CN104078559A - 压电振动模块 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种能够提高压电元件和布置在该压电元件上的外部电极之间的粘结性的压电振动模块，所述压电振动模块，包括：压电元件，该压电元件中印制有第一内电极和第二内电极的图案，并且其外表面上具有与第一内电极电连接的第一外电极和与第二内电极电连接的第二外电极，其中，第一外电极和第二外电极由银材料制得并形成在所述压电元件的所述外表面上。

Description

压电振动模块

相关申请的交叉引用

本申请要求名称为“压电振动模块”，申请日为2013年3月29日，申请号为10-2013-0034735的韩国专利申请的优先权，其在此作为参考全部引入到本申请中。

技术领域

本发明涉及一种压电振动模块。

背景技术

通常，在便携式电子设备例如手机、电子书终端、游戏机、便携式媒体播放器（PMP）等中，振动功能已被使用以用于各种用途。

特别是，用于产生振动的振动产生装置已主要安装在便携式电子设备中，从而起到无声接收信号的提醒功能。

根据便携式电子设备的多功能化，振动产生装置普遍要求微型化、集成化以及多功能化。

此外，根据使用者对便携式电子设备简易使用的最近需求，通过触摸电子设备来执行输入的触摸式设备已基本上被采用。

最近普遍使用的触觉设备的观念广泛包括反映界面使用者的直观体验的概念和触摸的多元化反馈概念，以及通过触摸来执行输入的概念。

上述提到的触觉设备通常通过电力施加于压电元件产生的重复压缩和/或伸展变形来提供振动，专利文件1已公开了一种使用压电元件的振动器。

专利文件1中公开的振动器使用机械能来产生振动，该振动器包括上壳体，下壳体，设置在下壳体的上方并在施加电压时振动的压电元件，设置在压电元件上方的弹性单元，以及被弹性单元弹性地支撑的重量体。

压电元件通过印刷电路板从外部施加有电流，并对通过压电元件的电流作出回应，从而产生物理力矩或位移力，从而在垂直方向或水平方向上产生平动。

然而，专利文件1公开的振动器并没有详细描述压电元件和电流应用示意图。对本领域技术人员已知的是，当压电元件从印刷电路板接收施加的信号时，压电元件焊接在印刷电路板端部的外部电极将在重复振动运动的作用下与压电元件脱离的现象将经常发生。

因此，应当考虑另一种在连续振动状态下能够提高压电元件和外部电极之间的粘结性的方法。

[现有技术文件]

[专利文件]

（专利文件1）公开号为10-2006-0000894的韩国专利。

发明内容

本发明努力提供一种能够提高压电元件和形成在压电元件上的外部电极之间的粘结性的压电振动模块。

根据本发明的优选实施方式，提供一种压电振动模块，包括：压电元件，该压电元件中印制有第一内电极和第二内电极的图案，并且其外表面上具有与第一内电极电连接的第一外电极和与第二内电极电连接的第二外电极，其中，第一外电极和第二外电极由银材料制得并形成在所述压电元件的所述外表面上。

所述第一外电极和所述第二外电极在银材料中附加地含有填充剂。所述填充剂由从包含铜、钯、以及铜和钯组合的组中选取的金属制得。

所述的压电振动模块还包括：通过向所述压电元件施加外部电力以重复进行伸展和压缩变形来产生振动力；上壳体，该上壳体的底面敞开并形成有内部空间；下壳体，该下壳体连接到所述上壳体的所述底面以遮蔽所述上壳体的所述内部空间；振动板，该振动板包括平直的底板，所述压电元件安装在所述底板上，所述底板具有一对在所述底板的两侧的中部垂直向上站立的上板，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内以被垂直地驱动；以及柔性印刷电路板，柔性印刷电路板的一侧端部接触所述压电元件，另一侧端部伸到所述压电振动模块的外部。

