CN107665944A - 压电振动模块和具有压电振动模块的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压电振动模块和具有压电振动模块的电子装置,压电振动模块包含:壳套,其中提供预定空间;压电振动部件,其提供于壳套中,根据所施加电压振动,且包含压电元件;重量部件,其提供于壳套中且提供成与压电振动部件的一部分接触;以及至少一个固定部件,其提供于压电振动部件的一个区中且接触和固定重量部件。因此,能够防止归因于外部冲击和重量部件的脱离而对压电振动部件造成的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电振动模块,且更明确地说涉及一种压电振动模块和一种具有所述压电振动模块的电子装置,所述压电振动模块在电子装置中用作触觉反馈构件。
背景技术
压电材料在压力施加到其上时产生电压(压电效应),且当电压施加到其上时归因于其中压力的改变而产生其体积或长度的增加或减小(逆压电效应)。压电振动模块通过使用逆压电效应而被广泛地采用,用于各种电子装置,例如移动电话、便携式多媒体播放器(PMP)和游戏机。
用于移动电话等的压电振动模块可用作触觉反馈构件,其以振动响应于用户的触摸。触觉反馈指代当用户触摸对象时可由用户的指尖(手指或触控笔的尖端)感测到的触摸的感觉。如果触觉反馈构件可在人触摸虚拟对象(例如,窗口屏幕上的按钮显示)时以类似于触摸实际对象(实际按钮)的情况的职责再现动态特性(按压按钮时传递到手指的振动、触摸感觉,和操作声音等),那么所述触觉反馈构件可认为是最理想的。因此,压电振动模块需要提供足够的振动力,人可借助该足够的振动力经由触摸的感觉感测振动。
作为此压电振动模块的一实例,第10-0502782号韩国专利(下文称作相关专利)揭示一种压电振动模块,其在振动板的一个表面或两个表面上装备有多个压电板。然而,仅利用类似于其中压电板附接到振动板的相关专利的结构,难以产生电子装置所需的足够的振动力。也就是说,不存在实用性,不仅因为振动的振幅太小,而且因为振动力明显小于由扁平型(coin-type)振动马达产生的振动力,扁平型振动马达现如今被使用且使用电磁体原理或螺线管型振动装置。
为了增加振动力,可通过附接在压电振动部件上而使用具有大质量的重量部件。也就是说,重量部件通过使用粘合剂等耦合在在垂直方向上产生振动的压电振动部件上,借此增加振动力。举例来说,此压电振动模块在电子装置中的一个区中提供,且在电子装置的垂直方向上振动,借此向整个移动电话提供振动。
然而,压电振动部件可能归因于使用具有大质量的重量部件的压电振动模块中的冲击而损坏。也就是说,重量部件经由粘合剂等耦合到压电振动部件上,当冲击归因于电子装置的掉落而施加到压电振动模块时,重量部件脱离压电振动部件,且冲击归因于重量部件的质量而施加到压电振动部件,且因此,压电振动部件可损坏。由此,当损坏时,压电振动部件不以反馈响应,且借此失去作为压电振动模块的功能。此外,当重量部件脱离时,压电振动模块的谐振频率改变,且因此,压电振动模块变得不能以谐振频率振动。
[现有技术文献]
(专利文献1)第10-0502782号韩国专利
发明内容
本发明提供一种压电振动模块,其能够防止归因于外部冲击和重量部件的脱离而对压电振动部件造成的损坏。
本发明还提供一种压电振动模块,其能够通过包围和借助提供于压电振动部件的一个区中的耦合部件固定重量部件来防止重量部件脱离压电振动部件。
本发明还提供一种具备所述压电振动模块的电子装置。
根据示范性实施例,一种压电振动模块包含:壳套,其中提供预定空间;压电振动部件,提供于壳套中,根据所施加电压振动,且包含压电元件;重量部件,提供于壳套中且提供成与压电振动部件的一部分接触;以及至少一个固定部件,提供于压电振动部件的一个区中以接触和固定重量部件。
压电元件可包含:基底;多个压电层,其形成于基底的至少一个表面上;多个内部电极,形成于所述多个压电层之间;以及外部电极,提供在外部且适于与所述多个内部电极连接。
基底的厚度可为压电元件的厚度的近似1/150到近似1/3。
压电层的厚度可等于或大于基底的厚度或内部电极的厚度。
基底的厚度可为压电元件的厚度的近似1/30到近似1/3。
压电层各自可包含至少一个孔隙。
内部电极可具有拥有不同厚度的至少一个区。
内部电极具有的面积可为压电层的面积的近似10%到97%。
压电层可包含晶种组合物。
压电层可包含:取向原材料组合物,由具有钙钛矿晶体结构的压电材料形成;以及氧化物,分布在取向原材料组合物中且具有通式ABO3,其中A为二价金属元素,且B为四价金属元素。
晶种组合物可在至少一个方向上在近似1μm到近似20μm的长度中取向。
可提供固定部件以从压电振动部件的侧表面包围重量部件的侧表面和上表面。
压电振动模块可进一步包含接纳凹槽,其形成于重量部件的侧表面和上表面中且接纳固定部件。
固定部件可形成为具有重量部件的长度的近似5%到近似50%的宽度。
压电振动模块可进一步包含以下中的至少一者:额外固定部件,其提供在重量部件上以额外固定重量部件;耦合部件,其经提供以耦合到压电元件的边缘和振动板;以及加强部件,提供在压电元件的不接触振动板的另一表面上。
压电振动模块可进一步包含提供于壳套中的至少一个缓冲器部件。
缓冲器部件可包含以下中的至少一者:第一缓冲器部件,提供在下部壳套和压电振动部件之间;第二缓冲器部件,提供在压电振动部件和重量部件之间;第三缓冲器部件,提供在重量部件和上部壳套之间;以及第四缓冲器部件,提供在壳套的内侧表面和重量部件的侧表面之间。
根据另一示范性实施例,一种电子装置包含根据示范性实施例的经提供以接触外壳或面板的至少一个压电模块。
电子装置可进一步包含提供于压电振动模块的壳套中的至少一个缓冲器部件。
压电振动部件可通过使用双面胶带、泡沫胶带、聚硅氧垫片、螺钉和耦合销中的一或多者来紧固。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述可以更详细地理解示范性实施例,在所述附图中:
图1到图5(d)是用于描述根据第一示范性实施例的压电振动模块的视图。
图6和图7是根据示范性实施例使用的压电元件的透视图和横截面图。
图8(a)、图8(b)和图9是用于描述示范性实施例中使用的陶瓷烧结主体的特性的视图。
图10到图14(b)是用于描述示范性实施例中使用的陶瓷烧结主体的实例和比较实例的视图。
图15和图16是根据第二示范性实施例的压电振动模块的分解透视图和横截面图。
图17到图19是根据其它示范性实施例的压电振动模块的横截面图。
图20(a)至图20(e)为用于描述示范性实施例的各种经修改实例的示意图。
图21和图22是用于描述根据示范性实施例的压电振动模块中的电子装置的耦合类型的视图。
图23(a)到图25(d)是用于描述根据其它示范性实施例的压电振动模块中的电子装置的耦合类型的视图。
附图标号说明
1000:壳套;
1100:下部壳套;
1110:平面部;
1120:侧表面部;
1200:上部壳套;
1210:平面部;
1220:第一延伸部;
1230:第二延伸部;
1235:开口;
1236:导孔;
1240:第三延伸部;
2000:压电振动部件;
2100:压电元件;
2110:基底;
2120:压电层;
2121:压电层;
2122:压电层;
2123:压电层;
2124:压电层;
2125:压电层;
2126:压电层;
2127:压电层;
2128:压电层;
2131:内部电极;
2132:内部电极;
2133:内部电极;
2134:内部电极;
2135:内部电极;
2136:内部电极;
2137:内部电极;
2138:内部电极;
2139:表面电极;
2140:外部电极;
2141:外部电极;
2142:外部电极;
2200:振动板;
2210:延伸板;
2220:开口;
3000:重量部件;
3100:接触部;
3200:接纳凹槽;
4000:固定部件;
4100:第一固定部件;
4200:第二固定部件;
5100:第一缓冲器部件;
5200:第二缓冲器部件;
5300:第三缓冲器部件;
6100:耦合部件;
6200:耦合部件;
7000:加强部件;
8000:额外固定部件;
9000:外壳;
9100:粘合剂部件。
具体实施方式
