一种多层内连式压电薄膜传感器及制备方法技术

本发明专利技术是关于一种多层内连式压电薄膜传感器及制备方法，属于薄膜传感器技术领域，压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，n≥2；压电层位于相邻的两层电极层之间；薄膜传感器还包括桥接部，桥接部位于相邻的两层压电层的内部，桥接部将相间的两层电极层相连，且位于相邻的两层压电层之间的电极层与桥接部之间设置绝缘区，以使相邻的两层压电层并联设置。本发明专利技术通过在压电薄膜传感器的内部设置桥接部，以从压电薄膜传感器的内部实现多个压电层的并联，无需外接引线，不改变薄膜传感器的外部形状，具有制备简单、易集成、大位移量的优点。位移量的优点。位移量的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多层内连式压电薄膜传感器及制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜传感器
，尤其涉及一种多层内连式压电薄膜传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]压电薄膜传感器广泛应用于航空航天、地质勘探、手机通信等领域。随着对大功率压电薄膜传感器的要求不断提高，薄膜传感器向小体积、低驱动电压、大位移量、易集成的方向发展，对压电薄膜传感器的压电性能的要求也越来越高。
[0003]相关技术中，提出一种将电极层与压电层交替层叠的多层压电薄膜，将每层电极单独引出，然后相间电极连接相同电压极性(如第1层和第3层电极通过引出导线连接正极电压，第2层和第4层电极通过引出导线连接负极电压)，从而实现多层压电薄膜的并联，多层压电薄膜的并联结构可在较低电压下获得较大的位移量。但这种引出电极虽然制备方便，但改变了压电薄膜传感器的外部形状，不利于集成设置。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种多层内连式压电薄膜传感器及制备方法。
[0006]本专利技术第一方面提出了一种多层内连式压电薄膜传感器，所述压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，n≥2；所述压电层位于相邻的两层所述电极层之间；
[0007]所述薄膜传感器还包括桥接部，所述桥接部位于相邻的两层所述压电层的内部，所述桥接部将相间的两层所述电极层相连，且位于相邻的两层所述压电层之间的所述电极层与所述桥接部之间设置绝缘区，以使相邻的两层所述压电层并联设置。r/>[0008]进一步可选地，所述桥接部为n
‑
1个。
[0009]进一步可选地，当n＝2时，所述薄膜传感器包括一个所述桥接部，所述桥接部的中心与第一层所述压电层、第二层所述压电层的中心重合。
[0010]进一步可选地，当n＞2时，并联设置的两层所述压电层形成压电层组，与相邻的两个所述压电层组对应的两个所述桥接部错位设置。
[0011]进一步可选地，所述桥接部与所述电极层的材质相同。
[0012]进一步可选地，所述绝缘区设置绝缘层，所述绝缘层与所述压电层的材质相同。
[0013]进一步可选地，第n层所述压电层与第n层所述电极层之间形成阶梯结构；
[0014]测试状态下，测试设备通过所述阶梯结构对所述薄膜传感器施加电压。
[0015]进一步可选地，所述阶梯结构为第n层所述压电层与第n层所述电极层之间形成的错位区域，且第n层所述电极层的外沿超出第n+1层所述电极层的外沿。
[0016]本专利技术第二方面提出了一种多层内连式压电薄膜传感器的制备方法，所述制备方
法包括：在器件衬底端面上逐层生成电极层和压电层，且压电层位于电极层之间；所述制备方法还包括：
[0017]在第k层电极层上生成第k层压电层之前，先在第k层电极层上设置第一掩膜版，第一掩膜版的尺寸小于第k层电极层的尺寸；再在第k层电极层上生成第k层压电层，k∈[1,n
‑
1]；
[0018]在第k层压电层上生成第k+1层电极层之前，先在第一掩膜版上设置第二掩膜版，第二掩膜版的尺寸大于第一掩膜版的尺寸且小于第k层压电层的尺寸；再在第k层压电层上生成第k+1层电极层。
[0019]进一步可选地，所述制备方法还包括：
[0020]当k+1＜n时，在第k+1层电极层上生成第k+1层压电层之前，先将第二掩膜版取下，第一掩膜版保持；在第k+1层电极层上生成第k+1层压电层，且第二掩膜版取下后的区域与第k+1层压电层同时溅射生长形成一体；再将第一掩膜版取下，在第k+1层压电层上生成第k+2层电极层，且第一掩膜版取下后的区域与第k+2层电极层同时溅射生长形成一体；
