一种平面压电模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种压电模块，尤其涉及一种具图案化导电层的平面压电模块。


背景技术：

2.平面压电模块由基板结构与压电元件组成，压电元件可通过焊接的方式设置于基板结构中的导电金属层上。然而，平面压电模块的高温制程如高温固化过程容易将热量导入导电金属层中，造成导电金属层的变形，进而导致平面压电模块的弯曲或是压电元件的不良接合。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种平面压电模块，通过设置于第一导电区中的多个开槽来降低压电元件与图案化导电层接触的总面积，同时分散压电元件与图案化导电层接触面积的分布，从而减少平面压电模块制程中高温导致图案化导电层的变形量，使平面压电模块更为平坦且不易弯曲。
4.本实用新型所提供的平面压电模块，包含基板结构与压电元件。基板结构包含第一绝缘层以及图案化导电层，图案化导电层设置于第一绝缘层上，图案化导电层具有绝缘区、第一导电区以及第二导电区，绝缘区设置于第一导电区与第二导电区之间，第一导电区具有多个开槽。压电元件设置于图案化导电层上。
5.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件包含压电材料层、第一导电层以及第二导电层。压电材料层具有相对的第一侧与第二侧，第一侧面向图案化导电层，第一导电层设置于压电材料层的第一侧。
6.在本实用新型的一实施例中，上述的第二导电层设置于第二侧上。
7.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包括导通线路，第一导电区对应位于压电材料层的第一侧的第一导电层设置，第二导电区通过导通线路电性连接至位于压电材料层的第二侧的第二导电层。
8.在本实用新型的一实施例中，上述的压电材料层更包含侧面，侧面连接第一侧与第二侧，第一导电层设置于第一侧的第一部分，第二导电层设置于第二侧、侧面及第一侧的第二部分。
9.在本实用新型的一实施例中，上述的第一导电区对应位于第一部分的第一导电层设置，第二导电区对应位于第二部分的部分第二导电层设置。
10.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包含焊料层，压电元件通过焊料层设置于图案化导电层上。
11.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包含接合层，压电元件通过接合层设置于图案化导电层上。
12.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包含接合层，压电元件包含压电材料层，压电材料层具有第一侧、相对第一侧的第二侧以及连接第一侧与第二侧的侧
面，接合层至少包覆部分第一侧以及部分侧面。
13.在本实用新型的一实施例中，上述的接合层填设于图案化导电层的多个开槽内。
14.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包含第二绝缘层，第二绝缘层至少填设于多个开槽以及绝缘区内。
15.在本实用新型的一实施例中，上述的多个开槽的分布呈线对称图形。
16.在本实用新型的一实施例中，上述的多个开槽的分布呈轴对称图形。
17.在本实用新型的一实施例中，上述的基板结构更包含第一刚性层，第一刚性层设置于第一绝缘层的远离图案化导电层的一侧。
18.在本实用新型的一实施例中，上述的基板结构更包含第二刚性层，第二刚性层设置于第一刚性层的远离第一绝缘层的一侧，且第一刚性层与第二刚性层的材料可同或不同。
19.在本实用新型的一实施例中，上述的平面压电模块更包含一保护层，至少覆盖压电元件及基板结构。
20.本实用新型因于图案化导电层上设置多个开槽，以降低压电元件与图案化导电层接触的总面积，从而减少平面压电模块制程中高温导致图案化复合材料层的变形量，因此使平面压电模块更为平坦且不易弯曲。
21.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
22.图1为本实用新型一实施例平面压电模块的剖面示意图。
23.图2a-2d分别为本实用新型不同实施例图案化导电层的俯视示意图。
