專利名稱：壓電復(fù)合傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電傳感器，更具體地說，涉及一種使用壓電復(fù)合材料的
壓電傳感器。
背景技術(shù)：
具有介電特性、壓電特性等的功能陶瓷在廣泛的領(lǐng)域中用于各種電器和電 子零件。例如，在諸如各種致動器、傳感器和共振器等壓電元件中使用功能陶 瓷。具有介電特性的功能陶瓷包括二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氮化鋁 (A1N)、鈦酸鋇(BaTi03)等等。具有壓電特性的功能陶瓷包括鋯鈦酸鉛(PZT) 等等。壓電特性稱為壓電性，其特征在于，當(dāng)以某個方向?qū)弘娫簳r，將 會生成電流，因為元件的兩個表面上會產(chǎn)生與外力成比例的電介質(zhì)極化。相反， 如果通過電的方法在壓電元件上產(chǎn)生電介質(zhì)極化，則會生成力，從而導(dǎo)致壓電 元件變形。利用這種特性，可以將功能陶瓷應(yīng)用于各種領(lǐng)域。例如，利用機械 能到電能轉(zhuǎn)換特性，可將功能陶瓷用于制造煤氣灶點火裝置、加速傳感器和諸 如麥克風(fēng)等聲波定位器；以及利用電能到機械能轉(zhuǎn)換特性，將功能陶瓷用于制 造石英鐘振蕩器、超聲波清潔器和加濕器。早期曾將具有上述壓電特性的晶體、電氣石、羅謝耳鹽等用作壓電元件， 諸如鈦酸鋇等壓電陶瓷材料具有非常高的轉(zhuǎn)換效率，能夠?qū)C械振動能轉(zhuǎn)換為 電能，以及將電能轉(zhuǎn)換為機械振動能。具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了作為雙組分材料 的稱為鋯鈦酸鉛(PZT)的壓電陶瓷，并廣泛用于諸如加速計等傳感器。PZT陶 瓷具有優(yōu)良的機械和電特性，并通過按預(yù)定比率混合鈦酸鉛(PbTiO》和鋯酸 鉛(PbZr03)制備而成。根據(jù)用途向該混合物添加雜質(zhì)所獲得的各種物理特性 可以在壓電陶瓷中加以采用。 —般來說，陶瓷需要一個將陶瓷成型為所需形狀的燒制工序，以及一個在 燒制工序后執(zhí)行的加工工序。由于陶瓷幾乎沒有可塑性，因此很難獲得具有復(fù) 雜形狀的成型產(chǎn)品。也就是說，陶瓷的一個缺點在于，其成型自由度非常不足。 相應(yīng)地，陶瓷還具有成型工序很復(fù)雜、生產(chǎn)率低和成型成本高等缺點。具體地 說，陶瓷的一個問題在于，它們很容易受到外部沖擊力的損壞，因為陶瓷具有
很低的機械韌性。因此，需要一種能夠給予陶瓷彈性和抗沖擊性而不影響陶瓷 壓電特性的技術(shù)。另一方面，由于諸如塑料等聚合物材料具有優(yōu)良的可塑性，其優(yōu)點在于能 夠以低成本準(zhǔn)確成型為任何復(fù)雜的形狀。然而，塑料具有低強度、低導(dǎo)電性和 低導(dǎo)熱性的缺點。最近，許多研究結(jié)果提出了各種適用于電磁波屏蔽薄膜、蓄
電池、傳感器等的導(dǎo)電聚合物。例如，聚對苯撐乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、 聚吡咯、聚乙炔等就是已在傳感器、內(nèi)存元件和電極材料等領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的導(dǎo) 電聚合物。明確地說，PVDF是一種具有壓電和介電特性的典型聚合物，其廣泛應(yīng)用 于蓄電池的電極成型。通過混合陶瓷和聚合物所獲得的壓電復(fù)合材料，可以同時利用陶瓷優(yōu)良的 壓電特性優(yōu)點和聚合物優(yōu)良的可塑性優(yōu)點。當(dāng)在壓電復(fù)合材料的兩個表面形成 電極時，壓電復(fù)合材料可具有壓電傳感器的功能。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)在壓電復(fù)合材料的兩個表面形成電極時，電極是通過在 壓電復(fù)合材料上形成金屬薄膜或鍍上金粉油墨來形成的。由于此工序是獨立于 壓電復(fù)合材料成型工序的附加工序，因此存在的問題在于，該工序非常復(fù)雜并 相應(yīng)增加了成本。此外，由于電極形成于金屬薄膜中，因此存在的問題在于， 電極由于沖擊脆弱性和機械性弱點而非常易碎。此外，由于實現(xiàn)壓電元件所需的電極材料不容易耦合或粘合到壓電復(fù)合材 料上，因此可能無法實現(xiàn)元件或所裝配的元件使用壽命可能縮短。這里，電極 的粘附力非常重要的原因在于，利用壓電性的元件會由于重復(fù)的機械壓力和電 信號而變形，使得電極可能由于元件的重復(fù)使用而從壓電聚合物脫層，從而無 法執(zhí)行電信號正確傳輸。