TW202023077A - 壓電陶瓷裝置及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一種壓電陶瓷裝置包括上電極層、下電極層、壓電陶瓷材料層、三防膠層與感壓膠層。壓電陶瓷材料層夾設於上電極層與下電極層之間。三防膠層設置於壓電陶瓷材料層的左右兩側。感壓膠層覆蓋上電極層與三防膠層。

Description

壓電陶瓷裝置及其形成方法
本揭露實施例是有關於一種壓電陶瓷裝置，且特別是有關於一種壓電陶瓷裝置及其形成方法。
壓電材料係具有藉著由外部來承受應力而改變電極極化之壓電效果以及藉由施加電場而產生歪斜之逆壓電效果之材料，壓電陶瓷材料被廣泛地應用於壓電振動器、壓電濾波器、壓電促動器、壓電變壓器或壓電蜂鳴器等壓電陶瓷裝置。
本揭露之目的在於提出一種壓電陶瓷裝置包括上電極層、下電極層、壓電陶瓷材料層、三防膠(Conformal Coating，CC)層與感壓膠(Pressure Sensitive Adhesive PSA)層。壓電陶瓷材料層夾設於上電極層與下電極層之間。三防膠層設置於壓電陶瓷材料層的左右兩側。感壓膠層覆蓋上電極層與三防膠層。
在一些實施例中，上述壓電陶瓷裝置更包括軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，下電極層透過導電膠(Conductive Adhesive)接合至軟性印刷電路板上。
在一些實施例中，上述三防膠層設置於軟性印刷電路板上，上述感壓膠層覆蓋軟性印刷電路板。
在一些實施例中，上述三防膠層的楊氏模數(Young’s Modulus)係大於1吉帕斯卡(1GPa)。
在一些實施例中，上述三防膠層於截面(Cross Section)呈現的形狀為三角形，以使感壓膠層的多個轉折角度皆大於100度。
本揭露之目的在於另提出一種壓電陶瓷裝置的形成方法，包括：提供壓電陶瓷材料層夾設於上電極層與下電極層之間；進行點膠(Dispense)製程，以使三防膠層設置於壓電陶瓷材料層的左右兩側；以及進行封膠(Encapsulating)製程，以使感壓膠層覆蓋上電極層與三防膠層。
在一些實施例中，上述壓電陶瓷裝置的形成方法，更包括：於進行該點膠製程之前，透過噴塗(Spray)製程以使異向性導電膠(Anisotropic Conductive Adhesive，ACA)分佈於軟性印刷電路板上；以及進行接合(Bonding)製程，以使下電極層透過異向性導電膠接合至軟性印刷電路板上。
在一些實施例中，上述三防膠層設置於軟性印刷電路板上，上述感壓膠層覆蓋軟性印刷電路板。
在一些實施例中，上述三防膠層的楊氏模數係大於1GPa。
在一些實施例中，上述三防膠層於截面呈現的形狀為三角形，以使感壓膠層的多個轉折角度皆大於100度。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
圖1係根據本揭露的第一實施例之壓電陶瓷裝置100的剖視圖。壓電陶瓷裝置100包括上電極層110、下電極層120、壓電陶瓷材料層130與軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)140。壓電陶瓷材料層130夾設於上電極層110與下電極層120之間。軟性印刷電路板140具有接觸墊142與接觸墊144透過導電膠(Conductive Adhesive)150分別接合至上電極層110與下電極層120。
壓電陶瓷裝置100的形成方法包含：提供壓電陶瓷材料層130夾設於上電極層110與下電極層120之間；透過噴塗(Spray)製程以使液態的導電膠150均勻地分佈於軟性印刷電路板140上；以及進行接合(Bonding)製程，以使上電極層110與下電極層120透過固化的導電膠150分別接合至軟性印刷電路板140的接觸墊142與接觸墊144。其中，在上述的形成方法中，導電膠150可為異向性導電膠(Anisotropic Conductive Adhesive，ACA)，但本揭露不限於此。其中，上述的接合製程包含加壓壓合與加熱硬化(thermal curing)，加壓壓合的壓力參數為0.23兆帕(MPa)，加熱硬化的溫度參數為攝氏120度C，加壓壓合與加熱硬化的時間參數為170秒，但本揭露不限於此。
當壓電陶瓷材料層130受到壓力作用時，會在其上下兩面出現電壓差，此時，軟性印刷電路板140透過接觸墊142與接觸墊144來分別取得上電極層110與下電極層120的電壓值，從而能夠將電壓差經由適當的轉換運算來取得壓電陶瓷材料層130所受到的機械能，例如振動力或下壓力道等等，關於如何將壓電陶瓷材料受力時其上下兩面的電極電壓差值轉換為機械能已為本領域技術人員所習知，於本文中不再加以敘述之。