在下文中,将参考附图来详细描述本发明的示范性实施例。然而,本发明可以用不同形式体现并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反地,提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的,并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。
图1为根据第一示范性实施例的压电振动模块的视图,且图2为分解透视图。此外,图3为分解透视图,且图4为局部透视图。并且,图5(a)至图5(d)为根据各种示范性实施例的压电振动模块的一些区的示意图。并且,图6和7为根据示范性实施例使用的压电元件的透视图和横截面图。
参看图1到图5(d),根据第一示范性实施例的压电振动模块可包含:壳套1000,其具备用于产生振动的空间;压电振动部件2000,其提供于壳套1000的内部空间中以产生振动;重量部件3000,其提供于壳套1000的内部空间中,耦合到压电振动部件2000的一部分,且放大压电振动部件2000的振动;以及固定部件4000,其提供于压电振动部件2000的至少一个区中以固定重量部件3000。
1.1.壳套
壳套包含下部壳套1100和上部壳套1200,且可具有提供在其中的预定空间。也就是说,下部壳套1100和上部壳套1200经耦合以形成压电振动模块的外部形状,且可提供预定内部空间。
下部壳套1100提供在压电振动部件2000下方,且允许压电振动部件2000的至少一部分容纳在内部空间中。下部壳套1100可提供为这样的形状:举例来说,下部壳套1100在纵向方向(也就是说,X方向)上延伸,具有第一长度,且下部壳套1100在垂直于纵向方向的宽度方向(也就是说,Y方向)中延伸,具有第二长度,其中所述第一长度长于所述第二长度。也就是说,对应于压电振动部件2000和重量部件3000的长度的两侧可提供为较长,且对应于压电振动部件2000和重量部件3000的宽度的两侧可提供为较短。并且,下部壳套1100可在向上方向(也就是说,Z方向)中从纵向方向上的至少两侧延伸。也就是说,下部壳套1100可包含具有近似矩形形状的平面部1110,和从平面部1110的至少两侧向上延伸的至少一个侧表面部1120。平面部1110可与压电振动部件2000隔开预定距离以借此覆盖压电振动部件2000的下侧。侧表面部1120可从平面部1110的边缘的至少两个区朝上延伸。举例来说,侧表面部1120可从平面部1110的长侧的边缘朝上延伸。当然,侧表面部1120可从平面部1110的四个边缘朝上延伸。此处,当侧表面部1120从平面部1110的四个边缘延伸时,可以彼此不同的高度形成至少一或多个区。举例来说,在侧表面部1120中,由长侧形成的一个可形成为高于由短侧形成的一个。由此,即使当侧部1120形成为各种形状时,侧部1120也可耦合到上部壳套1200以覆盖侧表面。同时,平面部1110的长度可短于压电振动部件2000。也就是说,压电振动部件2000可提供为长于下部壳套1100的长度,且因此,其至少一部分可在下部壳套1100外部暴露。当然,压电振动部件2000可提供为短于下部壳套1100的长度,且借此还完全容纳在下部壳套1100中。由此,下部壳套1100的形状可以不同方式修改。
上部壳套1200提供在重量部件3000上方使得重量部件3000容纳在其中,且压电振动部件2000的至少一部分容纳在其中。也就是说,重量部件3000可提供在上部壳套1200内部,且压电振动部件2000可提供于下部壳套1100和上部壳套1200之间的空间中。上部壳套1200可提供为这样的形状:其彼此朝向的两个长侧较长,且其彼此朝向的两个短侧提供于垂直于长侧的方向中,使得沿着压电振动部件2000和重量部件3000的形状提供内部空间。也就是说,上部壳套1200可具有这样的形状:在纵向方向(也就是说,X方向)上且面朝彼此的两侧较长,且在宽度方向(也就是说,Y方向)上且面朝彼此的两侧较短。并且,上部壳套1200可从至少一个区朝下延伸。也就是说,上部壳套1200可包含近似矩形的平面部1210、从平面部1210的边缘朝向下部壳套1100延伸的第一延伸部1220,和在水平方向上从第一延伸部1220延伸的第二延伸部1230。平面部1210可经提供使得压电振动部件2000和重量部件3000的纵向方向上的两侧较长,且压电振动部件2000和重量部件3000的宽度方向上的两侧较短。并且,第一延伸部1220可从平面部1210的两个边缘朝下延伸,且可从平面部1210的边缘的至少一部分朝下延伸。也就是说,第一延伸部1220可从平面部1210的短侧朝下延伸。此外,第二延伸部1230可从第一延伸部1220水平地延伸。因此,上部壳套1200可具有这样的形状:在其宽度方向中朝向彼此的两个区在向下和水平方向中弯曲。第二延伸部1230可耦合到压电振动部件2000的预定区。同时,开口1235可形成于第二延伸部1230的预定区中,且与此对应,开口2220还可形成于压电振动部件2000中。上部壳套1200的开口1235和压电振动部件2000的开口2220形成为对准上部壳套1200和压电振动部件2000,且可用于在组装压电振动模块之后将压电振动模块固定到电子装置。同时,在上部壳套1200中,可形成从在平面部1210的长度方向中朝向彼此的两侧(也就是说,从长侧)朝下延伸的多个第三延伸部1240。第三延伸部1240可提供为具有预定宽度且在预定距离处,且可接触下部壳套1100的侧表面部1120。也就是说,上部壳套1200的第三延伸部1240可经提供以便从外部或从内部接触下部壳套1100的侧表面部1120。因此,压电振动模块可经实现使得压电振动部件2000和重量部件3000容纳在其中,上部壳套1200的第三延伸部1240接触下部壳套1100的侧表面部1120,且下部壳套1100和上部壳套1200借此耦合。并且,第一延伸部1220和第三延伸部1240中的每一者的高度可高于压电振动部件2000和重量部件3000的一部分的高度,使得压电振动部件2000和重量部件3000容纳在上部壳套1200和下部壳套1100之间。同时,至少一个孔洞(未图示)可形成于下部壳套1100和上部壳套1200中,且可借此连接外部端子。也就是说,至少一个孔洞可形成于下部壳套1100的平面部1110和上部壳套1100的平面部1210中的至少一者中,且可引入用于从外部供电的外部端子。外部端子可连接到压电振动部件2000的压电元件2100。
2.2.压电振动部件
压电振动部件2000可包含振动板2200和提供在振动板2200的至少一个表面上的压电元件2100。压电振动部件2000通过使用产生弯曲应变的逆压电效应(归因于施加电压)而产生振动。也就是说,压电元件2100根据所施加电压在垂直方向上经受膨胀和收缩运动,且振动板2200将所述运动变换为弯曲变形以在垂直方向上产生振动。此处,压电元件2100可包含基底、提供在基底的至少一个表面上的至少一个压电层,和内部电极。压电元件2100将通过使用图6、图7等更详细描述。压电元件2100通过使用粘合剂等附接到振动板2200的至少一个表面。此时,压电元件2100可附接在振动板2200的中心部分上,使得振动板2200的两侧的长度保持彼此相等。并且,压电元件2100可附接到振动板2200的上表面,还可附接到振动板2200的下表面,且还可附接到振动板2200的上表面和下表面。也就是说,当前实施例说明和描述以下情况:压电元件2100附接到振动板2200的下表面,但压电元件2100还可附接在振动板2200的上表面上,且可附接在振动板2200的上表面和下表面上。此处,压电元件2100和振动板2200可经由除粘合以外的各种方法固定。举例来说,振动板2200和压电元件2100通过使用粘合剂粘合,且还可通过使用粘合剂等粘合到振动板2200和压电元件2100的侧表面而固定。
