CN116828962A - 一种压电驱动器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电驱动器及其制备方法，该压电驱动器包括：电路板(1)，设有第一电极(10)；压电驱动件(3)，设于所述电路板(1)表面，所述压电驱动件(3)设有与所述第一电极(10)电连接的第二电极(30)；以及，密封件(2)，包覆于所述压电驱动件(3)外部，且与所述电路板(1)相连，所述密封件(2)和所述电路板(1)之间形成容纳所述压电驱动件(3)的封闭腔。本发明中压电驱动件设于封闭腔内，受外界的湿度等不利因素的影响小，大幅降低了金属电极离子单向迁移的速率，降低了短路发生的概率。
Description
技术领域
本发明涉及压电技术领域，尤其涉及一种压电驱动器及其制备方法。
背景技术
通过压电技术制造而成的压电驱动器，具有厚度尺寸小、功耗低，响应速度快，工作频带宽等优势，压电驱动器通常用于提供触觉反馈，在人机交互应用方面潜力较大。
但是，现有的压电驱动器仍具有一定的缺陷，例如，其压电材料脆弱易碎，导致使用时容易因弯折等原因出现碎裂故障。再如，环境湿度等环境因素会对压电驱动器产生较大影响，长期工作下容易发生金属电极离子单向迁移而发生短路，影响寿命和可靠性。又如，在制造压电驱动器时，需要焊接电极引线，电极引线的焊接十分费时。
因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电驱动器及其制备方法，该压电驱动器受外部环境的影响更小。
为实现上述发明目的，一方面，本发明提出了一种压电驱动器，包括：
电路板，设有第一电极；
压电驱动件，设于所述电路板表面，所述压电驱动件设有与所述第一电极电连接的第二电极；以及，
密封件，包覆于所述压电驱动件外部，且与所述电路板相连，所述密封件和所述电路板之间形成容纳所述压电驱动件的封闭腔。
进一步地，所述密封件包括环绕于所述压电驱动件外周且与所述电路板相连的密封胶圏以及覆盖于所述压电驱动件背离所述电路板的表面上且与所述密封胶圈相连的密封胶层，所述密封胶圈、所述密封胶层和所述电路板之间形成容纳所述压电驱动件的封闭腔。
进一步地，所述密封胶圈部分覆盖至所述压电驱动件背离所述电路板的表面上。
进一步地，所述电路板为PCB板或者柔性线路板，所述压电驱动器还包括连接于所述电路板背离所述压电驱动件的表面上的补强层。
进一步地，至少所述压电驱动件的外缘设有所述第二电极，所述第一电极至少部分位于所述压电驱动件外部，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极和所述第一电极之间的导电连接件以及连接于所述压电驱动件和所述电路板之间的粘接层。
进一步地，至少所述压电驱动件底面设有所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极相对设置，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极和所述第一电极之间的导电连接层，所述压电驱动件和所述电路板通过所述导电连接层相连。
进一步地，至少所述压电驱动件底面设有所述第二电极，所述第一电极与所述第二电极相对设置，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极与所述第一电极之间的胶层，所述第二电极和所述第一电极直接接触导通。
另一方面，本发明提出了一种压电驱动器的制备方法，包括如下步骤：
S1.连接压电驱动件和电路板；
S2.在所述压电驱动件边缘封胶，形成环绕设置于所述压电驱动件外周且与所述电路板相连的密封胶圏；
S3.在所述压电驱动件外露的表面封胶，形成覆盖于所述压电驱动件表面且与所述密封胶圈相连的密封胶层。
进一步地，至少所述压电驱动件的外缘设有第二电极，所述电路板包括与所述第二电极对应设置的第一电极，所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述电路板和/或所述压电驱动件上设置胶水；
S11.将所述压电驱动件贴合于所述电路板上，使所述第一电极至少部分外露于所述压电驱动件；
S12.使所述电路板和所述压电驱动件之间的胶水固化形成粘接层；
S13.通过导电胶连接所述第二电极和第一电极；
S14.使所述导电胶固化形成导电连接件。
进一步地，至少所述压电驱动件的底面设有第二电极，所述电路板包括与所述第二电极相对设置的第一电极；
