专利名称：一种有机压电薄膜叠层器件的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，涉及压电器件设计技术，特别涉及有机压电薄膜叠 层器件设计技术。
背景技术：
为了提高压电器件的机电转换效应，往往采用多层压电材料并联或串联设计，其 中最常用的设计方法是采用双层压电材料按照电学并联模式进行叠层设计，这种压电双晶 片的设计模式在许多文献中有所报道。对于压电陶瓷，由于其压电系数很高(屯3—般可达 到500 lOOOpC/N)，采用双层结构设计的器件即可满足许多应用要求；对于有机压电薄 膜，由于压电系数较低(d33 —般只能达到20 30pC/N)，采用双层设计的器件难以满足实 际应用要求。EP 0441438A1报道了一种有机压电薄膜叠层器件的设计方法，叠层器件由蒸镀金 属电极的有机压电薄膜、导电胶、集总电极板、绝缘结构板组成，采用蒸镀金属电极的有机 压电薄膜多层叠合排布，每片薄膜的正负极面保持一定距离的错位，侧面涂覆导电胶，使所 有薄膜极性相同的一面通过导电胶与集总电极板相连，通过上下两面铺设的绝缘结构板施 加压力，形成有机压电薄膜叠层器件(结构如附图1所示)。该方法工艺繁琐；电极之间容 易产生导电胶短路；侧电极与面电极连接不可靠，尤其是用于交变信号、高冲击、高过载、高 形变机电转换器件，易造成集总电极与面电极断开。
发明内容
本发明的目的在于克服叠层压电器件正负电极间短路、电极连接不可靠的问题， 提供一种可设计性强、可靠性高的有机压电薄膜叠层器件。本发明的目的是这样实现的，采用双面被覆电极的连续柔性有机压电薄膜反复折 叠形成极性相同的一面自然连通的规则叠层，压紧并固定，在两个电极面上分别引出电极 得到有机压电薄膜叠层器件。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极2的连续有机压电薄膜1折叠成极性相同的一面自然连通的 规则叠层，在两个被覆电极2上分别引出电极3，压紧并固定，得到本发明涉及的有机压电 薄膜叠层器件(结构示意于附图2和附图3)。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述有机压电薄膜的被覆电极2的面积小于薄膜1的面积，有机压电薄膜 边缘处留有电极空白区(结构示意于附图2)。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极2的连续有机压电薄膜1 “之”字形折叠成极性相同的一面 自然连通的规则叠层，在两个被覆电极2上分别引出电极3，压紧并固定得到本发明涉及的 有机压电薄膜叠层器件(结构示意于附图3)。
本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极2的连续有机压电薄膜1反复对折成极性相同的一面自然连 通的规则叠层，在两个被覆电极2面上分别引出电极3，压紧并固定得到本发明涉及的有机 压电薄膜叠层器件(结构示意于附图4)。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极的连续有机压电薄膜折叠层数介于7 100之间。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极的连续有机压电薄膜折叠层数为奇数层。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于双面被覆电极的连续有机压电薄膜折叠层数为偶数层。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于叠层结构表面附有结构板4。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述结构板4为金属板或绝缘板中的一种。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述结构板4为金属板时，结构板4即为电极3。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述有机压电薄膜选自聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜，聚偏氟乙烯三氟乙 烯共聚物压电薄膜(PVDF-TrFE)中的一种。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述有机压电薄膜为预先极化的有机压电薄膜。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组 成，其特征在于所述有机压电薄膜的厚度介于ΙΟμπι 500μπι之间。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，可使有机压电薄膜任意多层并联叠加，压 电性能得到较大提高，不存在正负电极短路、电极连接不可靠等风险。本发明可设计性强， 可靠性高，加工工艺简单，适用范围宽。主要用于高过载条件下冲击、振动信号测量以及抗 冲击压电换能器等领域。
四
附图IEP 0441438Α1报道的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图2本发明涉及的一种叠层器件的双面被覆电极的有机压电薄膜示意图附图3本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图4本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图5本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图6本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图7本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图附图8本发明涉及的一种叠层器件的有机压电薄膜叠层器件结构示意图其中1-有机压电薄膜，2-面/被覆电极，3-电极，4-结构板，5-胶粘剂，6_螺钉五、实施实例
