專利名稱：積層壓電變壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種積層壓電變壓裝置，尤指一種應(yīng)用圓形內(nèi)電極與環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)而來防止內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷裂的積層壓電變壓裝置。


圖1e是習(xí)知積層壓電變壓器生胚由上述圖1a、圖1b、圖1c、圖1d交互積層堆棧加壓后的總成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生斷裂或具有微裂痕的截面?zhèn)纫晥D。如圖所示，于實(shí)際生產(chǎn)該習(xí)知的積層壓電變壓器2時(shí)，涂有電極材料區(qū)及未涂有電極材料區(qū)域的厚度不一，導(dǎo)致交互堆棧加壓時(shí)，中間部分比旁邊部分較為突起，造成電極生胚斷裂20(Crack)或產(chǎn)生微裂痕21(Micro crack)于其內(nèi)部，而該現(xiàn)象在生胚越薄、內(nèi)電極膜越厚、積層數(shù)越多的情形下更加嚴(yán)重，有些甚至在外觀看不出有裂紋，但內(nèi)部卻早已產(chǎn)生微裂痕。
圖1f、圖1g及圖1h是經(jīng)脫脂、燒結(jié)、研磨、燒付外電極等后加工過程的積層壓電變壓器結(jié)構(gòu)斷裂或具有微裂痕的底部、頂部、側(cè)面截面圖。如圖所示，習(xí)知的積層壓電變壓器常因應(yīng)力集中，或因內(nèi)電極材料于燒結(jié)過程會(huì)促進(jìn)材料晶粒成長，以致使涂有電極材料及未涂有電極材料區(qū)域的晶粒成長不同，收縮率亦不同，故有燒結(jié)后品質(zhì)不良斷裂22、23的情形。
實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在提供一種積層壓電變壓裝置，借由導(dǎo)入環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀涂有電極材料的支撐結(jié)構(gòu)，而可有效地改善于堆棧加壓時(shí)，因習(xí)知的厚度不均所造成的生胚斷裂或?qū)胛⒘押鄣膯栴}。
本實(shí)用新型的另一目的是在提供一種積層壓電變壓裝置，借由大幅縮小涂有電極區(qū)域與未涂有電極區(qū)域的面積差異，而可低溫?zé)Y(jié)，大量節(jié)省生產(chǎn)成本。
為達(dá)成本實(shí)用新型上述及其它目的，本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的積層壓電變壓裝置是包括單層片狀生胚、圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)域、環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)。該單層片狀生胚是為一薄層，采用生產(chǎn)容易的正方形截面的壓電陶瓷絕緣物質(zhì)。圓形內(nèi)電極由金屬材料組成，是采徑方向共振的模式而網(wǎng)印于單層片狀生胚上。連接外電極區(qū)域，是位于圓形內(nèi)電極的外緣，相連于圓形內(nèi)電極的片狀電極，用以連接圓形內(nèi)電極與堆棧成生胚總成后涂在外面的外電極，該連接外電極區(qū)域的方向是可以是分別垂直單層片狀生胚各邊的第一方向、第二方向、第三方向、第四方向。環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)是位于單層片狀生胚上，圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)域以外的部分，為由金屬材料組成的環(huán)狀實(shí)線條或點(diǎn)線條。
網(wǎng)印有圓形內(nèi)電極、環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)、連接外電極區(qū)域的單層片狀生胚，再經(jīng)由第一與第二，或者第三與第四方向的順序來交互地堆棧，而形成本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立方體的積層生胚總成，再經(jīng)脫脂、燒結(jié)、研磨等后加工過程，繼而于該立方體的積層生胚總成的相對兩面上涂上外電極以連接各層內(nèi)電極而形成積層壓電變壓裝置。
再者，因電極材料(含圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)及環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu))于施加有電壓尤其在高濕度環(huán)境下使用時(shí)易因電極材料氧化而產(chǎn)生絕緣劣化。本實(shí)用新型實(shí)施例中于該壓電變壓裝置外圍涂上一層軟質(zhì)膠保護(hù)層，以有效解決因接觸高濕度環(huán)境絕緣劣化的問題，其中，該保護(hù)層材質(zhì)可以為漆類、膠類物質(zhì)等，且本保護(hù)層的實(shí)施亦適用于各種類型積層壓電裝置。
