專利名稱：多層壓電式微位移致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多層壓電式微位移致動器的改進(jìn)。
技術(shù)背景這種多層壓電式微位移致動器是公知的。多層壓電式微位移致動器的制作方法來源于獨(dú)石電容器，它是利用多個 具有內(nèi)電極的膜片按照一定的方式疊堆，通過等靜壓壓制，然后切割成所需大小后共燒；也可采用先制成壓電陶瓷單片，再利用其銀電極在加高溫時粘 接或采用膠粘劑粘接的假獨(dú)石方法。在傳統(tǒng)的微致動器中，兩組內(nèi)電極通過涂覆在堆垛的兩個側(cè)面的金屬層 連接引出，如圖1所示，由多個壓電陶瓷層3之間內(nèi)電極形成兩組內(nèi)電極1， 并分別于該壓電陶瓷層3兩側(cè)的兩個外電極4導(dǎo)通連接。當(dāng)微致動器在外加 電壓的作用下不斷伸長或縮短，這些金屬涂層受到較大的交變應(yīng)力的作用， 很易導(dǎo)致外電極產(chǎn)生裂紋，該裂紋能導(dǎo)致外電極的電阻變大而產(chǎn)生電弧，電 弧使外電極很快斷裂。外電極斷裂導(dǎo)致電流的阻斷，從而不能正常的工作， 這些都是傳統(tǒng)的微致動器的制作方法所存在的問題，如圖2所示，出現(xiàn)外電 極斷裂層6。另外在傳統(tǒng)器件的絕緣邊部分是不具備任何保護(hù)，而一般使用的電極材 料為銀，它的遷移能力較強(qiáng)，在一定的程度上會導(dǎo)致絕緣下降。在傳統(tǒng)器件 的絕緣邊部分就存在著很大的隱患。發(fā)明內(nèi)容為了彌補(bǔ)多層壓電式微位移致動器傳統(tǒng)制作方法的不足，本實(shí)用新型提 供一種多層壓電式微位移致動器，非常簡單、易行、有效和經(jīng)濟(jì)，并具有防 止導(dǎo)電離子遷移、防止伸縮過程中導(dǎo)電材料裂縫的方法。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種多層壓電式微位移致動器， 由多個壓電陶瓷層疊堆成壓電陶瓷堆，該多個壓電陶瓷層兩兩之間分別設(shè)有 多個內(nèi)電極，該多個內(nèi)電極形成兩個彼此非接觸的內(nèi)電極組，該兩個內(nèi)電極 組以交替方式分別向該壓電陶瓷堆兩側(cè)延伸，并分別與設(shè)于該壓電陶瓷堆兩 側(cè)的兩個外電極導(dǎo)通連接，該兩個外電極分別由位于該壓電陶瓷堆內(nèi)側(cè)、具 有防導(dǎo)電離子遷移的導(dǎo)電阻擋層和位于外側(cè)、具有防裂縫的導(dǎo)電彈性層組成。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該導(dǎo)電阻擋層由至少包含銅、鎳、鈀、 鋁及合金中一種材料組成。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該導(dǎo)電彈性層為具有導(dǎo)電介質(zhì)的軟性或 彈性導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z帶。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)， 一側(cè)的該內(nèi)電極組與另一側(cè)的導(dǎo)電阻擋 層之間形成絕緣間隔區(qū)。 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果原有技術(shù)生產(chǎn)的多層壓電式微位移致動器的電極存在兩個問題 一是由 于致動器的持續(xù)伸縮，使外電極產(chǎn)生較大的交變應(yīng)力的作用而導(dǎo)致外電極產(chǎn) 生裂紋或斷裂；二是由于外電極的銀離子遷移而導(dǎo)致另一組非接觸內(nèi)電極與 外電極絕緣部分的絕緣阻抗下降的問題。本實(shí)用新型中將外電極分成兩層，即阻擋層及彈性層。阻擋層的作用 一是與內(nèi)電極良好連接，電流通過阻擋層流到內(nèi)電極， 驅(qū)動致動器；二是由于采用了防遷移材料，能阻止導(dǎo)電離子的遷移，從而解 決了由于導(dǎo)電離子遷移而引起該外電極與另一組非接觸的內(nèi)電極的絕緣阻抗 下降的問題。阻擋層在兩個電極面上采用氣相沉積法，化學(xué)沉積法或印刷法 使之覆蓋上一層鎳，或者其他具有良好傳導(dǎo)性能而且是能阻止導(dǎo)電離子遷移 的金屬或者合金。
彈性層是在涂覆的阻擋層上采用印刷、刮涂或粘接一層彈性或軟性的導(dǎo) 電膠層，所采用的導(dǎo)電膠具有極強(qiáng)的抗拉、抗折以及抗疲勞的特性，能保證 在受強(qiáng)烈的交變應(yīng)力作用下不會開裂及引起導(dǎo)電性下降，即使在這阻擋層開 裂的情況下，電極還能具有良好的傳導(dǎo)性能。本實(shí)用新型很好的解決了多層壓電式微位移致動器的外電極的導(dǎo)電離子 遷移而使絕緣阻抗下降及導(dǎo)電層在較大的交變應(yīng)力的作用下引起開裂的問 題。


