[发明专利]多层压电陶瓷变压器及其制作方法

说明书

本发明涉及一种多层压电陶瓷变压器及其制作方法，尤其涉及采用粘结法制备的多层压电陶瓷变压器及其制作方法，属于HOIF29/00类。

普通变压器和脉冲变压器都是通过磁耦合来传输信号和实现变压作用。随着电子技术发展，电子元器件向着轻、薄、短、小方向发展，各种集成电路、电阻、电容等元器件均已微型化，唯有变压器仍摆脱不了体积较大的磁芯和线圈，同时由于变压器逆程工作产生很高的反峰压和需要专门负载短路自动保护电路，很难实现微型化和片型化。

压电陶瓷变压器具有无反峰压、负载短路自动保护的优点并可实现微型化和片型化。以往的压电陶瓷变压器虽然因其摆脱了磁芯和线圈而使体积缩小，但由于采用单一烧结体，且多为横纵向振动模式，其高压和低压之间的绝缘不可靠，且其变比受限制，不能方便的变换级间关系。采用复合结构多层压电陶瓷变压器可以解决上述问题，但它采用多层迭合内设钯银内电极的方法，其缺点是成型工艺复杂、层间缺陷不易控制，不同材料难以复合，内电极材料昂贵，由于成型后极化单层的缺陷就可能造成整体的失败。

本专利的目的是针对上述不足，设计一种多层压电陶瓷变压器及其制作方法，其工艺简单，容易控制成型缺陷，不同压电材料均可方便地结合在一起，可用相对廉价的电极材料，降低了成本同时提高了成品率。

本发明的目的是这样达到的：一种多层压电陶瓷变压器，由驱动端、绝缘片和发电端通过粘结而构成，其特点：驱动端由一至九片被覆好电极并极化处理过的压电陶瓷薄片粘结在一起，发电端由一至三十片被覆好电极并极化处理过的压电陶瓷薄片粘结在一起。

所述发电端可由不同材料或不同厚度的压电陶瓷薄片粘结而成，不同材料或不同厚度的压电陶瓷片，分别构成多个输出端子，以适应不同的输出特性要求；构成不同输出端子的压电陶瓷片的电极通过外部联线分别并联引出。

所述驱动端由相同材料和相同或不同厚度的压电陶瓷片构成，各压电陶瓷片的电极由外部联线串联或并联引出。

一种多层压电陶瓷变压器的制作方法，其制作步骤如下：

(1)压电陶瓷薄片成型：将所需压电陶瓷材料通过干压法、等静压法、流延法或扎膜法成型，经烧结后再通过切割、研磨等工艺制作成所需形状、厚度的压电陶瓷片；其轴向截面可是圆形、正多边形和长方形；驱动端采用高电压下压电参数高、且损耗小的A类压电材料，其厚度为0.4--3毫米；要求输出大电流、低内阻的发电端采用高介电常数ε33和高压电常数d33的B类压电材料；当要求较高电压、匹配阻抗较高的发电端，可采用介电常数ε33较小的C类压电材料；发电端压电陶瓷厚度为0.2--1.0毫米；

(2)制备电极：将上述各类压电陶瓷片通过高温法制备银电极或采用电镀、真空镀膜的方法制备好电极，压电陶瓷片的电极位于厚度方向两端平面上；根据所用的压电材料所需要求对制备好的压电陶瓷片进行极化处理；

(3)迭片粘结：将构成驱动端和发电端的压电陶瓷片涂上粘结剂层，按相邻片极化方向相反的原则，分别粘结构成发电端和驱动端，由于所选用A、B、C三种压电陶瓷片的居里温度多在200--400℃之间，所选用的粘结剂为固化温度远低于材料的居里温度的环氧类、酚醛类、脲醛类、聚酰亚胺和丙烯酸类粘合剂，是为了避免粘结工艺中高温影响压电陶瓷材料的压电性能的损失；

(4)变压器成型：将上述粘结好的驱动端、发电端依次按驱动端、绝缘片、发电端、绝缘片排列，通过粘结剂粘结而成多层压电陶瓷变压器；

(5)电极联线：将驱动端各输入端串联或并联构成驱动端输入端，将发电端分别并联引出作为具有不同输出特性的输出端，要求外部联接的工艺温度均比压电材料的居里温度低100℃以上。

本发明的优点和积极效果是：(1)成型工艺简单，层间缺陷容易控制，避免了对比技术中成型后某一单层的缺陷造成整体的不合格；(2)本发明多层压电陶瓷变压器及其制作方法克服了对比技术中不同材料难以复合的缺点；(3)本发明克服了对比技术中压电材料必需烧结成一体而带来的材料选择上的限制，本发明可利用不同烧结温度和材料配比的压电材料使压电陶瓷变压器的性能改善；(4)由于不设内电极，本发明的积极效果是避免了对比技术复合压电变压器的多层烧结体内设造价昂贵的钯银电极的方法，不仅制作工艺简化，尤其是造价便宜。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明多层压电陶瓷变压器的纵向断面示意图(实施例1)。

图2是本发明多层压电陶瓷变压器的纵向断面示意图(实施例2)。