因此與習(xí)知技術(shù)比較，本實(shí)用新型的進(jìn)步功效可歸納如下1.本實(shí)用新型積層壓電變壓裝置中單層片狀生胚上涂有電極材料及環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域，故不會(huì)在堆棧加壓時(shí)產(chǎn)生習(xí)知生胚總成中間突起的問題，故可有效解決習(xí)知因厚度不均而產(chǎn)生生胚斷裂或?qū)胛⒘押鄣膯栴}，亦不會(huì)產(chǎn)生于脫脂、燒結(jié)過程因應(yīng)力集中，或涂有電極或未涂電極兩區(qū)域因晶粒成長不一，其收縮率不同，所導(dǎo)致燒結(jié)后品質(zhì)不良斷裂的問題。2.本實(shí)用新型積層壓電變壓裝置中單層片狀生胚于燒結(jié)過程中，涂有電極部分的晶粒成長所需的溫度較低于未涂有電極部分所需溫度，故本實(shí)用新型可以較低溫來燒結(jié)生胚總成，降低生產(chǎn)成本，此外亦可采用較便宜的金屬電極材料，可節(jié)省材料成本。3.本實(shí)用新型積層壓電變壓裝置于該裝置外圍涂上一層軟質(zhì)膠保護(hù)層，以有效解決因接觸高濕度環(huán)境及電極材料(含圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)及環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu))于施加有電壓使用時(shí)易因電極材料氧化而產(chǎn)生絕緣劣化的問題。
圖1a、圖1b、圖1c、圖1d是習(xí)知積層壓電變壓器內(nèi)電極及連接外電極結(jié)構(gòu)的截面頂視圖；圖1e是習(xí)知積層壓電變壓器的生胚總成結(jié)構(gòu)斷裂或具有微裂痕的截面?zhèn)纫晥D；圖1f是習(xí)知積層壓電變壓器的生胚總成結(jié)構(gòu)于燒結(jié)后斷裂或具有微裂痕的底部頂視圖；圖1g是經(jīng)脫脂燒結(jié)的積層壓電變壓器結(jié)構(gòu)斷裂或具有微裂痕的截面頂視圖；圖1h是經(jīng)脫脂燒結(jié)的積層壓電變壓器結(jié)構(gòu)斷裂或具有微裂痕的截面?zhèn)纫晥D；圖2a、圖2b、圖2c、圖2d是本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例的各方向截面頂視圖；圖2e是本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例的生胚總成截面?zhèn)纫晥D；圖2f是本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例經(jīng)脫脂燒結(jié)后涂附外電極的截面?zhèn)纫晥D。
圖2g是本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例的立體圖；以及圖3a是本實(shí)用新型于Rosen Type積層壓電變壓裝置外表噴涂一種軟質(zhì)膠、漆或接著劑的實(shí)施另例的截面?zhèn)纫晥D。
圖3b是本實(shí)用新型于Rosen Type積層壓電變壓裝置外表噴涂一種軟質(zhì)膠、漆或接著劑的實(shí)施另例的立體圖。組件符號說明1習(xí)知的單層片狀生胚2習(xí)知的積層壓電變壓器生胚總成10內(nèi)電極11連接至外電極區(qū)域
12連接至外電極區(qū)域13連接至外電極區(qū)域14連接至外電極區(qū)域20燒結(jié)后生胚斷裂(Crack)21生胚微裂痕(Micro crack)22燒結(jié)后品質(zhì)不良斷裂23燒結(jié)后品質(zhì)不良斷裂3本實(shí)用新型的單層片狀生胚30圓形內(nèi)電極31環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)300位于第一方向的連接外電極區(qū)域301位于第二方向的連接外電極區(qū)域302位于第三方向的連接外電極區(qū)域303位于第四方向的連接外電極區(qū)域4本實(shí)用新型積層壓電變壓裝置燒結(jié)后總成40外電極41外電極42外電極43外電極實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型最好方式圖2a至圖2d是分別為本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例的各方向截面頂視圖。如圖所示，本實(shí)用新型第一實(shí)施例是包括單層片狀生胚、圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)域、環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)。該單層片狀生胚是為一薄層，采易于生產(chǎn)的正方形截面的陶瓷絕緣物質(zhì)。圓形內(nèi)電極由金屬材料組成，是采徑方向共振模式而網(wǎng)印于單層片狀生胚上。連接外電極區(qū)域是位于圓形內(nèi)電極的外緣，相連于圓形內(nèi)電極，用以將涂在單層片狀生胚外面的外電極與圓形內(nèi)電極連接。環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)，是位于單層片狀生胚上，圓形內(nèi)電極、連接外電極區(qū)域、環(huán)形生胚以外的部分，為由金屬材料組成的線條。
圖2e是本實(shí)用新型防止結(jié)構(gòu)斷裂的壓電變壓裝置第一實(shí)施例的生胚總成側(cè)部截面視圖。參照圖2a至圖2d，圖2e至圖2g，網(wǎng)印有該圓形內(nèi)電極、環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)、連接外電極區(qū)域的單層片狀生胚經(jīng)該第一與第二，或者第三與第四的方向交互堆棧加壓的后，而形成本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立方體的積層壓電變壓裝置生胚總成，再經(jīng)脫脂、燒結(jié)、研磨后加工過程，繼而于該立方體的積層壓電變壓裝置總成相對的兩面上涂有外電極40、41、42、43。
