CN103337588B - 一种具有单面引线结构的压电激励器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有单面引线结构的压电激励器，包括压电片和贴附于其上下表面的电极及电极引线，原有上电极分为不对称的两块电极，其中较大的一块形成工作上电极，较小的一块通过银浆与原有下电极导通构成引线下电极，压电激励器位于振动薄膜下表面。本发明公开的上述压电激励器的制作方法，采用湿法刻蚀将上电极分为不对称的两块电极，将压电片与硅片键合在一起，化学机械法减薄压电片，采用低压化学气相沉积法在压电片的下表面沉积下电极，采用银浆把上电极分割出的小块电极与原有下电极导通构成引线下电极，把引线焊接在上下电极上。由于上下电极引线在同一个固定平面，避免薄膜周期振动过程中电极短路和引线脱落，提高了压电式合成射流器的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有单面引线结构的压电激励器，还涉及这种压电激励器的制作方法。
背景技术
压电激励是MEMS中常见的驱动方式。目前出现的一些压电激励器，是将上下电极分别贴附于压电片的上下表面，再将引线分别焊接在上下电极上。压电激励器粘接在弹性膜片上，通过引线对上电极和下电极加载周期性电压信号，压电片产生周期性纵向变形，带动膜片振动，完成驱动。但由于MEMS加工工艺和器件的特点会使下电极引线因膜片周期振动接触到上电极而出现上下电极短路的情况，或者悬置的下电极引线因膜片周期振动而脱落。
参照图3。文献“专利号为200710018045.1的中国专利压电式合成射流器及其制作方法”公开了一种采用压电激励的合成射流器，该合成射流器采用MEMS刻蚀技术在硅基体上加工出合成射流器的腔体7和喷口1结构，再用粘接的方法将硅基盖板2和硅基体3进行装配，完成器件加工。该技术获得了毫米量级尺寸的微型射流器，但是由于其压电激励器中引线分别焊接在上下电极上，当合成射流器工作时下电极的引线在振动过程中容易与上电极接触导致短路，或者悬置的下电极引线因膜片周期振动而脱落。
发明内容
为了克服现有压电激励器中上下电极容易短路、下电极引线容易脱落的不足，本发明提供了一种具有单面引线结构的压电激励器及其制作方法。
本发明所采用的技术方案：一种具有单面引线结构的压电激励器，依次包括上电极、压电片6和下电极8；上电极与待驱动物体粘接，上电极被隔离槽分割为相互独立的工作上电极4和引线下电极10；引线下电极10与下电极8通过涂敷的银浆11导通；通过焊接在工作上电极4上的上电极引线5为工作上电极4加载电压，通过焊接在引线下电极10上的下电极引线9为下电极10加载电压。
为了避免银浆涂敷对待驱动物体的破坏，保证隔离槽被压电片6密封以避免银浆进入。
为了刻蚀出上电极并且避免下电极8与压电片6面积相同时导致下电极8接触到上电极而短路，因此设计压电片6的外形轮廓包含于上电极之内，下电极8的外形轮廓包含于压电片6之内。
所述的压电激励器水平截面形状是正方形、矩形或圆形。
所述的上、下电极材料是银，也可以是铂或者其它金属。
所述的电极引线材料是铝，也可以采用金、铜或者其它金属。
一种具有单面引线结构的压电激励器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在压电片6的上电极刻蚀出隔离槽，将上电极分割为相互独立的工作上电极4和引线下电极10；
步骤2：将上电极与包含待驱动结构的物体粘接在一起；
步骤3；减薄压电片6；
步骤4；在压电片的下表面沉积下电极8；
步骤5；图形化下电极8和压电片6；
步骤6；将引线下电极10和下电极8通过涂敷的银浆11导通；
步骤7；将粘接后得到的整体器件上的重复单元分割成小片；
步骤8：将上电极引线5焊接在工作上电极4上，将下电极引线9焊接在引线下电极10上。
本发明的有益效果是：通过隔离槽将原有上电极分割成独立的工作上电极4和引线下电极10，其中的工作上电极4形成新的上电极，把其中较小的引线下电极10通过银浆11与下电极8导通构成新的下电极。通过工作上电极4和引线下电极10分别对上、下电极加载电压，因为工作上电极4和引线下电极10直接贴附于包含待驱动结构的物体上，所以这样使得上下电极的引线焊接在同一个固定平面上，避免下电极引线直接焊接在悬置的下电极8上，解决了膜片在周期性振动过程中出现的下电极引线接触到上电极而使电极短路的问题，同时可以避免悬置的下电极引线因膜片周期性振动而脱落的情况。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是实施例中具有单面引线结构的压电激励器安装于合成射流器的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是现有技术压电式合成射流器结构示意图。