振动板2200可通过使用金属、塑料等形成,且可通过层压不同种类的材料来使用至少双倍结构。压电元件2100和振动板2200以近似矩形板形状制造。也就是说,压电元件2100和振动板2200可以各自具有预定长度、宽度和厚度并且一个表面和另一表面彼此面对的形状制造。此处,振动板2200可制造为长于压电元件2100。并且,振动板2200可制造为长于重量部件3000。在压电振动部件2000中,振动板2200的一个表面接触压电元件2100的一个表面,且振动板2200的另一表面接触重量部件3000的一部分。也就是说,压电元件2100粘合到振动板2200的下表面上,且重量部件3000的一部分可耦合到振动板2200的上表面。此外,当压电元件2100附接到振动板2200的上表面时,压电元件2100和重量部件3000还可彼此接触和耦合。此处,压电振动部件2000和重量部件3000可经由粘合而固定。并且,振动板2200可经形成使得除附接到压电元件2100的区以外的预定区可朝外延伸。也就是说,如图2中所说明,形成延伸到附接到压电元件2100的区外部的延伸板2210,且延伸板2210可接触上部壳套1200的第二延伸部1230。换句话说,振动板2200可包含接触压电元件2100的区和接触上部壳套1200的第二延伸部1230的区。并且,开口2220可形成于延伸板2210中以便对应于第二延伸部1230的开口1235。同时,振动板2200的外侧中的耦合区,也就是说延伸板2210,可以各种形状提供。举例来说,延伸板2210还可具有这样的形状:延伸板2210朝下弯曲,随后朝上弯曲,再次朝向弯曲区的外部形成为平坦的,且平坦区可接触上部壳套1200的第二延伸部1230。
3.3.重量部件
重量部件3000具有拥有预定长度、宽度和厚度的近似六面体形状。并且,重量部件3000具有形成于压电振动部件2000侧上的接触部3100,且接触部件3100接触压电振动部件2000。也就是说,接触部3100可在重量部件3000的厚度方向上的重量部件3000的一个表面的中心部分上提供,所述表面面朝压电振动部件2000的一个表面,且可借此接触压电振动部件2000的中心部分。接触部3100可形成为在重量部件3000的一个表面的中心部分上伸出,所述一个表面提供为平坦的以便为水平的。重量部件3000的一个表面形成为朝向中心部分倾斜而与边缘成预定角度,且中心部分的最高部分可充当接触部3100并接触压电振动部件2000。此处,接触部3100和压电振动部件2000可通过使用粘合剂等粘合而固定。也就是说,重量部件3000可首先固定到压电振动部件2000,使得在接触部和压电振动部件2000之间提供粘合部件。此处,可使用包含双面胶、衬垫胶带、环氧树脂粘结剂、硅粘结剂、硅垫片等的胶带或粘结剂作为粘合部件。因此,接触部3100可接触压电振动部件2000,且重量部件3000的剩余区可与压电振动部件2000隔开。然而,粘合剂还应根据粘合剂的种类和对应特性而较厚地施加,压电振动部件2000和重量部件3000之间的距离可根据粘合剂的施加厚度而增加,且压电振动模块的厚度可借此增加。因此,施加有粘合剂的区,也就是说,接触部3100,可具有凹口部(未图示),其根据粘合剂的施加厚度而形成为朝内凹进,且粘合剂可施加在凹口部内部。同时,接触部3100可能不定位在重量部件的中心部分处,且可在距中心部分20%的范围内移动。因此,可调节振动的频率和振幅。由此,耦合到压电振动部件2000的重量部件将其自重加载到振动,同时归因于压电振动部件2000的振动而随着压电振动部件2000振动。由此,当压电振动部件2000和重量部件耦合且加载重量部件的重量时,振动主体的重量因此增加,且因此与其中压电振动部件2000独自振动的情况相比,谐振频率减小,同时振动力加强。确切地说,振动力在交流电驱动电压的特定频率下最大限度地放大。谐振频率可根据例如压电振动部件2000和重量部件3000等组件中的每一者的物理规格和性质而具有不同值。振动主体在其自然频率下振动时产生最大振动。当振动主体仅包含压电振动部件2000而无重量部件3000时,因为振动主体的谐振点接近压电元件2100的自然频率,所以当压电振动部件2000在其谐振点处最大限度地振动时,流动穿过压电元件2100的电流值相对高。相比之下,当振动主体包含压电振动部件2000和重量部件3000的耦合主体时,振动主体的谐振点变得更加远离压电元件2100的自然频率,且当振动主体在其谐振点处产生最大振动时,流动穿过压电元件2100的电流值变得相对低。并且,因为流动穿过压电振动部件2000的电流在前一种情况中比后一种情况中低,所以当针对振动主体使用重量部件3000时,功率消耗可极大地减小。同时,其中接纳固定部件4000的接纳凹槽3200可形成于重量部件3000的侧表面和上表面中。也就是说,凹面凹进的接纳凹槽3200形成于重量部件300的与固定部件4000接触的区上,且固定部件4000可插入和接纳在接纳凹槽3200中。接纳凹槽3200可形成于为具有约固定部件4000的厚度的深度和约固定部件4000的宽度的宽度。因此,固定部件4000插入在接纳凹槽3200中,且接着,重量部件300的侧表面和上表面可连同固定部件4000一起形成平面。当然,接纳凹槽3200还可形成为具有大于或小于固定部件的厚度的深度。然而,接纳凹槽3200的宽度有利地形成为固定部件4000的宽度,且因此,有利地防止重量部件3000移动。由此,固定部件4000插入在接纳凹槽3200中,且可借此进一步牢固地固定重量部件3000。
4.固定部件
固定部件4000可提供为从压电振动部件2000的至少一个区包围重量部件3000。举例来说,固定部件4000可包含第一和第二固定部件,其经提供以从振动板2200的X方向中的两个侧表面延伸,也就是说,从振动板2200的长侧延伸。固定部件4000可与振动板2200一体地提供。当然,固定部件4000与振动板2200分开制造,且接着可经由例如焊接等方法固定到振动板2200的一个区。然而,需要固定部件4000与振动板2200一体地制造。固定部件4000经形成为包围重量部件3000的侧表面和上表面,且重量部件3000可固定在压电振动部件2000上。也就是说,固定部件4000可经形成为接触重量部件3000的待弯曲的侧表面和上表面,且接触和包围重量部件3000。重量部件3000首先通过使用粘合剂等固定到压电振动部件2000上,且固定部件4000可通过包围和固定重量部件3000而更牢固地固定重量部件3000。同时,固定部件4000的弯曲部分的至少一部分被移除,且可借此形成为具有比其它区窄或薄的宽度。也就是说,如图2中所说明,可借此形成接触振动板2200的侧表面的部分的预定宽度和一开口。由此,移除固定部件4000的至少一部分,且固定部件4000的弯曲可借此容易地执行并更紧密地接触和固定重量部件3000。固定部件4000可以由与振动板2200的材料相同的材料(例如金属材料)形成。同时,一对固定部件4000可形成于振动板2200的两侧上,且还可形成两对以上或多对固定部件。也就是说,固定部件4000各自还可形成于一个侧表面和朝向所述一个表面的另一侧表面上,且多个固定部件4000可在振动板2200的一个侧表面和另一侧表面上以预定间隔形成。当形成多对固定部件4000时,重量部件3000可固定在多个区上,且因此,重量部件3000可比通过一对固定部件4000固定的情况更牢固地固定。同时,固定部件4000可形成为具有相对于重量部件3000的长度的近似5%到近似50%的宽度。也就是说,固定部件4000的宽度可形成为具有重量部件3000的长度的近似5%到近似50%的宽度。这意味着一个固定部件4000的宽度可为重量部件3000的长度的近似5%到50%,且所述多个固定部件4000的宽度的总和可为重量部件3000的长度的近似5%到近似50%。并且,固定部件4000中彼此接触的部分可形成为各种形状。也就是说,如图5(a)中所说明,伸出部可提供于第一固定部件4100的一个区中,凹口部可提供于另一区中。并且,在第二固定部件4200中,凹口部和伸出部可对应于第一固定部件4100的伸出部和凹口部而提供。此外,如图5(b)中所说明,第一固定部件4100可具有(例如)提供于其中心部分中的凹口部,且第二固定部件4200可具有对应于凹口部而提供的伸出部。此外,如图5(c)中所说明,第一固定部件4100可具有(例如)两个或两个以上凹口部,且第二固定部件4200可具有对应于所述凹口部而提供的两个或两个以上伸出部。并且,如图5(d)中所说明,第一固定部件4100和第二固定部件4200可具有形成为齿状的端部,且所述端部可彼此面对以待耦合。由此,第一固定部件4100和第二固定部件4200的端部部分彼此面对且形成为各种形状,且因此,第一固定部件4100和第二固定部件4200的朝向区域可增加,且称重部件3000的固定强度可借此进一步增加。同时,粘合剂或衬垫材料可提供在固定部件4000和重量部件3000之间,也就是说,固定部件4000和接纳凹槽3200之间。因为提供粘合剂,所以固定部件4000和重量部件3000的耦合强度可改进。并且,因为提供衬垫材料,所以归因于固定部件4000和重量部件3000的耦合的冲击可得以缓解,且归因于振动的噪声可减小。
