.переходного слоя, состоящего из сме-. р 5 ала и адгезива, а затем слой покрывного материала 123.30 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетсяспособ изготовления контактов к полу 40 б 0 внедрения атомов первого слоя покрыв ного материала в поверхностные слоиб 5 пьезокерамической пластины, которое Изобретение относится к твердотельной электронике и может быть использовано для повышения надежности пьезокерамических приборов,. Известен способ напыления н вакууме, при котором н верхних слояхподложки выполняют выемки различныхконфигураций, после чего производят напыление ГЦ .Недостатком этого способа является недостаточная адгезия электродов к поверхности подложки, обусловленная тем, что крепление электродов происходит только в местах, непосредственно прилегающих к выемкам, в то время как в областях между выемками адгезия слаба.Кроме того, наличие выемок ухудшает электромеханические параметры пьезокеФамики из-за наличия выемок в ее поверхностных слоях.Известен способ улучшения адгезии в многослойных тонких пленках, заключающийся н Формировании между покрывным материалом и подложкой си адгезива и покрывного материала,Для этого на подложку сначала напыляют слой смеси покрывного материНедостатком способа является технологическая сложность напылениядвух слоев с различными электрофизическими свойствами. проводниковой керамике на основетитаната бария, заключающийся впоследовательном напылении на поверхность пьезокерамической пластины, нагретой до температуры, обусловленной образованием в граничныхслоях между монокристаллическимизернами пьезокерамики и межкристаллитными прослойками микротрещин,которые вызваны различием и коэффициентах теплового расширения монокристаллических зерен и межкристаллитных прослоек, сначала слоя алюминия, а затем слоя золота, серебра, платины или меди для уменьшения сопротивления электрода Г 33.Недостатком известного способа является малая надежность из-за недостаточной адгезии, обусловленная следующими Факторами: так как адге.зия определяется степенью проникновения покрывного материала внутрь пластины, в которой имеются области высокой адгезии только в граничных областях между монокристаллическими зернами и межкристаллитными (ширина 0,5-1 мкм), в то время как на поверхности монокристаллических зерен вследствие отсутствия микротрещин,а также каких-либо иных структурных изменений при данной температуре глубина проникновения покрывного .материала мала и поэтому адгезия мала (диаметр монокристаллических зерен составляет величину порядка 10" 15 мкм), т.,е. 90-95 поверхности пластины в прототипе обладает малой адгезией.Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения адгезии.Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пьезокерамических устройств, заключающемуся в последовательном нанесении на поверхность пьезокерамической пластины двух слоев материала, предварительно перед нанесением первого слоя пьезокерамическую пластину нагревают до температуры начала фазового перехода из сегнетофазы в парафазу, а после нанесения первого слоя охлаждают до температуры окончания выделения свободного кислорода из деструктуризонанных межкристаллитных прослоек.Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.При температуре пьезокерамической пластины, соответствующей началу фазового перехода из сегнетофазы н парафазу (другой широко употребительный термин - температура зародышеобразования) в поверхностных слоях пьезокерамической пластины происходит процесс зародышеобразова-ния областей парафазы. Локализация процессов зародышеобразования в поверхностных слоях снязана сразличФием в энергиях деполяризации поверх- костных и объемных слоев, что объясняется псевдоэффектом яна-Теллера, приводящих к тому, что энергия деполяризации поверхностных слоев меньше энергии деполяризации объемных слоев. Процесс зародышеабразонания связан с днижением фазовых фронтов и структурными изменениями поверхностных слоен (переход из тетрагонального состояния в кубическое, фазоные Фронты представляют собой границу между тетрагональным и кубичессостояниями). Кроме того, при движении Фазовых фронтов на чих происходит образование пирозарядов, которые создают дополнительное электростатическое поле, приложенное между Фазовыми фронтами и поверхностью, на которую наносят первый слой покрывного материала. Поэтому унеличение адгезии, приводящее к повышению надежности, обусловлено увеличением степени1069135 Составитель Н. ЧистяковаРедактор А. Иандор Техред И.Тепер Корректор А. Лзятко Заказ 11492/55 Тираж 863ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обусловлено структурными изменениямив поверхностных слоях пьезокерамической пластины и возникновением электрического поля в поверхностных слоях поляризующего атомы покрывногоматериала и затягивающего,их в поверхностные слои. Поэтому надежностпьеэокерамических приборов увеличивается.Другой причиной повышения надеж-,ности является отсутствие деполяризации пьезокерамической подложки засчет того, что зародышеобразованиепроисходит только в поверхностныхслоях, и после снятия температуры(охлаждения) исходный уровень поляри 15эации пьезокерамической пластинывосстанавливается,В отличие от прототипа, увеличенная глубина проникновения атомов покрывного материала в предлагаемом способе имеет место по всей площади поверхности пьезокерамической пластины. Кроме того, глубина проникновения атомов покрывного материала в предлагаемом способе выше за счет взаимодействия фазовых фронтов с атомами покрывного материала, что способствует улучшению электромеханических и надежностных характеристик пьезокерамических устройств (коэффициент электромеханической связи К 1 повысился на 15-20, механическая добротность - на 25-28).