圖1為公知的多層壓電式微位移致動器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為公知的多層壓電式微位移致動器外電極開裂的示意圖； 圖3為本實(shí)用新型中多層壓電式微位移致動器的一側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型中多層壓電式微位移致動器當(dāng)阻擋層斷裂時彈性層接 觸良好的示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖l、圖2、圖3和圖4，以下作進(jìn)一步描述一種多層壓電式微位移致動器，由多個壓電陶瓷層3疊堆成壓電陶瓷堆， 該多個壓電陶瓷層3兩兩之間分別設(shè)有多個內(nèi)電極8，該多個內(nèi)電極8形成 兩個彼此非接觸的內(nèi)電極組，該兩個內(nèi)電極組以交替方式分別向該壓電陶瓷 堆兩側(cè)延伸，并分別與設(shè)于該壓電陶瓷堆兩側(cè)的兩個外電極導(dǎo)通連接，該兩 個外電極分別由位于該壓電陶瓷堆內(nèi)側(cè)、具有防導(dǎo)電離子遷移的導(dǎo)電阻擋層 10和位于外側(cè)、具有防裂縫的導(dǎo)電彈性層11組成。該導(dǎo)電阻擋層由至少包 含銅、鎳、鈀、鋁及合金中一種材料組成。該導(dǎo)電彈性層為具有導(dǎo)電介質(zhì)的 軟性或彈性導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z帶。 一側(cè)的該內(nèi)電極組與另一側(cè)的導(dǎo)電阻擋層之 間有0. 2 lmm絕緣間隔區(qū)9。
該壓電陶瓷層3及內(nèi)電極8的疊堆可采用獨(dú)石共燒法，也可采用先制 成壓電單片并制作好內(nèi)電極，再利用其內(nèi)電極在加高溫時粘接或采用膠粘劑 粘接的假獨(dú)石方法。通過下面的敘述來描述本實(shí)用新型外電極制作方法。如圖3所示，本實(shí) 用新型的外電極有阻擋層10及彈性層11組成。在壓電陶瓷堆的內(nèi)電極的延伸面采用氣相沉積、化學(xué)沉積或印刷的方法 制作阻擋層10，阻擋層采用銅、鎳、鈀、鋁等抗遷移金屬及這些材料的合金 中的至少一種材料制作，阻擋層應(yīng)與延伸的內(nèi)電極良好接觸。在制作好的阻擋層上，采用印刷、刮涂、粘接或利用打膠機(jī)涂覆的至少 一種方法制作外電極的彈性層11。彈性層采用各種導(dǎo)電介質(zhì)的軟性或彈性的 導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z帶制作，導(dǎo)電膠帶應(yīng)有一定厚度，使之能承受規(guī)定的電流。多層壓電式微位移致動器在工作時，電壓通過外電極的彈性層輸給阻擋 層，通過阻擋層傳輸?shù)礁鱾€內(nèi)電極，使多層壓電式微位移致動器產(chǎn)生相應(yīng)的 伸縮位移。多層壓電式微位移致動器在產(chǎn)生較大的交變位移時，阻擋層因沒彈性， 有可能會產(chǎn)生斷裂層6，但阻擋層與彈性層緊密結(jié)合，彈性層具有足夠的抗 拉伸能力，不會影響外電極與內(nèi)電極的導(dǎo)電區(qū)7。在較強(qiáng)的電場作用下，很易引起導(dǎo)電離子的遷移，由于本實(shí)用新型使用 了阻擋層，抑制了導(dǎo)電離子的遷移，所以其絕緣性能很穩(wěn)定。
權(quán)利要求1、一種多層壓電式微位移致動器，由多個壓電陶瓷層(3)疊堆成壓電陶瓷堆，該多個壓電陶瓷層(3)兩兩之間分別設(shè)有多個內(nèi)電極(8)，該多個內(nèi)電極(8)形成兩個彼此非接觸的內(nèi)電極組(1)，該兩個內(nèi)電極組以交替方式分別向該壓電陶瓷堆兩側(cè)延伸，并分別與設(shè)于該壓電陶瓷堆兩側(cè)的兩個外電極導(dǎo)通連接，其特征在于，該兩個外電極分別由位于該壓電陶瓷堆內(nèi)側(cè)、具有防導(dǎo)電離子遷移的導(dǎo)電阻擋層(10)和位于外側(cè)、具有防裂縫的導(dǎo)電彈性層(11)組成。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種多層壓電式微位移致動器，其特征在于， 該導(dǎo)電彈性層為具有導(dǎo)電介質(zhì)的軟性或彈性導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z帶。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種多層壓電式微位移致動器，其特征在于， 一側(cè)的該內(nèi)電極組與另一側(cè)的導(dǎo)電阻擋層之間形成絕緣間隔區(qū)(9)。
專利摘要多層壓電式微位移致動器，由多個壓電陶瓷層疊堆成壓電陶瓷堆，該多個壓電陶瓷層兩兩之間分別設(shè)有多個內(nèi)電極，該多個內(nèi)電極形成兩個彼此非接觸的內(nèi)電極組，該兩個內(nèi)電極組以交替方式分別向該壓電陶瓷堆兩側(cè)延伸，并分別與設(shè)于該壓電陶瓷堆兩側(cè)的兩個外電極導(dǎo)通連接，該兩個外電極分別由位于該壓電陶瓷堆內(nèi)側(cè)、具有防導(dǎo)電離子遷移的導(dǎo)電阻擋層和位于外側(cè)、具有防裂縫的導(dǎo)電彈性層組成。該導(dǎo)電阻擋層由至少包含銅、鎳、鈀、鋁及合金中一種材料組成。該導(dǎo)電彈性層為具有導(dǎo)電介質(zhì)的軟性或彈性導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z帶，本實(shí)用新型具有非常簡單、易行、有效和經(jīng)濟(jì)，并能防止導(dǎo)電離子遷移、防止伸縮過程中導(dǎo)電材料裂縫。
文檔編號H01L41/083GK201029221SQ20062012694
公開日2008年2月27日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者潘鐵政, 王曉峰 申請人:昆山攀特電陶研發(fā)中心有限公司