也就是說，當(dāng)在壓電復(fù)合材料上使用金屬電極時，金屬薄膜具有非常小的 厚度，并且不容易粘附到壓電復(fù)合材料上。因此，存在的問題在于，薄膜會分 層或其電特性會在使用時弱化。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)從由金屬構(gòu)成的電極裝配導(dǎo)線時，存在的麻煩在 于，到外部電路的電連接應(yīng)該使用焊接或機械夾進行。由于電極由金屬形成從 而具有非常小的厚度，因此存在電極的厚度調(diào)整范圍非常有限的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題[13]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題而提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種 壓電復(fù)合傳感器，其具有優(yōu)良的壓電和介電特性、高機械強度、高抗沖擊性和 改進的可靠性。本發(fā)明的另一個目的是提供一種壓電復(fù)合傳感器，其由于簡化的工序而能 夠降低工序成本并提高生產(chǎn)率。
技術(shù)方案為實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供了一種壓電復(fù)合傳感器，其包括一對電極； 以及一個壓電材料層，其由壓電復(fù)合材料形成，并位于電極之間，其中壓電復(fù) 合材料包括壓電材料粉末和聚合物的混合，并且其中至少一個電極包括由導(dǎo)電 填充顆粒與聚合物基體混合而獲得的導(dǎo)電聚合物或?qū)щ姀?fù)合材料。在本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，電極對可形成于壓電材料層的兩個相反表 面上。在本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，電極對可以包括一個由預(yù)定長度的金屬電 線形成的內(nèi)部電極，以及一個由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬傻耐獠侩姌O， 壓電材料層可以環(huán)繞內(nèi)部電極，外部電極可以環(huán)繞壓電材料層。同時，壓電復(fù) 合傳感器可進一步包括一根縱向形成于外部電極中的細金屬線。在本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，電極對可包括一個由金屬形成的球形內(nèi)部 電極，以及一個由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬傻耐獠侩姌O，壓電材料層可 環(huán)繞內(nèi)部電極，外部電極可以環(huán)繞除壓電材料層的預(yù)定區(qū)域外的壓電材料層。 該壓電復(fù)合傳感器可進一步包括一引出線，其一端連接到內(nèi)部電極，另一端暴 露在壓電材料層的上述預(yù)定區(qū)域，同時穿過壓電材料層。電極中包含的導(dǎo)電填充顆?？梢园ㄌ糠刍蚪饘俜勰?。電極中包含的聚合 物基體可以包括硅橡膠、聚亞安酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚偏二氟乙 烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。壓電材料粉末可以包括從鈦酸鋇(BaTi03)、PbZr03-PbTi03固溶體(PZT)、 PbZrOrPbTiOrPb(Mg1/3Nb2/3)固溶體(PZT誦P畫)、Ti02、 Ti03、 Si02、 ZnO和 Sn02Zr或其混合物組成的群組中選擇的任何一種陶瓷。在本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，壓電材料層、電極、內(nèi)部電極和外部電極 可通過擠壓和注塑成型的方式形成。通過采用具有壓電特性的材料，其中壓電特性支持電能到機械能轉(zhuǎn)換或機 械能到電能轉(zhuǎn)換，從而將壓電陶瓷非常廣泛地應(yīng)用于所有行業(yè)。根據(jù)本發(fā)明的壓電傳感器是通過在兩個電極間形成壓電材料層來構(gòu)造的。壓電材料層使用的材料，系通過混合具有優(yōu)良壓電特性的壓電材料粉末與 具有優(yōu)良可塑性的聚合物所獲得的壓電復(fù)合材料。