專利名稱：一種多層壓電元件及其電極連接方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電元件，特別是涉及一種多層壓電元件。本發明還涉及這種多層壓電元件的電極連接方法。
背景技術：
與單層壓電元件相比，多層壓電元件可以利用較小的電壓獲得更大的彎曲或直線變形，因此被廣泛地應用于壓電馬達、壓電執行器、壓電變壓器、壓電揚聲器等多種壓電器件，是一種重要的壓電元件。清華大學李龍土等人早在1985年以前就開始了相關技術的研究并進行了專利申請(專利文獻CN86201450U)。對于多層壓電元件來說，目前采用較多的仍然是側邊連接的方式來實現其電極間的連接，這種連接方式可以參考 CN1717816A、CN100356816C, CN1357086A, CN101552318A 等專利文獻。參考圖1，一種現有技術中公知的多層壓電元件，其包括壓電陶瓷1、層間電極2、 側邊電極3、表面電極4、表面電極保護層5和導線6組成。其中，壓電陶瓷1為多層片狀結構，通過層間電極2連接為一個整體，相鄰的兩個層間電極2相互交錯分布，同一極性的層間電極2和表面電極4通過側邊電極3連接在一起。為了避免相鄰的兩個電極面出現短路現象，其層間內電極是交錯分布的，即每個層間電極與外電極的連接側相對的一側有一定的絕緣邊緣，如圖1中的虛線7所示的部分。該虛線7部分并沒有電極面，這樣，靠近兩側側邊電極3處的層間電極2電極面上的電性是相同的，因此這種壓電元件在虛線7所在的兩個側部都不會受到電場的作用，因此壓電陶瓷1也不會產生變形。當壓電元件的中間產生變形時，上述兩個側部部分會約束中間部分的變形，從而影響元件的響應能力；反過來說， 元件中間部分的變形會在其與兩個側部的交接部位形成內部應力，由于虛線7所在位置實際上存在一個未連接的裂縫，因此元件很容易延此裂縫破壞。為了解決這一問題，本領域內一直在尋求一套技術解決方案。在專利文獻CN1357159A中，公開了一種多層壓電元件，其通過在每層壓電陶瓷體邊緣設置切口的方式來減小變形不一致所造成的影響。這個方案采用切口的方式解決了電極連接的兩側的內部應力問題。然而，該方案僅適用于單層厚度較厚的多層壓電元件，當單層厚度較薄時，此方案無法實現。在專利文獻CN1150638C中，公開了一種多層壓電元件。該技術方案中把電極連接從兩個側面移動到了相對的兩個角部。該方案減少了多層元件中不參與變形部分的面積， 角部的連接電極也可以起到了較好的固定作用，從而減少了元件破壞的可能性。但此方案僅能應用于直線振動模態的多層壓電原件，對于產生彎曲振動的多層壓電元件來說，角部連接電極所產生的附加質量會對元件的振動模態產生較大的影響，從而影響產品的整體性能。在專利文獻CN101969097A中，公開了一種多層壓電元件。申請人提出了一個新的方案，通過在多層元件內部打孔的方式進行電極的連接。該方案把電極連接部位從元件側面移到元件內部，雖然解決了元件側邊的破壞問題，但由于需要在每一層壓電片表面和小孔內部覆蓋和填充絕緣材料，大大提高生產工藝的復雜性；另外，由于絕緣面需要提固化成型，因此兩層壓電片之間相對的兩個絕緣面是相互脫離的，元件內部的金屬連接線很容易從此部位斷裂，從而引起整個元件的破壞。因此，針對上述問題，有必要作出改進。
發明內容
鑒于現有技術的上述缺點，本發明要解決的技術問題是提供一種多層壓電元件的電極連接方法。本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種應用上述電極連接方法形成的多層壓電元件。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種多層壓電元件的電極連接方法，將多層壓電元件得每一層的電極面分為主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面兩個部分，將相鄰兩層電極面的主電極面和連接電極面分別電連接。本發明為解決其技術問題還提供一種多層壓電元件，其包括 多層陶瓷體面；
多層電極面，其與所述的多層陶瓷體面交替層疊形成多層結構； 所述的每一層電極面包括 主電極面；