所述振动板上附加地具有重量体，该重量体布置在一对所述上板之间以增加所述压电元件的所述振动力。

所述下壳体和所述底板以预定的间距彼此相间隔地设置，以便不影响压电元件的压缩和/或伸展变形。

所述压电振动模块还包括位于所述振动板和所述上壳体之间的第一缓冲件。

所述压电振动模块还包括位于所述振动板和所述下壳体之间的第三缓冲件。

所述压电振动模块还包括布置在所述重量体两侧下方的第二缓冲件。

所述柔性印刷电路板（FPCB）具有端子，以向所述压电元件的所述第一外电极和第二外电极施加电力。

所述第一外电极和所述第二外电极通过焊接部电连接于所述柔性印刷电路板的各自的端子。

附图说明

本发明的以上和其他目的、特征和优点将从以下结合附图的详细说明中更清楚地理解，其中：

图1表示根据本发明优选实施方式的将压电元件和柔性印刷电路板连接到压电振动模块的状态示意图；

图2表示根据本发明优选实施方式的压电振动模块的立体图；

图3表示图2显示的压电振动模块的分解立体图；

图4表示图2显示的压电振动模块的剖视图。

具体实施方式

本发明的目的、特征和优点将从以下结合附图对优选实施方式的详细说明中更清楚地理解。全部附图中，相同的参考数字用于表示相同或相似的部件，并且省略对其多余的描述。此外，在以下描述中，术语“第一”，“第二”，“一侧”，“另一侧”等等用于将特定的部件与其他部件区分，但是并不能认为这些术语对这些部件的配置构成限制。进一步，在本发明的描述中，需要确定的是，当相关现有技术的详细描述将使本发明的主旨不清楚时，将省略对该现有技术的描述。

以下，参考附图来详细说明本发明的优选实施方式。

图1表示根据本发明优选实施方式的将压电元件和柔性印刷电路板连接到压电振动模块的状态示意图。

根据本发明优选实施方式的压电振动模块通过从印刷电路板300，优选地，从柔性印刷电路板300（以下表示为FPCB）施加电力，使压电元件200重复进行压缩和/或伸展变形来产生振动。

优选地，压电振动模块1（参见图2和3）在压电元件200的外部电极221和222与FPCB300的端部之间通过焊剂和/或导电胶来电连接。

在薄塑模板上交替印制以所需形式设计的第一内电极211和第二内电极212的图案，然后将各个具有内部电极211和212的印制板层压为多层形状，最后对层压的印制板进行烧制，从而将压电元件200集成为一个元件。在压电元件200外表面两侧的端部，压电元件200的第一外电极221电连接于第一内电极211，并且第二外电极222电连接于第二内电极212。第一外电极221和第二外电极222通过焊接部401和402电连接于FPCB300的每个端子，例如，以牢固地安装。作为参考，根据本发明的优选实施方式，FPCB300一侧的端部容纳在压电振动模块中，以如上所述方式连接于压电元件200的第一外电极221和第二外电极222，而FPCB300另一侧的端部则被引到被上壳体和下壳体覆盖的压电振动模块的外部。

另外，压电元件200可被配置为以单层形式或多层形式来层压。以多层形式层压的压电元件可以确保在低外部电压下要求激励压电元件的电场。由于根据本发明优选实施方式的降低压电振动模块的激励电压的效果能够获得，因此本发明优选地使用以多层形式来层压的压电元件200。

另外，压电元件200可以以多层形式来制造，以具有预定的厚度，从而与使用者所需的震荡频率相一致，同时，降低压电振动模块的高度。

通常，通过将第一外电极221和第二外电极222布置在压电元件200的外表面上，以使其相互隔开，并使用电极薄膜形成工艺，例如浸渍方案、丝网印刷方案或喷射方案来施加或沉积银材料导电胶来形成第一外电极221和第二外电极222。

压电元件200的压缩和伸展变形重复进行的情形下，在意外掉落碰撞时或者经过大约几百万次的压缩和伸展变形后的激励中，由于压电元件200和外部电极221和222之间热膨胀系数的差别，根据本发明优选实施方式的应用到压电元件200的外表面上的第一外电极221和第二外电极222将经常从压电元件200脱层。

为了确保布置在压电元件200和FPCB300之间的第一外电极221和第二外电极222的导电性，本发明对第一外电极221和第二外电极222使用纯银材料的导电膏，银材料的导电膏被烧结到690°-750°来使用。

优选地，本发明附加地包括能够提高纯银制得的第一外电极221和第二外电极222的粘结性的填充剂，以提高压电元件200和形成在压电元件200的外表面上的外部电极222之间的粘结性。

