壓電片結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于各種壓電式超聲波傳感器和蜂鳴器的壓電片結(jié)構(gòu)，包括基片、壓電陶瓷片，壓電陶瓷片上表面設(shè)有第一電極層，下表面外周邊設(shè)有外圍電極層、第二電極層，第一電極層、外圍電極層通過壓電陶瓷片側(cè)面的側(cè)面電極層連接；壓電陶瓷片與基片之間依次設(shè)有第一導(dǎo)電層、中間絕緣層、第二導(dǎo)電層，第一導(dǎo)電層外周邊上設(shè)有與外圍電極層相匹配的外圍導(dǎo)電圈，中部設(shè)有與第二電極層相匹配的中部導(dǎo)電層；用于連接壓電陶瓷片上第二電極層與第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電體；這樣壓電陶瓷片結(jié)構(gòu)無需采用焊接工藝，不會(huì)產(chǎn)生污染，只需采用膠水粘接便可，生產(chǎn)非常方便，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的自動(dòng)生產(chǎn)，能夠保證壓電陶瓷片的高可靠性，延長其使用壽命。
【專利說明】壓電片結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種適用于各種壓電式超聲波傳感器和蜂鳴器的壓電片結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有壓電陶瓷超聲波傳感器中壓電片的電極引出方式一般分為針腳和引線。引線又分為很多種，如編織線、漆包線、帶絕緣的多股導(dǎo)線等。陶瓷片電極一般采用銀電極，易于焊接，使用普通焊錫絲或無鉛焊錫絲，25W以上的電烙鐵都可以；焊接時(shí)還需注意焊接溫度和時(shí)間，溫度應(yīng)在350攝氏度以下為佳，時(shí)間一般不能大于I秒，過高溫度或過長的焊接時(shí)間容易造成“飛銀”，即脫線，還易使陶瓷片燙壞，越薄的陶瓷片越需要注意。故過程需要嚴(yán)格控制。除了陶瓷片電極，還有一個(gè)是金屬片或鋁外殼。金屬片一般有黃銅片、鐵鎳合金片、不銹鋼片、馬口鐵片等，其中黃銅片和鐵鎳合金片是可以直接焊接的，但是要比陶瓷片電極難焊一些，不銹鋼和馬口鐵片需要用酸性助焊劑。鋁外殼內(nèi)無法焊線，需在外殼內(nèi)開孔插入銅釘，再在銅釘上焊接，非常繁瑣。同時(shí)，焊接過程焊點(diǎn)不能太大，太大對(duì)性能及后面的裝配有影響。針腳也需用短的引線引出來。并且在應(yīng)用過程中焊點(diǎn)可能脫落，焊線有斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，因此涉及針腳與引線的電極引出方式，操作不便，效率低，成本高，難于控制，并有污染，不利于環(huán)保，可靠性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、可靠穩(wěn)定的壓電片結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)過程中無需采用任何焊接，不會(huì)產(chǎn)生污染，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]壓電片結(jié)構(gòu)，包括基片，設(shè)置于基片上的壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片上表面設(shè)置有第一電極層，壓電陶瓷片下表面外周邊設(shè)置有外圍電極層，第一電極層、外圍電極層通過壓電陶瓷片側(cè)面的側(cè)面電極層連接，在壓電陶瓷片的下表面中部設(shè)有第二電極層；所述壓電陶瓷片與基片之間依次設(shè)置有第一導(dǎo)電層、中間絕緣層、第二導(dǎo)電層，第一導(dǎo)電層外周邊上設(shè)置有與上述外圍電極層相匹配的外圍導(dǎo)電圈，中部設(shè)置有與上述第二電極層相匹配的中部導(dǎo)電層；以及用于連接壓電陶瓷片上第二電極層與第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電體；所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層分別延伸出電極端。
