[發明專利]長行程壓電陶瓷致動器及其加工方法

在審

• 申請號: 202010830894.2
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111865138A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 付棲勇;劉如德;黃孝山;胡兵
• 申請（專利權）人: 上海隱冠半導體技術有限公司
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04;H01L41/083;H01L41/09;H01L41/22;H01L41/253
• 代理公司: 上海上谷知識產權代理有限公司 31342
• 代理人: 姜龍;蔡繼清

本發明公開了一種長行程壓電陶瓷致動器及其加工方法，該長行程壓電陶瓷致動器包括至少兩個上下疊置的短行程壓電陶瓷致動器，其中位于上部的短行程壓電陶瓷致動器的下表面和/或位于下部的短行程壓電陶瓷致動器的上表面設有下沉部，該下沉部至少沿該第一端面和第二端面延伸布置，以及位于上部的短行程壓電陶瓷致動器的下表面和位于下部的短行程壓電陶瓷致動器的上表面之間通過連接層連接。本發明可以解決壓電致動器在工作時容易斷裂的問題。

技術領域

本發明涉及壓電陶瓷領域，具體涉及一種長行程壓電陶瓷致動器及其加工方法。

背景技術

近年來，隨著各種儀器設備對高精度位移的控制要求越來越高，微納精度的執行器需求也隨之越來越多，比如高精密光學檢測設備、變形鏡、電子顯微鏡掃描運動臺、膜厚檢測設備、壓電點膠設備等。在微納精度執行器中，長行程多層壓電陶瓷共燒疊堆被廣泛應用。現階段，多層共燒壓電陶瓷長行程執行器主要有三種結構：普通堆疊共燒短行程壓電陶瓷致動器、堆疊粘接長位移輸出壓電致動器、以及一體共燒長行程壓電致動器。

圖12示出一種長行程的一體共燒壓電陶瓷疊堆，在疊堆陶瓷本體中分段在一定的距離制作開裂口以釋放形變時的內應力；激光將壓電陶瓷疊堆坯體中去除相鄰兩條電極線中的一條，并在其表面制作為電極，從而達到引出電極的目的；在外電極層上焊接一定形狀的銅電極片，以保證工作過程中各段的電極連接。這種疊堆制作工藝復雜，對設備和工藝要求極高，生產效率低，同時生產成本也高，不利于廣泛使用。

圖13-圖14示出的多層共燒壓電陶瓷疊堆采用在上下保護層減薄以提高疊堆的位移量以及在上下保護層上涂覆有機樹脂填充陶瓷間隙，阻止水汽滲透以提高壽命。然而，這兩種疊堆都無法制作成長行程的共燒疊堆，解決在行程情況下的疊堆內應力問題，以及電極斷裂問題。

因此，現階段需要一種新的長行程壓電陶瓷疊堆，既能容易實現生產，又能實現長位移輸出，且不會因為大位移形變引起疊堆開裂和電極斷裂使疊堆失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種長行程壓電陶瓷致動器及其加工方法，以解決上述現有技術中存在的問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種長行程壓電陶瓷致動器，所述長行程壓電陶瓷致動器包括至少兩個上下疊置的短行程壓電陶瓷致動器，所述短行程壓電陶瓷制動器包括：

陶瓷燒結體，由壓電陶瓷構成并具有上表面、下表面以及相對布置的第一端面和第二端面；

多個第一內部電極，形成在所述陶瓷燒結體內并引出到所述第一端面；

多個第二內部電極，形成在所述陶瓷燒結體內并引出到所述第二端面；

多個陶瓷層，形成在所述陶瓷燒結體內與所述第一內部電極以及所述第二內部電極層疊，所述第一內部電極和所述第二內部電極在所述陶瓷燒結體內隔著所述陶瓷層相對布置，

第一外部電極，位于所述陶瓷燒結體的所述第一端面并與所述多個第一內部電極電連接；以及

第二外部電極，位于所述陶瓷燒結體的所述第二端面并與所述多個第二內部電極電連接；其中

位于上部的短行程壓電陶瓷致動器的下表面和/或位于下部的短行程壓電陶瓷致動器的上表面設有下沉部，所述下沉部至少沿所述第一端面和第二端面延伸布置，以及位于上部的短行程壓電陶瓷致動器的下表面和位于下部的短行程壓電陶瓷致動器的上表面之間通過連接層連接。

在一個實施例中，所述連接層為膠層，所述膠層由膠水構成。

在一個實施例中，所述膠層添加有固體顆粒物。

在一個實施例中，所述固體顆粒物為二氧化鈦、二氧化鋯和/或二氧化硅。

在一個實施例中，所述下沉部為臺階部，所述臺階部設置于所述上表面或下表面的邊緣。