多层压电陶瓷执行器及发声装置的制作方法

1.本发明涉及及压电陶瓷元器件技术领域，尤其涉及一种多层压电陶瓷执行器及发声装置。


背景技术：

2.压电陶瓷执行器具有逆压电效应，在电信号作用下，可以用作压电扬声器振子或压电振动器振子。多层压电陶瓷产品利用逆压电效应作为发声器件越来越多地用在消费类产品上，其结构为电极和介质交替叠加，烧结而成。多层压电陶瓷由于烧结、外力撞击、应力未释放完全等原因边缘易失效，造成产品整体失效。
3.鉴于此，有必要提供一种新的多层压电陶瓷执行器及发声装置，以解决或至少缓解上述技术缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种多层压电陶瓷执行器及发声装置，旨在解决现有技术中压电陶瓷片边缘失效造成产品整体失效的技术问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种多层压电陶瓷执行器，包括内电极和压电陶瓷片，所述内电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极交替间隔排布，每一所述第二电极的两侧均设置有所述第一电极；每一所述第一电极和每一所述第二电极内之间均设置有所述压电陶瓷片，所述第一电极形成有第一接电端，所述第二电极包括导电层和支撑层，所述支撑层沿所述压电陶瓷片的边缘内侧设置，所述导电层部分设置于所述支撑层内且形成有延伸至所述压电陶瓷片边缘的第二接电端，所述导电层和所述支撑层之间形成有隔断所述导电层和所述支撑层的沟槽。
6.在一实施例中，所述沟槽包括设置有缺口的闭环，所述导电层包括本体和与所述本体连接的所述第二接电端，所述本体设置于所述闭环内侧，所述第二接电端穿过所述缺口延伸至所述压电陶瓷片边缘，所述支撑层设置于所述闭环外侧。
7.在一实施例中，所述第二电极包括第一子电极和第二子电极，所述第一电极包括第一组电极和第二组电极，所述第一组电极和所述第一子电极交替间隔排布，且每一所述第一子电极的两侧均设置有所述第一组电极；所述第二组电极和所述第二子电极交替间隔排布，且每一所述第二子电极的两侧均设置有所述第二组电极，所述第一子电极和所述第二子电极分别形成有所述导电层、所述支撑层，以及隔断所述导电层和所述支撑层的所述沟槽。
8.在一实施例中，在所述压电陶瓷片的投影方向上，所述第一子电极的所述第二接电端和所述第二子电极的所述第二接电端错位设置。
9.在一实施例中，所述第一子电极的所述第二接电端设置于所述压电陶瓷片侧边的边缘位置，所述第二子电极的所述第二接电端设置于所述压电陶瓷片侧边的中间位置。
10.在一实施例中，所述多层压电陶瓷执行器还包括第一侧电极和第二侧电极，所述
第一侧电极与所述第一电极连接，且所述第一侧电极与所述第二电极形成有第一间隙；所述第二侧电极与所述第二电极连接，且所述第二侧电极与所述第一电极间形成有第二间隙。
11.在一实施例中，所述第一间隙内设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层的厚度等于所述第二电极的厚度，所述第二间隙内设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层的厚度等于所述第一电极的厚度。
12.在一实施例中，所述第二侧电极的数量为两个，两个所述第二侧电极间隔设置，其中一个所述第二侧电极与所述第一子电极连接，另一个所述第二侧电极与所述第二子电极连接。
13.在一实施例中，所述压电陶瓷片的形状为圆形、正方形或长方形。
14.根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种发声装置，所述发声装置包括上述所述的多层压电陶瓷执行器。