如上文所描述,在根据第一示范性实施例的压电振动模块中,提供在压电振动部件2000上的重量部件3000可通过使用提供在压电振动部件2000的一侧上的固定部件4000而固定。固定部件4000可经提供以包围重量部件3000。因此,与其中重量部件3000通过使用粘合剂附接和固定的相关技术相比,重量部件3000的耦合强度可改进,且因此,可防止重量部件3000甚至由于例如电子装置的掉落等冲击而脱离。因此,即使在强冲击下,也可恰当地实现压电振动模块的功能。
随后,用作根据示范性实施例的压电振动部件2000的压电元件2100将参看附图详细描述如下。图6和图7是根据示范性实施例的压电元件的透视图和横截面图,且图8(a)、图8(b)和图9是用于描述根据另一示范性实施例的压电元件的视图。
2.1. 2.1压电元件的实例
如图6中所说明,压电元件2100可提供为具有预定厚度的类似于板的形状。举例来说,压电元件2100的厚度可为近似0.1mm到近似1mm。然而,根据压电振动模块的尺寸等,压电元件2100的厚度可等于所述厚度范围,或小于或大于所述厚度范围。并且,压电元件2100可具有近似矩形形状,但在此情况下,其长度可长于或等于其宽度。举例来说,X方向中的长度与Y方向中的宽度的比率可以是近似5∶5到近似9∶1。在此情况下,压电元件2100的尺寸可提供成小于或等于振动板2200的尺寸,但压电元件2100X方向中的长度可小于振动板2200的长度,且Y方向中的宽度小于或等于振动板2200的宽度。当然,压电元件2100可根据压电振动模块的形状而提供为各种形状,例如圆形、椭圆形。
如图7中所说明,压电元件2100可包含基底2110、提供在基底2110的至少一个表面上的至少一个压电层2120,和形成于压电层2120上的至少一个内部电极。也就是说,压电元件2100可以双压电晶片类型形成,其中压电层2120形成于基底2110的两个表面上;或还可以单压电晶片类型形成,其中压电层2120形成于基底2110的一个表面上。此外,为了增加位移和振动力且实现低电压操作,多个压电层2120还可层压在基底2110的一个表面上,且可以单压电晶片类型形成。举例来说,如图7中所说明,多个压电层2121到2128(2120)层压在基底2110的一个和其它表面上,传导层形成于压电层2120之间,且可借此形成多个内部电极2131到2138(2130)。并且,传导层形成于压电层2120的表面上,且可形成表面电极2139。同时,内部电极2130中的至少一者可形成于基底2110的表面上,且在此情况下,基底2110可由绝缘材料形成。此外,压电元件2100可进一步包含形成于层压物的外侧上以便连接到内部电极2130的外部电极2141和2142(2140)。
基底2110可通过使用具有其中可产生振动同时压电层2120维持层压结构的特性的材料形成。举例来说,基底2110可通过使用金属、塑料、绝缘陶瓷等形成。同时,基底2110可通过不使用金属、塑料、绝缘陶瓷等以及不同种类的材料的压电层2120而形成。也就是说,基底2110可通过使用非极化压电层提供。在此情况下,当基底2110提供于金属的非极化压电层中时,内部电极2130可不形成于基底2110的表面上。基底2110可提供为具有相对于压电元件2100的总厚度近似1/150到近似1/30的厚度。举例来说,当压电元件2100的厚度为近似300μm时,基底2110的厚度可以是近似2μm到近似100μm。在此情况下,基底2110的厚度可小于压电层2120的总厚度,且可小于或等于所述多个层压压电层2120中的每一者的厚度。当然,基底2110的厚度可大于每一压电层2120的厚度。然而,基底2110的厚度越大,则压电层2120的厚度越小或层压压电层2120的数目越小,且可因此略微产生压电现象。因此,基底2110的厚度可优选地小于压电层2120的总厚度,且可优选地小于或等于所述多个层压压电层2120中的每一者的厚度。同时,基底2110可不仅提供在压电元件2100的中心部分中,而且提供在压电元件2100的上部或下部部分中。也就是说,基底2110可提供在压电元件2100的上部或下部表面上。当基底2110提供在压电元件2100的一个表面上时,多个压电层2120和内部电极2130可层压在基底2110的一个表面上。也就是说,基底2110可用作用于形成所述多个压电层2120和内部电极2130的支撑层。此外,两个或两个以上基底2110可提供于压电元件2100中。举例来说,基底2110可分别提供于压电元件2100的上部和下部部分中,或可分别提供在压电元件2100的上部、中央和下部部分上。当然,基底2110可提供于压电元件2100的上部和下部部分中的任一者中以及压电元件2100的中心部分中。同时,提供于压电元件2100的上部和下部部分中的基底2110可由绝缘材料形成,且可通过绝缘基底2110防止表面电极2139和内部电极2130的氧化。也就是说,绝缘基底2110可经提供以覆盖表面电极2139,绝缘基底2110防止氧气或湿气的穿透,且因此,可防止表面电极2139和内部电极2130的氧化。由此,即使当提供两个或两个以上基底2110时,基底2110的总厚度也可优选地小于压电层2120的总厚度。
可通过使用基于PZT(Pb,Zr,Ti)、NKN(Na,K,Nb)、BNT(Bi,Na,Ti)的压电材料形成压电层2120。然而,压电层2120可通过使用各种压电材料形成,而不限于此类材料。也就是说,压电层2120可通过使用各种压电材料形成,其中当施加压力时产生电压,且归因于施加电压时的压力改变而产生体积或长度的增加或减小。同时,压电层2120可包含形成于其至少一个区中的至少一个孔隙(未图示)。在此情况下,孔隙可形成为至少一个尺寸和形状。也就是说,孔隙可以不规则形状和尺寸分布。并且,压电层2120可在至少一个方向上极化。举例来说,彼此邻近的两个压电层2120可在彼此不同的方向中极化。也就是说,可替代地层压在彼此不同的方向中极化的所述多个压电层2120。举例来说,第一压电层2121、第三压电层2123、第六压电层2126和第八压电层2128可在向下方向中极化,且第二压电层2122、第四压电层2124、第五压电层2125和第七压电层2127可在向上方向中极化。
内部电极2130可证明会将从外部施加的电压施加到压电层2120。也就是说,内部电极2130可将用于压电层2120的极化的第一电源和用于操作压电层2120的第二电源施加到压电层2120。用于极化的第一电源和用于操作的第二电源可经由外部电极2140施加到内部电极2130。内部电极2130可形成为替代地连接到形成于压电元件2100的外侧上的外部电极2140。也就是说,第一内部电极2131、第三内部电极2133、第五内部电极2135和第七内部电极2137可连接到第一外部电极2141,且第二内部电极2132、第四内部电极2134、第六内部电极2136和第八内部电极2138可连接到第二外部电极2142。此外,内部电极2130可由绝缘材料形成,且举例来说可由包含Al、Ag、Au、Pt、Pd、Ni和Cu的任一或多种组分的金属或金属合金形成。举例来说,在合金的情况下,可使用Ag和Pd的合金。同时,在Al的情况下,氧化铝Al2O3可在燃烧期间形成于表面上,且Al保持在内部。也就是说,Al在形成于压电层2120上时接触空气,但Al的表面在后处理中氧化,且借此形成Al2O3且Al按原样保持在内部。因此,内部电极2130可由Al形成,其表面涂覆有Al2O3,其为多孔绝缘薄层。当然,除Al外,可使用在上面形成绝缘层(优选地,多孔绝缘层)的各种金属。同时,内部电极2130可形成为具有例如近似1μm到近似10μm的厚度。此处,内部电极2130可经形成为具有拥有不同厚度的至少一个区,且可经形成使得移除其至少一个区。也就是说,相同内部电极2130可经形成使得至少一个区具有小于或大于其它区的不规则厚度,或可经形成使得移除至少一个区以暴露压电层2120。然而,即使当内部电极2130的至少一个区的厚度为薄或移除至少一个区时,也维持完全连接的状态,且因此,不存在导电性的问题。