由於壓電陶瓷裝置100的上電極層110、下電極層120和/或導電膠150等仍存在著部分裸露之處，因此在實作上通常還會再對壓電陶瓷裝置100進行封膠(Encapsulating)，以對壓電陶瓷裝置100有更佳的保護作用。圖2A至圖2B係根據本揭露的第一實施例之壓電陶瓷裝置100的封膠流程示意圖。請參見圖2A，封膠機台包含真空泵210、上工作台220、軟橡膠(sticky rubber)230、下工作台240、加熱系統250。壓電陶瓷裝置100設置於下工作台240上，真空泵210用以使得封膠機台腔內的真空度小於0.2托爾(torr)。在軟橡膠230的下表面設置封膠膜(Encapsulation Film)260。請參見圖2B，其為進行層壓的示意圖，以下壓壓力參數0.5MPa，下壓時間參數2分鐘，來進行層壓。
圖3係根據本揭露的第一實施例之經封膠後之壓電陶瓷裝置300的剖視圖。經封膠後之壓電陶瓷裝置300更包含感壓膠(Pressure Sensitive Adhesive PSA)層160，感壓膠層160覆蓋上電極層110與軟性印刷電路板140。請一併參閱圖2B與圖3，在進行封膠時，由於壓電陶瓷裝置100之中的各元件的段差高度，軟橡膠230與壓電陶瓷裝置100的左右兩側之間無法完全貼合，因此經封膠後之壓電陶瓷裝置300存在氣泡310產生於壓電陶瓷材料層130的左右兩側。氣泡310對於經封膠後之壓電陶瓷裝置300有著不良的影響，舉例來說，經封膠後之壓電陶瓷裝置300的振動能量將因為氣泡310而有被減少的情況發生。據此，本揭露提出第二實施例來改善上述缺陷。
圖4係根據本揭露的第二實施例之壓電陶瓷裝置400的剖視圖。壓電陶瓷裝置400包括上電極層110、下電極層120、壓電陶瓷材料層130、軟性印刷電路板140與三防膠(Conformal Coating，CC)層170。壓電陶瓷材料層130夾設於上電極層110與下電極層120之間。軟性印刷電路板140具有接觸墊142與接觸墊144透過導電膠150分別接合至上電極層110與下電極層120。三防膠層170設置於壓電陶瓷材料層130的左右兩側，三防膠層170設置於軟性印刷電路板140上。
壓電陶瓷裝置400的形成方法包含：提供壓電陶瓷材料層130夾設於上電極層110與下電極層120之間；透過噴塗(Spray)製程以使液態的導電膠150均勻地分佈於軟性印刷電路板140上；進行接合(Bonding)製程，以使上電極層110與下電極層120透過固化的導電膠150分別接合至軟性印刷電路板140的接觸墊142與接觸墊144；以及進行點膠(Dispense)製程，以使三防膠層170設置於壓電陶瓷材料層130的左右兩側，且三防膠層170設置於軟性印刷電路板140上。
在本揭露的第二實施例中，三防膠層170的楊氏模數(Young’s Modulus)係大於1吉帕斯卡(1GPa)，但本揭露不限於此。如圖4所示，在本揭露的第二實施例中，三防膠層170於剖視方向上呈現的形狀為三角形。
圖5係根據本揭露的第二實施例之壓電陶瓷裝置400的封膠示意圖。圖5為進行層壓的示意圖，圖5與圖2A、圖2B相似，因此相似之處不再重複敘述。圖6係根據本揭露的第二實施例之經封膠後之壓電陶瓷裝置600的剖視圖。經封膠後之壓電陶瓷裝置600更包含感壓膠層160，感壓膠層160覆蓋上電極層110、三防膠層170與軟性印刷電路板140。請一併參閱圖5與圖6，在進行封膠時，由於壓電陶瓷裝置400已透過點膠製程設置三防膠層170於壓電陶瓷材料層130的左右兩側，且三防膠層170於剖視方向上呈現的形狀為三角形，軟橡膠230與壓電陶瓷裝置400的左右兩側之間能夠完全貼合，因此經封膠後之壓電陶瓷裝置600不存在氣泡，從而能夠改善經封膠後之壓電陶瓷裝置300因為存在氣泡310所產生之不良的影響。
值得一提的是，在本揭露的第二實施例中，壓電陶瓷裝置400的三防膠層170於剖視方向上所呈現之三角形形狀不應過於陡峭，從而使得在進行封膠時，軟橡膠230與壓電陶瓷裝置400的左右兩側之間能夠完全貼合。具體而言，三防膠層170於截面呈現的形狀為三角形不會過於陡峭，以使經封膠後之壓電陶瓷裝置600的感壓膠層160的每個轉折角度皆大於100度。
綜合上述，本揭露提出一種壓電陶瓷裝置及其形成方法，藉由在壓電陶瓷材料層的左右兩側透過點膠製程來設置三防膠層，從而使得經封膠後之壓電陶瓷裝置不會產生氣泡，經封膠後之壓電陶瓷裝置的振動能量不會因為有氣泡產生而有被減少的情況發生。