下面结合实例对本发明涉及的技术方案进行详细描述，但不作为对本发明涉及技 术方案的限制。实施例一一种有机压电薄膜叠层器件(如附图5所示)，采用预先极化、两面镀覆铝电极2 的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜1，四周边缘留有0. 2cm的空白区域，薄膜厚度10ym、d33为 19pC/N ；以0. 5cm厚的钢板兼作电极3和结构板4，采用塑料螺钉6进行固定。将有机压电 薄膜按“之字形”方式折叠成7层，采用钢板作为结构板对折叠后压电薄膜进行压紧，施加 压力确保相邻两个电极面可靠连通，用塑料螺钉6固定上下钢板，得到本发明涉及的有机 压电薄膜叠层器件。该叠层器件的压电系数d33为132pC/N。实施例二一种有机压电薄膜叠层器件(如附图6所示)，采用预先极化、两面镀覆铝电极2 的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜1，四周边缘留有0. 5cm的空白区域，厚度为230 μ m、d33为 18pC/N ；以铜导线作电极3，用HY-128环氧树脂胶粘剂5对上下结构板进行粘结固定。薄膜 按照“之字形”方式折叠成35层，在两个电极面上分别用导电银胶粘接铜导线引出电极3 ； 采用0. 8cm厚的电木板4作为结构板对折叠后的压电薄膜压紧，用HY-128环氧树脂胶粘剂 对上下电木板进行粘结固定，得到本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件。该叠层器件的压电系数d33为625pC/N。实施例三一种有机压电薄膜叠层器件(如附图7所示)，采用预先极化、两面镀覆银电极2 的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜1，四周边缘留有0. 5cm的空白区域，厚度为100 μ m、d33为 17pC/N ；以铜导线作电极3，采用E51环氧树脂胶粘剂5对上下结构板进行粘结固定。薄膜 按照“之字形”方式折叠，折叠层数为100，在两个极面上分别用焊锡焊接金属铜导线引出电 极；采用0. 6cm厚的尼龙板4作为结构板对折叠后的压电薄膜进行压紧，最后用E51环氧树 脂胶粘剂对上下结构板进行粘结固定，制得有机压电薄膜叠层器件。该叠层器件的压电系数d33为1690pC/N。实施例四一种有机压电薄膜叠层器件(如附图4所示)，采用预先极化、两面镀覆镍铜合金 电极2的聚偏氟乙烯三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)压电薄膜1，四周边缘留有0. Icm的空白 区域，厚度为360 μ m、d33为21pC/N ；以金属铜导线作电极3，采用导电银胶对薄膜进行粘结 固定。薄膜先对折成两层，再对折成四层，依次对折，在对折两极面上均勻涂刷一层导电银 胶，折叠层数为16，在两个极面上分别用导电银胶粘接铜导线引出电极；对折叠后压电薄 膜进行压紧，通过导电银胶对薄膜进行粘结固定，制得有机压电薄膜叠层器件。该叠层器件的压电系数d33为335pC/N。实施例五一种有机压电薄膜叠层器件(如附图8所示)，采用预先极化、两面镀银电极2 的聚偏氟乙烯(PVDE)压电薄膜1，四周边缘留有0.4cm的空白区域，厚度为500 μ m、d33为 18pC/N ；以金属铜导线作电极3，采用螺钉6对上下结构板进行固定。薄膜先对折成两层，再 对折成四层，依次对折，折叠层数为64，在两个极面上分别焊接金属铜导线；采用0. 8cm厚的电木板4作为结构板对折叠后压电薄膜进行压紧，最后用螺钉对上下结构板进行紧固，
制得有机压电薄膜叠层器件。 该叠层器件的压电系数d33为1150pC/N。
权利要求
一种有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组成，其特征在于双面被覆电极(2)的连续有机压电薄膜(1)折叠成极性相同的一面自然连通的规则叠层，在两个被覆电极(2)上分别引出电极(3)，压紧并固定得到有机压电薄膜叠层器件。
2.权利要求1涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极 组成，其特征在于所述有机压电薄膜的被覆电极(2)的面积小于薄膜(1)的面积，有机压 电薄膜边缘处留有电极空白区。
3.权利要求1涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极 组成，其特征在于双面被覆电极⑵的连续有机压电薄膜⑴“之”字形折叠成极性相同 的一面自然连通的规则叠层。
4.权利要求1涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极 组成，其特征在于双面被覆电极(2)的连续有机压电薄膜(1)反复对折成极性相同的一面 自然连通的规则叠层。
5.权利要求1、3或4涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜 和电极组成，其特征在于双面被覆电极的连续有机压电薄膜折叠层数介于7 100之间。
6.权利要求1、3或4涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜 和电极组成，其特征在于叠层结构表面附有结构板(4)。
7.权利要求6涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极 组成，其特征在于所述结构板(4)为金属板或绝缘板中的一种。
8.权利要求6涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极 组成，其特征在于所述结构板(4)为金属板时，结构板(4)为电极(3)。
9.权利要求1、3或4涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜 和电极组成，其特征在于所述有机压电薄膜选自聚偏氟乙烯压电薄膜，聚偏氟乙烯三氟乙 烯共聚物压电薄膜中的一种。
10.权利要求1、3或4涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜 和电极组成，其特征在于所述有机压电薄膜的厚度介于10 μ m 500 μ m之间。
全文摘要
本发明属于半导体技术领域，涉及压电器件设计技术。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件，由双面被覆电极的有机压电薄膜和电极组成，双面被覆电极(2)的连续有机压电薄膜(1)折叠成极性相同的一面自然连通的规则叠层，在两个被覆电极(2)上分别引出电极(3)，压紧并固定，得到本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件。本发明涉及的有机压电薄膜叠层器件可设计性强，可靠性高，加工工艺简单，适用范围宽，在保证压电性能的前提下，有效避免正负电极短路、电极连接不可靠等风险。主要适用于高过载条件下冲击、振动信号测量以及抗冲击压电换能器等领域。
文档编号H01L41/083GK101964392SQ201010258108
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者刘爱云, 张建芹, 李新开, 王清海 申请人:中国兵器工业集团第五三研究所