所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述第二电极和/或第一电极上设置导电胶；
S11.将所述压电驱动件贴合于所述电路板上，所述导电胶压合于所述第二电极和所述第一电极之间；
S12.使所述第二电极和第一电极之间的导电胶固化形成导电连接层；
或者，所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述第二电极和/或第一电极上设置胶水；
S11.将所述压电驱动件贴合于所述电路板上，对所述压电驱动件和所述电路板施加保压压力，使所述第一电极和所述第二电极相接触；
S12.使连接于所述第二电极和所述第一电极之间的胶水固化形成胶层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.通过设置包覆于压电驱动件外部且与电路板相连的密封件，使得压电驱动件被密封于封闭腔内，与外界隔绝，消除了外界湿度等不利因素对压电驱动件造成的影响，大幅降低了金属电极离子单向迁移的速率，降低了短路发生的概率。而且，密封件能够与电路板配合全方位的包覆住压电驱动件，能够对压电驱动件起到更好的保护效果，使压电驱动件与电路板的连接更为牢固，压电驱动器的使用寿命和使用可靠性更佳。
2.通过在电路板上设置补强层，能够有效的提高压电驱动器整体的刚度和强度，能够有效的防止压电驱动器因弯折导致的碎裂故障。
3.通过导电胶使第一电极和第二电极电连接，或者通过设置胶层并施加保压压力使得第一电极和第二电极直接接触导通，无需焊接电极引线，能够有效地提高生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例1中压电驱动器的剖视示意图。
图2是图1所示的压电驱动器沿A-A所示的剖切方向的剖视图。
图3是图1中I部的放大图。
图4是本发明实施例2中压电驱动器的剖视示意图。
图5是图4中II部的放大图。
图6是本发明实施例3中压电驱动器的剖视示意图。
图7是图6中III部的放大图。
图8是本发明中一种实施方式的压电驱动器的俯视图，图中压电驱动器呈圆形。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。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。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1至图8所示，对应于本发明一种较佳实施例的压电驱动器，其包括电路板1、密封件2以及压电驱动件3。
压电驱动件3设于电路板1表面上，电路板1设有第一电极10(通常为电路板1的漏铜面)，压电驱动件3设有与所述第一电极10对应设置的第二电极30，第二电极30和第一电极10电连接。第二电极30的数量可以有多个，每个第二电极30均对应设置有至少一个第一电极10，在连接时，相对应的两个电极进行电连接，以使得能够对压电驱动件3施加电压，驱动压电驱动件3振动。
压电驱动件3具有压电效应，当对其施加电压时，其将产生振动，从而实现振动反馈。电路板1内设有电路，其可以与电源模块和控制模块等相连，以对压电驱动件3施加电压，使压电驱动件3振动。压电驱动件3采用压电材料制成，压电材料例如可以是锆钛酸铅压电陶瓷、压电单晶铌酸锂或者有机压电材料PVDF等。
密封件2包覆于压电驱动件3外部，且与电路板1相连，其与电路板1之间形成容纳压电驱动件3的封闭腔。可以理解的是，由于压电驱动件3设于封闭腔内，因此，能够将外界环境与整个压电驱动件3隔离，消除了外界湿度等不利因素对压电驱动件3造成的影响，大幅降低了金属电极离子单向迁移的速率，降低了短路发生的概率。而且，密封件2能够与电路板1配合全方位的包覆住压电驱动件3，能够对压电驱动件3起到更好的保护效果，使压电驱动件3与电路板1的连接更为牢固，压电驱动器的使用寿命和使用可靠性更佳。
进一步地，参考图3，压电驱动件3包括与电路板1相连的底面32以及背对底面32的正面31。密封件2包括环绕于压电驱动件3外周且与电路板1相连的密封胶圈21以及封住密封件2顶部的密封胶层22。密封胶层22覆盖于压电驱动件3的正面31上且与环绕于外周的密封胶圈21相连，使得密封胶圈21、密封胶层22和电路板1之间形成所述封闭腔。由于密封胶圈21和密封胶层22均与压电驱动件3相连，因此能够有效的提高压电驱动件3和电路板1之间连接的牢固性，防止两者因为振动而分离。
密封胶圈21优选部分覆盖至压电驱动件3背离电路板1的表面上(即正面31上)，参考图3，密封胶圈21通常比密封胶层22更厚，如此设置，能够更好的提高连接的牢固性和密封的可靠性。