特别是，用于外部电极221和222的填充剂是从包括铜、钯、以及铜和钯组合的组中选取的金属，并附加地包含在纯银中以使用。包含有填充剂的外部电极221和222能够以如上所述的方式保持导电性并提高压电元件200的粘结性，从而与现有的仅通过银制造的压电元件相比，能够显著地减少脱层现象。

从包括铜、钯、以及铜和钯组合的组中选取并增加到银材料中的金属具有抵抗应力冲击和热冲击的特性，同时并不影响压电元件200的压电特性。这能够提高压电元件和外部电极之间的连接状态。

参考图2-4，根据本发明优选实施方式的压电振动模块1被配置为具有上壳体110，振动板120，重量体130和下壳体140，压电振动模块1可用作将振动力传递到例如触摸屏幕板（未显示）的单元。在此，图4显示了一种状态，其中，上壳体和相应的缓冲件被移除，使得根据本发明优选实施方式的压电振动模块的相应结构部件之间配置状态可被确认。

上壳体110可具有盒形形状，在该盒形形状中，上壳体110具有敞开的一侧并接收驱动体，也就是说，连接有压电元件200的振动板120设置在上壳体110的内部空间。

振动板120凭借与压电元件200一体的重复伸展和压缩变形，通过弯曲操作来将压电元件200的振动力传递到外部部件，振动板120包括平直的底板121。底板121包括设置在其平直的一个表面（具体地，下表面）上的压电元件200，并包括布置在其另一个表面（具体地，上表面）上的重量体130。振动板120安装有施加电流以激励压电元件200的柔性印刷电路板300（以下表示为FPCB）。

具体地，振动板120由具有弹性力的金属材料例如不锈钢（SUS）制得，使得压电元件200在从FPCB300施加外部电流将重复伸展和压缩变形时，振动板120可与压电元件200一起整体变形。另外，在振动板120和压电元件200仅以压焊连接方案来相互连接的情形下，为了防止由于压焊件提前固化而导致的弯曲现象，振动板120可由不胀钢制得，不胀钢是一种具有与压电元件类似的热膨胀系数的材料。

如上所述，振动板120由具有与压电元件类似的热膨胀系数的不胀钢材料制得。因此，由于在高温外部环境下操作或热冲击时，压电元件200产生的热应力将减小，压电恶化现象即电特性变坏能够被防止。

可选择地，如图所示，除了平直的底板121之外，振动板120可包括一对在垂直向上方向上站立在底板121两侧的上板122。上板122固定于底板121的中部。底板121和上板122可形成为整体的单一部件，或者以多种粘结方式相互牢固地连接。

一对上板122可通过例如以底板121的宽度来相互平行地设置，并且重量体130可布置在一对上板122之间。重量体130为尽可能增加振动力的媒介，并从其中部朝向其两端部向上倾斜地形成，以防止与振动板120的底板121接触。因此，上板122也从其中部到其两端部向上倾斜地形成，以类似于重量体130的侧部形状。

如上所述，在振动板120包括上板122的结构中，由于重量体130并不接触底板121，压电元件200也可设置在底板121的平直的一个表面上。

作为参考，重量体130可由金属材料，优选地，由在相同体积下具有相对高密度的钨材料制得。

下壳体140由大体上具有如图所示的细长扁平形状的板制得，并形成有可与上壳体110的敞开下表面闭合的尺寸和形状。

上壳体110和下壳体140可以本领域技术人员熟知的多种方案，例如铆接方案，焊接方案，粘结方案等来相互连接。

在向压电元件200施加电力的情形下，压电元件200完全依附到底板121，通过伸展或压缩变形，底板121的中部将产生运动。由于该运动是在底板121固定到下壳体140的两端部的状态下产生的，振动板120的中部将在垂直方向上变形。

即使在以上所述的振动板120在垂直方向上振动的情况下，振动板120应该以预定的间距与上壳体110和下壳体140平行地隔开，以防止其与上壳体110和下壳体140接触。

特别地，根据本发明的优选实施方式的压电振动模块1形成有连接端141，连接端141在下壳体140的两端部上垂直向上凸出。两个连接端141支撑振动板120的底板121的两端部，使得下壳体140和压电元件200相互隔开。平直的底板121坐落在下壳体140两端部上形成的连接端141上，并在振动板120的底板121和下壳体140之间具有间隔，从而能够在底板121和下壳体140之间提供间隔。