壓電復(fù)合材料是通過將壓電 材料粉末分散在由聚合物形成的基體中來制備的。由于壓電復(fù)合材料的制造方 法是將壓電材料粉末分散在聚合物形成的基體中，并對壓電復(fù)合材料進行擠壓 和注塑成型，因此壓電復(fù)合材料可容易地成型，從而降低其制造成本。也就是說，在將陶瓷用作壓電材料的情況下，將不需要燒制工序和燒制工 序后的加工工序。因此，在復(fù)合材料的情況下，存在的優(yōu)點在于，無法通過加 工工序生產(chǎn)的各種形狀的產(chǎn)品，現(xiàn)在可容易地成型，并極大地提高生產(chǎn)率。此外，盡管陶瓷具有的問題在于，陶瓷由于機械性弱點和沖擊脆弱性而非 常易碎，但本發(fā)明采用壓電復(fù)合材料作為壓電材料層，從而確保了抗髙沖擊的 機械穩(wěn)定性，并改進了耐用性和可靠性。通過適當(dāng)調(diào)整壓電材料粉末和聚合物的組成比率，可以控制壓電復(fù)合材料 的壓電性能和可加工性。盡管從壓電性能的角度看，壓電復(fù)合材料中高含量的 壓電材料粉末是可取的，但是太高含量的壓電材料粉末會在成型工序過程中降 低流動性，從而難于對壓電復(fù)合材料成型。換言之，盡管增加聚合物含量可以 改進可加工性，但是會由于減少壓電材料粉末含量而損失壓電特性。如果減少 聚合物含量，可以改進壓電復(fù)合材料的壓電特性，但是會降低壓電復(fù)合材料的 可加工性。因此，考慮到這些情況，應(yīng)根據(jù)所需的壓電和物理特性，以合乎需 要的組成比率對壓電材料粉末和聚合物進行混合。在將壓電材料粉末和聚合物進行混合時，務(wù)必均勻地混合它們。均勻混合 可最大限度減少孔，并改進壓電材料層的機械特性。因此，最好使用較精細的 壓電材料粉末，以便最小化壓電材料粉末與聚合物的均勻混合所導(dǎo)致的孔。如 果壓電材料粉末的顆粒大小很大，則很難有效地混合壓電材料粉末和聚合物。 因此，存在的問題在于降低了機械強度、可分散性等等。然而，如果壓電材料 粉末的顆粒太小，則壓電特性預(yù)期會降低，因此需要某種用于將顆粒大小控制 在適當(dāng)范圍的技術(shù)。該壓電材料粉末是陶瓷粉末，其至少包括鈦(Ti)、鉛(Pb)、鋇(Ba)、硅 (Si)、錫(Sn)、鎂(Mg)、鈮(Nb)和鋯(Zr)的一種金屬氧化物。優(yōu)選地，根 據(jù)目標(biāo)壓電元件的特性，可以使用鈦酸鋇(BaTi03)、 PbZr03-PbTi03固溶體 (PZT)、 PbZrOrPbTiOrPb(Mg1/3Nb2/3)固溶體(PZT陽P固)、Ti02、 Ti03、 Si02、 ZnO和Sn02Zr或其混合物。上述聚合物使用包括聚亞安酯、硅橡膠、氯丁二烯橡膠、Eccogel和聚偏 二氟乙烯(PVDF)在內(nèi)的各種聚合物。具體地說，優(yōu)選地使用典型的導(dǎo)電聚合 物PVDF，因為其具有壓電和介電特性。聚合物可以(但不限于)是壓電聚合 物，包括聚合物與PVDF衍生物或諸如HEP等添加劑的混合，以及偏二氟乙 烯/三氟乙烯(VDF/TrFE)。此外，根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的電極由通過混合導(dǎo)電填充顆粒與聚 合物基體而獲得的導(dǎo)電聚合物或?qū)щ姀?fù)合材料形成。高導(dǎo)電性的碳粉和金屬粉末用作導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔锏膶?dǎo)電填充 顆粒。硅橡膠、聚亞安酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯(PVDF) 和聚四氟乙烯(PTFE)等具有高結(jié)晶性和線性鏈結(jié)構(gòu)，主要用作聚合物基體。在作為壓電材料層的壓電復(fù)合材料的兩個表面上，使用導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)?電聚合物形成電極的優(yōu)點在于，可以使用與壓電材料層相同的擠壓和注塑成型 設(shè)備來制造電極。因此，工序成本可以降低，生產(chǎn)率可以提高，并且可容易地 對各種形狀的顆粒成型。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)從由金屬構(gòu)成的電極裝配導(dǎo)線時，存在的麻煩在 于，到外部電路的電連接應(yīng)該使用焊接或機械夾進行。然而，在本發(fā)明的壓電 復(fù)合傳感器中，可直接在注塑成型和擠壓工序中進行電線連接。