CN114113680B - 一种压电薄膜加速度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电薄膜加速度传感器，涉及到传感器技术领域，包括上电极、下电极以及设于所述上电极与所述下电极之间的压电薄膜，还包括基底结构和质量块，其中，所示基底结构上开设有凹槽，所述上电极的上侧设有所述质量块，所述质量块位于所述凹槽内，所述压电薄膜的两端覆盖在所述凹槽的两侧。本发明中由于金属块可以隐藏在凹槽内，可以实现防水防尘的效果，保证了金属块环境的一致性和可靠性；另外，金属块在晃动过程中，始终处于一个空旷的空间，不会受到周边环境影响；在外观上，传感器也实现了和PCB融为一体，没有额外增加其纵向上的高度。

Description

一种压电薄膜加速度传感器
技术领域
本发明涉及到传感器技术领域，尤其涉及到一种压电薄膜加速度传感器。
背景技术
加速度传感器，以3轴加速度计、6轴或9轴陀螺仪为典型，其核心为3轴加速度计，可以检测在x,y,z三个方向上的加速度情况，因其检测精度高，测量指标较多，在电子终端设备等中得到广泛应用。
然而，对某些只需要检测单一方向上加速度大小，甚至只需要检测加速度是否超过某一阈值的应用场合而言，陀螺仪成本上仍然较贵，功能上也是比较冗余的，因此能够检测加速度，但是成本低廉的技术路线仍是市场上具有较强竞争力的方案。基于这种简单的应用，压电薄膜因为成本低廉，结构简单，具备广泛的适用性，受到市场的欢迎。一般的实施方案是利用悬臂梁原理，在悬臂梁13下方贴附压电薄膜传感器(包括压电层15和弹性层16)，在悬臂梁13另一端固定一金属块14，当金属块14受到加速度作用时，会产生压力，该压力导致悬臂梁13弯曲，从而压迫压电薄膜传感器，而压电薄膜传感器比较敏感，受力之后会在上下电极产生大小不同的电荷，其大小与受力呈正比，该输出电荷再通过电荷-电压转换之后，被系统抓取成可以识别的信号，这样就可以成功地将加速度、震动等物理量转换为压力，间接实现了加速度传感器、振动传感器的功能，参见图1所示。
现有压电薄膜加速度传感器或振动传感器体积、面积较大，预留空间较大，然而，在某些空间或面积受限的场合，是没有足够大的地方放置悬臂梁，也无法让悬臂梁和金属块放置于空荡的空间中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电薄膜加速度传感器，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种压电薄膜加速度传感器，包括上电极、下电极以及设于所述上电极与所述下电极之间的压电薄膜，还包括基底结构和质量块，其中，所述基底结构上开设有凹槽，所述上电极的上侧设有所述质量块，所述质量块位于所述凹槽内，所述压电薄膜的两端覆盖在所述凹槽的两侧。
作为优选，还包括电极引出焊盘，所述凹槽的两侧设有两所述电极引出焊盘，其中，所述下电极的一侧覆盖在其中一所述电极引出焊盘上，所述上电极的一侧覆盖在另一所述电极引出焊盘上。
作为优选，还包括覆盖膜，所述上电极的上端设有所述覆盖膜。
作为进一步的优选，还包括第一导电胶、第二导电胶和第三导电胶，所述第一导电胶设置在所述覆盖膜的上端，且所述质量块设于所述第一导电胶的上端，所述上电极的一侧上端设有所述第二导电胶，所述下电极的一侧上端设有所述第三导电胶。
作为进一步的优选，所述覆盖膜下表面的面积大于所述压电薄膜上表面的面积。
作为优选，所述质量块的下表面的面积小于所述压电薄膜上表面的面积。
作为优选，所述凹槽的深度大于所述质量块的厚度。
作为优选，还包括底层基材，所述下电极固定在所述底层基材上。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中通过改进压电薄膜加速度或振动传感器的结构及实现形式，使之可以小型化安装，降低结构复杂度，降低器件成本，传感器整体结构大幅缩小，同时由于金属块可以隐藏在凹槽内，可以实现防水防尘的效果，保证了金属块环境的一致性和可靠性；另外，金属块在晃动过程中，始终处于一个空旷的空间，不会受到周边环境影响；在外观上，传感器也实现了和底层基材(如PCB板)融为一体，没有额外增加其纵向上的高度。
附图说明
图1是现有技术中的加速度传感器的结构示意图；
图2是本发明中压电薄膜加速度传感器的结构示意图；
图3是本发明中压电薄膜加速度传感器的爆炸示意图；
图4是本发明中的基底结构的结构示意图。