另外，连接端141设置有导向槽142，从而提供能够供FPCB300通过的路径。这允许FPCB300穿过压电振动模块1的一部分并延伸到外部，而与其它配置部件不接触。

与此不同，底板121可通过在其两端部垂直向下凸出的台阶部（未显示）连接并固定到下壳体140的两端部。

可选择地，重量体130的上部坐落有一个或多个第一缓冲件410，其中，重量体130的上部被布置成面对上壳体110的上表面的内侧。由于在外部冲击，例如，压电振动模块1掉落时或根据压电元件200的驱动位移的增加而导致与内部结构部件碰撞时，直接的冲击力将传递给包括压电元件200的振动板120，第一缓冲件410可以提前防止损坏压电元件200。

此外，根据本发明优选实施方式的压电振动模块1包括位于重量体130的两端下方的第二缓冲件430，其中，第二缓冲件430可以防止重量体130和底板121之间的直接接触。

此外，根据本发明优选实施方式的压电振动模块1包括设置在下壳体140的中部上的第三缓冲件440，从而通过第三缓冲件440，可以防止底板121和下壳体140之间的直接接触。

可选择地，第一缓冲件410，第二缓冲件430，以及第三缓冲件440可以由橡胶材料制成，但并不限于此，也可以由不同的材料来制造。

根据本发明的优选实施方式，本发明提供的压电振动模块能够提高压电元件的外部电极和该压电元件之间的粘结性，从而能够在压电元件从柔性印刷电路板施加有电流而产生伸展和收缩变形的情形下，将压电元件和外部电极之间的脱层现象导致的分离降低到最低程度。

本发明可以仅通过简单地将填充剂添加到压电元件的外部电极来获得以上所述的效果，而不需要单独的结构部件，以防止产生如上所述的脱层现象。

虽然本发明的实施方式为了说明的目的而被公开，但应该理解的是，本发明并不局限于此，本领域技术人员将会理解，各种修改，增加和替换都是可能的，而不脱离本发明的范围和精神。

因此，任何以及所有的修改，变化或等效配置，都应认为是处在本发明的保护范围之内，并且本发明的具体范围由所附的权利要求书公开的。

Claims (13)

1.一种压电振动模块，包括：

压电元件，该压电元件中印制有第一内电极和第二内电极的图案，并且所述压电元件的外表面上具有与所述第一内电极电连接的第一外电极和与所述第二内电极电连接的第二外电极，

其中，所述第一外电极和所述第二外电极由银材料制得并形成在所述压电元件的所述外表面上。

2.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一外电极和所述第二外电极在银材料中附加地含有填充剂。

3.根据权利要求2所述的压电振动模块，其中，所述填充剂由从包含铜、钯、以及铜和钯组合的组中选取的金属制得。

4.根据权利要求1所述的压电振动模块，还包括：

通过向所述压电元件施加外部电力以重复进行伸展和压缩变形来产生振动力；

上壳体，该上壳体的底面敞开并形成有内部空间；

下壳体，该下壳体连接到所述上壳体的所述底面以遮蔽所述上壳体的所述内部空间；

振动板，该振动板包括平直的底板，所述压电元件安装在所述底板上，所述底板具有一对在所述底板的两侧的中部垂直向上站立的上板，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内以被垂直地驱动；以及

柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板的一侧端部接触所述压电元件，另一侧端部伸到所述压电振动模块的外部。

5.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述振动板上附加地具有重量体，该重量体布置在一对所述上板之间以增加所述压电元件的所述振动力。

6.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述下壳体和所述底板以预定的间距彼此相间隔地设置。

7.根据权利要求4所述的压电振动模块，还包括位于所述振动板和所述上壳体之间的第一缓冲件。

8.根据权利要求4所述的压电振动模块，还包括位于所述振动板和所述下壳体之间的第三缓冲件。

9.根据权利要求5所述的压电振动模块，还包括布置在所述重量体两侧下方的第二缓冲件。

10.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述柔性印刷电路板具有端子，以向所述压电元件的所述第一外电极和第二外电极施加电力。

11.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第一外电极和所述第二外电极通过焊接部电连接于所述柔性印刷电路板的各自的端子。

12.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述下壳体具有从所述下壳体的两端部垂直向上凸出的连接端。

13.根据权利要求12所述的压电振动模块，其中，所述连接端形成有导向槽。