專利名稱：一種壓電陶瓷按鍵及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓電陶瓷按鍵及其組件。
背景技術(shù)：
目前，市面上的電子產(chǎn)品的按鍵多采用塑膠類或者金屬類材料制得，多為壓力式 結(jié)構(gòu)，其為電子產(chǎn)品的命令、功能輸入部分，功能單一。壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，是一種具有壓電 效應(yīng)的材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在受到外力作用時(shí)，哪怕這種外力像聲波振動(dòng)那 樣微小，都會(huì)產(chǎn)生壓縮或伸長(zhǎng)等形狀變化，引起介質(zhì)表面帶電，其電荷密度與外力成正比， 遵循公式δ =dT(式中δ為面電荷密度，d為壓電應(yīng)變常數(shù)，T為伸縮應(yīng)力)，這是正壓 電效應(yīng)。反之，施加激勵(lì)電場(chǎng)，介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械形變，稱逆壓電效應(yīng)。壓電材料具有的正壓 電效應(yīng)可使其作為能量收集的媒介，利用壓電材料收集環(huán)境中的能量，將其轉(zhuǎn)化成電能可 替代電池 為微電子產(chǎn)品供電。壓電材料的這種自供電能力已成為新興的研究方向，引起了 人們的廣泛關(guān)注。用壓電振子(壓電陶瓷和金屬基板粘貼而成)制作的壓電發(fā)電裝置具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、無(wú)污染、成本低、可小型化等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中尚無(wú)壓電陶瓷在電子產(chǎn)品 按鍵產(chǎn)品的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓電陶瓷按鍵及其組件，在實(shí)現(xiàn)按鍵常規(guī)功能的 同時(shí)，還能為電子產(chǎn)品提供能量。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種壓電陶瓷按鍵，該按鍵包括壓電陶瓷片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣 層，所述壓電陶瓷片上下表面具有電極以及與電極相連的輸出電路，所述輸出電路從絕緣
層穿出。其還包括位于按鍵底部的彈性接觸件。一種壓電陶瓷按鍵組件，該按鍵組件包括壓電陶瓷按鍵，所述按鍵包括壓電陶瓷 片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣層，所述壓電陶瓷片上下表面具有輸出電路，所述輸 出電路從絕緣層穿出；其還包括電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置，所述輸出電路和電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置連 接。所述電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置包括穩(wěn)壓器和傳送電路。上述壓電陶瓷片的厚度為0. 5-2. 5毫米，絕緣層的厚度為7-20微米。該按鍵及其組件采用壓電陶瓷材料做成，壓電陶瓷表面包裹一層絕緣材料，工作 時(shí)通過(guò)外力按壓按鍵使其產(chǎn)生電能，該電能通過(guò)連接按鍵上的輸出電路傳輸至電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn) 換裝置，經(jīng)該裝置轉(zhuǎn)換后傳輸至產(chǎn)品上的電池，儲(chǔ)存于其中，或是直接供應(yīng)給耗能設(shè)備，如 顯示屏等。[0012]
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例按鍵組件示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例按鍵的縱截面示意圖。圖3是本實(shí)用新型中壓電陶瓷的發(fā)電原理示意圖。圖中1為絕緣材料，2為壓電陶瓷片；31為輸出電路；32為傳送電路；4為電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置；5為電子產(chǎn)品電源或耗能設(shè)備；6為彈性接觸件；7為受力后壓電陶瓷表面產(chǎn) 生的電荷；8為外力的方向；9為變形后的壓電陶瓷片；10為變形前的壓電陶瓷片。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電陶瓷按鍵包括壓電陶瓷片2以及包裹壓電陶瓷片 外表面的絕緣層1，所述壓電陶瓷片上下表面具有輸出電路31，所述輸出電路從絕緣層穿
出ο所述壓電陶瓷片可采用鈣鈦結(jié)構(gòu)礦、鎢青銅結(jié)構(gòu)、鉍層狀結(jié)構(gòu)、焦綠石結(jié)構(gòu)(按主 要組成晶體結(jié)構(gòu)分類)等或其復(fù)合材料、納米材料構(gòu)成的壓電陶瓷材料。根據(jù)本實(shí)用新型， 壓電陶瓷的種類，壓電陶瓷的介電損耗、介電常數(shù)、壓電常數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因素Qm、機(jī)電耦合系 數(shù)Kp等都會(huì)影響到壓電陶瓷的壓電性能。其介電損耗越小，介電常數(shù)和壓電常數(shù)越大，機(jī) 械品質(zhì)因素Qm、機(jī)電耦合系數(shù)Kp越高，壓電陶瓷的性能就越好。本實(shí)用新型中的壓電陶瓷 材料可以是把氧化物混合(氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦等)，固相反應(yīng)后而成的多晶體；或者是 鈣鈦結(jié)構(gòu)礦等材料及其復(fù)合材料、納米材料成型后制得。所述壓電陶瓷片厚度為0. 5-2. 