压电片结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种适用于各种压电式超声波传感器和蜂鸣器的压电片结构，包括基片、压电陶瓷片，压电陶瓷片上表面设有第一电极层，下表面外周边设有外围电极层、第二电极层，第一电极层、外围电极层通过压电陶瓷片侧面的侧面电极层连接；压电陶瓷片与基片之间依次设有第一导电层、中间绝缘层、第二导电层，第一导电层外周边上设有与外围电极层相匹配的外围导电圈，中部设有与第二电极层相匹配的中部导电层；用于连接压电陶瓷片上第二电极层与第二导电层的导电体；这样压电陶瓷片结构无需采用焊接工艺，不会产生污染，只需采用胶水粘接便可，生产非常方便，生产效率高，易于实现工业化的自动生产，能够保证压电陶瓷片的高可靠性，延长其使用寿命。
【专利说明】压电片结构
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种适用于各种压电式超声波传感器和蜂鸣器的压电片结构。
【背景技术】
[0002]现有压电陶瓷超声波传感器中压电片的电极引出方式一般分为针脚和引线。引线又分为很多种，如编织线、漆包线、带绝缘的多股导线等。陶瓷片电极一般采用银电极，易于焊接，使用普通焊锡丝或无铅焊锡丝，25W以上的电烙铁都可以；焊接时还需注意焊接温度和时间，温度应在350摄氏度以下为佳，时间一般不能大于I秒，过高温度或过长的焊接时间容易造成“飞银”，即脱线，还易使陶瓷片烫坏，越薄的陶瓷片越需要注意。故过程需要严格控制。除了陶瓷片电极，还有一个是金属片或铝外壳。金属片一般有黄铜片、铁镍合金片、不锈钢片、马口铁片等，其中黄铜片和铁镍合金片是可以直接焊接的，但是要比陶瓷片电极难焊一些，不锈钢和马口铁片需要用酸性助焊剂。铝外壳内无法焊线，需在外壳内开孔插入铜钉，再在铜钉上焊接，非常繁琐。同时，焊接过程焊点不能太大，太大对性能及后面的装配有影响。针脚也需用短的引线引出来。并且在应用过程中焊点可能脱落，焊线有断裂的风险，因此涉及针脚与引线的电极引出方式，操作不便，效率低，成本高，难于控制，并有污染，不利于环保，可靠性不高。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明提供一种结构合理、可靠稳定的压电片结构，其生产过程中无需采用任何焊接，不会产生污染，易于实现工业自动化生产。
[0004]实现本发明的技术方案如下:
[0005]压电片结构，包括基片，设置于基片上的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片上表面设置有第一电极层，压电陶瓷片下表面外周边设置有外围电极层，第一电极层、外围电极层通过压电陶瓷片侧面的侧面电极层连接，在压电陶瓷片的下表面中部设有第二电极层；所述压电陶瓷片与基片之间依次设置有第一导电层、中间绝缘层、第二导电层，第一导电层外周边上设置有与上述外围电极层相匹配的外围导电圈，中部设置有与上述第二电极层相匹配的中部导电层；以及用于连接压电陶瓷片上第二电极层与第二导电层的导电体；所述第一导电层、第二导电层分别延伸出电极端。
[0006]进一步地，所述第一导电层的中部导电层、中间绝缘层上开设有供上述导电体穿过的让位孔，导电体的一端与压电陶瓷片的第二电极层接触，另一端与第二导电层接触，这样实现第二电极层与第二导电层之间的电性连接。让位孔一可以对导电体进行让位，二是，可以增加第一导电层、中间绝缘层、第二导电层之间的粘接牢固性。
[0007]进一步地，所述第一导电层外表面上设置有厚度为9_25um的不导电上覆盖层。所述第二导电层外表面上设置有厚度为9_25um的不导电下覆盖层。采用不导电的上覆盖层、下覆盖层，可以实现绝缘的作用，另外还可以对相应的导电层起到保护的作用。
[0008]进一步地,所述让位孔数量为200—400个,直径为0.2mm一0.4mm。[0009]进一步地,所述中间绝缘层为聚酰亚胺高分子绝缘材料制成,厚度为20um—30um。中间绝缘层能够将第一导电层、第二导电层相应位置的绝缘分开，起到绝缘保护的作用，同时还起到支撑第一导电层、第二导电层的作用。
[0010]进一步地,所述第一导电层、第二导电层为厚度20um-30um的铜箔。
[0011]采用了上述方案，通过在压电陶瓷片、基片之间设置第一导电层、中间绝缘层、第二导电层，以及第一电极层、侧面电极层、外围电极层之间电性连接一起作为负极；第二电极层、第二导电层、及电性连接二者的导电体构成的正极；且正极、负极分别对应通过第二导电层、第一导电层延伸出的电极端引出；这样压电片结构中无需采用焊接工艺，不会产生污染，只需采用胶水粘接便可，生产非常方便，生产效率高，易于实现工业化的自动生产；且相邻层之间的粘接比较牢固，能够保证压电片的高可靠性，延长其使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明压电片的结构示意图；
[0013]图2为本发明中压电陶瓷片的示意图；
[0014]图3为本发明的拆分图；
[0015]图4为图3的进一步拆分图；