密封胶圈21和密封胶层22的材料可以相同也可以不同，优选的，密封胶圈21的材质为UV胶，密封胶层22的材料为防水油墨。
电路板1可以是硬质的PCB板，也可以是柔性线路板。为了增强电路板1的刚性，压电驱动器还包括设于电路板1底部表面的补强层7，电路板1的底部表面即其背离所述压电驱动件3的表面。补强层7例如可以是不锈钢、铝合金等金属材料补强层，或者PI、PET、PC、PEEK等有机材料补强层等。显然的，设置补强层7后，压电驱动器整体的强度和刚度更好，不易弯折变形，从而能够更好的保护内部易碎的压电材料，保证性能的可靠性。
可以理解的是，压电驱动器的形状不限，例如，其可以是图2所示的矩形，或者图6所示的圆形。
第二电极30在压电驱动件3上的位置不限，例如其可以设置在压电驱动件3的正面31、外周面33和底面32中的一个或多个表面上。参考图1和图4，优选的，压电驱动件3的正面31、外周面33和底面32上均具有部分的第二电极30。
压电驱动件3和电路板1之间的连接方式可以有多种，以下介绍三种可行的实施例。
实施例1
在实施例1中，至少压电驱动件3外缘设置有第二电极30，例如，第二电极30可以设置在压电驱动件3正面31的外缘，也可以设置在压电驱动件3的外周面33上，还可以同时连接在压电驱动件3的正面31的外缘和压电驱动件31的外周面33上，当然，参考图1至图3，第二电极30也可以同时设于压电驱动件3的正面31、外周面33和底面32上。
压电驱动件3和电路板1之间通过粘接层5相连，可以在压电驱动件3的底面32或者电路板1的表面点胶或者涂胶，然后将压电驱动件3贴合于电路板1上，在胶水固化后即可形成粘接层5，使压电驱动件3和电路板1被粘连。
优选的，粘接层5布满压电驱动件3的整个底面31，且与其外周的密封胶圈21相连，以进一步提高密封效果。
电路板1上的第一电极10的位置与其对应的第二电极30的位置相邻近，在压电驱动件3对位安装于电路板1上时，第一电极10至少部分外露于压电驱动件31，以便于通过导电连接件4连接第二电极30和第一电极10。
导电连接件4的材料优选为导电胶，例如可以是导电的环氧树脂材料或者ACF导电胶或者导电银胶等，其可以方便的连接第二电极30和第一电极10，并在固化后形成导电连接件4。
为使压电驱动件3更好的进行振动传递，粘接层5的材料优先选用粘接力强，固化后Shore-D硬度(邵氏硬度D级)大于50D的材料。
实施例2
在实施例2中，至少压电驱动件3的底面31上设有第二电极30，设于电路板1上的第一电极10与第二电极30相对设置，在压电驱动件3对位贴合至电路板1上时，第二电极30和第一电极10相贴合。参考图4和图5，实施例2中的第二电极30也可以同时位于压电驱动件3的正面31、外周面33和底面32上。
本实施例中，第二电极30和第一电极10之间通过导电连接层40相连，同样的，导电连接层40的材料优选为导电胶，例如可以是导电的环氧树脂材料或者ACF导电胶或者导电银胶等，其在固化后形成导电连接层40。导电连接层40不仅可以将压电驱动件3连接在电路板1上，还能够实现第二电极30和第一电极10之间的电连接，进而能够省去在连接压电驱动件3和电路板1之后，还需使用导电连接件4连接第二电极30和第一电极10的步骤，制备效率更高。
当然，为了提高连接的牢固性，也可以在压电驱动件3和电路板1上的非电极区域点胶，通过胶水的进行粘接。
实施例3
实施例3与实施例2类似，参考图6和图7，至少压电驱动件3的底面31上设有第二电极30，电路板1上的第一电极10与第二电极30相对设置，在压电驱动件3对位贴合至电路板1上时，第二电极30和第一电极10相贴合。
实施例3与实施例2的区别在于，其第二电极30和第一电极10之间通过胶层6相连。第二电极30和第一电极10之间通过直接接触进行导电，而不依赖于胶层6的导电性，即胶层6可以采用不导电的材料。具体的，形成胶层6的胶水采用流动性小于1500cps的胶水，且在形成胶层6时，对压电驱动件3的保压压力大于0.1Mpa，通过控制压力，可以使得胶层6变薄，由于电极表面并非完全平整，其微观表面是凹凸不平的，因此能够使两个电极表面的凸点相接触而导通。
本发明还提出了一种压电驱动器的制备方法，用于制备上述的压电驱动器，本发明的压电驱动器的制备方法包括如下步骤：
S1.连接压电驱动件3和电路板1；
S2.在所述压电驱动件3边缘封胶，形成环绕设置于所述压电驱动件3外周且与所述电路板1相连的密封胶圏21；
S3.在所述压电驱动件3外露的表面封胶，形成覆盖于所述压电驱动件3表面且与所述密封胶圈21相连的密封胶层22。