15.上述方案中，多层压电陶瓷执行器包括内电极和压电陶瓷片，内电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极交替间隔排布，每一第二电极的两侧均设置有第一电极；每一第一电极和每一第二电极内之间均设置有压电陶瓷片，第一电极形成有第一接电端，第二电极包括导电层和支撑层，支撑层沿压电陶瓷片的边缘内侧设置，导电层部分设置于支撑层内且形成有延伸至压电陶瓷片边缘的第二接电端，导电层和支撑层之间形成有隔断导电层和支撑层的沟槽。由于烧结、外力撞击、应力未释放完全等原因多层压电陶瓷片的边缘容易失效，表现为第二电极容易短路，造成产品失效。该发明中，通过将第二电极设置为两部分，即导电层和支撑层，支撑层设置于易发生失效的压电陶瓷片的边缘位置，同时通过沟槽将支撑层和导电层完全隔断，导电层形成有第二接电端，导电层设置于压电陶瓷片的内部，本身不易失效，并且通过沟槽的设置在导电层和支撑层之间形成隔离带，使得导电层更不易失效。该发明通过沟槽的设置，解决了压电陶瓷片边缘失效造成产品整体失效的问题，具有能够确保产品整体不失效的优点。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本发明一实施例多层压电陶瓷执行器的一剖面结构示意图；
18.图2为图1的一视角的示意图；
19.图3为本发明一实施例第一电极和压电层的结构示意图；
20.图4为本发明一实施例第二电极和压电层的结构示意图；
21.图5为本发明一实施例多层压电陶瓷执行器的另一剖面结构示意图；
22.图6为本发明另一实施例多层压电陶瓷执行器的剖面结构示意图；
23.图7为图6的一视角的示意图；
24.图8为本发明另一实施例内层第一电极的结构示意图；
25.图9为本发明另一实施例底面第一电极的结构示意图；
26.图10为本发明另一实施例第一子电极的结构示意图；
27.图11为本发明另一实施例第二子电极的结构示意图。
28.标号说明：
29.1、压电陶瓷片；2、第一电极；21、第一接电端；22、第一组电极；23、第二组电极；3、第二电极；31、导电层；311、本体；312、第二接电端；32、支撑层；33、沟槽；34、第一子电极；35、第二子电极；4、第一侧电极；5、第二侧电极；6、第一间隙；7、第二间隙；8、第三间隙；9、第四间隙；10、第一绝缘层；11、第二绝缘层。
30.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
34.并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
35.参照图1～图5，根据本发明的一个方面，多层压电陶瓷执行器包括内电极和压电陶瓷片1，所述内电极包括第一电极2和第二电极3，所述第一电极2和所述第二电极3交替间隔排布，每一所述第二电极3的两侧均设置有所述第一电极2；每一所述第一电极2和每一所述第二电极3内之间均设置有所述压电陶瓷片1，所述第一电极2形成有第一接电端21，所述第二电极3包括导电层31和支撑层32，所述支撑层32沿所述压电陶瓷片1的边缘内侧设置，所述导电层31部分设置于所述支撑层32内且形成有延伸至所述压电陶瓷片1边缘的第二接电端312，所述导电层31和所述支撑层32之间形成有隔断所述导电层31和所述支撑层32的沟槽33。
36.上述实施例中，第一电极2和第二电极3可以是通过印刷设置在压电陶瓷片1上的银层或者银的合金层。由于烧结、外力撞击、应力未释放完全等原因多层压电陶瓷片1的边缘容易失效，表现为第二电极3容易短路，造成产品失效。该实施例中，通过将第二电极3设置为两部分，即导电层31和支撑层32，支撑层32设置于易发生失效的压电陶瓷片1的边缘位置，同时通过沟槽33将支撑层32和导电层31完全隔断，导电层31形成有第二接电端312，导电层31设置于压电陶瓷片1的内部，远离压电陶瓷片1的边缘位置，本身不易失效，并且通过沟槽33的设置在导电层31和支撑层32之间形成隔离带，使得导电层31更不易失效。该实施例通过沟槽33的设置，解决了压电陶瓷片1边缘失效造成产品整体失效的问题，具有能够确
保产品整体不失效的优点。需要说明的是，支撑层32本身不再起导电作用，但在印刷电极的时候会同时印刷支撑层32，以确保层叠时压电陶瓷片1的整体水平放置，多层压电陶瓷片1在叠加时就不会出现倾斜，造成受力不均而破裂的现象。
