第四章 實驗與討論
4.1 試片製造
先定義出壓電片上電極形狀，再將壓電片黏貼在鋁結構上。
4.1.1 定義電極形狀
壓電試片上必須定義出電極形狀，利用黃光製程將電極蝕刻出切割線將最佳 電極圖案呈現出來。製作流程如圖4. 1 所示，製作程序如下:
步驟零：PZT 試片之準備
1. 採用長48mm寬32mm鍍有厚度6µm的銀金屬層之PZT 壓電片，總厚度為 µm
511 。 步驟一：PZT 試片清洗
1. 將 PZT 試片放入丙酮中浸泡，並利用超音波振動輔助去除油汙。
2. 放入 IPA 中去除丙酮。
3. 以純水沖洗一分鐘。
4. 將清洗完之試片置於 Hot Plate 上以90oC烘烤10 分鐘，以去除表面水分。
步驟二：旋轉塗佈光阻
1. 均勻塗佈正光阻 AZ4620 厚度約 6um 於壓電片。
2. 上光阻後，將試片置於 Hot Plate 上以90oC軟烤5 分鐘。
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步驟三：光罩圖形轉移
3. 以光罩曝光顯影定義出圖形。
4. 以105oC硬烤光阻10 分鐘。
步驟四：蝕刻銀金屬層
以氨水：雙氧水：甲醇=1：1：4 的比例，並放入試片，濕蝕刻未被光阻保護 之銀(Ag)。
步驟五：清洗試片。
步驟六：將試片裁切成長46mm寬30mm的矩形形狀，如圖4. 2。
4.1.2 黏貼壓電片
製作鋁結構如圖4. 3 ，其三視圖為圖 4. 4 ，鋁板製作厚度尺寸誤差於 5 條 (0.05mm)之內。利用滾網法將定義好的電極形狀的壓電片黏貼到鋁板上，流程如 下:
步驟零：事前準備
1. 工具準備:紗布、墊紙、滾筒和三秒膠，如圖 4. 5，2mm厚的鐵氟龍條、三 塊鐵氟龍塊、數片鐵氟龍片和銅錠。
2. 膠帶固定鋁板，如圖 4. 6。
3. 固定好 2mm 厚的鐵氟龍條，如，圖 4. 7。
步驟一： 上膠於壓電片
1. 塗適量的三秒膠於鋪有墊紙的紗布上，如圖 4. 8。
2. 利用滾筒將三秒膠滾均勻。
3. 將塗有三秒膠的紗布覆蓋於壓電片背後，如圖 4. 9。
4. 滾動滾筒將膠均勻地塗於壓電片上。
步驟二：黏貼壓電片於鋁板上
1. 將上好膠的壓電片放於鋁板上。
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2. 利用鐵氟龍塊迅速地調整壓電片位置。
3. 手指輕壓壓電片三十秒，使得壓電片與鋁板有緊密接觸，如圖 4. 10。
4. 將銅錠壓在墊有鐵氟龍片的壓電片上，如圖 4. 11。
5. 將固定用的2mm厚鐵氟龍條與鐵氟龍塊移開。
6. 等待膠乾 ，如圖 4. 12。
4.1.3 量測電路
利用線徑
3 0 µ m
的漆包線，將壓電片上各個電極之信號從靠近固定端的一端接 出。作法為先把漆包線線頭的漆去除後放於銀電極上，再點上銀膠將漆包線與電 極黏接。等待銀膠乾後將漆包線另一端焊接於端子上，若有需要連接的電極則將 其漆包線焊接於同一個端子上。最後將同軸線的內線焊接於端子上將信號接出，而同軸線的外網部分必須接地。
信號處理電路
如3.2.節所介紹，本文利用信號後處理設計出感測器與濾波器須透過跨阻抗放 大器電路將電流信號轉成電壓信號，再利用差動放大電路作信號減法運算，來達 到所需的效果。設計電路如圖4. 13，由兩個負回授電阻皆為1k Ω 的跨阻抗放大器 與一個差動放大增益K=3的差動放大電路所組成。焊接電路照片如圖4. 14。A、
B、C 和 E 款電極所設計的感測器與濾波器須作信號相減，分別將電極上所收集的 兩電流信號輸入a、b 端經跨阻抗放大器後放大轉為電壓信號，再透過平衡差動放 大器減法運算後，信號放大三倍由輸出端e 輸出，即整個電路的放大增益
=3k
KRf ，輸出端e 所輸出的電壓振幅為輸入 a、b 兩電流信號之振幅相減後再放 大三千倍。而D 款電極由電極上收集的電流信號從 a 端輸入後，由 c 端輸出電壓 信號。
為了保護信號不受外部雜訊影響，將信號處理電路放入盒內，以鋁箔紙包裹 盒子，並鑽數個孔洞以利信號線的配置，如圖4. 15。
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