專利名稱：一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及壓電器件設(shè)計技術(shù)，特別涉及有機(jī)壓電薄 膜疊層器件設(shè)計技術(shù)。二背景技術(shù)：
為了提高壓電器件的機(jī)電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，往往采用多層壓電材料并聯(lián)或串聯(lián)設(shè)計，其 中最常用的設(shè)計方法是采用雙層壓電材料按照電學(xué)并聯(lián)模式進(jìn)行疊層設(shè)計，這種壓電雙晶 片的設(shè)計模式在許多文獻(xiàn)中有所報道。對于壓電陶瓷，由于其壓電系數(shù)很高(屯3 —般可達(dá) 到500 lOOOpC/N)，采用雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計的器件即可滿足許多應(yīng)用要求；對于有機(jī)壓電薄 膜，由于壓電系數(shù)較低(d33 —般只能達(dá)到20 30pC/N)，采用雙層設(shè)計的器件難以滿足實 際應(yīng)用要求。EP 0441438A1報道了一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件的設(shè)計方法，疊層器件由蒸鍍金 屬電極的有機(jī)壓電薄膜、導(dǎo)電膠、集總電極板、絕緣結(jié)構(gòu)板組成，采用蒸鍍金屬電極的有機(jī) 壓電薄膜多層疊合排布，每片薄膜的正負(fù)極面保持一定距離的錯位，側(cè)面涂覆導(dǎo)電膠，使所 有薄膜極性相同的一面通過導(dǎo)電膠與集總電極板相連，通過上下兩面鋪設(shè)的絕緣結(jié)構(gòu)板施 加壓力，形成有機(jī)壓電薄膜疊層器件(結(jié)構(gòu)如附圖1所示)。該方法工藝繁瑣；電極之間容 易產(chǎn)生導(dǎo)電膠短路；側(cè)電極與面電極連接不可靠，尤其是用于交變信號、高沖擊、高過載、高 形變機(jī)電轉(zhuǎn)換器件，易造成集總電極與面電極斷開。三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服疊層壓電器件正負(fù)電極間短路、電極連接不可靠的問 題，提供一種可設(shè)計性強(qiáng)、可靠性高的有機(jī)壓電薄膜疊層器件。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，采用雙面被覆電極的連續(xù)柔性有機(jī)壓電薄膜反 復(fù)折疊形成極性相同的一面自然連通的規(guī)則疊層，壓緊并固定，在兩個電極面上分別引出 電極得到有機(jī)壓電薄膜疊層器件。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極2的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜1折疊成極性相同的一面自然連 通的規(guī)則疊層，在兩個被覆電極2上分別引出電極3，壓緊并固定，得到本實用新型涉及的 有機(jī)壓電薄膜疊層器件(結(jié)構(gòu)示意于附圖2和附圖3)。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于所述有機(jī)壓電薄膜的被覆電極2的面積小于薄膜1的面積，有機(jī)壓電 薄膜邊緣處留有電極空白區(qū)(結(jié)構(gòu)示意于附圖2)。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極2的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜1 “之”字形折疊成極性相同的 一面自然連通的規(guī)則疊層，在兩個被覆電極2上分別引出電極3，壓緊并固定得到本實用新 型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件(結(jié)構(gòu)示意于附圖3)。[0009]本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極2的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜1反復(fù)對折成極性相同的一面自 然連通的規(guī)則疊層，在兩個被覆電極2面上分別引出電極3，壓緊并固定得到本實用新型涉 及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件(結(jié)構(gòu)示意于附圖4)。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜折疊層數(shù)介于7 100之間。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜折疊層數(shù)為奇數(shù)層。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于雙面被覆電極的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜折疊層數(shù)為偶數(shù)層。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于疊層結(jié)構(gòu)表面附有結(jié)構(gòu)板4。