CN101159308A - 多层压电式微位移致动器 - Google Patents

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潘铁政
王晓峰
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    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes

Abstract

多层压电式微位移致动器，由多个压电陶瓷层叠堆成压电陶瓷堆，该多个压电陶瓷层两两之间分别设有多个内电极，该多个内电极形成两个彼此非接触的内电极组，该两个内电极组以交替方式分别向该压电陶瓷堆两侧延伸，并分别与设于该压电陶瓷堆两侧的两个外电极导通连接，该两个外电极分别由位于该压电陶瓷堆内侧、具有防导电离子迁移的导电阻挡层和位于外侧、具有防裂缝的导电弹性层组成。该导电阻挡层由至少包含铜、镍、钯、铝及合金中一种材料组成。该导电弹性层为具有导电介质的软性或弹性导电胶或导电胶带，本发明具有非常简单、易行、有效和经济，并能防止导电离子迁移、防止伸缩过程中导电材料裂缝。

Description

多层压电式微位移致动器
技术领域
本发明涉及一种多层压电式微位移致动器的改进。
背景技术
这种多层压电式微位移致动器是公知的。
多层压电式微位移致动器的制作方法来源于独石电容器，它是利用多个具有内电极的膜片按照一定的方式叠堆，通过等静压压制，然后切割成所需大小后共烧；也可采用先制成压电陶瓷单片，再利用其银电极在加高温时粘接或采用胶粘剂粘接的假独石方法。
在传统的微致动器中，两组内电极通过涂覆在堆垛的两个侧面的金属层连接引出，如图1所示，由多个压电陶瓷层3之间内电极形成两组内电极1，并分别于该压电陶瓷层3两侧的两个外电极4导通连接。当微致动器在外加电压的作用下不断伸长或缩短，这些金属涂层受到较大的交变应力的作用，很易导致外电极产生裂纹，该裂纹能导致外电极的电阻变大而产生电弧，电弧使外电极很快断裂。外电极断裂导致电流的阻断，从而不能正常的工作，这些都是传统的微致动器的制作方法所存在的问题，如图2所示，出现外电极断裂层6。
另外在传统器件的绝缘边部分是不具备任何保护，而一般使用的电极材料为银，它的迁移能力较强，在一定的程度上会导致绝缘下降。在传统器件的绝缘边部分就存在着很大的隐患。
发明内容
为了弥补多层压电式微位移致动器传统制作方法的不足，本发明提供一种多层压电式微位移致动器，非常简单、易行、有效和经济，并具有防止导电离子迁移、防止伸缩过程中导电材料裂缝的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种多层压电式微位移致动器，由多个压电陶瓷层叠堆成压电陶瓷堆，该多个压电陶瓷层两两之间分别设有多个内电极，该多个内电极形成两个彼此非接触的内电极组，该两个内电极组以交替方式分别向该压电陶瓷堆两侧延伸，并分别与设于该压电陶瓷堆两侧的两个外电极导通连接，该两个外电极分别由位于该压电陶瓷堆内侧、具有防导电离子迁移的导电阻挡层和位于外侧、具有防裂缝的导电弹性层组成。
作为本发明的进一步改进，该导电阻挡层由至少包含铜、镍、钯、铝及合金中一种材料组成。
作为本发明的进一步改进，该导电弹性层为具有导电介质的软性或弹性导电胶或导电胶带。
作为本发明的进一步改进，一侧的该内电极组与另一侧的导电阻挡层之间形成绝缘间隔区。
本发明的有益技术效果：原有技术生产的多层压电式微位移致动器的电极存在两个问题：一是由于致动器的持续伸缩，使外电极产生较大的交变应力的作用而导致外电极产生裂纹或断裂；二是由于外电极的银离子迁移而导致另一组非接触内电极与外电极绝缘部分的绝缘阻抗下降的问题。
本发明中将外电极分成两层，即阻挡层及弹性层。
阻挡层的作用：一是与内电极良好连接，电流通过阻挡层流到内电极，驱动致动器；二是由于采用了防迁移材料，能阻止导电离子的迁移，从而解决了由于导电离子迁移而引起该外电极与另一组非接触的内电极的绝缘阻抗下降的问题。阻挡层在两个电极面上采用气相沉积法，化学沉积法或印刷法使之覆盖上一层镍，或者其他具有良好传导性能而且是能阻止导电离子迁移的金属或者合金。
