压电驱动器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020964311.0 (22)申请日 2020.05.29 (73)专利权人 深圳振华富电子有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙华区龙华街 道清华社区和平路64号中国振华工业 园大楼2层1层A区及C3区、 3层、 4层、 6 层B2区 (72)发明人 张婷程晨肖倩朱建华施威 王东胡利华 (74)专利代理机构 深圳中一联合知识产权代理 有限公司 44414 代理人 徐汉华 (51)Int.Cl. H01L 41/047(2006.01) H01L 41/083(20。

2、06.01) H01L 41/09(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 压电驱动器 (57)摘要 本申请提供了一种压电驱动器， 包括压电驱 动器堆栈； 压电驱动器堆栈包括层叠设置的多个 芯片压电驱动器单元， 各芯片压电驱动器单元的 两端分别设有导电层； 还包括分别安装于压电驱 动器堆栈两端的电极结构； 各电极结构包括分别 与各芯片压电驱动器单元上对应导电层连接的 导电片和连接相邻两个导电片的导电连接片。 本 申请通过在压电驱动器堆栈的两端分别设置电 极结构， 即使相邻两个芯片压电驱动器单元之间 的导电层开裂时， 相邻两个芯片压电驱动器单元 之间也。

3、可以通过相应的导电片与导电连接片连 接， 从而可避免开路， 压电驱动器也能正常使用， 进而提高压电驱动器的使用寿命； 而且， 电极结 构增强了压电驱动器的整体结构强度， 抗振动及 抗变形能力强。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 212342659 U 2021.01.12 CN 212342659 U 1.压电驱动器， 包括压电驱动器堆栈； 所述压电驱动器堆栈包括层叠设置的多个芯片 压电驱动器单元， 各所述芯片压电驱动器单元的两极分别位于该芯片压电驱动器单元的两 端， 多个所述芯片压电驱动器单元之正极端处于所述压电驱动器堆栈的同一端， 各所述芯 片压电驱动器单元的两端分别设有导电层。

4、， 所述芯片压电驱动器单元各端的所述导电层与 相邻所述芯片压电驱动器单元上邻近的所述导电层相连， 其特征在于： 所述压电驱动器还 包括分别安装于所述压电驱动器堆栈两端的电极结构； 各所述电极结构包括分别与各所述 芯片压电驱动器单元上对应所述导电层连接的导电片和连接相邻两个所述导电片的导电 连接片。 2.如权利要求1所述的压电驱动器， 其特征在于： 各所述导电片上开设有通孔， 所述通 孔中填充有固化胶。 3.如权利要求2所述的压电驱动器， 其特征在于： 所述压电驱动器还包括分别与两个所 述电极结构连接的电极引线。 4.如权利要求3所述的压电驱动器， 其特征在于： 各所述电极引线的一端与对应所述电。

5、 极结构的一个所述导电片连接。 5.如权利要求1所述的压电驱动器， 其特征在于： 各所述导电片为圆环。 6.如权利要求1所述的压电驱动器， 其特征在于： 所述导电片的直径大于所述导电连接 片的宽度。 7.如权利要求2所述的压电驱动器， 其特征在于： 所述通孔的直径等于所述导电连接片 的宽度。 8.如权利要求1-7任一项所述的压电驱动器， 其特征在于： 所述导电片与所述导电连接 片为一体成型。 9.如权利要求1-7任一项所述的压电驱动器， 其特征在于： 所述导电层为由银材料制成 的涂层。 10.如权利要求1-7任一项所述的压电驱动器， 其特征在于： 各所述芯片压电驱动器单 元为由压电陶瓷材料与电。

6、极浆料共烧制成的叠层结构。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212342659 U 2 压电驱动器 技术领域 0001 本申请属于圧电驱动元器件领域， 更具体地说， 是涉及一种压电驱动器。 背景技术 0002 压电驱动器是利用逆压电效应通过电场控制压电体的机械变形从而产生直线运 动的一类元件， 广泛应用于航空技术、 测量技术、 精密加工、 医学器械等领域。 大行程的压电 驱动器通常由多个芯片压电驱动器单元经层叠后串联形成压电驱动器堆栈， 在各芯片压电 驱动器单元的两端电镀有银导电层以作为外电极层。 然而， 相邻两个芯片压电驱动器单元 之间的外电极银层在长期使用过程中容易开裂而导致开路， 从而。

7、影响压电驱动器的正常使 用及寿命。 实用新型内容 0003 本申请实施例的目的在于提供一种压电驱动器， 以解决相关技术中存在的相邻两 个芯片压电驱动器单元之间的外电极银层容易开裂而导致开路， 从而影响压电驱动器的正 常使用及寿命的问题。 0004 为实现上述目的， 本申请实施例采用的技术方案是： 0005 提供一种压电驱动器， 包括压电驱动器堆栈； 所述压电驱动器堆栈包括层叠设置 的多个芯片压电驱动器单元， 各所述芯片压电驱动器单元的两极分别位于该芯片压电驱动 器单元的两端， 多个所述芯片压电驱动器单元之正极端处于所述压电驱动器堆栈的同一 端， 各所述芯片压电驱动器单元的两端分别设有导电层， 。

8、所述芯片压电驱动器单元各端的 所述导电层与相邻所述芯片压电驱动器单元上邻近的所述导电层相连， 所述压电驱动器还 包括分别安装于所述压电驱动器堆栈两端的电极结构； 各所述电极结构包括分别与各所述 芯片压电驱动器单元上对应所述导电层连接的导电片和连接相邻两个所述导电片的导电 连接片。 0006 在一个实施例中， 各所述导电片上开设有通孔， 所述通孔中填充有固化胶。 0007 在一个实施例中， 所述压电驱动器还包括分别与两个所述电极结构连接的电极引 线。 0008 在一个实施例中， 各所述电极引线的一端与对应所述电极结构的一个所述导电片 连接。 0009 在一个实施例中， 各所述导电片为圆环。 00。

9、10 在一个实施例中， 所述导电片的直径大于所述导电连接片的宽度。 0011 在一个实施例中， 所述通孔的直径等于所述导电连接片的宽度。 0012 在一个实施例中， 所述导电片与所述导电连接片为一体成型。 0013 在一个实施例中， 所述导电层为由银材料制成的涂层。 0014 在一个实施例中， 各所述芯片压电驱动器单元为由压电陶瓷材料与电极浆料共烧 制成的叠层结构。 说明书 1/6 页 3 CN 212342659 U 3 0015 本申请实施例中的上述一个或多个技术方案， 至少具有如下技术效果之一： 本申 请通过在压电驱动器堆栈的两端分别设置电极结构， 一个电极结构的导电片和导电连接片 可将。

10、处于压电驱动器堆栈一端的多个导电层连接， 另一个电极结构的导电片和导电连接片 可将处于压电驱动器堆栈另一端的多个导电层连接。 即使相邻两个芯片压电驱动器单元之 间的导电层开裂时， 相邻两个芯片压电驱动器单元之间也可以通过相应的导电片与导电连 接片连接， 从而可避免开路， 压电驱动器也能正常使用， 进而提高压电驱动器的使用寿命； 而且， 电极结构增强了压电驱动器的整体结构强度， 抗振动及抗变形能力强。 附图说明 0016 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案， 下面将对实施例或示范性技术描 述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本申请的一 些实施例， 对于本。

11、领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些 附图获得其他的附图。 0017 图1为本申请实施例提供的压电驱动器的主视图； 0018 图2为本申请实施例提供的压电驱动器的侧视图； 0019 图3为图2中A处的放大示意图； 0020 图4为本申请实施例提供的电极结构的主视图； 0021 图5为本申请实施例提供的压电驱动器的制备工艺流程图。 0022 其中， 图中各附图主要标记： 0023 1-压电驱动器堆栈； 11-芯片压电驱动器单元； 12-导电层； 0024 2-电极结构； 21-导电片； 210-通孔； 22-导电连接片； 0025 31-正极引线； 32-负极引线。

12、； 0026 4-固化胶。 具体实施方式 0027 为了使本申请所要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结 合附图及实施例， 对本申请进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本申请， 并不用于限定本申请。 0028 需要说明的是， 当元件被称为 “固定于” 或 “设置于” 另一个元件， 它可以直接在另 一个元件上或者间接在该另一个元件上。 当一个元件被称为是 “连接于” 另一个元件， 它可 以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。 0029 在本申请的描述中，“多个” 的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。 “若干” 的。

13、含义是一个或一个以上， 除非另有明确具体的限定。 0030 在本申请的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“长度” 、“宽度” 、“厚度” 、“上” 、 “下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本申请和简化描述， 而不是指 示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理 解为对本申请的限制。 0031 在本申请的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 说明书 2/6 页。

14、 4 CN 212342659 U 4 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以 根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 0032 在整个说明书中参考 “一个实施例” 或 “实施例” 意味着结合实施例描述的特定特 征， 结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。 因此，“在一个实施例中” 或 “在一些实 施例中” 的短语出现在整个说明书的各个地方， 并非所。

15、有的指代都是相同的实施例。 此外， 在一个或多个实施例中， 可以以任何合适的方式组合特定的特征， 结构或特性。 0033 请参阅图1至图3， 现对本申请提供的压电驱动器进行说明。 该压电驱动器包括压 电驱动器堆栈1和分别安装于压电驱动器堆栈1两端的电极结构2。 该压电驱动器堆栈1包括 层叠设置的多个芯片压电驱动器单元11， 芯片压电驱动器单元11的数量与各电极结构2中 的导电片21的数量呈一一对应设置。 各芯片压电驱动器单元11的两端分别为正极端与负极 端， 多个芯片压电驱动器单元11的正极端处于压电驱动器堆栈1的一侧， 多个芯片压电驱动 器单元11的负极端处于压电驱动器堆栈1的另一侧。 各芯。

16、片压电驱动器单元11的两端分别 设有导电层12， 芯片压电驱动器单元11各端的导电层12与相邻芯片压电驱动器单元11上邻 近的导电层12相连。 具体地， 各芯片压电驱动器单元11的正极端与负极端上分别设有导电 层12， 在相邻两个芯片压电驱动器单元11中： 一个芯片压电驱动器单元11之正极端上的导 电层12与另一个芯片压电驱动器单元11之正极端上的导电层12相连； 一个芯片压电驱动器 单元11之负极端上的导电层12与另一个芯片压电驱动器单元11之负极端上的导电层12相 连， 实现相邻两个芯片压电驱动器单元11之间的连接。 0034 请参阅图4， 各电极结构2包括分别与各芯片压电驱动器单元11上。

17、对应导电层12连 接的导电片21和连接相邻两个导电片21的导电连接片22。 具体地， 各正极端上设置有与相 应导电层12连接的导电片21， 各负极端上设置有与相应导电层12连接的导电片21； 位于压 电驱动器堆栈1一端的电极结构2可将多个正极端上的导电层12连接， 位于压电驱动器堆栈 1另一端的电极结构2可将多个负极端上的导电层12连接。 其中， 导电片21和导电连接片22 均可由紫铜片等导电性能优异的金属材料制成， 进而可提高电极结构2的导电性能， 在此不 作唯一限定。 其中， 各导电片21设置于相应导电层12的中间位置， 多个导电连接片22位于同 一条直线上， 可提高压电驱动器的整体美观度。

18、， 还能节约电极结构2的材料使用量， 节省成 本。 在一些实施例中， 位于压电驱动器堆栈1同一侧的相邻两个导电片21呈交叉设置， 即相 邻两个导电片21之间的导电连接片22呈倾斜于水平面设置， 可提高压电驱动器的整体强 度。 0035 此结构， 通过在压电驱动器堆栈1的两端分别设置电极结构2， 一个电极结构2的导 电片21和导电连接片22可将处于压电驱动器堆栈1一端的多个导电层12连接， 另一个电极 结构2的导电片21和导电连接片22可将处于压电驱动器堆栈1另一端的多个导电层12连接。 即使相邻两个芯片压电驱动器单元11之间的导电层12开裂时， 相邻两个芯片压电驱动器单 元11之间也可以通过相。

19、应的导电片21与导电连接片22连接， 从而可避免开路， 压电驱动器 也能正常使用， 进而提高压电驱动器的使用寿命； 而且， 电极结构2增强了压电驱动器的整 体结构强度， 抗振动及抗变形能力强。 0036 在一个实施例中， 请参阅图1和图4， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施 说明书 3/6 页 5 CN 212342659 U 5 方式， 各导电片21上开设有通孔210， 通孔210中填充有固化胶4。 在传统制备工艺中， 压电驱 动器两端的外贴电极及引线通常是通过焊锡连接的。 焊锡需要首先对导电层12进行电镀， 工艺繁琐； 而且， 焊锡焊接不但难以保证良好的外观， 由于焊锡焊接的温度较高。

20、(通常大于 300)， 极易造成陶瓷退极化， 从而影响压电驱动器的一致性与可靠性。 此结构， 各电极结 构2可通过点焊的方式固定于压电驱动器堆栈1上， 并通过固化胶4点胶固化， 提高连接稳固 性。 因此， 通过点焊取代传统焊锡工艺， 既可以改善焊锡时造成的退极化， 又可免去繁琐的 电镀工艺。 点焊之后在各通孔210处点胶固化胶4， 可提高压电驱动器的可靠性与一致性， 又 可提升电极结构2的美观度。 其中， 固化胶4的型号可为G500， 在此不作唯一限定。 0037 在一个实施例中， 请参阅图1和图2， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施 方式， 压电驱动器还包括分别与两个电极结构2连接的电。

21、极引线。 为方便描述， 将两根电极 引线分别称为正极引线31与负极引线32。 正极引线31的一端可设置于位于压电驱动器堆栈 1一端的电极结构2的中部位置， 负极引线32的一端可设置于位于压电驱动器堆栈1另一端 的电极结构2的中部位置。 此结构， 通过正极引线31与负极引线32， 可便于将压电驱动器与 外部其它部件连接。 其中， 正极引线31与负极引线32均可为多芯铜线， 尺寸规格可为 0.072mm， 额定电压可为250V。 在其它实施例中， 正极引线31与负极引线32的种类、 尺寸大 小、 参数等都可以根据实际需要进行调节， 在此不作唯一限定。 0038 在一个实施例中， 请参阅图1和图2，。

22、 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施 方式， 各电极引线的一端与对应电极结构2的一个导电片21连接。 具体地， 正极引线31的一 端可与一个电极结构2的中间位置的导电片21连接， 负极引线32的一端可与另一个电极结 构2的中间位置的导电片21连接。 此结构， 通过将正极引线31的一端与负极引线32的一端分 别与相应的导电片21连接。 当相邻两个导电层12开裂而导致开路时， 由于电极结构2将各导 电层12连接， 通过正极引线31与负极引线32， 可实现压电驱动器的正常工作， 有效防止开 路。 0039 在一个实施例中， 请参阅图4， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施方式， 各导电片21。

23、为圆环。 此结构， 通过将各导电片21设计为圆环构型， 可增大与导电层12之间的 接触面积， 便于后续各导电片21与相应导电层12之间的点焊与点胶作业。 通孔210即为圆环 中部开设的孔， 通孔210的中心与导电片21的中心重合， 便于各导电片21的加工制作。 在其 它实施例中， 导电片21的截面构型和通孔210的截面构型都可以根据实际需要进行调节， 如 可为正方形、 长方形或多边形等， 在此不作唯一限定。 0040 在一个实施例中， 请参阅图4， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施方式， 导电片21的直径大于导电连接片22的宽度。 此结构， 各导电片21的两端可分别伸出导电连 接片22，。

24、 可增大各导电片21与相应导电层12之间的接触面积， 进而增大点焊面积， 有效提高 各导电片21与相应导电层12之间的连接稳固性。 其中， 导电连接片22的厚度可为90 m， 宽度 可为0.5mm。 导电片21的直径可为1mm， 通孔210的直径可为0.5mm， 两个通孔210的圆心之间 的距离可为2mm。 在其它实施例中， 导电连接片22、 导电片21和通孔210的尺寸大小都可以根 据实际需要进行调节， 在此不作唯一限定。 0041 在一个实施例中， 请参阅图4， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施方式， 通孔210的直径等于导电连接片22的宽度。 此结构， 便于通孔210的加工制作。 。

25、在一些实施例 中， 通孔210的直径与导电连接片22的宽度之和等于导电片21的直径。 此结构， 可保证分别 说明书 4/6 页 6 CN 212342659 U 6 通过导电片21与导电连接片22的电流大小一致， 进而提高压电驱动器的工作稳定性。 在其 它实施例中， 通孔210的直径也可以大于导电连接片22的宽度， 可进一步增大导电片21与安 装面的接触面积， 进而提高点焊面积； 通孔210的直径也可以小于导电连接片22的宽度， 从 而可减小点胶面积， 有助于提高散热效果。 0042 在一个实施例中， 作为本申请提供的电极结构的一种具体实施方式， 导电片21与 导电连接片22为一体成型。 此结。

26、构， 将电极结构2一体成型， 机械性能优异， 方便加工制作， 生产效率高。 在其它实施例中， 导电片21与导电连接片22之间也可以通过其它方式进行连 接， 如焊接、 粘接等， 在此不作唯一限定。 0043 在一个实施例中， 作为本申请提供的压电驱动器的一种具体实施方式， 导电层12 为由银材料制成的涂层。 此结构， 由银材料制成的导电层12， 其导电性能优异， 可有效提高 各芯片压电驱动器单元11之间的电流传输效率及稳定性。 在其它实施例中， 导电层12也可 以由其它材料制成， 如铜、 金等， 在此不作唯一限定。 0044 在一个实施例中， 作为本申请提供的压电驱动器的一种具体实施方式， 各芯。