此外，在本發(fā) 明中，可以控制由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔飿?gòu)成的電極的厚度，因此與現(xiàn)有 技術(shù)相比，可以增加電極的厚度調(diào)整范圍；在現(xiàn)有技術(shù)中，由于金屬薄膜的厚 度限制，外部尺寸只能通過壓電材料進行控制。在使用金屬電極的傳統(tǒng)情況下，金屬薄膜與壓電復(fù)合材料的粘附力不穩(wěn) 定，并且金屬薄膜太薄，使得金屬薄膜可能在使用時從壓電復(fù)合材料脫層。然 而，如果電極從壓電復(fù)合材料脫層，則無法正確傳輸電信號，因此可能無法實 現(xiàn)元件或元件使用壽命可能縮短。因此，電極對壓電材料層的粘附力非常重要。在根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，由于壓電材料層和電極包含聚合物組 分，聚合物組分之間非常強的粘合力可以最大化壓電材料層和電極之間的粘附 力。通過保證壓電復(fù)合材料和聚合物形成的電極之間的穩(wěn)定粘結(jié)，可以改進元 件效率并延長傳感器使用壽命。在壓電材料層和電極中使用相同聚合物可以進 一步增強這些效果。此外，由于本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器基于聚合物基體，因此其具有非常高 的耐熱性和抗機械沖擊性，并且在機械上非常穩(wěn)定?；谔沾傻膫鹘y(tǒng)壓電傳感 器存在的問題在于，無法容易地將其成型為各種形狀，并且由于機械性弱點而
非常易碎。然而，由于本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器由基于聚合物的材料形成，因 此可容易地成型，并且具有抗超高沖擊的機械穩(wěn)定性。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的壓電特性的曲線圖。參照圖1，可以看到根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器根據(jù)壓力增減實現(xiàn)電特 性。 一般來說，通過控制極化方向，可以根據(jù)具體的應(yīng)用制造壓電體。如果以 正向極化方向?qū)嵤O化處理，則會以壓力增加時增強電信號的方式生成信號。 如果反向?qū)嵤O化處理，則表現(xiàn)出的特征為壓力增加時電信號減弱。因此，在 根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器中，通過混合壓電材料粉末和聚合物獲得的壓電 復(fù)合材料形成于由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬傻碾姌O之間，可以看到，壓 電特性可通過調(diào)整極化方向進行控制，并且可以改進壓電特性。
有利效果根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器具有優(yōu)良的壓電和介電特性、高機械強度、 高可靠性和改進的工藝靈活性等優(yōu)點。此外，根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的 優(yōu)點還在于，可容易地對其進行加工，并且可以制造各種形狀的傳感器。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以簡化制造過程以降低工序成本并提高生產(chǎn)率。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的壓電特性的曲線圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的剖視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的透視 圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的剖視 圖。
具體實施例方式下面將參照