24.图3a-3d分别为本实用新型不同实施例图案化导电层的俯视示意图。
25.图4为本实用新型又一实施例平面压电模块的剖面示意图。
26.图5为图4所绘示的实施例图案化导电层的俯视示意图。
27.图6为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖面示意图。
28.图7为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖面示意图。
29.图8为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖面示意图。
具体实施方式
30.图1为本实用新型一实施例平面压电模块的剖面示意图。如图1所示，平面压电模块100包含基板结构10与压电元件20。基板结构10包含第一绝缘层11以及图案化导电层12，图案化导电层12设置于第一绝缘层11上，图案化导电层12具有绝缘区121、第一导电区122以及第二导电区123，绝缘区121设置于第一导电区122与第二导电区123之间。第一导电区122具有多个开槽124。压电元件20设置于图案化导电层12的第一导电区122上。第一导电区122中的多个开槽124可降低压电元件20与图案化导电层12接触的总面积，同时分散压电元件20与图案化导电层12接触面积的分布，从而减少平面压电模块100制程中高温导致图案化导电层12的变形量，使平面压电模块100更为平坦且不易弯曲。
31.进一步说明，第一绝缘层11可为玻璃纤维环氧层压板(fr4)、玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚酰亚胺(pi)、或其他绝缘等材料。图案化导电层12的材料可为铜箔，然本实用新型并不以此为限，图案化导电层12亦可为银浆、其它导电金属、导电有机材料、导电金属氧化物等材料，亦或者图案化导电层12为使用复合材料的多层结构。图案化导电层12具有绝缘区121、第一导电区122以及第二导电区123，绝缘区121可将图案化导电层12区隔为第一导电区122与第二导电区123，于一实施例中，绝缘区121例如为用以分离第一导电区122以及第二导电区123的空间间隙，亦或更可在空间间隙内填充绝缘材料，第一导电区122与第二导电区123于图案化导电层12上的分布可依据设置在图案化导电层12上的压电元件20的电性配置进行设计与调整，相关实施例将于后续说明书中再作说明。于图1所示的实施例中，仅绘示一个压电元件20，然本实用新型不以此为限，压电元件20的个数亦可为多个，因此上述的第一导电区122与第二导电区123可分别对应至多个压电元件20。于一实施例中，开槽124仅设置于第一导电区122中，然本实用新型不以此为限，当压电元件20亦设置于第二导电区123时，第二导电区123亦可设置有开槽124。
32.接续上述说明，压电元件20包含有压电材料层21，压电材料层21可为锆钛酸铅(pzt)、聚偏二氟乙烯薄膜(pvdf)、石英、陶瓷或复合压电材料等可借由电压产生形变的材料。压电材料层21具有相对的第一侧211与第二侧212、以及连接第一侧211与第二侧212的侧面213，其中第一侧211面向图案化导电层12。于一实施例中，压电元件20更可包含有第一导电层22与第二导电层23，第一导电层22设置在压电材料层21的第一侧211。
33.于图1所绘示的实施例中，压电元件20的第一导电层22与第二导电层23分别设置在压电材料层21的第一侧211与第二侧212。平面压电模块100更包含有导通线路30，导通线路30的一端设置于第二导电区123上，另一端则连接至设置于第二侧212上的第二导电层23。压电元件20的第一导电层22对应设置于图案化导电层12的第一导电区122，而位于压电材料层21的第二侧212的第二导电层23则通过导通线路30电性连接至图案化导电层12的第二导电区123，以形成平面压电模块100的电路结构。于一实施例中，导通线路30为一金属线路，可通过网印或是点胶机的银浆拉线，亦可通过机器进行打线或经半导体图案化制程，以形成金属线路进行电性连接。