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于所述結(jié)構(gòu)板4為金屬板或絕緣板中的一種。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電 極組成，其特征在于所述有機(jī)壓電薄膜的厚度介于10 μ m 500 μ m之間。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，可使有機(jī)壓電薄膜任意多層并聯(lián)疊 加，壓電性能得到較大提高，不存在正負(fù)電極短路、電極連接不可靠等風(fēng)險。本實用新型可 設(shè)計性強(qiáng)，可靠性高，加工工藝簡單，適用范圍寬。主要用于高過載條件下沖擊、振動信號測 量以及抗沖擊壓電換能器等領(lǐng)域。四
附圖IEP 0441438A1報道的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖2本實用新型涉及的一種疊層器件的雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜示意圖附圖3本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖4本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖5本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖6本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖7本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖附圖8本實用新型涉及的一種疊層器件的有機(jī)壓電薄膜疊層器件結(jié)構(gòu)示意圖其中1-有機(jī)壓電薄膜，2-面/被覆電極，3-電極，4-結(jié)構(gòu)板，5-膠粘劑，6_螺釘五、實施實例下面結(jié)合實例對本實用新型涉及的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新 型涉及技術(shù)方案的限制。實施例一一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件(如附圖5所示)，采用預(yù)先極化、兩面鍍覆鋁電極2 的聚偏氟乙烯(PVDF)壓電薄膜1，四周邊緣留有0. 2cm的空白區(qū)域，薄膜厚度10ym、d33為 19pC/N ；以0. 5cm厚的鋼板兼作電極3和結(jié)構(gòu)板4，采用塑料螺釘6進(jìn)行固定。將有機(jī)壓電 薄膜按“之字形”方式折疊成7層，采用鋼板作為結(jié)構(gòu)板對折疊后壓電薄膜進(jìn)行壓緊，施加4壓力確保相鄰兩個電極面可靠連通，用塑料螺釘6固定上下鋼板，得到本實用新型涉及的 有機(jī)壓電薄膜疊層器件。該疊層器件的壓電系數(shù)d33為132pC/N。實施例二一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件(如附圖6所示)，采用預(yù)先極化、兩面鍍覆鋁電極2 的聚偏氟乙烯(PVDF)壓電薄膜1，四周邊緣留有0. 5cm的空白區(qū)域，厚度為230 μ m、^為 18pC/N ；以銅導(dǎo)線作電極3，用HY-U8環(huán)氧樹脂膠粘劑5對上下結(jié)構(gòu)板進(jìn)行粘結(jié)固定。薄膜 按照“之字形”方式折疊成35層，在兩個電極面上分別用導(dǎo)電銀膠粘接銅導(dǎo)線引出電極3 ； 采用0. 8cm厚的電木板4作為結(jié)構(gòu)板對折疊后的壓電薄膜壓緊，用HY-U8環(huán)氧樹脂膠粘劑 對上下電木板進(jìn)行粘結(jié)固定，得到本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件。該疊層器件的壓電系數(shù)d33為625pC/N。實施例三一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件(如附圖7所示)，采用預(yù)先極化、兩面鍍覆銀電極2 的聚偏氟乙烯(PVDF)壓電薄膜1，四周邊緣留有0. 5cm的空白區(qū)域，厚度為100 μ m、^為 17pC/N ；以銅導(dǎo)線作電極3，采用E51環(huán)氧樹脂膠粘劑5對上下結(jié)構(gòu)板進(jìn)行粘結(jié)固定。薄膜 按照“之字形”方式折疊，折疊層數(shù)為100，在兩個極面上分別用焊錫焊接金屬銅導(dǎo)線引出電 極；采用0. 6cm厚的尼龍板4作為結(jié)構(gòu)板對折疊后的壓電薄膜進(jìn)行壓緊，最后用E51環(huán)氧樹 脂膠粘劑對上下結(jié)構(gòu)板進(jìn)行粘結(jié)固定，制得有機(jī)壓電薄膜疊層器件。該疊層器件的壓電系數(shù)d33為1690pC/N。實施例四一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件(如附圖4所示)，采用預(yù)先極化、兩面鍍覆鎳銅合金 電極2的聚偏氟乙烯三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)壓電薄膜1，四周邊緣留有0. Icm的空白 區(qū)域，厚度為360 μ m、d33為21pC/N ；以金屬銅導(dǎo)線作電極3，采用導(dǎo)電銀膠對薄膜進(jìn)行粘結(jié) 固定。