宁波大学研制基于高分子材料电极的石英晶体谐振器
2020-12-30 18:42:50   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，经过与中国科学院宁波材料所方省众教授团队和台晶电子（宁波）公司的长期合作，宁波大学压电器件技术重点实验室利用导电高分子聚合物材料取代传统金属银作为电极，成功制造出使用高分子材料电极的石英晶体谐振器。最近经过完整加工流程，研究团队所使用的导电高分子材料的密度只有金属银的八分之一，从而电极质量效应较小，电极加工前后的共振频率改变很小，改变了石英晶体谐振器中的一个技术挑战。整个加工过程在室温条件下完成，包括采用喷涂工艺加工高分子材料电极，极大地简化了现有的金属电极的加工流程，降低了生产成本。

高分子电极所采用的PEDOT:PSS是一种高分子聚合物（聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐）的水溶液，是目前商用最成功的导电高分子材料，具有高导电、低密度、低刚度、成膜性好、便于加工成型、节能、环境友好等特点。在研究过程中，通过在PEDOT:PSS中加入辅助材料，提高了聚合物的电导率和热稳定性，并进行稀释，配制了导电溶液的配制。经过简易的手工喷涂过程，最后在晶片的设定区域形成了谐振器所需的电极。后续的工艺包括烘干、点胶和最后的封装，最终完成了石英晶体谐振器。这一完整的工艺过程是在和台晶电子（宁波）全面合作的基础上进行和完成的，是在石英晶体谐振器这一传统产品的成熟加工技术方面的重要创新，有助于实现压电声波器件技术和新材料技术的密切结合。

图1 石英晶片加工电极前后对比

图2 装架点胶

图3 封装完成的基于高分子材料电极的石英晶体谐振器

目前所采用的高分子材料和工艺的谐振器的电阻是金属电极的8倍左右，相应的品质因数也是金属电极的八分之一，这是先前的预期结果。从宁波大学研究过程的经历来看，谐振器电阻完全可以通过聚合物配方和加工工艺等进一步降低，从而不断使一些关键参数接近甚至优于传统技术。器件关键性能的改善将是团队进一步持续努力的方向。

在谈到这一技术的未来研究时，宁波大学王骥教授指出：“信息技术的发展对传统的压电声波器件提出了许多新要求，我们将从设计方法、材料和加工技术等方面持续开展合作，提供产品创新的思路和创意”。宁波大学压电器件技术实验室将和合作伙伴继续努力，寻求关键技术突破，早日形成新产品的产业化技术。