以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。
100、400:壓電陶瓷裝置300、600:經封膠後之壓電陶瓷裝置110:上電極層120:下電極層130:壓電陶瓷材料層140:軟性印刷電路板142、144:接觸墊150:導電膠160:感壓膠層170:三防膠層210:真空泵220:上工作台230:軟橡膠240:下工作台250:加熱系統260:封膠膜
從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。 [圖1]係根據本揭露的第一實施例之壓電陶瓷裝置的剖視圖。 [圖2A]至[圖2B]係根據本揭露的第一實施例之壓電陶瓷裝置的封膠流程示意圖。 [圖3]係根據本揭露的第一實施例之經封膠後之壓電陶瓷裝置的剖視圖。 [圖4]係根據本揭露的第二實施例之壓電陶瓷裝置的剖視圖。 [圖5]係根據本揭露的第二實施例之壓電陶瓷裝置的封膠示意圖。 [圖6]係根據本揭露的第二實施例之經封膠後之壓電陶瓷裝置的剖視圖。
600:經封膠後之壓電陶瓷裝置
110:上電極層
120:下電極層
130:壓電陶瓷材料層
140:軟性印刷電路板
142、144:接觸墊
150:導電膠
160:感壓膠層
170:三防膠層

Claims (10)

  1. 一種壓電陶瓷裝置，包含： 一上電極層； 一下電極層； 一壓電陶瓷材料層，夾設於該上電極層與該下電極層之間； 一三防膠(Conformal Coating，CC)層，設置於該壓電陶瓷材料層的左右兩側；以及 一感壓膠(Pressure Sensitive Adhesive PSA)層，覆蓋該上電極層與該三防膠層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之壓電陶瓷裝置，更包含： 一軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)； 其中，該下電極層透過一導電膠(Conductive Adhesive)接合至該軟性印刷電路板上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之壓電陶瓷裝置，其中該三防膠層設置於該軟性印刷電路板上，其中該感壓膠層覆蓋該軟性印刷電路板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之壓電陶瓷裝置，其中該三防膠層的楊氏模數(Young’s Modulus)係大於1吉帕斯卡(1GPa)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之壓電陶瓷裝置，其中該三防膠層於截面(Cross Section)呈現的形狀為一三角形，以使該感壓膠層的複數個轉折角度皆大於100度。
  6. 一種壓電陶瓷裝置的形成方法，包含： 提供一壓電陶瓷材料層夾設於一上電極層與一下電極層之間； 進行一點膠(Dispense)製程，以使一三防膠層設置於該壓電陶瓷材料層的左右兩側；以及 進行一封膠(Encapsulating)製程，以使一感壓膠層覆蓋該上電極層與該三防膠層。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之壓電陶瓷裝置的形成方法，更包含： 於進行該點膠製程之前，透過一噴塗(Spray)製程以使一異向性導電膠(Anisotropic Conductive Adhesive，ACA)分佈於一軟性印刷電路板上；以及 進行一接合(Bonding)製程，以使該下電極層透過該異向性導電膠接合至該軟性印刷電路板上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之壓電陶瓷裝置的形成方法，其中該三防膠層設置於該軟性印刷電路板上，其中該感壓膠層覆蓋該軟性印刷電路板。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之壓電陶瓷裝置的形成方法，其中該三防膠層的楊氏模數係大於1GPa。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之壓電陶瓷裝置的形成方法，其中該三防膠層於截面呈現的形狀為一三角形，以使該感壓膠層的複數個轉折角度皆大於100度。
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