通过上述步骤，可以使得压电驱动件3被密封于密封胶圈21、密封胶层22和电路板1之间形成的封闭腔内。
为了保证更佳的成型质量，在步骤S2和步骤S3之间还包括步骤S20.烘烤固化，通过加热烘干的方式，使得密封胶圈21快速固化成型，这样，后续在压电驱动件3外露的表面(即正面31)涂覆胶水时，不会破坏原来的密封胶圈21。同样的，在步骤S3之后还可以包括步骤S30.烘烤固化，以便于使得密封胶层22快速固化成型，与密封胶圈21共同形成密封件2。
为了保证制成的压电驱动器的质量，在步骤S3之后还可以设置步骤S4.检测包装，对步骤S3制备得到的产品进行电性能以及外观等方面的检测，对于检测合格的产品进行包装入库。
对于不同结构的压电驱动器，上述步骤S1包括的具体步骤也不同。
在成型实施例1所述结构的压电驱动器时，步骤S1包括如下步骤：
S10.在电路板1和/或压电驱动件3上设置胶水；
S11.将压电驱动件3贴合于电路板1上，使第一电极10至少部分外露于压电驱动件3；
S12.使电路板1和压电驱动件3之间的胶水固化形成粘接层5；
S13.通过导电胶连接第二电极30和第一电极10；
S14.使导电胶固化形成导电连接件4。
步骤S10中，可以通过点胶或者涂胶的方式在电路板1和/或压电驱动件3上设置胶水，以使得压电驱动件3和电路板1能够通过胶水粘连。步骤S12中，可以通过烘烤固化的方式，使得胶水快速固化形成粘接层5，使压电驱动件3和电路板1可靠连接。
由于实施例1中压电驱动件3外缘设有第二电极30，且第一电极10部分外露于压电驱动件3，因此，步骤S13可以在第二电极30和第一电极10之间涂覆导电银胶等导电胶，在固化后形成导电连接件4。
在成型实施例2所述结构的压电驱动器时，步骤S1包括如下步骤：
S10.在第二电极30和/或第一电极10上设置导电胶；
S11.将压电驱动件3贴合于电路板1上，导电胶压合于第二电极30和第一电极10之间；
S12.使第二电极30和第一电极10之间的导电胶固化形成导电连接层40。
步骤S10中，可以通过点胶或者涂胶的方式在第二电极30和/或第一电极10上设置导电胶。
步骤S12中，可以通过烘烤固化的方式使导电胶快速固化成导电连接层40，由于导电胶具有导电的性能，因此，导电连接层40既能够起到连接的作用，又能够起到导电的作用，能够省去成型实施例1所述结构的压电驱动器时的步骤S13和步骤S14。
在成型实施例3所述结构的压电驱动器时，步骤S1包括如下步骤：
S10.在第二电极30和/或第一电极10上设置胶水；
S11.将压电驱动件3贴合于电路板1上，对压电驱动件3和所述电路板1施加保压压力，使所述第一电极10和所述第二电极30相接触；
S12.使连接于第二电极30和第一电极10之间的胶水固化形成胶层6。
步骤S10中，可以通过点胶或者涂胶的方式在第二电极30和/或第一电极10上设置胶水。
步骤S11中，由于胶水的流动性小于1500cps，通过对压电驱动件3施加保压压力，能够使得胶水变薄，从而使得第二电极30和第一电极10接触导通。为便于第一电极10和第二电极30相接触，优选胶水的流动性小于1500cps，施加的保压压力大于0.1Mpa。
步骤S12中，可以通过烘烤固化的方式使胶水快速固化形成胶层6。
本发明至少具备如下优点：
1.通过设置包覆于压电驱动件外部且与电路板相连的密封件，使得压电驱动件被密封于封闭腔内，与外界隔绝，消除了外界湿度等不利因素对压电驱动件造成的影响，大幅降低了金属电极离子单向迁移的速率，降低了短路发生的概率。而且，密封件能够与电路板配合全方位的包覆住压电驱动件，能够对压电驱动件起到更好的保护效果，使压电驱动件与电路板的连接更为牢固，压电驱动器的使用寿命和使用可靠性更佳。
2.通过在电路板上设置补强层，能够有效的提高压电驱动器整体的刚度和强度，能够有效的防止压电驱动器因弯折导致的碎裂故障。
3.通过导电胶使第一电极和第二电极电连接，或者通过设置胶层并施加保压压力使得第一电极和第二电极直接接触导通，无需焊接电极引线，能够有效地提高生产效率。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种压电驱动器，其特征在于，包括：
电路板(1)，设有第一电极(10)；
压电驱动件(3)，设于所述电路板(1)表面，所述压电驱动件(3)设有与所述第一电极(10)电连接的第二电极(30)；以及，
密封件(2)，包覆于所述压电驱动件(3)外部，且与所述电路板(1)相连，所述密封件(2)和所述电路板(1)之间形成容纳所述压电驱动件(3)的封闭腔。