34.请参阅图1、图2a-2d以及图3a-3d，图2a-2d以及图3a-3d分别为本实用新型不同实施例图案化导电层的俯视示意图。于图1所绘示的实施例中，压电材料层21的第一侧211仅设置有第一导电层22，因此压电元件20下方的图案化导电层12的第一导电区122的大小、位置可与压电元件20大致相同，以与第一导电层22对应。如图2a-2d以及图3a-3d所示，当压电元件20呈圆形，但本实用新型不以此为限，且压电元件20的第一导电层22与第二导电层23分别设置于压电材料层21相对的第一侧211与第二侧212时，图案化导电层12的第一导电区122亦可呈圆形轮廓，第二导电区123则设置于第一导电区122的外围，且以一呈环形的绝缘区121将第二导电区123与第一导电区122相互分离以彼此绝缘。于此实施例中，第二导电区123的轮廓可对应第一绝缘层11的大小与形状设置成矩形，然本实用新型不以此为限。于另一未绘示的实施例中，第二导电区123亦可呈环形，并以绝缘区121相隔地环设于第一导电区122的外围。于一实施例中，多个开槽124可例如设置于第一导电区122，多个开槽124的分布可呈多种图形，只要能够使压电元件20不是以一整面完整的面积与下方图案化导电层12进行接触，即可降低制程中高温所导致的变形。于一实施例中，多个开槽124的分布例如呈
图2a-2d所示的线对称图形或呈如图3a-3d所示的轴对称图形。于图2a-2d中，第一导电区122中多个开槽124沿图中aa’连线呈线对称，然本实用新型不以此为限，于图3a-3d所示的轴对称图形中，第一导电区122可经由通过圆形第一导电区122的圆心c的虚线分隔成多个区块，多个区块于相对通过圆心c的中心轴旋转特定角度后，其开槽124分布的态样为可重叠的。以图3a为例，通过圆形第一导电区122圆心c的虚线以120
°
为一单位将第一导电区122分成三个区块1221、1222、1223，其中区块1221绕圆心c旋转240
°
，区块1222绕圆心c旋转120
°
，区块1221与区块1222可叠置于区块1223上，且三个区块1221、1222、1223中的多个开槽124分布所形成的图案为相同的。
35.请参阅图4，图4为本实用新型又一实施例平面压电模块的剖视示意图。平面压电模块100a包含有基板结构10a与压电元件20a，压电元件20a的压电材料层21的第一侧211分为第一部分211a与第二部分211b，第一导电层22设置于压电材料层21的第一侧211的第一部分211a，第二导电层23a设置于压电材料层21的第二侧212、侧面213以及第一侧211的第二部分211b。于此实施例中，由于压电材料层21的第一侧211上同时设置了第一导电层22与第二导电层23a，因此图案化导电层12a的第一导电区122a可对应位于第一部分211a的第一导电层22设置，图案化导电层12a的第二导电区123a可对应位于第二部分211b的第二导电层23a设置，从而省去了导通线路30的配置。
36.请参阅图5，图5为图4实施例的图案化导电层的俯视示意图。于图4所绘示的实施例中，压电材料层21面对图案化导电层12a的第一侧211上分为第一部分211a与第二部分211b，第一部分211a与第二部分211b分别设有第一导电层22与部分第二导电层23a，因此图案化导电层12a中对应至压电元件20a下方的范围内可设置有第一导电区122a与第二导电区123a，如图5所示，以一呈弧形的绝缘区121a将第二导电区123a与第一导电区122a相互分离以彼此绝缘。于一实施例中，多个开槽124例如设置于第一导电区122a，多个开槽124的分布沿aa’连线呈线对称图形。于另一未绘示的实施例中，开槽124亦可设置于第二导电区123a中。
37.请继续参阅图1，本实用新型一实施例的平面压电模块100更可包含有焊料层40，焊料层40设置于压电元件20与图案化导电层12之间，压电元件20通过焊料层40设置于图案化导电层12上。于一实施例中，平面压电模块100更包含有接合层50，接合层50用以包覆压电材料层21的至少部分第一侧211以及部分侧面213。接合层50的材料可例如为环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicone)或亚克力胶(acrylic)等。于一实施例中，接合层50更可填设于图案化导电层12中第一导电区122的多个开槽124内。又于一实施例中，接合层50亦可作为上述空间间隙内所填充的绝缘材料，惟不限于此，空间间隙内也可填充有不同于接合层50的其他绝缘材料。
