寧波大學(xué)成功制造出使用高分子材料電極的石英晶體諧振器

經(jīng)過與中國科學(xué)院寧波材料所方省眾教授團(tuán)隊(duì)和臺晶電子（寧波）公司的長期合作，寧波大學(xué)壓電器件技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用導(dǎo)電高分子聚合物材料取代傳統(tǒng)金屬銀作為電極，成功制造出使用高分子材料電極的石英晶體諧振器。最近經(jīng)過完整加工流程，研究團(tuán)隊(duì)所使用的導(dǎo)電高分子材料的密度只有金屬銀的八分之一，從而電極質(zhì)量效應(yīng)較小，電極加工前后的共振頻率改變很小，改變了石英晶體諧振器中的一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。整個(gè)加工過程在室溫條件下完成，包括采用噴涂工藝加工高分子材料電極，極大地簡化了現(xiàn)有的金屬電極的加工流程，降低了生產(chǎn)成本。

高分子電極所采用的PEDOT:PSS是一種高分子聚合物（聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽）的水溶液，是目前商用最成功的導(dǎo)電高分子材料，具有高導(dǎo)電、低密度、低剛度、成膜性好、便于加工成型、節(jié)能、環(huán)境友好等特點(diǎn)。在研究過程中，通過在PEDOT:PSS中加入輔助材料，提高了聚合物的電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性，并進(jìn)行稀釋，配制了導(dǎo)電溶液的配制。經(jīng)過簡易的手工噴涂過程，最后在晶片的設(shè)定區(qū)域形成了諧振器所需的電極。后續(xù)的工藝包括烘干、點(diǎn)膠和最后的封裝，最終完成了石英晶體諧振器。這一完整的工藝過程是在和臺晶電子（寧波）全面合作的基礎(chǔ)上進(jìn)行和完成的，是在石英晶體諧振器這一傳統(tǒng)產(chǎn)品的成熟加工技術(shù)方面的重要創(chuàng)新，有助于實(shí)現(xiàn)壓電聲波器件技術(shù)和新材料技術(shù)的密切結(jié)合。

圖1 石英晶片加工電極前后對比

目前所采用的高分子材料和工藝的諧振器的電阻是金屬電極的8倍左右，相應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)也是金屬電極的八分之一，這是先前的預(yù)期結(jié)果。從寧波大學(xué)研究過程的經(jīng)歷來看，諧振器電阻完全可以通過聚合物配方和加工工藝等進(jìn)一步降低，從而不斷使一些關(guān)鍵參數(shù)接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)。器件關(guān)鍵性能的改善將是團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步持續(xù)努力的方向。

在談到這一技術(shù)的未來研究時(shí)，寧波大學(xué)王驥教授指出：“信息技術(shù)的發(fā)展對傳統(tǒng)的壓電聲波器件提出了許多新要求，我們將從設(shè)計(jì)方法、材料和加工技術(shù)等方面持續(xù)開展合作，提供產(chǎn)品創(chuàng)新的思路和創(chuàng)意”。寧波大學(xué)壓電器件技術(shù)實(shí)驗(yàn)室將和合作伙伴繼續(xù)努力，尋求關(guān)鍵技術(shù)突破，早日形成新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

原文標(biāo)題：寧波大學(xué)研制基于高分子材料電極的石英晶體諧振器

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