2.如权利要求1所述的压电驱动器，其特征在于，所述密封件(2)包括环绕于所述压电驱动件(3)外周且与所述电路板(1)相连的密封胶圏(21)以及覆盖于所述压电驱动件(3)背离所述电路板(1)的表面上且与所述密封胶圈(21)相连的密封胶层(22)，所述密封胶圈(21)、所述密封胶层(22)和所述电路板(1)之间形成容纳所述压电驱动件(3)的封闭腔。
3.如权利要求2所述的压电驱动器，其特征在于，所述密封胶圈(21)部分覆盖至所述压电驱动件(3)背离所述电路板(1)的表面上。
4.如权利要求1所述的压电驱动器，其特征在于，所述电路板(1)为PCB板或者柔性线路板，所述压电驱动器还包括连接于所述电路板(1)背离所述压电驱动件(3)的表面上的补强层(7)。
5.如权利要求1至4任一项所述的压电驱动器，其特征在于，至少所述压电驱动件(3)的外缘设有所述第二电极(30)，所述第一电极(10)至少部分位于所述压电驱动件(3)外部，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极(30)和所述第一电极(10)之间的导电连接件(4)以及连接于所述压电驱动件(3)和所述电路板(1)之间的粘接层(5)。
6.如权利要求1至4任一项所述的压电驱动器，其特征在于，至少所述压电驱动件(3)底面设有所述第二电极(30)，所述第一电极(10)与所述第二电极(30)相对设置，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极(30)和所述第一电极(10)之间的导电连接层(40)，所述压电驱动件(3)和所述电路板(1)通过所述导电连接层(40)相连。
7.如权利要求1至4任一项所述的压电驱动器，其特征在于，至少所述压电驱动件(3)底面设有所述第二电极(30)，所述第一电极(10)与所述第二电极(30)相对设置，所述压电驱动器还包括连接于所述第二电极(30)与所述第一电极(10)之间的胶层(6)，所述第二电极(30)和所述第一电极(10)直接接触导通。
8.一种压电驱动器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1.连接压电驱动件(3)和电路板(1)；
S2.在所述压电驱动件(3)边缘封胶，形成环绕设置于所述压电驱动件(3)外周且与所述电路板(1)相连的密封胶圏(21)；
S3.在所述压电驱动件(3)外露的表面封胶，形成覆盖于所述压电驱动件(3)表面且与所述密封胶圈(21)相连的密封胶层(22)。
9.如权利要求8所述的压电驱动器的制备方法，其特征在于，至少所述压电驱动件(3)的外缘设有第二电极(30)，所述电路板(1)包括与所述第二电极(30)对应设置的第一电极(10)，所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述电路板(1)和/或所述压电驱动件(3)上设置胶水；
S11.将所述压电驱动件(3)贴合于所述电路板(1)上，使所述第一电极(10)至少部分外露于所述压电驱动件(3)；
S12.使所述电路板(1)和所述压电驱动件(3)之间的胶水固化形成粘接层(5)；
S13.通过导电胶连接所述第二电极(30)和第一电极(10)；
S14.使所述导电胶固化形成导电连接件(4)。
10.如权利要求8所述的压电驱动器的制备方法，其特征在于，至少所述压电驱动件(3)的底面(32)设有第二电极(30)，所述电路板(1)包括与所述第二电极(30)相对设置的第一电极(10)；
所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述第二电极(30)和/或第一电极(10)上设置导电胶；
S11.将所述压电驱动件(3)贴合于所述电路板(1)上，所述导电胶压合于所述第二电极(30)和所述第一电极(10)之间；
S12.使所述第二电极(30)和第一电极(10)之间的导电胶固化形成导电连接层(40)；
或者，所述步骤S1包括如下步骤：
S10.在所述第二电极(30)和/或第一电极(10)上设置胶水；
S11.将所述压电驱动件(3)贴合于所述电路板(1)上，对所述压电驱动件(3)和所述电路板(1)施加保压压力，使所述第一电极(10)和所述第二电极(30)相接触；
S12.使连接于所述第二电极(30)和所述第一电极(10)之间的胶水固化形成胶层(6)。
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