專利名稱：磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制作方法
磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁電結(jié)構(gòu)，具體指一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
磁電材料具有磁能與電能的轉(zhuǎn)化功能，即在外加磁場作用下產(chǎn)生介電極化或在外加電場作用下產(chǎn)生磁化。將磁電材料制備成磁電功能器件，可應(yīng)用于磁場和電場傳感、磁電信息存儲、電流檢測、微波泄漏等技術(shù)領(lǐng)域，具有體積小、磁能與電能轉(zhuǎn)換效率高、易于集成、易于多功能化設(shè)計等特點(diǎn)，因此，開發(fā)具有大磁電效應(yīng)的磁電材料及器件得到人們的重視。其中，將壓電材料與磁致伸縮材料通過層狀復(fù)合的方式結(jié)合在一起的層狀磁電復(fù)合材料具有磁電效應(yīng)高，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，制備工藝成熟，易于電極化的特點(diǎn)。

但是，傳統(tǒng)的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)中，壓電材料層與磁致伸縮層是按縱-縱(L-L)結(jié)構(gòu)或橫-橫(T-T)結(jié)構(gòu)粘接在一起的，并且壓電材料層與磁致伸縮層之間是采用環(huán)氧樹脂作為隔尚層O此種結(jié)構(gòu)的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)雖然磁電輸出信號足夠大，但材料噪聲也很大，故信噪比并不理想；并且采用環(huán)氧樹脂作為隔離層，其平整均勻性較差，并且應(yīng)力的傳導(dǎo)作用不佳。因此，有必要提供一種新的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高磁電輸出信噪比的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)包括壓電陶瓷片、置于壓電陶瓷片上的銀電極、磁致伸縮材料層以及置于壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層之間用于隔離壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層的油墨層。優(yōu)選的，所述銀電極包括位于壓電陶瓷片上方的第一銀電極以及位于壓電陶瓷片下方的第二銀電極，所述油墨層包括位于第一銀電極上方的第一油墨層以及位于第二銀電極下方的第二油墨層，所述磁致伸縮材料層包括位于第一油墨層上方的第一磁致伸縮材料層以及位于第二油墨層下方的第二磁致伸縮材料層。優(yōu)選的，所述銀電極包括第一電極組以及與第一電極組形成叉指結(jié)構(gòu)的第二電極組，第一電極組與第二電極組各自的叉指互相插入對方叉指間的空隙，且相互絕緣。一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括以下步驟:(I)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起；
(2)切割壓電陶瓷片，將每個壓電片單元分離；(3)將壓電片單元燒結(jié)；(4)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極；(5)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除；(6)將第一連接電極與第一縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第一連接電極與第一縱向電極連接；將第二連接電極與第二縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第二連接電極與第二縱向電極連接；(7)在壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線；(8)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。優(yōu)選的，在步驟(I)中，壓電片單元的正反兩面都印刷銀電極。優(yōu)選的，在步驟(3)中，燒結(jié)溫度為130°C。優(yōu)選的，在步驟(4)中，壓電片單元極化時外部電源的電壓為2000 2500V。一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括以下步驟:(I)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，將所述壓電陶瓷片切割成若干個壓電片單元，將壓電片單元進(jìn)行燒結(jié)；(2)在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起；(3)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極；(4)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除；(5)將第一連接電極與第一縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第一連接電極與第一縱向電極連接；將第二連接電極與第二縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第二連接電極與第二縱向電極連接；(6)將壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線；(7)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。優(yōu)選的，在步驟⑵中，壓電片單元的正反兩面都印刷銀電極。一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法包括以下步驟:(I)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，將所述壓電陶瓷片切割成若干個壓電片單元，將壓電片單元進(jìn)行燒結(jié)；(2)在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間并且與第一縱向電極連接的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間并且與第二縱向電極連接的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起；(3)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極；(4)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除；(5)將壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線；(6)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。本發(fā)明的有益效果在于:由于借助叉指電極在壓電片單元上實(shí)現(xiàn)了相鄰部分間沿相反方向極化，并通過叉指電極引出磁電信號，使得所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電片單元內(nèi)的共模噪聲得到了更有效地抑制，保證了磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)輸出的高信噪比；同時，該結(jié)構(gòu)可以通過增大敏感軸方向幾何尺度的方式，提高輸出信號各向異性，有利于將磁電傳感器做成高靈敏度的單軸傳感器；采用油墨隔離層將壓電陶瓷片與磁致伸縮層隔離，油墨隔離層不僅可以做得很薄，起到良好的粘接、導(dǎo)力作用，同時可以有效防止叉指電極與磁致伸縮層間的短接漏電現(xiàn)象，提高磁電輸出信噪比。