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
[0017]参见图1-4，压电片结构，包括由铝或铜或马口铁或镍材料制成的基片1，设置于基片上的陶瓷材料的压电陶瓷片2，压电陶瓷片是压电超声波传感器中重要的组成部件，是压电式传感器中的振子元件。当电压作用于压电陶瓷片时，压电陶瓷片就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面，当振动压电陶瓷片时，则会产生一个电荷。利用这一原理，当给由一片压电陶瓷片和一个基片构成的振动器，即压电陶瓷片施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波；压电陶瓷片上表面设置有银材料制成的第一电极层3，压电陶瓷片下表面外周边设置有银材料制成的外围电极层4，第一电极层3、外围电极层4通过压电陶瓷片侧面的银质侧面电极层5连接，在压电陶瓷片的下表面中部设有银质材料制成的第二电极层6 ;压电陶瓷片与基片之间依次设置有第一导电层7、中间绝缘层8、第二导电层9，第一导电层外周边上设置有与上述外围电极层4相匹配的外围导电圈10，外围电极层4与外围导电圈10接触,这样第一电极层3、侧面电极层5、外围电极层4、第一导电层7的外围导电圈10形成电性连接，作为负极，并由电极端11引出；第一导电层7中部设置有与上述第二电极层6相匹配的中部导电层12，中部导电层与外围导电圈之间是通过间隔槽13隔开的，即未电性连接；以及用于连接压电陶瓷片2上第二电极层6与第二导电层9的导电体，该导电体为导电的铜材料；中部导电层12通过导电体与第二电极层电性连接作为正极，并通过电极端14引出。电极端11、电极端14引出焊接到焊盘18上；具体实施中，第一导电层、第二导电层为厚度20um或25um或30um的圆形铜箔，当然还可以根据需要设置成不同的形状。制作中，压电陶瓷片与第一导电层，基片与第二导电层采用环氧胶水胶合在一起。相应的中间绝缘层也延伸出与电极端11、14相对应的用于绝缘的绝缘端19。
[0018]其中，第一导电层7的中部导电层12、中间绝缘层8上开设有供上述导电体穿过的让位孔15，导电体的一端与压电陶瓷片的第二电极层接触，另一端与第二导电层接触，导电体为镀在让位孔中的导电铜；当然在第二导电层9上也可以开设位置、大小与中部导电层12、中间绝缘层8上让位孔相对应的让位孔，这样便于对导电体的镀制；具体实施中，让位孔数量为200个或250个或300个或350个或400个，直径为0.2mm或0.3mm或0.4臟。
[0019]在第一导电层外表面上设置有厚度为9_25um的不导电上覆盖层16。第二导电层外表面上设置有厚度为9-25um的不导电下覆盖层17，上覆盖层16、下覆盖层17的厚度可以为9um或15um或20um或25um不导电的高分子材料制成；具体实施中上覆盖层16、下覆盖层17的厚度可以设置成相等的，当然也可以设置成不相等的；中间绝缘层为聚酰亚胺高分子绝缘材料制成，厚度为20um或25um或30um。
[0020]在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.压电片结构，包括基片，设置于基片上的压电陶瓷片，其特征在于，所述压电陶瓷片上表面设置有第一电极层，压电陶瓷片下表面外周边设置有外围电极层，第一电极层、夕卜围电极层通过压电陶瓷片侧面的侧面电极层连接，在压电陶瓷片的下表面中部设有第二电极层；所述压电陶瓷片与基片之间依次设置有第一导电层、中间绝缘层、第二导电层，第一导电层外周边上设置有与上述外围电极层相匹配的外围导电圈，中部设置有与上述第二电极层相匹配的中部导电层；以及用于连接压电陶瓷片上第二电极层与第二导电层的导电体；所述第一导电层、第二导电层分别延伸出电极端。
2.根据权利要求1所述的压电片结构，其特征在于，所述第一导电层的中部导电层、中间绝缘层上开设有供上述导电体穿过的让位孔，导电体的一端与压电陶瓷片的第二电极层接触，另一端与第二导电层接触。
3.根据权利要求1所述的压电片结构，其特征在于，所述第一导电层外表面上设置有厚度为9-25um的不导电上覆盖层。
4.根据权利要求1所述的压电片结构，其特征在于，所述第二导电层外表面上设置有厚度为9-25um的不导电下覆盖层。
5.根据权利要求2所述的压电片结构，其特征在于，所述让位孔数量为200—400个，直径为 0.2mm一0.4mm。
6.根据权利要求1所述的压电片结构，其特征在于，所述中间绝缘层为聚酰亚胺高分子绝缘材料制成，厚度为20um — 30um。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的压电片结构,其特征在于,所述第一导电层、第二导电层为厚度20um-30um的铜箔。
【文档编号】G10K9/122GK103594076SQ201310585180
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】余方云, 李红元, 邹东平, 龙阳, 马国阳 申请人:常州波速传感器有限公司