5 毫米。本實(shí)用新型中的壓電陶瓷片可以將原料用溶膠凝膠法，水熱法，共沉淀法等方法 制得。根據(jù)實(shí)施例，可將氧化物混合采用粉末冶金工藝制的，用氧化物粉(氧化鋯、氧化鉛、 氧化鈦等其中的一種或多種)加入粘合劑(PVA等)經(jīng)混料后，經(jīng)過(guò)700-1300°C高溫、6-14 小時(shí)的反應(yīng)燒結(jié)后即可成為產(chǎn)品需要的形狀；或者直接用壓電陶瓷粉(燒結(jié)后成型；然后 再經(jīng)過(guò)拋光打磨，兩面鍍上電極后進(jìn)行極化處理即可。所述粉末冶金具體工藝，鍍電極工藝 為行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員所容易得知的，不再贅述。所述電極為通過(guò)化學(xué)鍍或電鍍?cè)趬弘娞沾善舷聝擅娴膬蓪?dǎo)電觸點(diǎn)，設(shè)備中的電 路連接與此兩點(diǎn)就可將其工作中產(chǎn)生的電能通過(guò)輸出電路傳輸出去。所述絕緣層材料可以是膠水，油墨類等絕緣物質(zhì)，其厚度為7-20微米?？刹捎脟?涂、印刷工藝將油墨覆蓋在壓電陶瓷片上。其還包括位于按鍵底部的彈性接觸件6，按鍵動(dòng)作通過(guò)與所述彈性接觸件傳導(dǎo)到 電子產(chǎn)品內(nèi)部的控制電路中，以實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品按鍵的功能，其材料可以為剛性比較大的不 銹鋼片，碳素結(jié)構(gòu)鋼，銅片等材料，其使用形狀可為向下的拱形。一種壓電陶瓷按鍵組件，該按鍵組件包括壓電陶瓷按鍵，所述按鍵包括壓電陶瓷 片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣層，所述壓電陶瓷片上下表面具有輸出電路，所述輸 出電路從絕緣層穿出；其還包括電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置，所述輸出電路和電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置連 接。所述電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置包括穩(wěn)壓器和傳送電路，所述將傳送電路電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置連 接至電子產(chǎn)品設(shè)備上的電源裝置或是設(shè)備上的耗能裝置上。在使用中，通過(guò)外力按壓按鍵， 外力的作用使壓電陶瓷發(fā)生輕微變形而產(chǎn)生電能，該電能通過(guò)輸出電路傳輸至電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn) 換裝置，經(jīng)穩(wěn)壓器處理后通過(guò)傳送電路連接手機(jī)原有的充電電路的電路最終將電能傳送至儲(chǔ)能裝置、或是耗能設(shè)備上發(fā)揮其作用。 將本實(shí)用新型實(shí)施例得到的產(chǎn)品通過(guò)電路連接到外電路中的電 壓表，電流表及儲(chǔ) 能裝置，模擬組裝好的產(chǎn)品正常工作時(shí)的狀況測(cè)試后經(jīng)計(jì)算可得出其粗略的數(shù)值，每個(gè)產(chǎn) 品可至少節(jié)約10%的電能。
權(quán)利要求一種壓電陶瓷按鍵，其特征在于，該按鍵包括壓電陶瓷片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣層，所述壓電陶瓷片上下表面具有電極以及與電極相連的輸出電路，所述輸出電路從絕緣層穿出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷按鍵，其特征在于，其還包括位于按鍵底部的彈性 接觸件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷按鍵，其特征在于，所述壓電陶瓷片的厚度為 0. 5-2. 5毫米，絕緣層的厚度為7-20微米。
4.一種壓電陶瓷按鍵組件，其特征在于，該按鍵組件包括壓電陶瓷按鍵，所述按鍵包 括壓電陶瓷片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣層，所述壓電陶瓷片上下表面具有輸出電 路，所述輸出電路從絕緣層穿出；其還包括電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置，所述輸出電路和電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn) 換裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電陶瓷按鍵組件，其特征在于，所述電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置包 括穩(wěn)壓器和傳送電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種壓電陶瓷按鍵，該按鍵包括壓電陶瓷片以及包裹壓電陶瓷片外表面的絕緣層，所述壓電陶瓷片上下表面具有電極以及與電極相連的輸出電路，所述輸出電路從絕緣層穿出。該按鍵及其組件采用壓電陶瓷材料做成，壓電陶瓷表面包裹一層絕緣材料，工作時(shí)通過(guò)外力按壓按鍵使其產(chǎn)生電能，該電能通過(guò)連接按鍵上的輸出電路傳輸至電能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置，經(jīng)該裝置轉(zhuǎn)換后傳輸至產(chǎn)品上的電池，儲(chǔ)存于其中，或是直接供應(yīng)給耗能設(shè)備，如顯示屏等。
文檔編號(hào)H03K17/96GK201563114SQ20092013442
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者張家鑫, 羅文海, 陳其敏 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司