圖1為本發(fā)明磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的立體圖；圖2至圖5為本發(fā)明磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)制作方法的第一種實(shí)施方式的流程圖；圖6至圖8為本發(fā)明磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)制作方法的第二種實(shí)施方式的流程圖；圖9為本發(fā)明磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)制作方法的第三種實(shí)施方式的流程具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示，為本發(fā)明的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)1，其包括壓電陶瓷片10、置于壓電陶瓷片10上的銀電極、磁致伸縮材料層60以及置于壓電陶瓷片10與磁致伸縮材料層60之間用于隔離壓電陶瓷片10與磁致伸縮材料層60的油墨層50。其中，所述銀電極包括位于壓電陶瓷片10上方的第一銀電極以及位于壓電陶瓷片10下方的第二銀電極，所述油墨層50包括位于第一銀電極上方的第一油墨層51以及位于第二銀電極下方的第二油墨層52,所述磁致伸縮材料層60包括位于第一油墨層51上方的第一磁致伸縮材料層61以及位于第二油墨層52下方的第二磁致伸縮材料層62。另外，所述銀電極包括第一電極組以及與第一電極組形成叉指結(jié)構(gòu)的第二電極組，第一電極組與第二電極組各自的叉指互相插入對方叉指間的空隙，且相互絕緣。第一種實(shí)施方式，一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)I的制作方法，一并參照圖1至圖4所不,該方法包括以下步驟:(1)提供一壓電陶瓷片100，所述壓電陶瓷片100包括由若干壓電片單元10形成的陣列，在所述壓電片單元10的正反兩面印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極31、與第一縱向電極31平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極32、置于相鄰的第一縱向電極31之間的若干第一連接電極21以及置于相鄰的第二縱向電極32之間的若干第二連接電極22，所述第一縱向電極31的前端與第二連接電極22相對，所述第一縱向電極31的后端連接在一起，所述第二縱向電極32的后端與第一連接電極21相對，所述第二縱向電極32的后端連接在一起，然后將壓電陶瓷片100供干；(2)切割壓電陶瓷片100，將每個壓電片單元10分離；(3)將壓電片單元10燒結(jié)，燒結(jié)溫度為130°C，燒結(jié)就是壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強(qiáng)度；(4)將壓電片單元10沿壓電片單元10的長度方向極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極31接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極32接外部電源的負(fù)極，并且外部電源的電壓為2000 2500V ；(5)將壓電片單元10切割為所需尺寸，具體的，將第一縱向電極31中連接在一起的部分切除，將第二縱向電極32中連接在一起的部分切除，如圖所示，分別沿Al-Al線、A2-A2 線、Bl-Bl 線、B2-B2 切割；(6)將第一連接電極21與第一縱向電極31之間的間隙用銀膠40填充，使第一連接電極21與第一縱向電極31連接以形成第一電極組；將第二連接電極22與第二縱向電極32之間的間隙用銀膠40填充，使第二連接電極22與第二縱向電極32連接以形成第二電極組。由此，第一電極組與第二電極組形成叉指電極，第一電極組與第二電極組的叉指相對，各自的叉指互相插入對方叉指間的空隙，且相互絕緣；(7)在壓電片單元10的正反表面印刷油墨隔離層50，并且壓電片單元10的四個角部形成讓位部11，所述讓位部11連接引線70 ；(8)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層60粘接在油墨隔離層50上。第二種實(shí)施方式，所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)I的制作方法包括以下步驟:(I)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元10'形成的陣列，將所述壓電陶瓷片切割成若干個壓電片單元10'，將壓電片單元10'進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為130。。；(2)在所述壓電片單元10'的正反兩面印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極31'、與第一縱向電極31'平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極32'、置于相鄰的第一縱向電極31'之間的若干第一連接電極21'以及置于相鄰的第二縱向電極32'之間的若干第二連接電極22'，所述第一縱向電極31'的前端與第二連接電極22'相對，所述第一縱向電極31'的后端連接在一起，所述第二縱向電極32'的后端與第一連接電極21'相對，所述第二縱向電極32'的后端連接在一起，然后將壓電片單元10'烘干;(3)將壓電片單元10'沿壓電片單元10'的長度方向極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極31'接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極32'接外部電源的負(fù)極，并且外部電源的電壓為2000 2500V ；(4)將壓電片單元10'切割為所需尺寸，具體的，將第一縱向電極3Γ中連接在一起的部分切除，將第二縱向電極32'中連接在一起的部分切除，如圖所示，分別沿Al-Al線、A2-A2 線、Bl-Bl 線、B2-B2 切割；