弹性层是在涂覆的阻挡层上采用印刷、刮涂或粘接一层弹性或软性的导电胶层，所采用的导电胶具有极强的抗拉、抗折以及抗疲劳的特性，能保证在受强烈的交变应力作用下不会开裂及引起导电性下降，即使在这阻挡层开裂的情况下，电极还能具有良好的传导性能。
本发明很好的解决了多层压电式微位移致动器的外电极的导电离子迁移而使绝缘阻抗下降及导电层在较大的交变应力的作用下引起开裂的问题。
附图说明
图1为公知的多层压电式微位移致动器结构示意图；
图2为公知的多层压电式微位移致动器外电极开裂的示意图；
图3为本发明中多层压电式微位移致动器的一侧结构示意图；
图4为本发明中多层压电式微位移致动器当阻挡层断裂时弹性层接触良好的示意图。
具体实施方式
结合图1、图2、图3和图4，以下作进一步描述：
一种多层压电式微位移致动器，由多个压电陶瓷层3叠堆成压电陶瓷堆，该多个压电陶瓷层3两两之间分别设有多个内电极8，该多个内电极8形成两个彼此非接触的内电极组1，该两个内电极组1以交替方式分别向该压电陶瓷堆两侧延伸，并分别与设于该压电陶瓷堆两侧的两个外电极4导通连接，该两个外电极4分别由位于该压电陶瓷堆内侧、具有防导电离子迁移的导电阻挡层10和位于外侧、具有防裂缝的导电弹性层11组成。该导电阻挡层由至少包含铜、镍、钯、铝及合金中一种材料组成。该导电弹性层为具有导电介质的软性或弹性导电胶或导电胶带。一侧的该内电极组与另一侧的导电阻挡层之间有0.2～1mm绝缘间隔区9。
该压电陶瓷层3及内电极8的叠堆可采用独石共烧法，也可采用先制成压电单片并制作好内电极，再利用其内电极在加高温时粘接或采用胶粘剂粘接的假独石方法。
通过下面的叙述来描述本发明外电极制作方法。如图3所示，本发明的外电极有阻挡层10及弹性层11组成。
在压电陶瓷堆的内电极的延伸面采用气相沉积、化学沉积或印刷的方法制作阻挡层10，阻挡层采用铜、镍、钯、铝等抗迁移金属及这些材料的合金中的至少一种材料制作，阻挡层应与延伸的内电极良好接触。
在制作好的阻挡层上，采用印刷、刮涂、粘接或利用打胶机涂覆的至少一种方法制作外电极的弹性层11。弹性层采用各种导电介质的软性或弹性的导电胶或导电胶带制作，导电胶带应有一定厚度，使之能承受规定的电流。
多层压电式微位移致动器在工作时，电压通过外电极的弹性层输给阻挡层，通过阻挡层传输到各个内电极，使多层压电式微位移致动器产生相应的伸缩位移。
多层压电式微位移致动器在产生较大的交变位移时，阻挡层因没弹性，有可能会产生断裂层6，但阻挡层与弹性层紧密结合，弹性层具有足够的抗拉伸能力，不会影响外电极与内电极的导电区7。
在较强的电场作用下，很易引起导电离子的迁移，由于本发明使用了阻挡层，抑制了导电离子的迁移，所以其绝缘性能很稳定。

Claims (4)

1.一种多层压电式微位移致动器，由多个压电陶瓷层(3)叠堆成压电陶瓷堆，该多个压电陶瓷层(3)两两之间分别设有多个内电极(8)，该多个内电极(8)形成两组彼此非接触的内电极组(1)，该两组内电极组以交替方式分别向该压电陶瓷堆两侧延伸，并分别与设于该压电陶瓷堆两侧的两个外电极(4)导通连接，其特征在于，该两个外电极(4)分别由贴合于该压电陶瓷堆两侧的、防导电离子迁移的两导电阻挡层(10)和贴合于该两导电阻挡层(10)的、防裂缝的导电弹性层(11)组成。
2.如权利要求1所述的一种多层压电式微位移致动器，其特征在于，该导电阻挡层由至少包含铜、镍、钯、铝及合金中一种材料组成。
3.如权利要求1所述的一种多层压电式微位移致动器，其特征在于，该导电弹性层为具有导电介质的软性或弹性导电胶或导电胶带。
4.如权利要求1所述的一种多层压电式微位移致动器，其特征在于，该压电陶瓷堆一侧的该内电极组与该压电陶瓷堆另一侧的导电阻挡层之间形成绝缘间隔区(9)。
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