[发明专利]一种用于报警器的高性能压电声频元器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电声频元器件及其制备方法，具体涉及一种适用于报警器的高性能压电声频元器件及其制备方法，属于材料科学领域。

背景技术

自1954年人们发现了PZT锆钛酸铅压电陶瓷后，美国、日本、荷兰等许多国家对该系统进行了详尽的研究，并且随着研制的深入派生出了一系列性能优越的PZT压电陶瓷材料，压电陶瓷材料的应用范围也大大拓展。其中以锆钛酸铅为基础，用多种元素改进的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生，在1965年日本松下电气公司把Pb（Mg1/3Nb2/3）03作为第三组分加入到PZT中制成了第一种三元系陶瓷，经研究发现在这种三元系压电陶瓷中添加一些氧化物后不但可以提高机电耦合系数KP和高机械品质因数Qm，还可以使频率常数和老化特性得到改善。三元系陶瓷比二元系陶瓷具有更为优越的性能，可以大幅度地调节可供选择的组成成份和压电性，容易获得高机电耦合数的接收型材料。大量研究表明各种驰豫铁电体固溶物与PZT陶瓷组合以及对这种系统的压电陶瓷进行离子置换和掺杂改性，可获得高介电、高压电性能，并在三元系的基础上发展了更为复杂的四元系、五元系陶瓷材料，使压电陶瓷的研究前景更为广阔。

由于压电陶瓷应用范围的扩展，不同用途的器件对压电陶瓷材料性能要求越来越高，压电陶瓷材料的质量甚至成为某些领域的发展瓶颈。现在我国在压电陶瓷材料及其应用领域的开发仍处于发展阶段，此行业的发展将具有广阔的前景。目前市场上主要存在的压电陶瓷材料有：一、大功率发射材料YT-8型。该材料具有良好压电性，机械强度高、矫顽场高，强场介电损耗低。它主要用于超声清洗、强力超声钻孔、超声焊接、洁牙机探头、美容仪探头、超声手术探头、心血管治疗仪探头等。二、高灵敏度接收材料YT-5型。该材料具有高机电耦合系数，适宜的介电常数、较高的灵敏度。它主要用于高灵敏度换能器、流量计换能器、液位计换能器、加速度计换能器、超声检测换能器等。三、收发两用材料YT-4型。该材料介于YT-8与YT-8之间，兼顾二者特点，具有较高的灵敏度，又具有较低介电损耗，对于发射功率不大而且可同时做接收用的所谓收发两用换能器，选用本材料最合适。目前用该材料生产的超声雾化换能器已批量投产。

压电声频元器件是近代电子技术领域中不可缺少的重要组成部分，它在现代通讯、雷达、声纳、自动测量与控制、超声换能、引燃引爆、超声灭菌、超声功率等方面均得到广泛应用。其应用日趋广泛，国际上对其研究十分活跃，随着超声压电陶瓷材料的不断推广应用，现已涉及到人们生活的方方面面，而在不同的领域在压电陶瓷提出了更高的使用要求。对于压电声频元器件而言，压电声频元器件的电极通常是采用银电极，制备的方式通常是采用印刷电极（通常烧后为1-2微米），后烧银（通常在980℃）。采用银烧制的压电声频元器件的材料成本较高，并且工艺复杂，产品的性能及合格率不高，并且在使用的过程中由于电极中含有玻璃或导致电极中银迁移，致使电极的灵敏性和可靠性降低。对于压电声频元器件而言，材料的生产配方决定着压电陶瓷器件的使用性能和使用寿命，改善压电陶瓷材料机械的品质因数及抗张强度，提高超声波平板式电振子灵敏度、降低损耗、增强抗张强度、改善老化性能，提高使用寿命是我们亟待解决的问题。

中国专利申请CN 102729577 A涉及一种蜂鸣器中压电陶瓷蜂鸣片的固化工艺，将金属片放在吸片模上，吸片模对金属片进行吸附，采用丝网印刷将厌氧胶印刷到金属片的上表面；将压电谐振片放置到金属片上，厌氧胶将压电谐振片粘合到金属片上；将上述金属片及粘合在金属片上的压电谐振片从吸片模上取下，并采用真空包装袋进行包装，使其处于真空状态；将真空包装袋及包装于内的金属片与压电谐振片一并放到超高等静液压设备中进行压制固化，其超高等静液压的压力大于等于120MPa，保压时间为3 分钟-5 分钟；将真空包装袋从超高等静液压设备中取出，拆开真空包装袋，金属片与压电谐振片便牢固粘合在一起，完成固化工艺。采用该固化工艺生产的不同金属片制成的压电陶瓷蜂鸣片的性能差别很大，且该固化工艺制备得到的产品的使用寿命不佳。

发明内容

针对目前压电声频元器件普遍存在的使用寿命低、合格率低等缺陷，而镀银电极容易出现银迁移造成压电声频元器件的灵敏性下降的缺陷，本发明提供一种新的压电声频元器件及其制备方法。该压电声频元器件镀层成分明确，但其生产工艺更为简单、成本更为低廉，因此其应用前景十分广阔；且该压电声频元器件的使用寿命和灵敏度均较现有产品明显改善。