連接電極面，其與所述的主電極面絕緣隔離； 相鄰的兩層電極面的主電極面與連接電極面電連接。本發明的多層壓電元件還可做如下改進
作為上述技術方案的改進，所述互相間隔的兩層電極面的主電極面及連接電極面基本在同一區域位置，在所述多層結構從表層至底層設有兩個貫穿孔，所述兩個貫穿孔分別位于最上一層電極面的主電極面和連接電極面位置，并分別依次貫穿各電極面的連接電極面和主電極面，且所述貫穿孔內設置有導電介質。作為上述技術方案的改進，所述主電極面面積大于連接電極面的面積。作為上述技術方案的進一步改進，所述連接電極面位于電極面的角部。作為上述技術方案的進一步改進，所述連接電極面位于電極面的中部。作為上述技術方案的進一步改進，所述連接電極面為一個正方形。作為上述技術方案的進一步改進，所述主電極面與連接電極面之間的隔離距離為 0. 2-lmm。作為上述技術方案的進一步改進，所述最表面的兩層電極面的表面上燒結有陶瓷保護面。作為上述技術方案的進一步改進，相鄰的兩個電極面的連接電極面位于該兩個電極面的對角部位或相鄰角部位。相對于現有技術，本發明的有益效果是本發明將多層壓電元件得每一層的電極面分為主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面兩個部分，將相鄰兩層電極面的主電極面和連接電極面分別電連接，這樣，巧妙地使得電極連接區域從元件邊緣移到了元件內部，從而減少了層間電極面未連接部分的面積，從原來的面狀結構減小為線狀結構，從而使得整個元件在變形或彎曲時的受力更為均勻，極大地減小了斷裂或者開裂的可能。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地理解本發明的目的、特征和效果。
圖1是現有技術公知的一種多層壓電元件結構示意圖； 圖2是本發明多層壓電元件一個實施例剖視示意圖3是圖2中多層壓電元件拆分結構示意圖； 圖4是本發明壓電元件的電極面第一實施例的結構示意圖； 圖5是本發明壓電元件的電極面第二實施例的結構示意圖； 圖6是本發明壓電元件的電極面第三實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發明方法的基本構思是將多層壓電元件得每一層的電極面分為主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面兩個部分，將相鄰兩層電極面的主電極面和連接電極面分別電連接，以使得電極連接區域從元件邊緣移到了元件內部，從而可有效減少層間電極面未連接部分的面積，將其從原來的面狀結構變換為線狀結構，從而使得整個元件在變形或彎曲時的受力更為均勻，極大地減小了斷裂或者開裂的可能。利用上述連接方法，本發明提供的多層壓電元件的一個實施例如圖2和圖3所示， 其包括多層陶瓷體面10及與其交替層疊形成多層結構的多層電極面11。其中，每一層電極面11包括主電極面111及與其絕緣隔離連接電極面112，并且，相鄰的兩層電極面11的主電極面111與連接電極面112電連接。互相間隔的兩層電極面的主電極面111及連接電極面112基本在同一區域位置， 以便于相鄰的兩層電極面11的主電極面111與連接電極面112之間更為方便地實現電連接。并且，相鄰的兩個電極面11的連接電極面可以位于該兩個電極面11的對角部位或相鄰角部位，如圖1所示的，就是相鄰的兩個電極面11的連接電極面位于該兩個電極面11的對角部位的狀態。其中，相鄰的兩層電極面11的主電極面111與連接電極面112之間的電連接方式可以有多種，本發明優選是在多層結構從表層至底層設有兩個貫穿孔12，這兩個貫穿孔 12分別位于最上一層電極面11的主電極面111和連接電極面112位置，并分別依次貫穿各電極面11的連接電極面112和主電極面111，且所述貫穿孔12內設置有導電介質。結合圖4至圖6，本發明壓電元件的電極面的示意圖，對于主電極面111和連接電極面112，這兩者之間的大小關系并不需要特別限定，但是為了提高壓電元件的使用效果， 其中一方的面積應當遠大于另一方的面積，本實施例中，優選地，主電極面111的面積大于連接電極面112的面積。