27、片压 电驱动器单元11为由压电陶瓷材料与电极浆料共烧制成的叠层结构。 此结构， 压电陶瓷材 料是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能性电子陶瓷材料， 具有良好的介电性、 压电性等。 其中， 芯片压电驱动器单元11可由软性PZT(Lead Zirconate Titanate， 锆钛酸 铅)系压电陶瓷制成， 其压电常数d33400pC/N， 居里温度Tc190。 在其它实施例中， 芯片压 电驱动器单元11也可以由其它材料制成， 在此不作唯一限定。 0045 本申请还提供了压电驱动器的制备方法。 该制备方法具体包括以下步骤： 0046 1、 S1制备电极结构2： 在片材上等距离开设多个通孔21。

28、0， 通孔210的数量可与芯片 压电驱动器单元11的数量一致。 0047 2、 S2电极结构2点焊： 将两个电极结构2分别点焊连接于压电驱动器堆栈1的两端。 具体地， 在压电驱动器堆栈1的两端分别设置电极结构2， 使一个电极结构2的各导电片21与 位于压电驱动器堆栈1一侧的导电层12呈一一对应设置， 使另一个电极结构2的各导电片21 与位于压电驱动器堆栈1另一侧的导电层12呈一一对应设置。 通过外部点焊机的点焊针对 各导电片21进行点焊， 使各导电片21与相应的导电层12接触焊合。 其中， 各通孔210正对于 相应导电层12的中心位置， 在此不作唯一限定。 其中， 点焊工艺参数可为： 电压为1。

29、.4V- 1.6V； 预压时间为14ms-16ms； 点焊压力为36N-43N。 在其它实施例中， 点焊工艺参数可以根 据实际需要进行调节， 在此不作唯一限定。 0048 3、 S3电极引线点焊： 将两根电极引线通过点焊机分别焊接于相应的电极结构2上。 具体地， 将正极引线31的一端设置于一个电极结构2之导电片21上， 点焊针对准正极引线31 及导电片21进行点焊作业。 同理， 将负极引线32的一端设置于另一个电极结构2之导电片21 上， 点焊针对准负极引线32及导电片21进行点焊作业。 正极引线31的一端可与一个电极结 构2之中间位置的导电片21连接， 负极引线32的一端可与另一个电极结构2。

30、之中间位置的导 电片21连接， 从而可提高压电驱动器的整体美观度。 其中， 点焊工艺参数可为： 电压为1.4V- 1.6V； 预压时间为14ms-16ms； 点焊压力为36N-43N。 在其它实施例中， 点焊工艺参数可以根 据实际需要进行调节， 在此不作唯一限定。 0049 4、 S4点胶固化： 将各电极结构2点胶固设于压电驱动器堆栈1上。 具体地， 将点胶机 的点胶阀对准上述点焊的焊点位置， 以供应固化胶4实现点胶， 使固化胶4刚好覆盖全部焊 说明书 5/6 页 7 CN 212342659 U 7 点及通孔210。 将压电驱动器堆栈1至于110的恒温干燥箱中干燥1h， 使固化胶4固化， 实。

31、现 电极结构2与压电驱动器堆栈1的连接固定。 0050 本申请提供的带电极结构2的压电驱动器与不带电极结构2的压电驱动器的可靠 性对比如下表所示。 0051 样品循环次数状态 不带电极结构2的压电驱动器108-109导电层12开裂发生开路 带电极结构2的压电驱动器109仍正常工作 0052 由以上可知， 带电极结构2的压电驱动器可以有效解决导电层12开裂而发生开路 的问题。 0053 以上所述仅为本申请的可选实施例而已， 并不用以限制本申请， 凡在本申请的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本申请的保护范围之内。 说明书 6/6 页 8 CN 212342659 U 8 图1 说明书附图 1/5 页 9 CN 212342659 U 9 图2 说明书附图 2/5 页 10 CN 212342659 U 10 图3 说明书附图 3/5 页 11 CN 212342659 U 11 图4 说明书附图 4/5 页 12 CN 212342659 U 12 图5 说明书附图 5/5 页 13 CN 212342659 U 13 。