薄膜先對折成兩層，再對折成四層，依次對折，在對折兩極面上均勻涂刷一層導(dǎo)電銀 膠，折疊層數(shù)為16，在兩個極面上分別用導(dǎo)電銀膠粘接銅導(dǎo)線引出電極；對折疊后壓電薄 膜進(jìn)行壓緊，通過導(dǎo)電銀膠對薄膜進(jìn)行粘結(jié)固定，制得有機(jī)壓電薄膜疊層器件。該疊層器件的壓電系數(shù)d33為335pC/N。實施例五一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件(如附圖8所示)，采用預(yù)先極化、兩面鍍銀電極2 的聚偏氟乙烯(PVDE)壓電薄膜1，四周邊緣留有O.km的空白區(qū)域，厚度為500 μ m、^為 18pC/N ；以金屬銅導(dǎo)線作電極3，采用螺釘6對上下結(jié)構(gòu)板進(jìn)行固定。薄膜先對折成兩層，再 對折成四層，依次對折，折疊層數(shù)為64，在兩個極面上分別焊接金屬銅導(dǎo)線；采用0. 8cm厚 的電木板4作為結(jié)構(gòu)板對折疊后壓電薄膜進(jìn)行壓緊，最后用螺釘對上下結(jié)構(gòu)板進(jìn)行緊固， 制得有機(jī)壓電薄膜疊層器件。該疊層器件的壓電系數(shù)d33為1150pC/N。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極組成，其特征 在于雙面被覆電極O)的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜(1)折疊成極性相同的一面自然連通的規(guī)則 疊層，在兩個被覆電極( 上分別引出電極(3)，壓緊并固定得到有機(jī)壓電薄膜疊層器件。
2.權(quán)利要求1所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極 組成，其特征在于所述有機(jī)壓電薄膜的被覆電極O)的面積小于薄膜(1)的面積，有機(jī)壓 電薄膜邊緣處留有電極空白區(qū)。
3.權(quán)利要求1所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極 組成，其特征在于雙面被覆電極⑵的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜⑴“之”字形折疊成極性相同 的一面自然連通的規(guī)則疊層。
4.權(quán)利要求1所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極 組成，其特征在于雙面被覆電極( 的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜(1)反復(fù)對折成極性相同的一面 自然連通的規(guī)則疊層。
5.權(quán)利要求1、3或4所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜 和電極組成，其特征在于雙面被覆電極的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜折疊層數(shù)介于7 100之間。
6.權(quán)利要求1、3或4所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜 和電極組成，其特征在于疊層結(jié)構(gòu)表面附有結(jié)構(gòu)板(4)。
7.權(quán)利要求6所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極 組成，其特征在于所述結(jié)構(gòu)板(4)為金屬板或絕緣板中的一種。
8.權(quán)利要求1、3或4所述的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜 和電極組成，其特征在于所述有機(jī)壓電薄膜的厚度介于10 μ m 500 μ m之間。
專利摘要本實用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及壓電器件設(shè)計技術(shù)。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件，由雙面被覆電極的有機(jī)壓電薄膜和電極組成，雙面被覆電極(2)的連續(xù)有機(jī)壓電薄膜(1)折疊成極性相同的一面自然連通的規(guī)則疊層，在兩個被覆電極(2)上分別引出電極(3)，壓緊并固定，得到本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件。本實用新型涉及的有機(jī)壓電薄膜疊層器件可設(shè)計性強(qiáng)，可靠性高，加工工藝簡單，適用范圍寬，在保證壓電性能的前提下，有效避免正負(fù)電極短路、電極連接不可靠等風(fēng)險。主要適用于高過載條件下沖擊、振動信號測量以及抗沖擊壓電換能器等領(lǐng)域。
文檔編號H01L41/047GK201829543SQ201020298478
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者劉愛云, 張建芹, 李新開, 王清海 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所