此外,可在相同区中形成具有彼此不同的厚度或彼此不同的形状的其它内部电极2130。也就是说,在所述多个内部电极2130当中,可形成对应于垂直方向上的预定长度和宽度的相同区中的至少一个内部电极2130,其厚度不同于其它内部电极2130的厚度或其形成为不同形状。此处,不同形状可包含凹面、凸面、凹进形状等。此外,内部电极2130可经形成为具有X方向中的长度和Y方向中的宽度,其小于压电元件2100的长度和宽度。也就是说,内部电极2130可经形成为具有比压电层2120的长度和宽度小的长度和宽度。举例来说,内部电极2130可经形成为具有压电层2120的长度的近似10%到近似97%的长度,和压电层2120的宽度的近似10%到近似97%的宽度。此外,内部电极2130可分别经形成为具有每一压电层2120的面积的近似10%到近似97%的面积。同时,在压电元件2100中,内部电极2130之间的距离可以是相对于压电元件2100的总厚度的近似1/30到近似1/3。也就是说,内部电极2130之间的每一压电层2120的厚度可以是压电元件2100的总厚度的近似1/30到近似1/3。举例来说,当压电元件2100的厚度为近似300μm时,内部电极2130之间的距离(即,每一压电层2120的厚度)可以是近似10μm到近似100μm。操作电压可随着内部电极2130之间的距离(即,每一压电层2120的厚度)改变,且内部电极2130之间的距离越小,则操作电压可越小。然而,当内部电极2130之间的距离(即,每一压电层2120的厚度)超出压电元件2100的总厚度的近似1/3时,操作电压增加,且因此,需要用于产生高操作电压的昂贵驱动IC,且此可能成为成本增加的原因。此外,当内部电极2130之间的距离(即,每一压电层2120的厚度)小于压电元件2100的总厚度的近似1/30时,厚度方差的产生频率在过程中增加,压电层2120的厚度借此为不规则的,且因此,可存在使特性劣化的问题。外部电极2140可经形成以施加压电层2120的操作电压。为此目的,外部电极2140可形成于层压物的至少一个表面上,且可连接到内部电极2130。举例来说,外部电极2140可形成于层压物的两个表面上,所述两个表面在X方向中(也就是说,长度方向中)彼此面对。当然,外部电极2140可经形成以在彼此面对的所述两个表面和邻近于所述两个表面的至少一个表面上延伸。此外,外部电极2140还可通过层压物且可形成于层压物中。外部电极2140可通过使用例如印刷、沉积、溅镀或镀敷等方法形成,且可形成于至少一个层中。举例来说,外部电极2140可经形成使得接触层压物的第一层经由印刷方法使用导电膏形成,且第二层经由镀敷方法形成。此外,外部电极2140的连接到内部电极2130的至少一些区可由与内部电极2130的材料相同的材料形成。举例来说,内部电极2130可由铜形成在层压物的表面上,且外部电极2130的接触内部电极2140的第一层可由铜形成。
2.2. 2.1压电元件的另一实例
同时,压电层2120还可通过使用陶瓷烧结主体形成,陶瓷烧结主体是通过烧结压电陶瓷组合物而形成,所述压电陶瓷组合物包含:由压电材料形成的取向原材料组合物;以及晶种组合物,其分布在取向原材料组合物中且由具有通式ABO3(A为二价金属元素,且B为四价元素)的氧化物形成。也就是说,压电元件2100可包含基底2110、形成于基底2110的至少一个表面上的压电层2120,和内部电极,其中压电层2120可包含含有晶种组合物的压电陶瓷烧结主体。此处,取向原材料组合物可由具有钙钛矿晶体结构的压电材料形成。此外,其中具有不同于钙钛矿晶体结构的晶体结构的材料形成固溶体的组合物可用作取向原材料组合物。举例来说,可使用基于PZT的材料,其中具有四边形结构的PbTiO3[PT]和具有菱形结构的PbZrO3[PZ]形成固溶体。
此外,取向原材料组合物可通过使用以下组合物来改进基于PZT的材料的特性:Pb(Ni,Nb)O3[PNN]、Pb(Zn,Nb)O3[PZN]或Pb(Mn,Nb)O3[PMN]中的至少一者溶解于基于PZT的材料中作为弛豫铁电体。举例来说,取向原材料组合物可通过溶解具有高压电特性和低电容率以及烧结能力的基于PZNN的材料作为弛豫铁电体(借助于使用基于PZN的材料和基于PZT的材料中的基于PNN的材料)而形成。溶解基于PZT的材料中的基于PZNN的材料作为弛豫铁电体的取向原材料组合物可具有经验式(1-x)Pb(Zr0.47Ti0.53)O3-xPb((Ni1-yZny)1/3Nb2/3)O3。此处,x可具有0.1<x<0.5的范围内的值,优选地具有0.30≤x≤0.32的范围内的值,并且最优选具有0.31的值。此外,y可具有0.1<x<0.9的范围内的值,优选地具有0.39≤x≤0.41的范围内的值,并且最优选具有0.40的值。
在压电陶瓷烧结主体的情况下,因为压电性质在准同型相边界(MPB)区中快速改进,所以应发现邻近于MPB的组合物来改进压电性质。通过添加晶种组合物而烧结的取向原材料组合物的组合物具有的相不同于不添加晶种组合物的情况中的相,且可通过根据所添加的晶种组合物的量形成新的MPB组合物来导出极好的压电性质。此MPB组合物可通过改变取向原材料组合物的x和y值来调节,且当x具有0.31的值且y具有0.40的值时MPB组合物具有最高压电性质和介质性质,且因此是最优选的。
此外,不包含铅(Pb)的无铅压电材料可用于取向原材料组合物。无铅压电材料可为包含选自以下各者的至少一个压电材料的无铅压电材料:Bi0.5K0.5TiO3、Bi0.5Na0.5TiO3、K0.5Na0.5NbO3、KNbO3、NaNbO3、BaTiO3、(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xSrTiO3、(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBaTiO3、(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBi0.5Na0.5TiO3、BaZr0.25Ti0.75O3等。
晶种组合物由具有通式ABO3的氧化物形成,且ABO3为具有类似于板的形状的取向钙钛矿结构的氧化物,其中A由二价金属元素形成,且B由四价金属元素形成。由具有通式ABO3的氧化物形成的晶种组合物可包含CaTiO3、BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3或Pb(Ti,Zr)O3中的至少一者,且在这些当中,当BaTiO3用作晶种组合物时,可改进压电性能。当BaTiO3用作晶种组合物时,BaTiO3可经制造使得具有类似于奥里维里斯板(aurivillius plate)的结构的Bi4Ti3O12经由盐溶解合成方法合成,且经由局部化学微晶体转换(TMC)而取代。此处,晶种组合物可以相对于取向原材料组合物的近似1体积%到近似10体积%的体积比包含。当晶种组合物以相对于取向原材料组合物的近似1体积%或更小包含时,改进归因于晶种组合物的晶体取向性质的效应极小,且当晶种组合物以超过近似10体积%包含时,压电陶瓷烧结主体的压电性质减小。此处,当晶种组合物以相对于取向原材料组合物的近似10体积%包含时,应变量可最大化且可展现最佳压电性质。
如上文所描述,包含取向原材料组合物和晶种组合物的压电陶瓷组合物通过使用模板化晶粒生长(TGG)而具有与晶种组合物相同的取向性质且生长。也就是说,压电陶瓷烧结主体可不仅通过使用例如BaTiO3作为具有经验式0.69Pb(Zr0.47Ti0.53)O3-0.31Pb((Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3)O3的取向原材料组合物中的晶种组合物而甚至在近似1000℃或更小的低温下烧结,而且归因于电场改进晶体可取向性和最大化应变量,且因此具有类似于单一晶体材料的高压电性质。也就是说,用于改进晶体可取向性的晶种组合物添加到取向原材料组合物且经烧结以制造压电陶瓷烧结主体,且因此,归因于电场的应变量可最大化,且可明显地改进压电性质。
此外,根据另一示范性实施例的压电陶瓷烧结主体可具有等于或大于近似85%的Lotgering因数值。
图8(a)为说明针对每一Lotgering因数根据电场的应变速率,且图8(b)为示出针对每一Lotgering因数的应变速率的增加率的表。此外,图9为说明根据Lotgering因数的压电常数d33的曲线。
