一种小体积压电传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小体积压电传感器，包括底座、设置在底座上的第一胶粘层、设置在第一胶粘层上的压电薄膜层、设置在压电薄膜层上的第二胶粘层、设置在第二胶粘层上的质量块、以及设置在压电薄膜层上的第一焊盘和第二焊盘，所述压电薄膜层包括支撑体，依次设置在支撑体上的第一电极、压电薄膜和第二电极，所述压电薄膜的厚度为0.1‑10μm，所述第一焊盘与第一电极导电连接，所述第二焊盘与第二电极导电连接，所述第一焊盘和第二焊盘位于质量块的同一侧。本实用新型专利技术的压电传感器结构简单、体积小、重量轻、且适用于批量化生产。

A small volume piezoelectric sensor

The utility model discloses a small volume piezoelectric sensor, which comprises a base, a first adhesive layer arranged on the base, a piezoelectric film layer arranged on the first adhesive layer, a second adhesive layer arranged on the piezoelectric film layer, a mass block arranged on the second adhesive layer, a first pad and a second pad arranged on the piezoelectric film layer, and the piezoelectric film layer comprises a support Body, a first electrode, a piezoelectric film and a second electrode arranged on the support body in turn, the thickness of the piezoelectric film is 0.1-10 \u03bc m, the first pad is electrically connected with the first electrode, the second pad is electrically connected with the second electrode, the first pad and the second pad are on the same side of the mass block. The piezoelectric sensor of the utility model has simple structure, small volume, light weight and is suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种小体积压电传感器
本技术涉及传感器
，尤其涉及一种小体积压电传感器。
技术介绍
压电式传感器是基于压电效应的传感器。压电式传感器可以对各种动态力、机械冲击和振动进行测量，将力或者形变转换成电信号，广泛应用在声学、医学、力学、导航等领域。锆钛酸铅(PZT)是一种PbZrO3和PbTiO3的混合材料，有着优异的压电特性和介电特性，因此，PZT是现有压电式传感器中应用最广泛的压电材料。其中，PZT中Zr/Ti配比发生变化或者添加一种或者两种其它微量元素(如锑、锡、锰、钨等)，其性能也会发生改变。PZT压电加速度传感器是PZT压电传感器中的一种。它主要分为压缩和剪切两大类，压缩式传感器与剪切型相比具有更高的响应频率。图1是传统单轴压缩式压电加速度传感器的结构示意图，传统单轴压缩式压电加速度传感器包括中心柱1、压电片2、质量块3、预压弹簧4、固定部件5、外壳6和底座7。现有的压电片2为压电陶瓷片，由压电陶瓷粉末压制烧结而成，由于粉末的颗粒比较大，烧制成的压电陶瓷片中不可避免的存在空隙，而且材料组成、密度、厚度也存在偏差。为了减小不均匀性，在使用前，需要对每个压电陶瓷片进行打磨处理，但也仍然存在不均匀性。此外，压电陶瓷片比较脆，特别是在厚度比较薄的情况下，一旦用力不均容易造成毁坏性破碎。为了防止破碎，现有压电陶瓷片的厚度一般在0.1mm以上。由于器件的本征共振频率与材料的厚度成反比，增加压电陶瓷片的厚度，会降低器件的共振频率，减小器件的使用频率范围，现有压电传感器的最高共振频率只有60kHz。<br>此外，由于压电陶瓷片各部件的材料不同，密度分布也不尽相同，而且机械加工存在误差，所以中心柱的位置很难与各部件的质量中心重合，从而产生偏心现象。进一步地，由于中心柱的存在，加大了部件的尺寸及质量，现有压电传感器的一般外径在9mm，重量在5g以上，从而限制了器件的使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种小体积压电传感器，结构简单、体积小、重量轻、且适用于批量化生产。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种小体积压电传感器，包括底座、设置在底座上的第一胶粘层、设置在第一胶粘层上的压电薄膜层、设置在压电薄膜层上的第二胶粘层、设置在第二胶粘层上的质量块、以及设置在压电薄膜层上的第一焊盘和第二焊盘，所述压电薄膜层包括支撑体，依次设置在支撑体上的第一电极、压电薄膜和第二电极，所述压电薄膜的厚度为0.1-10μm，所述第一焊盘与第一电极导电连接，所述第二焊盘与第二电极导电连接，所述第一焊盘和第二焊盘位于质量块的同一侧。作为上述方案的改进，所述第一焊盘和第二焊盘由Au、Ti、Pt、Ir、Ni、La、Ru、Sr、Ag、Cr、Al、Cu中的一种制成。