38.于图1所绘示的实施例中，压电元件20通过焊料层40设置于图案化导电层12上，平面压电模块100更包含有接合层50，接合层50可用以包覆压电元件20中的压电材料层21的部分第一侧211与部分侧面213，以作为压电元件的封装并加强固定压电元件20于图案化导电层12上，然本实用新型不以此为限。于另一未绘示的实施例中，接合层50更可包覆压电材料层21的部分第二侧212。
39.请参阅图6，图6为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖视示意图。于图6所绘示的实施例中，平面压电模块100b省去了焊料层40的配置，直接以接合层50将压电元件
20设置于图案化导电层12上。于一实施例中，接合层50为非导电型的材料如：环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicone)或亚克力胶(acrylic)等。于此实施例中，平面压电模块100b可通过一压合制程将压电元件20与图案化导电层12之间接合层50的厚度d1控制在0.02mm以下，从而不影响压电元件20与图案化导电层12之间的导通。于另一的实施例中，接合层50亦可为导电型的材料如：锡膏(solder paste)、导电银胶(silver paste)或导电胶带(tape)等，又，于一实施例中，导电层30与图案化导电层12之间可填设有绝缘材料。
40.请参阅图7，图7为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖视示意图。平面压电模块100c的压电元件20、基板结构10b中的第一绝缘层11与图案化导电层12与前述实施例相同，不同之处在于基板结构10b更包含有第二绝缘层13，第二绝缘层13至少填设于图案化导电层12的开槽124及/或绝缘区121中。于一实施例中，第二绝缘层13的材料与第一绝缘层11不同，第二绝缘层13的材料可例如为环氧树脂(epoxy)等刚性较高的绝缘材料，借由第二绝缘层13的设置，可加强于绝缘区121对第一导电区122与第二导电区123形成的绝缘，同时强化基板结构10b的刚性。于一实施例中，第二绝缘层13的材料可与接合层50的材料相同。
41.请参阅图8，图8为本实用新型又一实施例的平面压电模块的剖视示意图。平面压电模块100d的压电元件20、基板结构10c中的第一绝缘层11与图案化导电层12与前述实施例相同，不同之处在于基板结构10c更包含有第一刚性层14及第二刚性层15。第一刚性层14设置于第一绝缘层11的远离图案化导电层12的一侧。第二刚性层15设置于第一刚性层14的远离第一绝缘层11的一侧。第一刚性层14与第二刚性层15设置于第一绝缘层11相对于压电元件20的另一侧，以增强第一绝缘层11上下的对称性，减少基板结构10c的变形量。第一刚性层14及第二刚性层15皆是通过于基板结构10c上增设层体，以提升基板结构10c的刚性，避免弯曲。于一实施例中，第一刚性层14的材料可例如为铜箔，但不再此限。第二刚性层15的材料不同于第一刚性层14，其材料可例如为环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicone)或亚克力胶(acrylic)等。
42.接续上述说明，如图8所示，平面压电模块100d更包含一保护层16覆盖压电元件20及基板结构10c，可选择地，保护层16更可覆盖导通线路30，其中，部分的保护层16更填设于上述空间间隙内。又保护层16的设置不限制于仅应用于图8所示的实施例中，上述图1、图4、图6及图7所绘示的实施例的平面压电模块亦可选择地包含有保护层16以覆盖压电元件20/20a、基板结构10/10a/10b及导通线路30。
43.本实用新型实施例的平面压电模块于图案化导电层上设置多个开槽，以降低压电元件与图案化导电层接触的总面积，同时分散压电元件与图案化导电层的接触面积，从而减少平面压电模块制程中高温导致图案化导电层的变形量，因此使平面压电模块更为平坦且不易弯曲。
44.再者，本实用新型实施例的平面压电模块的基板结构中增设刚性层，以提升基板结构的刚性，多层刚性层可采用不同的材料以减少平面压电模块弯曲的现象。
45.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术
方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。