图中：1、上电极；2、下电极；3、压电薄膜；4、基底结构；5、质量块；6、凹槽；7、电极引出焊盘；8、覆盖膜；9、第一导电胶；10、第二导电胶；11、第三导电胶；12、底层基材；13、悬臂梁；14、金属块；15、压电层；16、弹性层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是现有技术中的加速度传感器的结构示意图；图2是本发明中压电薄膜加速度传感器的结构示意图；图3是本发明中压电薄膜加速度传感器的爆炸示意图；图4是本发明中的基底结构的结构示意图，请参见图1至图4所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种压电薄膜加速度传感器，包括上电极1、下电极2以及设于上电极1与下电极2之间的压电薄膜3，还包括基底结构4和质量块5，其中，基底结构4上开设有凹槽6，上电极1的上侧设有质量块5，质量块5位于凹槽6内，压电薄膜3的两端覆盖在凹槽6的两侧。本实施例中，如图2所示，压电薄膜3固定在上电级与下电极2之间，质量块5(金属块)位于压电薄膜3上侧，然后再扣设在基底结构4的凹槽6内。然后压电薄膜3的两端覆盖在凹槽6的两侧并粘贴或焊接等方式实现固定，从而实现将质量块5固定在凹槽6内。设置的凹槽6的深度大于质量块5的厚度，凹槽6的横向长度以及宽度均大于质量块5的长度和宽度，使得质量块5可以隐藏在凹槽6内，且可以实现防水防尘的效果，保证了金属块环境的一致性和可靠性，另外，金属块在晃动过程中，始终处于一个空旷的空间，不会受到周边环境影响。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括电极引出焊盘7，凹槽6的两侧设有两电极引出焊盘7，其中，下电极2的一侧覆盖在其中一电极引出焊盘7上，上电极1的一侧覆盖在另一电极引出焊盘7上。本实施例中，电极引出焊盘7用于和上电级以及下电极2连接，便于引出电级。其中，如图4所示，上电级以及下电极2均分为两个部分，其中一部分与压电薄膜3相正对，且与压电薄膜3相正对的部分与质量块5连接，另一部分与电极引出焊盘7连接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括覆盖膜8，上电极1的上端设有覆盖膜8。本实施例中，设置的覆盖膜8用于保护电级，下电极2固定在底层基材12上。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第一导电胶9、第二导电胶10和第三导电胶11，第一导电胶9设置在覆盖膜8的上端，且质量块5设于第一导电胶9的上端，上电极1的一侧上端设有第二导电胶10，下电极2的一侧上端设有第三导电胶11。本实施例中，共设有三个导电胶，分别覆盖在覆盖膜8、上电极1和下电极2上，用于和外部电器元件电连接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，覆盖膜8下表面的面积大于压电薄膜3上表面的面积，质量块5的下表面的面积小于压电薄膜3上表面的面积。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种压电薄膜加速度传感器，包括上电极、下电极以及设于所述上电极与所述下电极之间的压电薄膜，其特征在于，还包括基底结构、质量块和覆盖膜，其中，所述基底结构上开设有凹槽，所述上电极的上端设有所述覆盖膜，所述上电极的上侧设有所述质量块，所述质量块位于所述凹槽内，所述凹槽的深度大于所述质量块的厚度，所述凹槽的横向长度以及宽度均大于所述质量块的长度和宽度，所述质量块在晃动过程中，始终处于一个空旷的空间内，所述压电薄膜的两端覆盖在所述凹槽的两侧，还包括第一导电胶、第二导电胶和第三导电胶，所述第一导电胶设置在所述覆盖膜的上端，且所述质量块设于所述第一导电胶的上端，所述上电极的一侧上端设有所述第二导电胶，所述下电极的一侧上端设有所述第三导电胶；
还包括电极引出焊盘，所述凹槽的两侧设有两所述电极引出焊盘，其中，所述下电极的一侧覆盖在其中一所述电极引出焊盘上，所述上电极的一侧覆盖在另一所述电极引出焊盘上。
2.如权利要求1所述的压电薄膜加速度传感器，其特征在于，所述覆盖膜下表面的面积大于所述压电薄膜上表面的面积。
3.如权利要求1所述的压电薄膜加速度传感器，其特征在于，所述质量块的下表面的面积小于所述压电薄膜上表面的面积。
4.如权利要求1所述的压电薄膜加速度传感器，其特征在于，还包括底层基材，所述下电极固定在所述底层基材上。
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