根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的優(yōu)選實施例。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的剖視圖。參照該圖，壓電復(fù)合傳感器包括一壓電材料層10和形成于壓電材料層兩 個表面上的電極20。傳統(tǒng)產(chǎn)品中的陶瓷材料或電極很容易折斷，當(dāng)將如圖2所示構(gòu)造的壓電 復(fù)合傳感器應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)品時，其可以改進產(chǎn)品可靠性和耐用性，并延長產(chǎn)品 使用壽命。例如，本實施例的優(yōu)良特征可有效地應(yīng)用于汽車輪胎壓力管理系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的功能是通過感測汽車輪胎的壓力變化，從而提前通知危險情況。下面將簡要說明圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的制造方法。首先，分別執(zhí)行制備壓電復(fù)合材料和導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔锏幕旌瞎?序。執(zhí)行將壓電材料粉末和聚合物裝載到捏合機中并在聚合物中分散壓電材 料粉末的捏合工序，以獲得用于壓電復(fù)合材料的混合物。至于壓電材料，理想 情況是包含高含量的壓電材料粉末以改進壓電特性。然而，由于過量壓電材料 粉末會限制可加工性，因此應(yīng)該適當(dāng)控制壓電材料粉末的含量。同時，由于壓 電材料粉末和聚合物的均勻混合可最大限度減少孔并改進壓電體的機械特性， 因此均勻混合非常重要。此外，使用混合器對導(dǎo)電填充顆粒和聚合物基體進行熱混合，以獲得導(dǎo)電 復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔?。在用于?gòu)造電極的導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镏校?想情況是其中包含許多導(dǎo)電填充顆粒以改進導(dǎo)電性。然而，應(yīng)該適當(dāng)控制導(dǎo)電 填充顆粒量以改進電極的機械特性。使用成型設(shè)備對混合的壓電復(fù)合材料進行擠壓和注塑成型。將混合的導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔锓旁诔尚秃蟮膲弘姀?fù)合材料的兩個 表面上并對其成型，從而形成壓電復(fù)合傳感器的電極。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的透視 圖。參照該圖，壓電傳感器包括 一由金屬電線形成的內(nèi)部電極30; —環(huán)繞 內(nèi)部電極的壓電材料層10;以及一環(huán)繞壓電材料層的外部電極40。外部電極 40由上述導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬桑⑹褂门c壓電復(fù)合材料相同的擠壓 和注塑成型設(shè)備，從而簡化制造過程。此外，由于電極是由基于聚合物的材料 形成的，因此可容易地對其進行加工，并具有穩(wěn)定的機械特性，甚至能抗超高 沖擊。以電線形式制造的壓電傳感器可方便地用于橫跨公路安裝的交通量傳感 器或超速傳感器。因為由本實施例中的導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬傻耐獠?電極具有高耐熱性和高抗機械沖擊性，所以可以將本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器安 裝在公路上用作交通量傳感器，其通過感測公路上的車輛負荷來測量交通量， 并且能夠充分抵抗由車輛負荷帶來的沖擊。因此，可以改進機械穩(wěn)定性和可靠 性，并且可以延長壓電復(fù)合傳感器的使用壽命。
9根據(jù)本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的優(yōu)點在于，隨著傳感器長度的增加，則會 由于聚合物而稍微增加電阻值。然而，如圖所示，通過將金屬細線45縱向插 入外部電極40，可以減小壓電復(fù)合傳感器的電阻值。圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例的壓電復(fù)合傳感器的剖視 圖。參照該圖，壓電傳感器制造為球形，并包括 一金屬形成的內(nèi)部電極50; 一環(huán)繞球形內(nèi)部電極的壓電材料層IO;以及一環(huán)繞壓電材料層的外部電極60。 同時，外部電極60形成于壓電材料層10上，但壓電材料層10外圍上的某 個區(qū)域除外； 一根連接到內(nèi)部電極50并通過壓電材料層10的引出線55，其 通過壓電材料層上未形成外部電極60的區(qū)域暴露在外。例如，具有此類形狀 的壓電傳感器可用作在高爾夫球模擬器或信息設(shè)備中提供位置信息的傳感器。 根據(jù)壓電傳感器的各種形狀，可以將其用于所需的用途。