CN112885954A - 一种压电夹层 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种压电夹层，该压电夹层包括柔性电路板，其中一侧预留有压电片电极对应的电路焊接区，另一侧预留有通用接口的管脚焊接区，而除电路焊接区和管脚焊接区以外区域覆盖绝缘层；设置于柔性电路板上的双电极共面型压电片，其包括正极性区、负极性区以及设置在这两个区域之间的极性间隔区，压电片电极与电路焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通；设置于柔性电路板上的通用接口，该通用接口与管脚焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通。由于压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3‑pb(TiZr)O3系统压电陶瓷，在准同型相界附近具有异常突出的介电性能和压电性能，进而使得压电换能器所产生的能量越大。
Description
技术领域
本发明一般涉及电子器件技术领域，具体涉及一种压电夹层。
背景技术
基于压电元件与Lamb波的结构损伤监测和诊断技术，因对裂纹、脱层等小损伤敏感，使其成为目前最行之有效的方法之一。该方法通过在结构表面或者内部集成一定数量的压电激励器和传感器来激发Lamb波信号，并实时在线采集结构的响应信号，进而处理这些响应信号、分析和提取特征，获得结构健康状况。
由于压电换能器产生的能量
其中εy表示压电材料的相对介电常数，ε0表示真空介电常数，s表示压电材料受力面积，h表示压电材料总厚度，p表示作用在压电材料上的压强，g33表示压电材料的压电常数。因此，如何提高压电材料的相对介电常数，进而增大压电换能器所产生的能量是亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种压电夹层，能够提高压电材料的相对介电常数，使得压电换能器所产生的能量越大。
本申请提供一种压电夹层，所述压电夹层包括：
柔性电路板，所述柔性电路板的一侧预留有压电片电极对应的电路焊接区，另一侧预留有通用接口的管脚焊接区，所述柔性电路板上除所述电路焊接区和所述管脚焊接区以外区域覆盖绝缘层；
设置于所述柔性电路板上的压电片，所述压电片包括双电极共面型压电片，所述双电极共面型压电片包括正极性区、负极性区、以及设置在所述正极性区与所述负极性区之间的极性间隔区，所述压电片电极与所述电路焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通；
设置于所述柔性电路板上的通用接口，所述通用接口与所述管脚焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通；
其中，所述压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3-pb(TiZr)O3系统压电陶瓷。
可选地，在本申请一些实施例中，所述正极性区电极和所述负极性区电极均通过电气导线连接所述电路焊接区。
可选地，在本申请一些实施例中，所述正极性区和所述负极性区除电极以外区域用于发射声波。
可选地，在本申请一些实施例中，所述柔性电路板上设置有薄膜。
可选地，在本申请一些实施例中，所述柔性电路板与所述压电片的结合面除电极以外区域设置有胶层。
可选地，在本申请一些实施例中，所述结合面对应的所述柔性电路板位置预留有注胶孔。
可选地，在本申请一些实施例中，所述柔性电路板上薄膜的对应位置预留有所述注胶孔。
综上，本申请提供了一种压电夹层，该压电夹层包括柔性电路板、设置于柔性电路板上的压电片和通用接口。其中，柔性电路板的一侧预留有压电片电极对应的电路焊接区，另一侧预留有通用接口的管脚焊接区，柔性电路板上除电路焊接区和管脚焊接区以外区域覆盖绝缘层；压电片包括双电极共面型压电片，该双电极共面型压电片包括正极性区、负极性区、以及设置在正极性区与负极性区之间的极性间隔区，而压电片电极与电路焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通，通用接口与管脚焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通，因此压电片电极和通用接口实现了电路连接。由于压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3-pb(TiZr)O3系统压电陶瓷，在准同型相界附近具有异常突出的介电性能和压电性能，进而使得压电换能器所产生的能量越大。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的一种压电夹层的主视结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种压电夹层的俯视结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种压电片部分加固结构剖视示意图。
附图标记：
100-压电夹层，101-柔性电路板，1011-电路焊接区，1012-管脚焊接区，1013-绝缘层，1014-薄膜，102-压电片，1021-正极性区，1022-负极性区，1023-极性间隔区，1024-正极性区电气导线，1025-负极性区电气导线，1026-胶层，1027-注胶孔，103-通用接口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图3详细的阐述本申请实施例提供的压电夹层。