[0021]当k+1＝n时，在第k+1层电极层上生成第k+1层压电层之前，先将第二掩膜版取下，第一掩膜版保持，在第k+1层电极层的边缘内侧设置第三掩膜版，第三掩膜版呈环形；再在第k+1层电极层上生成第k+1层压电层，第k+1层压电层位于第一掩膜版与第三掩膜版之间，且第二掩膜版取下后的区域与第k+1层压电层同时溅射生长形成一体；再将第一掩膜版取下，第三掩膜版保持，在第k+1层压电层上生成第k+2层电极层，且第一掩膜版取下后的区域与第k+2层电极层同时溅射生长形成一体，最后将第三掩膜版取下。
[0022]采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术通过在压电薄膜传感器的内部设置桥接部来实现多个压电层的并联，同时通过在第n层压电层与第n层电极层之间设置阶梯结构，在测试状态下测试设备可通过阶梯结构直接对压电薄膜传感器施加电压进行快速测试，无需外接引线，不改变薄膜传感器的外部形状，具有制备简单、大位移量的优点。
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0024]附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
[0025]图1是根据一示例性实施例示出的两层压电层并联的压电薄膜传感器的示意图。
[0026]图2是根据一示例性实施例示出的三层压电层并联的压电薄膜传感器的示意图。
[0027]图3是根据一示例性实施例示出的四层压电层并联的压电薄膜传感器的示意图。
[0028]图4是根据一示例性实施例示出的四层压电层并联的压电薄膜传感器的示意图。
[0029]图5是根据一示例性实施例示出的两层压电层并联的压电薄膜传感器的制备工序图。
[0030]其中：11
‑
第一层压电层；12
‑
第二层压电层；13
‑
第三层压电层；14
‑
第四层压电层；101
‑
第一压电层组；102
‑
第二压电层组；103
‑
第三压电层组；21
‑
第一层电极层；22
‑
第二层
电极层；23
‑
第三层电极层；24
‑
第四层电极层；25
‑
第五层电极层；3
‑
错位区域；4
‑
桥接部；41
‑
第一桥接部；42
‑
第二桥接部；43
‑
第三桥接部；5
‑
绝缘区。
[0031]需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参照特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。
具体实施方式
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，所述压电薄膜传感器包括层叠设置的n层压电层和n+1层电极层，n≥2；所述压电层位于相邻的两层所述电极层之间；所述薄膜传感器还包括桥接部，所述桥接部位于相邻的两层所述压电层的内部，所述桥接部将相间的两层所述电极层相连，且位于相邻的两层所述压电层之间的所述电极层与所述桥接部之间设置绝缘区，以使相邻的两层所述压电层并联设置。2.根据权利要求1所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，所述桥接部为n
‑
1个。3.根据权利要求1所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，当n＝2时，所述薄膜传感器包括一个所述桥接部，所述桥接部的中心与第一层所述压电层、第二层所述压电层的中心重合。4.根据权利要求1所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，当n＞2时，并联设置的两层所述压电层形成压电层组，与相邻的两个所述压电层组对应的两个所述桥接部错位设置。5.根据权利要求1所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，所述桥接部与所述电极层的材质相同。6.根据权利要求1所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，所述绝缘区设置绝缘层，所述绝缘层与所述压电层的材质相同。7.根据权利要求1
‑
6任意一项所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，第n层所述压电层与第n层所述电极层之间形成阶梯结构；测试状态下，测试设备通过所述阶梯结构对所述薄膜传感器施加电压。8.根据权利要求7所述的一种多层内连式压电薄膜传感器，其特征在于，所述阶梯结构为第n层所述压电层与第n层所述电极层之间形成的错位区域，且第n层所述电极层的外沿超出第n+1层所述电极层的外沿。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤起，廖成，冉小龙，叶勤燕，何绪林，罗坤，郑兴平，
申请(专利权)人：中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：