参看图8(a)、图8(b),可理解,压电陶瓷烧结主体的Lotgering因数越大,则压电陶瓷烧结主体的应变速率越大。也就是说,在无晶体取向的正常压电陶瓷烧结主体的情况下,根据电场的应变速率具有近似0.165%的值。当通过使用模板化晶粒生长增加压电陶瓷烧结主体的晶体可取向性时,应变速率在具有近似63%的Lotgering因数的压电陶瓷烧结主体中减小到近似0.106%,减小了近似35.76%,但可理解,随着Lotgering因数的值增加到近似75%、85%和90%,应变速率还增加到近似0.170%、0.190%、0.235%。
当压电陶瓷烧结主体的Lotgering因数具有相对于100%的最大值的近似85%或更大的值时,归因于电场的应变速率的增加率快速增加。也就是说,当压电陶瓷烧结主体的Lotgering因数从近似75%增加到近似85%时,应变速率的增加率具有近似12%的值,但当Lotgering因数从近似85%增加到近似90%时,应变速率的增加率具有近似27%的值,且因此可理解,展现近似4倍的增加率。
此外,当压电陶瓷烧结主体具有近似85%或更大的Lotgering因数时,压电常数d33的值快速增加。压电常数d33表示当压力施加到材料时在按压方向中产生的电荷量,且随着压电常数d33的值变高,可制造具有较好敏感度的高精确度压电元件。如图9中所说明,可理解,当压电陶瓷烧结主体的Lotgering因数从近似75%增加到近似85%时,压电常数d33从近似345pC/N增加到近似380pC/N,增加了近似35pC/N。然而,当压电陶瓷烧结主体的Lotgering因数从近似85%增加到近似90%时,压电常数d33从近似380pC/N增加到近似430pC/N,增加了近似50pC/N,且借此展现近似3倍或更大的增加率。因此,在根据示范性实施例的压电陶瓷烧结主体的情况下,通过使用由具有钙钛矿晶体结构的压电材料形成的取向原材料组合物和由在取向原材料组合物中分布并具有通式ABO3(A为二价元素,且B为四价元素)的氧化物形成的晶种组合物制造压电陶瓷烧结主体,且因此,可制造具有近似85%或更大的Lotgering因数的压电陶瓷烧结主体,且可制造具有改进的应变速率和高敏感度的压电元件。
将根据示范性实施例包含晶种组合物的压电层的特性(实例)与不包含晶种组合物的压电层的特性进行比较。对于所述实例,通过使用具有近似98%或更高的纯度的PbO、ZrO2、TiO2、ZnO、NiO或Nb2O5的粉末合成0.69Pb(Zr0.47Ti0.53)O3-0.31Pb((Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3)O3的取向原材料组合物。此外,具有类似于奥里维里斯板结构的Bi4Ti3O12经由盐溶解合成方法合成,且经由局部化学微晶体转换合成BaTiO3晶种组合物。压电测试件经制造使得晶种组合物经混合而以取向原材料组合物的近似10体积%包含,且混合物经注射和模制。此外,压电测试件在每分钟近似5℃的速率下加热,且在近似950℃下执行烧结工艺持续近似10小时。相比之下,在比较实例中,与所述实例相同地制造测试件,不同之处在于以下差异:BaTiO3未作为晶种组合物添加。也就是说,在比较实例中,制造因为未添加BaTiO3而无晶种组合物的测试件。
图10为说明所述实例和所述比较实例中的压电陶瓷烧结主体的曲线,即比较实例中的测试件(a)和实例中的测试件(b)的表面X射线衍射图。曲线中的取向度根据Lotgering因数的计算等式计算,且将不提供关于所述计算等式和用于计算Lotgering因数的特定过程的描述。如图10中所说明,可理解,比较实例中的测试件(a)在表面上在所有晶体方向中生长,且确切地说,晶体在(110)平面的法线方向中显著地生长。另一方面,实例中的测试件(b),晶体仅在表面上的(001)平面的法线方向中以及在具有与(001)平面相同的方向的(002)平面的法线方向中生长,且晶体的生长在比较实例中在(110)平面的法线方向中被抑制。此外,曲线中的高度示出X射线峰值的强度,且可理解,在实例中的测试件(b)的情况下,Lotgering因数具有相对于X射线峰值强度中的每一者的近似95.3%的值。借此,可保证包含晶种组合物的压电陶瓷烧结主体生长且在(001)方向中取向,且晶体可取向性显著地改进。
图11(a)、图11(b)为示出压电陶瓷烧结主体的经扫描的电子显微镜图像的图像。也就是说,图11(a)为经由比较实例制造的压电测试件的横截面图像,且图11(b)为经由实例制造的压电测试件的横截面图像。如图11(a)中所示,可理解,在并不包含晶种组合物的压电陶瓷烧结主体的情况下,粒子以六边形形状生长。此对应于图10的结果,其中晶体在多个平面方向中生长。另一方面,如图11(b)中所说明,可保证包含晶种组合物的压电陶瓷烧结主体归因于水平定位的晶种组合物(图11(b)中的黑区)而以矩形形状生长,且因此晶体可取向性得以改进。
此外,图12(a)、图12(b)为使用压电陶瓷烧结主体作为压电层的压电元件的横截面图像。也就是说,图12(a)为使用根据比较实例的压电陶瓷烧结主体的压电元件的横截面图像,且图12(b)为使用根据所述实例的压电陶瓷烧结主体的压电元件的横截面图像。如图12(b)中所示,可理解,晶种组合物(图12(b)中的黑区)存在于使用根据比较实例的压电陶瓷烧结主体的压电元件中,且如图12(a)中所示,晶种组合物不存在于使用根据比较实例的压电陶瓷烧结主体的压电元件中。在此情况下,晶种在至少一个方向上在近似1μm到近似20μm的长度中取向。也就是说,晶种各自可在一个方向中以及在不同于所述一个方向的至少另一方向中取向,取向度为近似1μm到近似20μm,优选地近似6μm到近似20μm。
图13为具备压电元件的压电振动部件的最大振动加速度的曲线,所述压电元件使用根据所述实例和所述比较实例的压电陶瓷烧结主体作为压电层,且这些在表1中示出。此外,图14(a)和图14(b)说明根据所述实例和所述比较实例当施加110V的电压时振动加速度下的频率。
【表1】
如图13和表1中所说明,当添加晶种组合物时,可在实例的情况下在相同电压下改进振动加速度,在实例中,与其中不添加晶种组合物的比较实例相比添加了晶种组合物。也就是说,举例来说,在110V的情况下,振动加速度在实例中与比较实例相比增加了近似24%。因此,当使用其中添加晶种组合物的压电层时,与其中使用未添加晶种组合物的压电层的情况相比,压电振动部件的振动力可增加。也就是说,在具有相同尺寸的压电振动部件中,当使用其中添加晶种组合物的压电层时,振动力可进一步增加。此外,如图13和表1中所说明,在实例中,可降低用于具有相同振动加速度的操作电压。也就是说,因为比较实例展现近似100V下近似6.7G的振动加速度,而实例展现近似80V下近似6.5G的振动加速度,所以可在实例中施加比比较实例中小的电压以具有彼此相同的振动加速度。此外,如图14(a)和图14(b)中所说明,在实例中,还可改进频率特性。举例来说,如图14(a)中所说明,在比较实例中,近似4G的振动加速度下的频率为近似245Hz到近似280Hz,且如图14(b)中所说明,在实例中,近似4G的振动加速度下的频率为近似230Hz到近似280。因此,在实例中,相同振动加速度下的频率范围变得比比较实例中宽。因此,当使用其中添加晶种组合物的压电层时,与其中不添加晶种组合物的情况相比可改进振动加速度,且振动力可借此改进。此外,操作电压可降低,且频率范围可增加。
另一实例
图15和图16是根据第二示范性实施例的压电振动模块的分解透视图和横截面图。
参看图15到图16,根据第一示范性实施例的压电振动模块可包含:下部壳套1100和上部壳套1200,经耦合以在其中提供预定空间;压电振动部件2000,提供于内部空间中在下部壳套1100和上部壳套1200之间以产生振动;重量部件3000,提供于内部空间中在下部壳套1100和上部壳套1200之间,耦合到压电振动部件2000的一部分,且放大压电振动部件2000的振动;固定部件4000,提供于压电振动部件2000的至少一个区中以固定重量部件3000;以及缓冲器部件5000,用于防止归因于外部冲击的损坏和断裂。