请参考图1所示，其为本申请实施例提供的一种压电夹层的主视结构示意图。该压电夹层100包括柔性电路板101、设置于柔性电路板101上的压电片102和通用接口103。其中，压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3-pb(TiZr)O3系统压电陶瓷，在准同型相界(Morphotropic Phase Boundary，MPB)附近具有异常突出的介电性能和压电性能。由于准同型相界处，材料结构一般是三方相和四方相两相共存，而三方相有8个可能的极化方向，四方相有6个可能的极化方向，因此在两相共存的相界处就有14个可能的极化方向，这有利于电畴沿电场方向取向。同时，相界处结构中空位和缺陷较多，在外电场的作用下，电畴易于取向，可以出现大的极化性质。另外，三方相和四方相两种晶体结构的能量接近，并且在外界条件发生变化时，比如施加电场或者应力，则发生一种结构扩大，另一种结构缩小的现象，这种结构活动性使得相界附近的组成具有介电性和压电性的极大值。
需要说明的是，如图2所示，本申请实施例中柔性电路板101的一侧预留有压电片102电极对应的电路焊接区1011，柔性电路板101的另一侧预留有通用接口103的管脚焊接区1012，而柔性电路板101的其余位置覆盖绝缘层1013，避免使用过程中短路。可选地，压电片102电极与电路焊接区1011可以通过焊接或者导电胶进行连接导通，通用接口103与管脚焊接区也可以通过焊接或者导电胶进行连接导通，由此采用柔性电路板101将压电片102的两个电极和通用接口103相连通，进而与信号发生、放大以及采集设备相连构成系统。另外，本申请实施例中柔性电路板101上还可以设置有薄膜1014，用以保护电路。
可选地，本申请实施例中压电片102可以包括双电极共面型压电片，该双电极共面型压电片包括正极性区1021、负极性区1022、以及设置在正极性区1021与负极性区1022之间的极性间隔区1023。其中，极性间隔区1023用于防止压电片正负极性区发生电气短路的情况。进一步地，正极性区1021电极和负极性区1022电极均通过电气导线连接电路焊接区1011，比如正极性区1021对应电气导线1024，而负极性区1022对应电气导线1025。
可选地，在本申请一些实施例中，正极性区1021和负极性区1022除电极以外区域用于发射声波，效率更高。
可选地，在本申请一些实施例中，柔性电路板101与压电片102的结合面除电极以外区域设置有胶层1026，该胶层1026不具有导电性，因而不会对整体工作性能造成影响。实际生产时，该胶层1026可以在电路连接工序中加入，也可以通过结合面对应的柔性电路板101位置预留的注胶孔1027进行注入，或者通过柔性电路板101上薄膜1014的对应位置预留的注胶孔1027注入，由此增强了柔性电路板101和压电片102之间的连接强度，具有高可靠性的电气连接性能。如图3所示，其为本申请实施例提供的一种压电片部分加固结构剖视示意图，从上至下分为三层。具体的，第一层是柔性电路板101的薄膜1014，用以保护电路；第二层是电路铺设层和加固胶连接层，其中压电片102正极性区1021与电路铺设层之间通过电路焊接区1011连接，柔性电路板101与压电片102的结合面通过加固胶连接，提高了连接强度，同时保护电路铺设层；第三层是压电层，该层由压电片102的正极性区1021、负极性区1022以及极性间隔区1023组成，这部分作为压电夹层100的核心部分，为激励器或者传感器元件。
本申请实施例提供了一种压电夹层，该压电夹层包括柔性电路板、设置于柔性电路板上的压电片和通用接口。其中，柔性电路板的一侧预留有压电片电极对应的电路焊接区，另一侧预留有通用接口的管脚焊接区，柔性电路板上除电路焊接区和管脚焊接区以外区域覆盖绝缘层；压电片包括双电极共面型压电片，该双电极共面型压电片包括正极性区、负极性区、以及设置在正极性区与负极性区之间的极性间隔区，而压电片电极与电路焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通，通用接口与管脚焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通，因此压电片电极和通用接口实现了电路连接。由于压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3-pb(TiZr)O3系统压电陶瓷，在准同型相界附近具有异常突出的介电性能和压电性能，进而使得压电换能器所产生的能量越大。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种压电夹层，其特征在于，所述压电夹层包括：
柔性电路板，所述柔性电路板的一侧预留有压电片电极对应的电路焊接区，另一侧预留有通用接口的管脚焊接区，所述柔性电路板上除所述电路焊接区和所述管脚焊接区以外区域覆盖绝缘层；
设置于所述柔性电路板上的压电片，所述压电片包括双电极共面型压电片，所述双电极共面型压电片包括正极性区、负极性区、以及设置在所述正极性区与所述负极性区之间的极性间隔区，所述压电片电极与所述电路焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通；
设置于所述柔性电路板上的通用接口，所述通用接口与所述管脚焊接区通过焊接或者导电胶进行连接导通；
其中，所述压电夹层材料为pb(Mg1/3Nb2/3)O3-pb(TiZr)O3系统压电陶瓷。
2.根据权利要求1所述的压电夹层，其特征在于，所述正极性区电极和所述负极性区电极均通过电气导线连接所述电路焊接区。
3.根据权利要求2所述的压电夹层，其特征在于，所述正极性区和所述负极性区除电极以外区域用于发射声波。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压电夹层，其特征在于，所述柔性电路板上设置有薄膜。
5.根据权利要求1所述的压电夹层，其特征在于，所述柔性电路板与所述压电片的结合面除电极以外区域设置有胶层。
6.根据权利要求5所述的压电夹层，其特征在于，所述结合面对应的所述柔性电路板位置预留有注胶孔。
7.根据权利要求6所述的压电夹层，其特征在于，所述柔性电路板上薄膜的对应位置预留有所述注胶孔。
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