作为上述方案的改进，所述第二焊盘通过导电线与第二电极形成导电连接。作为上述方案的改进，所述支撑体由不产生电荷的硬质材料制成，或者由产生电荷数量小于压电薄膜产生电荷数量的硬质材料制成，所述支撑体的厚度为0.05-2mm。作为上述方案的改进，所述压电薄膜为PZT薄膜、BaTiO薄膜、BiFeO3薄膜、BaSrO3薄膜、LiNbO3薄膜、KNbO3薄膜或LiTaO3薄膜。作为上述方案的改进，所述第一电极和第二电极由Au、Ti、Pt、Ir、Ni、La、Ru、Sr、Ag、Cr、Al、Cu中的一种制成。作为上述方案的改进，所述质量块由铜、钨或钨铜制成。作为上述方案的改进，所述第一胶粘层和第二胶粘层由硅橡胶、环氧树脂胶、丙烯酸酯胶和聚氨酯胶中的一种制成。作为上述方案的改进，所述底座由不锈钢、Ti、Al和Cu中的一种制成。实施本技术，具有如下有益效果：1、本技术的小体积压电传感器通过在支撑体上形成压电薄膜，并配合第一电极和第二电极以形成压电薄膜层，用于替代传统的压电陶瓷片，可以大大减少器件的尺寸，此外，本技术通过形成压电薄膜层，并通过第一胶粘层和第二胶粘层将压电薄膜层、质量块和基底形成连接，不需要设置中心柱，可以避免传统压缩型加速度传感器的质量偏心的问题，减少机械部件，进一步调高器件的共振频率和均匀性。2、本技术将第一焊盘和第二焊盘设置在质量块的同一侧，可以减少单颗小体积压电传感器的面积，使得同一尺寸的衬底上可以切割出更多颗的小体积压电传感器，从而节省成本。3、本技术的支撑体还可以减小胶粘层或底座在温度变化或者形状变化下对压电薄膜的影响，保证测量结果的准确性。4、与现有的压电陶瓷片相比，本技术的压电薄膜层采用支撑体这种结构，致使压电薄膜能够在大面积的载体上形成，不仅能够提高生产效率，还能够提高压电薄膜的均匀性，使压电薄膜的厚度误差控制在±5％以内，表面粗糙度在nm量级，与现有的机械加工方式相比，本技术的压电薄膜在均匀性方面具有较大的改善。5、由于本技术的压电薄膜是形成在支撑体上，所以本技术压电薄膜的厚度可以控制在0.1-10μm范围内，其厚度仅为传统压电陶瓷片厚度的1/10以下，因此可以大幅提高器件的本征振动频率，扩大器件的使用范围。此外，本技术压电薄膜的厚度非常小，可以减少横向运动导入的误差。6、本技术的小体积压电传感器采用的压电薄膜层是在大尺寸的压电薄膜材料中切割出来的，因此各个小片的压电薄膜性能相近，横向尺寸误差可以控制在1％以下的μm量级，有利于小体积压电传感器的批量化生产。附图说明图1是传统单轴压缩式压电加速度传感器的结构示意图；图2是本技术小体积压电传感器的结构示意图；图3是本技术小体积压电传感器的俯视图；图4是本技术压电薄膜层的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。参见图2和图3，本技术提供的一种小体积压电传感器，包括底座1、设置在底座1上的第一胶粘层2、设置在第一胶粘层2上的压电薄膜层3、设置在压电薄膜层3上的第二胶粘层4、设置在第二胶粘层4上的质量块5、以及设置在压电薄膜层上的第一焊盘7和第二焊盘8。参见图4，所述压电薄膜层3包括支撑体31、设置在支撑体31上的第一电极32、设置在第一电极32上的压电薄膜33、以及设置在压电薄膜33上的第二电极34，其中，所述压电薄膜33的厚度为0.1-10μm。具体的，所述第一焊盘7设置在支撑体31上并与第一电极32导电连接，所述第二焊盘8设置在压电薄膜33上并与第二电极34导电连接，所述第一焊盘7和第二焊盘8位于质量块5的同一侧。其中，所述第二焊盘8通过导电线与第二电极34形成导电连接。本技术的第一焊盘7与第一电极32还可以为整体式结构。需要说明的是，所述压电传感器还可以包括绝缘层6，所述绝缘层6设置在第一电极上，并延伸至压电薄膜上。优选的，所述第一焊盘7和第二焊盘8由Au、Ti、Pt、Ir、Ni、La、Ru、Sr、Ag、Cr、Al、C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小体积压电传感器，其特征在于，包括底座、设置在底座上的第一胶粘层、设置在第一胶粘层上的压电薄膜层、设置在压电薄膜层上的第二胶粘层、设置在第二胶粘层上的质量块、以及设置在压电薄膜层上的第一焊盘和第二焊盘，所述压电薄膜层包括支撑体，依次设置在支撑体上的第一电极、压电薄膜和第二电极，所述压电薄膜的厚度为0.1-10μm，所述第一焊盘与第一电极导电连接，所述第二焊盘与第二电极导电连接，所述第一焊盘和第二焊盘位于质量块的同一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种小体积压电传感器，其特征在于，包括底座、设置在底座上的第一胶粘层、设置在第一胶粘层上的压电薄膜层、设置在压电薄膜层上的第二胶粘层、设置在第二胶粘层上的质量块、以及设置在压电薄膜层上的第一焊盘和第二焊盘，所述压电薄膜层包括支撑体，依次设置在支撑体上的第一电极、压电薄膜和第二电极，所述压电薄膜的厚度为0.1-10μm，所述第一焊盘与第一电极导电连接，所述第二焊盘与第二电极导电连接，所述第一焊盘和第二焊盘位于质量块的同一侧。


2.如权利要求1所述的小体积压电传感器，其特征在于，所述第一焊盘和第二焊盘由Au、Ti、Pt、Ir、Ni、La、Ru、Sr、Ag、Cr、Al、Cu中的一种制成。


3.如权利要求2所述的小体积压电传感器，其特征在于，所述第二焊盘通过导电线与第二电极形成导电连接。


4.如权利要求1所述的小体积压电传感器，其特征在于，所述支撑体由不产生电荷的硬质材料制成，或者由产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈显锋，
申请(专利权)人：佛山市卓膜科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44