[發明專利]雙層壓電陶瓷電聲元件及其制備方法

有效

• 申請號: 201810403045.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108462935B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 朱惠祥;歐陽偉鋒;劉振隆
• 申請（專利權）人: 廣州凱立達電子股份有限公司
• 主分類號: H04R31/00
• 分類號: H04R31/00;H04R17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

本發明公開了雙層壓電陶瓷電聲元件，包括兩片壓電陶瓷片；壓電陶瓷片的第一面的電極包括互不連通的大電極區域和島狀電極區域，大電極區域和島狀電極區域上各開有一個通孔，壓電陶瓷片第二面的電極圖案由第一面的電極圖案旋轉180度得到；壓電陶瓷片的極化方向由第一面指向第二面；第一壓電陶瓷片的第二面與第二壓電陶瓷片的第一面貼合，其中島狀電極區域重合，但其上的通孔并不對應，貼合后形成四個盲孔；貼合后的壓電陶瓷片上的四個盲孔均填充有導電材料，分別將兩片島狀電極區域相連，兩片大電極區域相連。本發明還公開了上述雙層壓電陶瓷電聲元件的制備方法，本發明無需采用中間金屬層，提高了電聲轉換效率，便于安裝使用，生產時破損率低。

技術領域

本發明涉及壓電陶瓷電聲元件，特別涉及雙層壓電陶瓷電聲元件及其制備方法。

背景技術

壓電陶瓷材料大量用于制造壓電電聲元器件(包括壓電蜂鳴片、壓電蜂鳴器、壓電揚聲器)。壓電陶瓷電聲元件是利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應，實現機電能量轉換，當給壓電元件施加交流電信號時，壓電元件產生機械振動，當施加的交流電信號頻率在音頻(20～20kHz)范圍時，壓電元件發出聲音。

壓電陶瓷材料具有諧振特性，當輸入的電信號頻率在壓電元件的諧振頻率附近，壓電元件才能產生機械振動從而發出聲音，壓電陶瓷元件的諧振頻率與其尺寸相關，諧振頻率與振動方向上的尺度乘積大約為一個定值，稱為頻率常數。常用的PZT壓電陶瓷材料的平面振動頻率常數大約為2000Hz·m，因此通常制造的直徑10～20mm的圓片型壓電元件，其徑向振動諧振頻率在100～200kHz，遠大于音頻范圍。將極化好的壓電陶瓷薄片黏貼在金屬薄片上，當對壓電陶瓷施加交流電信號時，壓電陶瓷的徑向伸縮振動會因為受到金屬片的影響而變成彎曲振動，相對于單獨壓電陶瓷片時的徑向振動，黏貼金屬片后的壓電陶瓷/金屬片復合體的彎曲振動諧振頻率會大大降低，該諧振頻率與復合體直徑成反比，與復合體厚度成正比，制作直徑10～20mm，厚度0.05～0.2mm的壓電陶瓷片與同等厚度金屬片黏貼復合，可制作出諧振頻率處于音頻范圍的壓電電聲元件。

如果將兩片經過極化的壓電陶瓷薄片黏貼在一片金屬片兩面，且極化方向正確配置，制作的雙面壓電電聲元件比單面壓電電聲元件聲功率成倍增加。

現有技術采用壓電陶瓷黏貼金屬片的方法，將壓電復合體的諧振頻率降低以實現音頻電聲應用，金屬片本身不具備壓電效應，壓電陶瓷在音頻電信號激勵下逆壓電效應使其產生機械振動，在此過程中壓電陶瓷片的變形促使金屬片跟隨變形產生音頻振動，壓電陶瓷的機電轉換效率會因金屬片而減弱，另一方面，壓電陶瓷金屬復合體的諧振頻率正比于復合體的厚度，這其中包含了金屬片的厚度，因此要制作較低頻率響應的壓電電聲元件，需要制作很薄的壓電陶瓷片，壓電陶瓷制作過程中，陶瓷片厚度越薄越易碎裂。現有技術制作雙面壓電電聲元件的另一個缺陷是需要采用連接線將兩面的壓電陶瓷片連接作為一極(突出的金屬片作為另一極)，這限制了這種產品的應用結構設計。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種雙層壓電陶瓷電聲元件，無需金屬片，提高電聲轉換效率。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

雙層壓電陶瓷電聲元件，包括兩片壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片的第一面的電極包括互不連通的兩部分，一部分為大電極區域，另一部分為島狀電極區域，所述大電極區域的面積大于島狀電極區域；所述大電極區域和島狀電極區域上各開有一個通孔，其中，島狀電極區域上的通孔偏離島狀電極區域的中心位置；所述壓電陶瓷片第二面的電極圖案由第一面的電極圖案旋轉180度得到；所述壓電陶瓷片的極化方向由第一面指向第二面；

第一壓電陶瓷片的第二面與第二壓電陶瓷片的第一面貼合，其中第一壓電陶瓷片的第二面的島狀電極區域與第二壓電陶瓷片的第一面的島狀電極區域重合，但島狀電極區域上的通孔并不對應，貼合后形成四個盲孔；所述壓電陶瓷片上的盲孔均填充有導電材料，將兩片壓電陶瓷片的島狀電極區域相連，兩片壓電陶瓷片的大電極區域相連。