缓冲器部件5000可经提供以防止归因于外部冲击的损坏和断裂,且至少一个缓冲器部件5000可提供于内部空间中在下部壳套1100和上部壳套1200之间。举例来说,缓冲器部件5000可包含以下各项中的至少一者:第一缓冲器部件5100,提供在下部壳套1100和压电振动部件2000之间;第二缓冲器部件5200,提供在压电振动部件2000和重量部件3000之间;以及第三缓冲器部件5300,提供在重量部件3000和上部壳套1200之间。也就是说,缓冲器部件5000可提供在下部壳套1100和压电振动部件2000之间,压电振动部件2000和重量部件3000之间,重量部件3000和上部壳套1200之间,等等。此处,第一缓冲器部件5100可固定到下部壳套1100上,且可与压电振动部件2000隔开预定距离。第二缓冲器部件5200可固定到压电振动部件2000上,且可与重量部件3000隔开预定距离。第三缓冲器部件5300可固定到重量部件3000上,且可与上部壳套1200隔开预定距离。当然,第一缓冲器部件5100还可固定到压电振动部件2000上朝向下部壳套1100,第二缓冲器部件5200还可固定到压电振动部件2000上朝向重量部件3000,且第三缓冲器部件5300还可固定到上部壳套1200上朝向重量部件3000。此外,缓冲器部件5000还可提供在下部壳套1100的侧表面和重量部件3000之间和/或下部壳套1100的侧表面和压电振动部件2000之间。也就是说,第四缓冲器(未图示)提供在壳套的内侧表面和重量部件3000之间和/或壳套的内侧表面和压电振动部件2000之间。同时,还可提供第二缓冲器部件5200中的两者或两者以上和第三缓冲器部件5300中的两者或两者以上。此外,第一缓冲器部件5100的尺寸(即,长度和宽度)可大于第二缓冲器部件和第三缓冲器部件中的每一者的尺寸。这些缓冲器部件5000可由橡胶、佛尔酮、聚硅氧等形成。此外,缓冲器部件5000可经提供以具有预定复原力或弹力。由此,施加到压电振动模块的内部的冲击可通过提供缓冲器部件5000来缓解,且因此可甚至通过外部冲击防止压电振动模块的内部组件的碰撞。
同时,压电振动部件2000可能归因于施加到压电振动模块中的冲击而损坏。也就是说,压电振动元件2100和振动板2200在其中耦合的压电振动部件2000对于外部冲击来说较弱,且压电振动元件2100和振动板2200可借此分离。因此,压电振动部件2000的耦合力可增加以防止对压电振动部件2000的损坏。针对此的其它示范性实施例在图17和图18中说明。
如图17中所说明,耦合部件6100可提供在振动板2200和压电元件2100之间。也就是说,耦合部件6100可经形成以覆盖压电元件2100的边缘中的预定宽度,且覆盖振动板2200的边缘中的预定宽度。举例来说,耦合部件6100可经形成以覆盖相对于压电元件2100的两个边缘的近似10%的长度或面积,且可形成于振动板2200上以具有等于或不同于形成于压电元件2100上的长度或面积的长度或面积。在此情况下,当耦合部件6100的所形成长度或面积较大时,压电元件2100和振动板2200的所产生的振动量可变得较小,且当耦合部件6100的所形成长度或面积为小时,缓解冲击的效应可变得小得多。因此,耦合部件6100可分别以相对于两个边缘的近似5%到近似20%的长度或面积形成。耦合部件6100可由例如环氧树脂、橡胶等材料形成。
此外,如图18中所说明,还可提供条带型耦合部件6200以包围压电元件2100和振动板2200的预定区。条带型耦合部件6200可由例如聚硅氧、橡胶、塑料等材料形成。当使用条带型耦合部件6200时,因为耦合力与图17中说明的耦合部件6100的耦合力相比可极大地增加,所以当耦合部件6200形成于比耦合部件6100小的区中时耦合效应等于或大于耦合部件6100的耦合效应。同时,可不形成缓冲器部件5000,因为形成了耦合部件6100和6200,且可形成缓冲器部件5000,且接着还可形成耦合部件6100和6200。
如上文所描述,耦合部件6100和6200形成于对于冲击来说较弱的压电振动部件2000的预定区中,且因此,压电振动部件2000的耦合力可增加,且可借此防止归因于冲击对压电振动部件2000的损坏。也就是说,耦合部件6100和6200经形成以牢固地耦合压电元件2100和振动板2200,借此可防止归因于冲击对压电振动部件2000的损坏。
同时,如图19中所说明,加强部件7000可提供于压电振动部件2000的预定区中。举例来说,加强部件7000可提供在压电元件2100的不与振动板2200接触的另一表面上。也就是说,压电元件2100的一个表面接触振动板2200,且加强部件7000可提供在压电元件2100的另一表面上。加强部件7000可经提供以加强压电元件2100的硬度。为此目的,加强部件7000可由例如金属、聚合物、碳纤维等材料形成,且可提供成等于或小于压电元件2100的尺寸。此外,加强部件7000可提供成具有预定厚度的类似于板的形状。举例来说,加强部件7000可提供成等于或不同于压电元件2100的厚度。当然,加强部件7000还可提供成与压电元件2100相同的形状,即矩形形状,且还可提供成例如正方形、菱形、平行四边形、孔洞等各种形状。此外,加强部件7000可提供于压电元件2100的另一表面上的多个区中。也就是说,加强部件7000可通过使用各种材料而提供成各种形状和尺寸以确保压电元件2100的所需硬度。此外,加强部件7000可通过使用例如环氧树脂等粘合剂或通过使用胶带等经由结合附接。
图20(a)至图20(e)为用于描述各种经修改的示范性实施例的示意图,且为用于描述通过使用固定部件4000的称重部件3000的各种固定方法的经修改的示范性实施例的示意图。图20(a)至图20(e)是说明压电振动部件2000、称重部件3000和固定部件4000以及单独额外固定对象等的横截面图。
如图20(a)中所说明,固定部件4000可经形成以从压电振动部件2000的侧表面包围重量部件3000,且可通过焊接固定到重量部件3000的上表面上。
如图20(b)中所说明,可使固定部件4000与压电振动部件2000的侧表面接触且固定到所述侧表面上,且额外固定部件8000可提供在其上表面上。额外固定部件8000可经提供以覆盖重量部件3000的上部表面和侧表面。也就是说,固定部件4000可经形成以接触重量部件3000的侧表面,且额外固定部件8000可经提供以包围重量部件3000的上表面和固定部件4000的外表面。在此情况下,额外固定部件8000可形成为近似“C”形状,其中其一侧为开放的,且其朝向所述一侧的另一侧和其间的侧表面是闭合的,且可从重量部件3000的上表面覆盖重量部件300。
如图20(c)中所说明,额外固定部件8000可覆盖重量部件3000的上部表面和侧表面。也就是说,固定部件4000不从压电振动部件2000的侧表面提供,且近似“C”形额外固定部件8000可经形成以从重量部件3000的上表面向下覆盖重量部件3000。因此,额外固定部件8000可经形成以覆盖重量部件3000的上部表面和侧表面。在此情况下,额外固定部件8000和压电振动部件2000彼此接触的区可焊接,且因此,额外固定部件8000和压电振动部件2000可耦合。
如图20(d)中所说明,固定部件4000可经形成以从重量部件3000的上表面与重量部件重叠。也就是说,一个固定部件4000经形成以从重量部件3000的一个侧表面覆盖重量部件3000的上表面,且另一固定部件4000经形成以从重量部件3000的另一侧表面覆盖重量部件3000的上表面。因此,一个固定部件4000和另一固定部件可重叠且形成于重量部件3000的上表面上。当然,所述一个固定部件可经形成以从重量部件3000的所述一个侧表面到所述上表面和另一侧表面包围重量部件3000,且另一固定部件可经形成以从重量部件3000的另一侧表面到所述上表面和所述一个侧表面包围重量部件3000。
如图20(e)中所说明,固定部件4000可形成直到重量部件3000的侧表面的一些区,且额外固定部件4000可从重量部件3000的上表面到重量部件3000的侧表面的一些区形成。因此,可使固定部件4000和额外固定部件8000在重量部件3000的侧表面上彼此接触,且接触表面经焊接使得固定部件4000和额外固定部件8000可耦合。