(5)將第一連接電極21'與第一縱向電極31'之間的間隙用銀膠40'填充，使第一連接電極21'與第一縱向電極31'連接以形成第一電極組；將第二連接電極22'與第二縱向電極32'之間的間隙用銀膠40'填充，使第二連接電極22'與第二縱向電極32'連接以形成第二電極組。由此，第一電極組與第二電極組形成叉指電極，第一電極組與第二電極組的叉指相對，各自的叉指互相插入對方叉指間的空隙，且相互絕緣；(6)在壓電片單元10'的正反表面印刷油墨隔離層，并且壓電片單元10'的四個角部形成讓位部11'，所述讓位部11'連接引線；(7)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。第三種實(shí)施方式與第二種實(shí)施方式不同之處在于:在步驟(2)中，第一連接電極21"與第一縱向電極31"是連接在一起的，第二連接電極22"與第二縱向電極32"也是連接在一起的，因而，勿需再進(jìn)行步驟(5)的操作。在上述三種實(shí)施方式中，由于借助叉指電極在壓電片單元上實(shí)現(xiàn)了相鄰部分間沿相反方向極化，并通過叉指電極引出磁電信號，使得所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電片單元內(nèi)的共模噪聲得到了更有效地抑制，保證了磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)輸出的高信噪比；同時，該結(jié)構(gòu)可以通過增大敏感軸方向幾何尺度的方式，提高輸出信號各向異性，有利于將磁電傳感器做成高靈敏度的單軸傳感器；采用油墨隔離層將壓電陶瓷片與磁致伸縮層隔離，油墨隔離層不僅可以做得很薄，起到良好的粘接、導(dǎo)力作用，同時可以有效防止叉指電極與磁致伸縮層間的短接漏電現(xiàn)象，提高磁電輸出信噪比。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)包括壓電陶瓷片、置于壓電陶瓷片上的銀電極、磁致伸縮材料層以及置于壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層之間用于隔離壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層的油墨層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述銀電極包括位于壓電陶瓷片上方的第一銀電極以及位于壓電陶瓷片下方的第二銀電極，所述油墨層包括位于第一銀電極上方的第一油墨層以及位于第二銀電極下方的第二油墨層，所述磁致伸縮材料層包括位于第一油墨層上方的第一磁致伸縮材料層以及位于第二油墨層下方的第二磁致伸縮材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述銀電極包括第一電極組以及與第一電極組形成叉指結(jié)構(gòu)的第二電極組，第一電極組與第二電極組各自的叉指互相插入對方叉指間的空隙，且相互絕緣。
4.一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起； (2)切割壓電陶瓷片，將每個壓電片單元分離； (3)將壓電片單元燒 結(jié)； (4)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極； (5)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除； (6)將第一連接電極與第一縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第一連接電極與第一縱向電極連接；將第二連接電極與第二縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第二連接電極與第二縱向電極連接； (7)在壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線； (8)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在步驟(I)中，壓電片單元的正反兩面都印刷銀電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在步驟(3)中，燒結(jié)溫度為130°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在步驟(4)中，壓電片單元極化時外部電源的電壓為2000 2500V。
8.一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，將所述壓電陶瓷片切割成若干個壓電片單元，將壓電片單元進(jìn)行燒結(jié)； (2)在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起； (3)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極； (4)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除； (5)將第一連接電極與第一縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第一連接電極與第一縱向電極連接；將第二連接電極與第二縱向電極之間的間隙用銀膠填充，以使第二連接電極與第二縱向電極連接； (6)將壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線； (7)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在步驟(2)中，壓電片單元的正反兩面都印刷銀電極。
10.一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)的制作 方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)提供一壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片包括由若干壓電片單元形成的陣列，將所述壓電陶瓷片切割成若干個壓電片單元，將壓電片單元進(jìn)行燒結(jié)； (2)在所述壓電片單元上印刷銀電極，所述銀電極包括若干第一縱向電極、與第一縱向電極平行并且相互間隔設(shè)置的若干第二縱向電極、置于相鄰的第一縱向電極之間并且與第一縱向電極連接的若干第一連接電極以及置于相鄰的第二縱向電極之間并且與第二縱向電極連接的若干第二連接電極，所述第一縱向電極的前端與第二連接電極相對，所述第一縱向電極的后端連接在一起，所述第二縱向電極的后端與第一連接電極相對，所述第二縱向電極的后端連接在一起； (3)將壓電片單元極化，具體的，將連接在一起的第一縱向電極接外部電源的正極，將連接在一起的第二縱向電極接外部電源的負(fù)極； (4)將壓電片單元的第一縱向電極中連接在一起的部分切除，將壓電片單元的第二縱向電極中連接在一起的部分切除； (5)將壓電片單元的表面印刷油墨隔離層，并在壓電片單元上連接引線； (6)利用環(huán)氧膠將磁致伸縮層粘接在油墨隔離層上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)包括壓電陶瓷片、置于壓電陶瓷片上的銀電極、磁致伸縮材料層以及置于壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層之間用于隔離壓電陶瓷片與磁致伸縮材料層的油墨層。本發(fā)明的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)可以提高磁電輸出信噪比。
文檔編號H01L25/18GK103094270SQ20131002374
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者李楊 申請人:瑞聲科技(南京)有限公司