[0006]進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電層的中部導(dǎo)電層、中間絕緣層上開設(shè)有供上述導(dǎo)電體穿過的讓位孔，導(dǎo)電體的一端與壓電陶瓷片的第二電極層接觸，另一端與第二導(dǎo)電層接觸，這樣實(shí)現(xiàn)第二電極層與第二導(dǎo)電層之間的電性連接。讓位孔一可以對(duì)導(dǎo)電體進(jìn)行讓位，二是，可以增加第一導(dǎo)電層、中間絕緣層、第二導(dǎo)電層之間的粘接牢固性。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9_25um的不導(dǎo)電上覆蓋層。所述第二導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9_25um的不導(dǎo)電下覆蓋層。采用不導(dǎo)電的上覆蓋層、下覆蓋層，可以實(shí)現(xiàn)絕緣的作用，另外還可以對(duì)相應(yīng)的導(dǎo)電層起到保護(hù)的作用。
[0008]進(jìn)一步地,所述讓位孔數(shù)量為200—400個(gè),直徑為0.2mm一0.4mm。[0009]進(jìn)一步地,所述中間絕緣層為聚酰亞胺高分子絕緣材料制成,厚度為20um—30um。中間絕緣層能夠?qū)⒌谝粚?dǎo)電層、第二導(dǎo)電層相應(yīng)位置的絕緣分開，起到絕緣保護(hù)的作用，同時(shí)還起到支撐第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層的作用。
[0010]進(jìn)一步地,所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層為厚度20um-30um的銅箔。
[0011]采用了上述方案，通過在壓電陶瓷片、基片之間設(shè)置第一導(dǎo)電層、中間絕緣層、第二導(dǎo)電層，以及第一電極層、側(cè)面電極層、外圍電極層之間電性連接一起作為負(fù)極；第二電極層、第二導(dǎo)電層、及電性連接二者的導(dǎo)電體構(gòu)成的正極；且正極、負(fù)極分別對(duì)應(yīng)通過第二導(dǎo)電層、第一導(dǎo)電層延伸出的電極端引出；這樣壓電片結(jié)構(gòu)中無需采用焊接工藝，不會(huì)產(chǎn)生污染，只需采用膠水粘接便可，生產(chǎn)非常方便，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的自動(dòng)生產(chǎn)；且相鄰層之間的粘接比較牢固，能夠保證壓電片的高可靠性，延長其使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明壓電片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明中壓電陶瓷片的示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的拆分圖；
[0015]圖4為圖3的進(jìn)一步拆分圖；
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]參見圖1-4，壓電片結(jié)構(gòu)，包括由鋁或銅或馬口鐵或鎳材料制成的基片1，設(shè)置于基片上的陶瓷材料的壓電陶瓷片2，壓電陶瓷片是壓電超聲波傳感器中重要的組成部件，是壓電式傳感器中的振子元件。當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷片時(shí)，壓電陶瓷片就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷片時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。利用這一原理，當(dāng)給由一片壓電陶瓷片和一個(gè)基片構(gòu)成的振動(dòng)器，即壓電陶瓷片施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波；壓電陶瓷片上表面設(shè)置有銀材料制成的第一電極層3，壓電陶瓷片下表面外周邊設(shè)置有銀材料制成的外圍電極層4，第一電極層3、外圍電極層4通過壓電陶瓷片側(cè)面的銀質(zhì)側(cè)面電極層5連接，在壓電陶瓷片的下表面中部設(shè)有銀質(zhì)材料制成的第二電極層6 ;壓電陶瓷片與基片之間依次設(shè)置有第一導(dǎo)電層7、中間絕緣層8、第二導(dǎo)電層9，第一導(dǎo)電層外周邊上設(shè)置有與上述外圍電極層4相匹配的外圍導(dǎo)電圈10，外圍電極層4與外圍導(dǎo)電圈10接觸,這樣第一電極層3、側(cè)面電極層5、外圍電極層4、第一導(dǎo)電層7的外圍導(dǎo)電圈10形成電性連接，作為負(fù)極，并由電極端11引出；第一導(dǎo)電層7中部設(shè)置有與上述第二電極層6相匹配的中部導(dǎo)電層12，中部導(dǎo)電層與外圍導(dǎo)電圈之間是通過間隔槽13隔開的，即未電性連接；以及用于連接壓電陶瓷片2上第二電極層6與第二導(dǎo)電層9的導(dǎo)電體，該導(dǎo)電體為導(dǎo)電的銅材料；中部導(dǎo)電層12通過導(dǎo)電體與第二電極層電性連接作為正極，并通過電極端14引出。電極端11、電極端14引出焊接到焊盤18上；具體實(shí)施中，第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層為厚度20um或25um或30um的圓形銅箔，當(dāng)然還可以根據(jù)需要設(shè)置成不同的形狀。制作中，壓電陶瓷片與第一導(dǎo)電層，基片與第二導(dǎo)電層采用環(huán)氧膠水膠合在一起。相應(yīng)的中間絕緣層也延伸出與電極端11、14相對(duì)應(yīng)的用于絕緣的絕緣端19。