图21和图22是用于描述根据示范性实施例的压电振动模块中的电子装置的耦合类型的示意横截面图。如图21和图22中所说明,预定空间提供于电子装置的外壳9000中,且压电振动模块的至少一部分可插入在所述空间中。在此情况下,如图21中所说明,上部壳套1200可朝内插入,且如图22中所说明,下部壳套1100可朝内插入。此外,其中上部壳套1200的第一延伸部1220和压电振动部件2000的延伸部2210耦合的区可固定到外壳9000。在此情况下,为减小组装之后归因于振动的关于连接和空间的误差,可附接粘合剂、聚硅氧或类似于金属的垫片。也就是说,粘合剂、聚硅氧、类似于金属的垫片等可提供于其中压电振动模块和外壳9000面向彼此的区中。此外,压电振动模块可通过使用紧固部件经由形成于上部壳套1200的第二延伸部1230和压电振动部件2000的延伸板2210中的开口而紧固到外壳。螺钉或耦合销可用作所述紧固部件。压电振动模块即使在归因于大振动或碰撞或高温热冲击的冲击下也可通过经由螺钉或耦合销紧固而牢固地固定。在此情况下,当使用螺母或螺栓时,可通过使用环状部(即,垫圈)分布压力,环状部插入在待固定的部分之间。
当然,压电振动模块可经由各种方法耦合到电子装置。在此情况下,预定空间也可提供于外壳9000中,因此压电振动模块可提供于所述空间中。然而,空间不提供于外壳9000中,压电振动模块可耦合到外壳9000的表面。举例来说,如图23(a)至图23(d)中所说明,壳套1000接触电子装置的至少一个表面可被施加有粘合剂部件9100,且可粘附到和耦合到外壳9000。也就是说,如图23(a)中所说明,延伸部(即,其中上部壳套1200的第二延伸部1230和压电振动部件2000的延伸板2210耦合(下文中,延伸部相对于壳套的参考数字被称作1230)的延伸部)除外,粘合剂部件9100施加在壳套1000的一个表面上且所述表面可粘附到外壳9000。此外,如图23(b)中所说明,压电振动模块的延伸部1230在壳套1000的垂直方向上提供在一个侧端部分上,且粘合剂部件9100可施加在延伸部1230上。在此情况下,压电振动模块的延伸部1230可提供于朝向外壳9000的方向中,且粘合剂部件9100可提供在延伸部1230和外壳9100之间。此外,如图23(c)中所说明,延伸部1230可在垂直方向上形成于壳套1000的中心部分上,且粘合剂部件9100还可提供在延伸部1230上。或者,如图23(d)中所说明,粘合剂部件9100还可提供在延伸部1230和壳套1000的一个表面两者上。此处,包含双面胶带、衬垫胶带、环氧树脂粘结剂、聚硅氧粘结剂、硅垫片等的胶带和粘结剂可用作粘合剂部件9100。
此外,压电振动模块的延伸部1230还可在垂直方向上提供在壳套1000的中心部分上(如图24(a)中所说明),且如图24(b)中所说明,延伸部1230还可在垂直方向上提供在壳套1000的一个侧端部分上。紧固部件插入到延伸部1230的开口中,且延伸部可通过使用紧固部件耦合到外壳9000。此处,延伸部1230的尺寸可优选地提供为大于紧固部件的头部的尺寸。此外,延伸部1230还可在长度方向中提供(如图25(a)中所说明)在压电振动部件的两个端部部分上,且如图25(b)中所说明,一个延伸部1230可在与长度方向交叉的宽度方向中提供在上端部分上,且另一个延伸部1230还可提供在下端部分上。此外,如图25(c)中所说明,延伸部1230各自可在宽度方向中提供在压电振动部件的中心部分上。在此情况下,至少一个开口1235形成于每一延伸部1230中。同时,如图25(d)中所说明,导孔1236可进一步形成于每一延伸部1230中。导孔可用于对准压电振动模块的耦合位置。
根据示范性实施例,提供在压电振动部件上的重量部件可通过使用提供在压电振动模块中的压电振动部件的一侧上的固定部件来固定。此外,固定部件可经提供以包围重量部件。
因此,与其中重量部件通过使用粘合剂附接和固定的相关技术相比,重量部件的耦合力可得以改进,且因此,可防止重量部件甚至由于例如电子装置的掉落等冲击而脱离。因此,即使在强冲击下,也可恰当地实现压电振动模块的功能。
然而,本发明可以不同形式体现,且不应解释为限于本文陈述的实施例。也就是说,提供以上实施例使得本发明将为详尽和完整的,且将向所属领域的技术人员完全传达本发明的范围。本发明的范围应依据所附权利要求书来解释。
Claims (20)
1.一种压电振动模块,其特征在于包括:
壳套,所述壳套中提供预定空间;
压电振动部件,提供于所述壳套中,根据所施加电压振动,且包含压电元件;
重量部件,提供于所述壳套中且提供成与所述压电振动部件的一部分接触;以及
至少一个固定部件,提供于所述压电振动部件的一个区中且接触和固定所述重量部件。
2.根据权利要求1所述的压电振动模块,其中所述压电元件包括:
基底;
多个压电层,形成于所述基底的至少一个表面上;
多个内部电极,形成于所述多个压电层之间;以及
外部电极,提供在外部且适于连接到所述多个内部电极。
3.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述基底的厚度为所述压电元件的厚度的1/150到1/3。
4.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述压电层的厚度等于或大于所述基底的所述厚度或所述内部电极的厚度。
5.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述压电层中的每一者的厚度为所述压电元件的所述厚度的1/30到1/3。
6.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述压电层各自包括至少一个孔隙。
7.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述内部电极具有拥有不同厚度的至少一个区。
8.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述内部电极具有的面积为所述压电层的面积的10%到97%。
9.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述压电层包括晶种组合物。
10.根据权利要求2所述的压电振动模块,其中所述压电层包括:
取向原材料组合物,由具有钙钛矿晶体结构的压电材料形成;以及
氧化物,分布在所述取向原材料组合物中且具有通式ABO3,其中A为二价金属元素,且B为四价金属元素。
11.根据权利要求9或10所述的压电振动模块,其中所述晶种组合物在至少一个方向上在1μm到20μm的长度中取向。
12.根据权利要求1所述的压电振动模块,其中所述固定部件经提供以从所述压电振动部件的侧表面包围所述重量部件的侧表面和上表面。
13.根据权利要求12所述的压电振动模块,进一步包括形成于所述重量部件的侧表面和上表面中且接纳所述固定部件的接纳凹槽。
14.根据权利要求1所述的压电振动模块,其中所述固定部件以所述重量部件的长度的5%到50%的宽度形成。
15.根据权利要求1所述的压电振动模块,其进一步包括以下各项中的至少一者:
额外固定部件,其提供在所述重量部件上以额外固定所述重量部件;
耦合部件,经提供以耦合到所述压电元件的边缘和振动板;以及
加强部件,提供在所述压电元件的不与所述振动板接触的另一表面上。
16.根据权利要求1-10中任一项或12-15中任一项所述的压电振动模块,进一步包括提供在所述壳套内部的至少一个缓冲器部件。
17.根据权利要求16所述的压电振动模块,其中所述缓冲器部件包括以下各项中的至少一者:
第一缓冲器部件,提供在下部壳套和所述压电振动部件之间;
第二缓冲器部件,提供在所述压电振动部件和所述重量部件之间;
第三缓冲器部件,提供在所述重量部件和上部壳套之间;以及
第四缓冲器部件,提供在所述壳套的内侧表面和所述重量部件的侧表面之间。
18.一种电子装置,其特征在于具备经提供以便接触外壳或面板的至少一个压电振动模块,
所述压电振动模块包括根据权利要求1-10中任一项或12-15中任一项所述的压电振动模块。
19.根据权利要求18所述的电子装置,进一步包括提供于所述压电振动模块的所述壳套中的至少一个缓冲器部件。
20.根据权利要求18所述的电子装置,其中所述压电振动部件通过使用双面胶带、泡沫胶带、聚硅氧垫片、螺钉和耦合销中的一或多者来紧固。
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