再者，該積層壓電變壓裝置于日后在施加電壓使用時(shí)，因內(nèi)電極材料金屬離子遷移，尤其于高濕度環(huán)境下將造成壓電變壓裝置絕緣劣化，故可再不妨礙振動(dòng)及其特性下于該壓電變壓裝置外圍涂上一層保護(hù)層，以有效解決因接觸高濕度環(huán)境而絕緣劣化的問題，其中，該保護(hù)層材質(zhì)可以選用軟質(zhì)膠、漆或接著劑等具保護(hù)作用不會(huì)脫落的材質(zhì)，且本涂附層亦可適用于各種積層壓電變壓裝置，尤其經(jīng)研磨后應(yīng)即涂附。
由于本實(shí)用新型實(shí)施例中單層片狀生胚上涂有電極材料及環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)，故不會(huì)在堆棧加壓時(shí)產(chǎn)生習(xí)知生胚總成中間突起的問題，故可有效解決習(xí)知因厚度不均而產(chǎn)生生胚斷裂(Crack)或?qū)胛⒘押?Micro crack)的問題。
再者，涂有電極部分的晶粒成長所需的燒結(jié)溫度較低于未涂有電極部分所需溫度，而因?yàn)楸緦?shí)用新型實(shí)施例的涂有電極部分的面積較大于習(xí)知技術(shù)的未涂有電極部分的面積，且支撐結(jié)構(gòu)區(qū)是采環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀，故可以最低成本制作涂有電極部分，以達(dá)到促進(jìn)全面積收縮率均一。所以本實(shí)用新型可以較低溫來燒結(jié)生胚總成，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)亦可采用較便宜的金屬材料來做電極材料，節(jié)省材料成本。
更進(jìn)一步地，本實(shí)用新型不會(huì)產(chǎn)生于脫脂、燒結(jié)過程期間因應(yīng)力集中，或涂有電極或未涂電極兩區(qū)域因晶粒成長不一，其晶界收縮率不同，所導(dǎo)致燒結(jié)后品質(zhì)不良斷裂的問題。
以上所述是就本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例加以說明，本實(shí)用新型的實(shí)施例型態(tài)并不受該實(shí)施例的限制，以上所述者，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，其它任何未背離本實(shí)用新型的精神與技術(shù)下所做的改變或修飾，均應(yīng)為等效的置換。
權(quán)利要求1.一種積層壓電變壓裝置，其特征在于，其包括一圓形內(nèi)電極，是網(wǎng)印于薄層壓電陶瓷物質(zhì)上，并采徑方向振動(dòng)的模式；一連接外電極區(qū)域，是位于圓形內(nèi)電極的外緣，并相連于該圓形內(nèi)電極的片狀電極區(qū)域；以及一環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)區(qū)，該薄層陶瓷物質(zhì)上圓形內(nèi)電極及連接外電極區(qū)以外的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是該薄層壓電陶瓷片狀生胚的截面是為正方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是該內(nèi)電極的型狀是為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是含有涂有電極材料的環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是該連接外電極的方向是為分別垂直于單層片狀生胚各邊的第一方向、第二方向、第三方向、第四方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是該壓電變壓裝置外圍是涂有一層保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層壓電變壓裝置，其特征是該保護(hù)層材質(zhì)可以為漆類、接著劑或膠類物質(zhì)，且本保護(hù)層的實(shí)施亦適用于各種類型積層壓電裝置。
專利摘要本實(shí)用新型的積層壓電變壓裝置是由網(wǎng)印有圓形內(nèi)電極區(qū)、涂有電極材料的環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀結(jié)構(gòu)支撐區(qū)、連接外電極區(qū)的單片薄層壓電陶瓷絕緣物所堆棧而成。由于單片薄層陶瓷絕緣物上網(wǎng)印有內(nèi)電極及環(huán)形實(shí)線狀或點(diǎn)線狀支撐結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型因而可有效解決積層壓電變壓裝置習(xí)知因厚度不均于加壓堆棧產(chǎn)生生胚斷裂或?qū)胛⒘押鄣热笔?，且可以較低溫?zé)Y(jié)生胚總成并減少昂貴內(nèi)電極材料用量，降低生產(chǎn)成本。再者，本實(shí)用新型于積層壓電變壓裝置外層涂布一層軟化點(diǎn)高的軟質(zhì)膠、漆或接著劑以防止實(shí)際使用施加電壓時(shí)，因濕度造成內(nèi)電極材料氧化而形成絕緣劣化，并可減低使用時(shí)因機(jī)械震動(dòng)所發(fā)出聲波，提高產(chǎn)品使用范圍。
文檔編號H01L41/083GK2524377SQ0127872
公開日2002年12月4日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者宋寬寬 申請人:宋寬寬