37.参照图4，在一实施例中，所述沟槽33包括设置有缺口的闭环，所述导电层31包括本体311和与所述本体311连接的所述第二接电端312，所述本体311设置于所述闭环内侧，所述第二接电端312穿过所述缺口延伸至所述压电陶瓷片1边缘，所述支撑层32设置于所述闭环外侧。闭环围绕压电陶瓷片1的边缘内周设置，但形成有一个缺口，方便第二接电端312伸出。通过带有缺口的一闭环将导电层31和支撑层32隔离，达到防止第二电极3失效的目的。关于闭环的形状，可以根据压电陶瓷片1的形状设置。如压电陶瓷片1是方形，则闭环就是比压电陶瓷片1略小的带有缺口的方形环。具体地，压电陶瓷片1的形状可以为圆形、正方形或长方形等。压电陶瓷片1为改性pzt压电陶瓷。pzt是锆钛酸铅的缩写，改性pzt是指通过掺杂，即等离子置换形成固溶体，具有更优的压电性能。作为另一种实施方式，压电陶瓷片1为无铅压电陶瓷。传统的压电陶瓷的主要成分是氧化铅，由于氧化铅是一种易挥发的有毒物质，在生产、使用及废气后的处理过程中，会给人类和生态环境造成损害。无铅压电陶瓷更加的环保，同时能够提高产品的一致性和重复性，不需要较高的生产成本。
38.图1～图6所示的多层压电陶瓷执行器为单晶结构，当然也可以采用双晶结构的多层压电陶瓷执行器，双晶结构的灵敏度更高。当多层压电陶瓷执行器为双晶结构时，如图7～图11所示，所述第二电极3包括第一子电极34和第二子电极35，所述第一电极2包括第一组电极22和第二组电极23，所述第一组电极22和所述第一子电极34交替间隔排布，且每一所述第一子电极34的两侧均设置有所述第一组电极22；所述第二组电极23和所述第二子电极35交替间隔排布，且每一所述第二子电极35的两侧均设置有所述第二组电极23，所述第一子电极34和所述第二子电极35分别形成有所述导电层31、所述支撑层32，以及隔断所述导电层31和所述支撑层32的所述沟槽33。此时，第一子电极34包括导电层31、支撑层32和沟槽33，第二子电极35同样包括导电层31、支撑层32和沟槽33，沟槽33隔断导电层31和所述支撑层32，起到防止压电陶瓷片1边缘失效造成产品整体失效的现象，具有能够确保产品整体不失效的优点。为确保第一子电极34和第二子电极35输出的信号存在差分，第一子电极34的所述第二接电端312和所述第二子电极35的所述第二接电端312错位设置。具体地，参照图7，可以将所述第一子电极34的所述第二接电端312设置于所述压电陶瓷片1侧边的边缘位置，所述第二子电极35的所述第二接电端312设置于所述压电陶瓷片1侧边的中间位置。
39.参照图1和图6，在一实施例中，多层压电陶瓷执行器还包括第一侧电极4和第二侧电极5，所述第一侧电极4与所述第一电极2连接，且所述第一侧电极4与所述第二电极3形成有第一间隙6；所述第二侧电极5与所述第二电极3连接，且所述第二侧电极5与所述第一电极2间形成有第二间隙7。设置间隙主要起绝缘作用，防止第一电极2或第二电极3同时与第一侧电极4和第二侧电极5连接。为增强绝缘效果，还可以在间隙内设置绝缘层，防止使用过程中因受冲击或碰撞造成短路连接。为了进一步提高绝缘性能，可以设置第一绝缘层10的厚度等于第二电极3的厚度，第二间隙7内设置有第二绝缘层11，第二绝缘层11的厚度等于第一电极2的厚度，使得第一绝缘层10和第二绝缘层11能够充分的起到阻隔作用。第一绝缘层10和第二绝缘层11的材料为高分子绝缘材料，具体地，可以为纳米氧化铝。
40.参照图7，在一实施例中，当多层压电陶瓷执行器为双晶结构时，所述第二侧电极5
的数量为两个，两个所述第二侧电极5间隔设置，其中一个所述第二侧电极5(图7中位于上面的)与所述第一子电极34连接，另一个所述第二侧电极5(图7中位于下面的)与所述第二子电极35连接。此时，第一侧电极4与所述第一子电极34形成有第一间隙6；一个第二侧电极5与第一组电极22形成有第二间隙7，另一个第二侧电极5与第二组电极23形成有第三间隙8，第二子电极35与第一侧电极4形成有第四间隙9。为增强绝缘效果，还可以在间隙内设置绝缘层，防止使用过程中因受冲击或碰撞造成短路连接。同样地，绝缘层的材料为高分子绝缘材料，具体地，也可以为纳米氧化铝。
41.根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种发声装置，发声装置包括上述的多层压电陶瓷执行器。上述发声装置可以是扬声器或受话器等。由于发声装置包括了上述多层压电陶瓷执行器的所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述全部技术方案带来的所有有益效果，在此不在一一赘述。
42.以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。