[0018]其中，第一導(dǎo)電層7的中部導(dǎo)電層12、中間絕緣層8上開設(shè)有供上述導(dǎo)電體穿過的讓位孔15，導(dǎo)電體的一端與壓電陶瓷片的第二電極層接觸，另一端與第二導(dǎo)電層接觸，導(dǎo)電體為鍍?cè)谧屛豢字械膶?dǎo)電銅；當(dāng)然在第二導(dǎo)電層9上也可以開設(shè)位置、大小與中部導(dǎo)電層12、中間絕緣層8上讓位孔相對(duì)應(yīng)的讓位孔，這樣便于對(duì)導(dǎo)電體的鍍制；具體實(shí)施中，讓位孔數(shù)量為200個(gè)或250個(gè)或300個(gè)或350個(gè)或400個(gè)，直徑為0.2mm或0.3mm或0.4臟。
[0019]在第一導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9_25um的不導(dǎo)電上覆蓋層16。第二導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9-25um的不導(dǎo)電下覆蓋層17，上覆蓋層16、下覆蓋層17的厚度可以為9um或15um或20um或25um不導(dǎo)電的高分子材料制成；具體實(shí)施中上覆蓋層16、下覆蓋層17的厚度可以設(shè)置成相等的，當(dāng)然也可以設(shè)置成不相等的；中間絕緣層為聚酰亞胺高分子絕緣材料制成，厚度為20um或25um或30um。
[0020]在此應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.壓電片結(jié)構(gòu)，包括基片，設(shè)置于基片上的壓電陶瓷片，其特征在于，所述壓電陶瓷片上表面設(shè)置有第一電極層，壓電陶瓷片下表面外周邊設(shè)置有外圍電極層，第一電極層、夕卜圍電極層通過壓電陶瓷片側(cè)面的側(cè)面電極層連接，在壓電陶瓷片的下表面中部設(shè)有第二電極層；所述壓電陶瓷片與基片之間依次設(shè)置有第一導(dǎo)電層、中間絕緣層、第二導(dǎo)電層，第一導(dǎo)電層外周邊上設(shè)置有與上述外圍電極層相匹配的外圍導(dǎo)電圈，中部設(shè)置有與上述第二電極層相匹配的中部導(dǎo)電層；以及用于連接壓電陶瓷片上第二電極層與第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電體；所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層分別延伸出電極端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層的中部導(dǎo)電層、中間絕緣層上開設(shè)有供上述導(dǎo)電體穿過的讓位孔，導(dǎo)電體的一端與壓電陶瓷片的第二電極層接觸，另一端與第二導(dǎo)電層接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9-25um的不導(dǎo)電上覆蓋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二導(dǎo)電層外表面上設(shè)置有厚度為9-25um的不導(dǎo)電下覆蓋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述讓位孔數(shù)量為200—400個(gè)，直徑為 0.2mm一0.4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電片結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間絕緣層為聚酰亞胺高分子絕緣材料制成，厚度為20um — 30um。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的壓電片結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層為厚度20um-30um的銅箔。
【文檔編號(hào)】G10K9/122GK103594076SQ201310585180
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】余方云, 李紅元, 鄒東平, 龍陽, 馬國陽 申請(qǐng)人:常州波速傳感器有限公司