一种压敏振动反馈元件的制作方法

本发明涉及压电器件，具体涉及一种压敏振动反馈元件。

背景技术：

1、如今，移动终端在日常生活中得到了广泛的应用。有了移动终端，人们可以在二维平面上使用手势语言来达到更好的互动体验效果。另外为了提高用户与终端交互时的感知真实感，在移动终端上通过触觉反馈技术来感知真实感，如智能手机用户在收到通知、文字简讯或轻点屏幕的玻璃表面时感觉到的震动就是触觉反馈技术。

2、随着触觉模拟技术的日渐深入研究，出现了压电式、电磁式、气动式、电刺激式等多种激发方式的触觉反馈执行。电磁式通常需要复杂的机构，且还存在结构较为厚重、响应时间较长等缺点；气动式通常需要复杂的喷嘴阵列以及气动元件，控制难较大；电刺激式主要用于游戏中痛觉等的模拟，设备庞大；而压电式功耗低、响应快、使用寿命长，因此在常规领域，可靠、轻便、易于驱动的压电式触觉反馈元件占大多数。

3、压电式触觉反馈技术的实现原理：利用压电陶瓷的正逆压电效应，当对陶瓷施压外力时，陶瓷产生形变，内部的极化状态发生变化，从而产生电荷；当给陶瓷加载驱动电压时，陶瓷产生机械形变，故引起振动。压电陶瓷执行器可靠性更高、能耗更低，更符合人们对成熟电子产品的期待。

4、现有技术中例如cn104101423a公开了陶瓷压电弹簧谐振式振动传感器，其通过在压电陶瓷上设置螺旋内径自上而下逐渐变小的螺旋状弹簧，弹簧顶部末端安装有重力块，当重力块收到外部撬动的振动而抖动，通过弹簧传递给压电陶瓷片的镀银中心点，使压电陶瓷也产生相应规律振动，进而产生压电效应，用于电动车的防盗。此种设计通常需要外部施加较大的力才能产生电转换，并不适用于触觉反馈的移动终端。

技术实现思路

1、如何实现在较小压力下产生较好的电转换是本发明要解决的技术问题。本发明提供一种压敏振动反馈元件，本发明元件对压力较为敏感，能够在很小的压力下获得较高的电压值，且元件结构稳定性较好，能承受较大的压力。

2、为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种压敏振动反馈元件，包括压电陶瓷体，所述压电陶瓷体的下方固定设有底座，所述压电陶瓷体相对的两侧边缘中部区域各分别固定设有一片弹片，所述弹片上方设有面板；

4、当对所述面板按压时，所述面板将对所述弹片产生压缩力，进而使所述压电陶瓷体被压缩产生弯曲振动并通过其压电效应产生电压。

5、进一步地，所述弹片的构型是c型弹片、u型弹片或z型弹片。

6、优选地，当选用z型弹片时，所述z型弹片为具有钝角的z型弹片，所述面板、所述弹片与所述压电陶瓷体构成的截面型面为上窄下宽的梯形截面；

7、当选用c型弹片或u型弹片时，两片所述弹片的开口相对而设。

8、进一步地，所述压电陶瓷体由多片内电极与多片陶瓷片交替层叠构成，每片所述陶瓷片将每片所述内电极层叠在内，所述内电极的数量为n且n为双数，所述陶瓷片的数量为n+1；

9、每片所述内电极设置在每片所述陶瓷片的内部中心区域且所述内电极表面积小于所述陶瓷片的表面积；

10、所述内电极的左侧宽度方向上具有延伸至所述陶瓷片长度边沿的左侧引出部，所述左侧引出部在所述陶瓷片边沿的长度小于所述内电极长度的一半；

11、所述内电极的右侧宽度方向上具有延伸至所述陶瓷片长度边沿的右侧引出部，所述右侧引出部在所述陶瓷片边沿的长度小于所述内电极长度的一半；

12、将一片所述陶瓷片上层叠一片所述内电极的结构定义为层单元，假设单数层层单元具有多个齐平的所述左侧引出部，则双数层层单元具有多个齐平的所述右侧引出部；

13、假设单数层层单元具有多个齐平的所述右侧引出部，则双数层层单元具有多个齐平的所述左侧引出部；

14、所述左侧引出部的数量与所述右侧引出部的数量相等；

15、在具有所述左侧引出部的侧面表面设置覆盖所述左侧引出部的左侧面电极，在具有所述右侧引出部的侧面表面设置覆盖所述右侧引出部的右侧面电极，所述左侧面电极与所述右侧面电极之间不接触；