图中，1-喷口，2-硅基盖板，3-硅基体，4-工作上电极，5-上电极引线，6-压电片，7-腔体，8-下电极，9-下电极引线，10-引线下电极，11-银浆。
具体实施方式
本实施例是驱动装置为一个具有单面引线结构的压电激励器的合成射流器。
合成射流器是流动控制领域中重要的器件之一，它采用压电、静电或电磁等驱动方式使其弹性膜片产生悬置振动，从而引起腔体体积的周期性变化，由此将外界气体不断地通过喷口吸入和排出空腔，在不需额外气源的情况下产生合成式射流，实现流场的主动控制。压电驱动式合成射流器具有结构简单、工作频带宽、响应迅速快等特点，是目前研究最多、应用前景最广泛的一种合成射流器。
参照图1、图2。本实施例中驱动装置为具有单面引线结构的压电激励器的合成射流器，硅基体3上刻蚀有腔体7，硅基体3上表面与硅基盖板2键合，且硅基盖板2有喷口1使得腔体7与外界连通；硅基体3上腔体7未贯通部分形成具有单面引线结构的压电激励器位于膜片下方；所述的具有单面引线结构的压电激励器依次包括上电极、压电片和下电极；所述上电极被隔离槽分割为相互独立的工作上电极4和引线下电极10，上电极与振动膜片粘接；引线下电极10与下电极8通过涂敷的银浆11导通；通过焊接在工作上电极4上的上电极引线5为工作上电极4加载电压，通过焊接在引线下电极10上的下电极引线9为引线下电极10加载电压；隔离槽被压电片6密封避免银浆进入。
本实施例中一种具有单面引线结构的压电激励器制作方法如下：
步骤1：在压电片6的上电极光刻形成掩膜，湿法刻蚀出隔离槽，将上电极分割为相互独立的工作上电极4和引线下电极10；
步骤2：将上电极与合成射流器振动膜片键合在一起；
步骤3；采用化学机械法减薄压电片6；
步骤4；在压电片的下表面沉积下电极8；
步骤5；采用湿法刻蚀的方法图形化下电极8和压电片6；
步骤6；将引线下电极10和下电极8通过涂敷的银浆11导通；
步骤7；将键合后的压电片和硅片划片，获得重复单元的器件；
步骤8：将上电极引线5焊接在工作上电极4上，将下电极引线9焊接在引线下电极10上。
Claims (7)
1.一种具有单面引线结构的压电激励器，包括上电极、压电片(6)和下电极(8)；上电极与待驱动物体粘接，其特征在于：所述上电极被隔离槽分割为相互独立的工作上电极(4)和引线下电极(10)；引线下电极(10)与下电极(8)通过涂敷的银浆(11)导通；通过焊接在工作上电极(4)上的上电极引线(5)为工作上电极(4)加载电压，通过焊接在引线下电极(10)上的下电极引线(9)为下电极(10)加载电压。
2.一种如权利要求1所述的具有单面引线结构的压电激励器，其特征在于：所述上电极上的隔离槽被压电片(6)密封。
3.一种如权利要求1所述的具有单面引线结构的压电激励器，其特征在于：所述压电片(6)的外形轮廓小于上电极外形轮廓，下电极(8)的外形轮廓小于压电片(6)外形轮廓。
4.一种如权利要求1所述的具有单面引线结构的压电激励器，其特征在于：所述压电激励器水平截面形状是矩形或圆形。
5.一种如权利要求1所述的具有单面引线结构的压电激励器，其特征在于：所述上、下电极材料是银或铂。
6.一种如权利要求1所述的具有单面引线结构的压电激励器，其特征在于：所述电极引线材料是铝或金或铜。
7.一种如权利要求1-6之一的具有单面引线结构的压电激励器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在压电片(6)的上电极刻蚀出隔离槽，将上电极分割为相互独立的工作上电极(4)和引线下电极(10)；
步骤2：将上电极与包含待驱动结构的物体粘接在一起；
步骤3；减薄压电片(6)；
步骤4；在压电片的下表面沉积下电极(8)；
步骤5；图形化下电极(8)和压电片(6)；
步骤6；将引线下电极(10)和下电极8通过涂敷的银浆(11)导通；
步骤7；将粘接后得到的整体器件上的重复单元分割成小片；
步骤8：将上电极引线(5)焊接在工作上电极(4)上，将下电极引线(9)焊接在引线下电极(10)上。
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