并且，對于主電極面111和連接電極面112，這兩者之間的位置關系也并不需要特別限定，例如，如圖4和圖5所示，連接電極面112位于電極面的角部，如圖6所示，連接電極面112位于電極面的中部。此外，如果連接電極面112位于電極面的角部，相鄰的兩個電極面11的連接電極面可以位于該兩個電極面11的對角部位或相鄰角部位。如圖1所示的， 就是相鄰的兩個電極面11的連接電極面位于該兩個電極面11的對角部位的狀態。對于主電極面111和連接電極面112，這兩者的形狀也并不需要特別限定，例如， 如圖4至圖6所示，連接電極面112分別呈三角形、扇形和圓形。由于主電極面111與連接電極面112之間是絕緣隔離的，本發明優選地，將隔離距離設定為0. 2-lmm之間。這是由于電極漿料在燒結過程中會產生燒滲現象，電極材料會沿壓電薄膜的表面向外滲透，因此必須保留一定的距離以保證主電極面111和連接電極面 112之間的絕緣。另一個方面，由于相鄰的兩層壓電薄膜在主電極面111和連接電極面112 的絕緣帶上實際上是分離的，因此過寬的隔離帶會使兩層壓電薄膜之間出現一個面狀裂縫，從而降低元件的可靠性，因此需要對隔離帶的最大寬度(隔離距離)進行限制。更優選地，本發明在元件表面的兩層電極面11的表面上燒結有陶瓷保護面13，以使本元件得到有效的絕緣保護。當然，本發明創造并不局限于上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種多層壓電元件的電極連接方法，其特征在于將多層壓電元件得每一層的電極面分為主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面兩個部分，將相鄰兩層電極面的主電極面和連接電極面分別電連接。
2.一種多層壓電元件，包括多層陶瓷體面；多層電極面，其與所述的多層陶瓷體面交替層疊形成多層結構；其特征在于，所述的每一層電極面包括主電極面；連接電極面，其與所述的主電極面絕緣隔離；且相鄰的兩層電極面的主電極面與連接電極面電連接。
3.根據權利要求2所述的多層壓電元件，其特征在于所述互相間隔的兩層電極面的主電極面及連接電極面基本在同一區域位置，在所述多層結構從表層至底層設有兩個貫穿孔，所述兩個貫穿孔分別位于最上一層電極面的主電極面和連接電極面位置，并分別依次貫穿各電極面的連接電極面和主電極面，且所述貫穿孔內設置有導電介質。
4.根據權利要求2或3所述的多層壓電元件，其特征在于所述主電極面面積大于連接電極面的面積。
5.根據權利要求2或3所述的多層壓電元件，其特征在于所述連接電極面位于電極面的角部。
6.根據權利要求2或3所述的多層壓電元件，其特征在于所述連接電極面位于電極面的中部。
7.根據權利要求5所述的多層壓電元件，其特征在于所述連接電極面為一個正方形。
8.根據權利要求2或3所述的多層壓電元件，其特征在于所述主電極面與連接電極面之間的隔離距離為0. 2-lmm。
9.根據權利要求2或3所述的多層壓電元件，其特征在于所述最表面的兩層電極面的表面上燒結有陶瓷保護面。
10.根據權利要求5所述的多層壓電元件，其特征在于相鄰的兩個電極面的連接電極面位于該兩個電極面的對角部位或相鄰角部位。
全文摘要
一種多層壓電元件的電極連接方法，將多層壓電元件得每一層的電極面分為主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面兩個部分，將相鄰兩層電極面的主電極面和連接電極面分別電連接。本發明還提供一種多層壓電元件，其包括多層陶瓷體面和多層電極面，每一層電極面包括主電極面和與之絕緣隔離的連接電極面，相鄰的兩層電極面的主電極面與連接電極面電連接。本發明巧妙地使得電極連接區域從元件邊緣移到了元件內部，從而減少了層間電極面未連接部分的面積，從原來的面狀結構減小為線狀結構，從而使得整個元件在變形或彎曲時的受力更為均勻，極大地減小了斷裂或者開裂的可能。
文檔編號H01L41/083GK102208526SQ201110144460
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者姜德星, 秦小勇, 苗洛祥, 鄭濤 申請人:廣州市番禺奧迪威電子有限公司