16、所述压电陶瓷体的上表面的左侧具有左正面电极，所述左正面电极与所述左侧面电极连接；所述压电陶瓷体的上表面的右侧具有右正面电极，所述右正面电极与所述右侧面电极连接，所述左正面电极与所述右正面电极不接触。

17、进一步地，所述内电极的材料为银钯合金；所述陶瓷片的材料为pzt压电陶瓷片；所述左侧面电极、所述右侧面电极、所述左正面电极、所述右正面电极的材料均为银；压电陶瓷体的大小根据需要设定，例如面积大小为12×4mm，所述压电陶瓷体的厚度至少是0.05mm，例如可以是0.5mm；所述压电陶瓷体的电容损耗小于0.06、绝缘电阻大于200mω。

18、进一步地，所述面板的大小能够覆盖所述压电陶瓷体的表面积；所述面板为触控pcb板。

19、进一步地，所述底座为金属片，金属片面积大小根据需要设定，例如面积大小可以是20×5mm；所述底座的厚度为至少0.1mm，例如可以是0.3mm，优选所述金属片为铜片。

20、进一步地，所述底座与所述压电陶瓷体之间的连接方式为胶接；所述弹片与所述压电陶瓷体之间的连接方式为胶接；所述弹片与所述面板之间的连接方式为插接或胶接。

21、有益技术效果：

22、本发明的压敏振动反馈元件的结构从下至上依次设有金属片底座、压电陶瓷体和面板，在面板与压电陶瓷体之间设有弹片，弹片设置在压电陶瓷体相对的两侧边缘中部区域；当手指对面板进行按压时，面板会压缩两侧的弹片，两侧弹片再压缩压电陶瓷体，使压电陶瓷体产生弯曲振动，利用压电陶瓷体的逆压电效应来实现力转换电压；本发明元件结构对压力较为敏感，能够在很小的压力下即能检测到电压，且本发明元件结构具有较好的机械性能，元件结构稳定性较好，至少能够承受60n的压力而保持性能。

技术特征：

1.一种压敏振动反馈元件，其特征在于，包括压电陶瓷体(1)，所述压电陶瓷体(1)的下方固定设有底座(4)，所述压电陶瓷体(1)相对的两侧边缘中部区域各分别固定设有一片弹片(2)，所述弹片(2)上方设有面板(3)；

2.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述弹片(2)的构型是c型弹片、u型弹片或z型弹片。

3.根据权利要求2所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，当选用z型弹片时，所述z型弹片为具有钝角的z型弹片，所述面板(3)、所述弹片(2)与所述压电陶瓷体(1)构成的截面型面为上窄下宽的梯形截面；

4.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述压电陶瓷体(1)由多片内电极(11)与多片陶瓷片(12)交替层叠构成，每片所述陶瓷片(12)将每片所述内电极(11)层叠在内，所述内电极(11)的数量为n且n为双数，所述陶瓷片(12)的数量为n+1；

5.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述内电极(11)的材料为银钯合金；所述陶瓷片(12)的材料为pzt压电陶瓷片；所述左侧面电极(13)、所述右侧面电极(14)、所述左正面电极(15)、所述右正面电极(16)的材料均为银；所述压电陶瓷体(1)的厚度至少是0.05mm；所述压电陶瓷体的电容损耗小于0.06、绝缘电阻大于200mω。

6.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述面板(3)的大小覆盖所述压电陶瓷体(1)的表面积；所述面板(3)为触控pcb板。

7.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述底座(4)为金属片，所述底座(4)的厚度为至少0.1mm。

8.根据权利要求1所述的一种压敏振动反馈元件，其特征在于，所述底座(4)与所述压电陶瓷体(1)之间的连接方式为胶接；所述弹片(2)与所述压电陶瓷体(1)之间的连接方式为胶接；所述弹片(2)与所述面板(3)之间的连接方式为插接或胶接。

技术总结
本发明涉及一种压敏振动反馈元件，包括压电陶瓷体，压电陶瓷体的下方固定设有底座，压电陶瓷体相对的两侧边缘中部区域各分别固定设有一片弹片，弹片上方设有面板；当对面板按压时，面板将对弹片产生压缩力，进而使压电陶瓷体被压缩产生弯曲振动并通过其压电效应产生电压；弹片的构型是C型弹片、U型弹片或Z型弹片；本发明元件对压力较为敏感，能够在很小的压力下获得加大形变和振感以及较高的电压值，元件结构稳定性较好，能承受较大的压力而不被破坏。

技术研发人员：邱俊,张秀琴,高峰
受保护的技术使用者：江苏波速传感器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27