根據(jù)如上所述的本發(fā)明，電極由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镌趬弘姀?fù)合材 料上形成，從而改進可靠性并允許制造具有各種形狀的傳感器。盡管己針對優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不 脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進 行各種修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種壓電復(fù)合傳感器，包括一對電極；以及一個由壓電復(fù)合材料形成并位于電極之間的壓電材料層，其中，壓電復(fù)合材料包括壓電材料粉末和聚合物的混合，并且其中至少一個電極包括由導(dǎo)電填充顆粒與聚合物基體混合而獲得的導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔铩?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的壓電復(fù)合傳感器，其中電極對形成于壓電材料層 的兩個相反表面上。
3. 在如權(quán)利要求1所述的壓電復(fù)合傳感器，其中電極對包括 一個由預(yù) 定長度的金屬電線形成的內(nèi)部電極；以及一個由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄?成的外部電極，壓電材料層環(huán)繞內(nèi)部電極，外部電極環(huán)繞壓電材料層。
4. 在如權(quán)利要求3所述的壓電復(fù)合傳感器，進一步包括一縱向形成于外 部電極中的金屬細線。
5. 在如權(quán)利要求1所述的壓電復(fù)合傳感器，其中電極對包括 一個由金屬形成的球形內(nèi)部電極；以及一個由導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬傻耐獠侩?極，壓電材料層環(huán)繞內(nèi)部電極，外部電極環(huán)繞除壓電材料層的預(yù)定區(qū)域外的壓電材料層；該壓電復(fù)合傳感器進一步包括一引出線，其一端連接到內(nèi)部電極， 另一端暴露在壓電材料層的所述預(yù)定區(qū)域，同時穿過壓電材料層。
6. 在如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的壓電復(fù)合傳感器，其中導(dǎo)電填 充顆粒包括炭粉或金屬粉末。
7. 在如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的壓電復(fù)合傳感器，其中聚合物 基體包括硅橡膠、聚亞安酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚偏二氟乙烯(PVDF) 和聚四氟乙烯(PTFE)。
8. 如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的壓電復(fù)合傳感器，其中壓電材料 粉末包括從鈦酸鋇(BaTi03) 、 PbZr03-PbTi03固溶體 (PZT)、 PbZrOrPbTiOrPb(Mg1/3Nb2/3)固溶體(PZT醫(yī)P顧)、Ti02、 Ti03、 Si02、 ZnO和 Sn02Zr或其混合物組成的群組中選擇的任何一種陶瓷。
9. 如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的壓電復(fù)合傳感器，其中壓電材料 層、電極、內(nèi)部電極和外部電極通過擠壓和注塑成型的方式形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電復(fù)合傳感器，包括一壓電材料層，其由通過混合壓電材料粉末和聚合物而獲得的壓電復(fù)合材料形成；以及電極，其由通過混合導(dǎo)電填充顆粒和聚合物基體而獲得的導(dǎo)電復(fù)合材料或?qū)щ娋酆衔镄纬?，并形成于壓電材料層的兩個表面上。本發(fā)明的壓電復(fù)合傳感器的優(yōu)點包括優(yōu)良的壓電和介電特性、高機械強度、改進的可靠性和工序靈活性、簡化的工序和低工序成本，以及提高的生產(chǎn)率。
文檔編號H01L41/04GK101194376SQ200680020077
公開日2008年6月4日 申請日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者金東局 申請人:壓電公司