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經(jīng)過(guò)與中國科學(xué)院寧波材料所方省眾教授團隊和臺晶電子（寧波）公司的長(cháng)期合作，寧波大學(xué)壓電器件技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室利用導電高分子聚合物材料取代傳統金屬銀作為電極，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(guò)完整加工流程，研究團隊所使用的導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。整個(gè)加工過(guò)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(jiǎn)化了現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電高分子材料，具有高導電、低密度、低剛度、成膜性好、便于加工成型、節能、環(huán)境友好等特點(diǎn)。在研究過(guò)程中，通過(guò)在PEDOT:PSS中加入輔助材料，提高了聚合物的電導率和熱穩定性，并進(jìn)行稀釋?zhuān)渲屏藢щ娙芤旱呐渲?。?jīng)過(guò)簡(jiǎn)易的手工噴涂過(guò)程，最后在晶片的設定區域形成了諧振器所需的電極。后續的工藝包括烘干、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(guò)程是在和臺晶電子（寧波）全面合作的基礎上進(jìn)行和完成的，是在石英晶體諧振器這一傳統產(chǎn)品的成熟加工技術(shù)方面的重要創(chuàng )新，有助于實(shí)現壓電聲波器件技術(shù)和新材料技術(shù)的密切結合。

圖1 石英晶片加工電極前后對比

圖2 裝架點(diǎn)膠

圖3 封裝完成的基于高分子材料電極的石英晶體諧振器

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，相應的品質(zhì)因數也是金屬電極的八分之一，這是先前的預期結果。從寧波大學(xué)研究過(guò)程的經(jīng)歷來(lái)看，諧振器電阻完全可以通過(guò)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)鍵參數接近甚至優(yōu)于傳統技術(shù)。器件關(guān)鍵性能的改善將是團隊進(jìn)一步持續努力的方向。

在談到這一技術(shù)的未來(lái)研究時(shí)，寧波大學(xué)王驥教授指出：“信息技術(shù)的發(fā)展對傳統的壓電聲波器件提出了許多新要求，我們將從設計方法、材料和加工技術(shù)等方面持續開(kāi)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)驗室將和合作伙伴繼續努力，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)。