多层压电元件制造技术

本公开涉及多层压电元件，该多层压电元件包括：多个压电层，分别具有15μm至100μm的厚度；以及内部电极，插入在多个压电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开涉及多层压电元件，该多层压电元件包括：多个压电层，分别具有15μm至100μm的厚度；以及内部电极，插入在多个压电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极。【专利说明】多层压电元件 相关申请的交叉引用 本申请要求于2013年9月17日提交的韩国专利申请序列号10-2013-0112206的 权益，通过引用将其全部内容结合于此。
本公开涉及多层压电元件。
技术介绍
最近，根据多媒体设备的发展和电子装置的集中，已开发出多功能的高端便携式 电子设备。该些便携式设备具有通过各种功能之中的振动力实现触觉的感知的触觉压电元 件化aptic piezoelectric element),并且使用触觉压电元件作为在驱动诸如游戏或文本 输入的各种应用时为用户提供H维触摸的方法。 当前，包括智能电话的移动设备大部分使用触摸屏执行文本输入和应用程序。在 过去，主要使用通过利用在触摸触摸屏时施加的电流产生的驱动电压驱动嵌入移动设备中 的振动电机来实现触觉功能的方法，但在最近的高端移动设备中触摸屏已快速地由压电元 件取代，因为与低成本相比触摸屏具有低反应速度。 通过将电压施加至压电材料而在两个电极之间（即，阳极和阴极）形成电场来操 作压电元件，该导致由于通过电场的移动而在压电材料内部产生的双极子（dipole)而引 起的结构的变形，并且由于通过结构变形引起的在纵向方向或截面方向上的机械位移而产 生振动。 压电元件可实现即时（immediate)触觉功能，因为压电元件在将电信号转换成机 械位移时反应速度比传统振动电机快几倍。 然而，由于在补充各种类型的模块结构W调整压电元件的机械位移时才能实现期 望类型的振动力并且组成压电元件的压电材料需要高操作电压，所W难W在移动设备的受 限操作电压下实现高振动力。 因此，目前，需要开发一种用于实现高振动力同时减小整体操作电压的压电元件。 专利文献1 ;日本专利公开公布No. 2013-016548
技术实现思路
已开发本公开W便克服传统多层压电元件中出现的各种缺点和问题，并且因此本 技术的目标是提供能够通过调整压电层的厚度来同时满足相对位移特性和可靠性的多层 压电元件。 此外，本公开的另一个目标是提供能够在调整压电元件的压电层的厚度时通过调 整压电层的截面方向上分布的颗粒尺寸来同时满足相对位移特性和可靠性的多层压电元 件。 根据为实现该目标的本公开的一个方面，提供了一种多层压电元件，其包括；多个 压电层；w及插入在多个压电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极的内部电极，其中，压 电层具有约15 y m至约100 y m的厚度。 在实施方式中，内部电极的厚度之和与压电元件的整个厚度的比例小于约12%。 在另一个实施方式中，在多个压电层与内部电极之间的界面上形成非压电界面 层，内部电极和非压电界面层可形成为非活性层（inactive layer),并且当内部电极和非 压电界面层的厚度之和是非活性层的厚度时，非活性层的厚度与多层压电元件的整个厚度 的比例小于约12%。 此外，当非活性层的比例是非活性层的厚度与多层压电元件的整个厚度的比例 时，非活性层的比例由W下等式确定： mA [001引非活性层的比例=((内部电极的厚度+非压电界面层的厚度）x层数）/压电元 件的整个厚度（T)。 在另一个实施方式中，多层压电元件的整个厚度小于约1.5mm，并且多个压电层的 层数为大约3至大约100。 在另一个实施方式中，当颗粒边界长度增加时，压电层的颗粒尺寸形成为具有满 足约90 %或更多的压电层的相对位移特性的电荷移动路径，并且颗粒尺寸满足W下等式或 者由W下等式确定： [00川 等式 G";ax -7=^ <0.51 yt 其中，Gmax是位于通过沿垂直方向切割压电层获得的横截面的垂直线H上的颗粒 的最大颗粒的长轴长度，并且t是压电层的厚度。 在一个实施方式中，颗粒的长轴长度Gmax是大约1 y m至大约2 y m。 同时，根据为实现该目标的本公开的另一方面，提供了一种多层压电元件，其包 括；多个压电层；W及插入在多个压电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极的内部电 极，其中，压电层具有约15 y m至100 y m的厚度，并且在压电层中组成压电层的颗粒的最大 颗粒的长轴长度是约1 y m至约2 y m，其中，在压电层的厚度范围内的相对位移特性与标准 多层压电元件的位移特性相比满足约95%或更多，并且在压电层的颗粒尺寸范围内的相对 位移特性与标准多层压电元件相比满足约90 %或更多。 在一个实施方式中，颗粒尺寸满足W下等式或者由W下等式确定： 望式 -r^ <0-51 V t 其中，Gmax是位于通过沿垂直方向切割压电层获得的横截面的垂直线H上的颗粒 的最大颗粒的长轴长度，并且t是压电层的厚度。 此外，在某些实施方式中，内部电极的厚度之和与压电元件的整个厚度的比例小 于约12%，并且非活性层的厚度之和（其是内部电极的厚度和非压电界面层的厚度之和） 与压电元件的整个厚度的比例小于约12%。 当非活性层的比例是非活性层厚度与多层压电元件的整个厚度的比例时，非活性 层的比例由W下等式确定： 望孟 非活性层的比例=((内部电极的厚度+非压电界面层的厚度）X层数）/压电元 件的整个厚度（T)。 在本公开的另一个实施方式中，多层压电元件包括多个压电层W及插入在多个压 电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极的内部电极。内部电极包括Ag/Pd合金。内部电 极可包括形成在内部电极的相对主表面（opposing main SU计ace)上的非压电界面层。非 压电界面层可W是内部电极的Ag/Pd合金与压电层的陶瓷材料的反应产物。在某些实施方 式中，界面层包括 PdPbO、PdO、Ag/Pd-Pb 或 Ag-PZT。 在某些实施方式中，压电层的颗粒尺寸形成为具有当与具有1mm厚度的压电层的 标准多层压电元件的位移特性相比时满足95%或更多的压电层的相对位移特性的电荷移 动路径。 在某些实施方式中，内部电极的厚度之和与压电元件的整个厚度的比例的范围为 从2%至小于12%。 【专利附图】【附图说明】 从W下结合附图进行的实施方式的描述中，本专利技术的总体专利技术构思的该些和/或 其他方面和优点将变得显而易见并且更容易理解。 图1是应用于根据本公开的实施方式的多层压电元件的截面图。 图2是图1的压电元件的部分放大截面图。 图3A和图3B是在施加相同的驱动电压时用于与单层压电元件比较位移特性的多 层压电元件的示意图，其中，图3A示出了单层压电元件；图3B示出了多层压电元件。 图4A和图4B是按照根据本公开的多层压电元件的层数的调整的压电层的厚度的 比较示意图，其中，图4A示出了具有85um的厚度的压电层的多层压电元件；图4B示出了 具有4ym的厚度的压电层的另一个多层压电元件。 图5是根据本公开的多层压电元件的层间（interlayer,夹层）放大截面图。 图6A和图6B是根据本公开的多层压电元件中的压电层的厚度的压电层的截面 图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层压电元件，包括：多个压电层；以及内部电极，插入在所述多个压电层之间并层压为交替地形成阳极和阴极，其中，所述压电层具有15μm至100μm的厚度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金范锡，朴喜婵，徐正旭，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR