[发明专利]可透光的振动元件及其模块

说明书

技术领域

一种振动元件，特别是指一种可透光且具有可挠性的振动元件。

背景技术

随着压电材料的进步，以压电材料制成的致动器，不论是体积或厚度，已达到相当的微小化，如压电致动器(Piezoelectric Actuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)、超声波马达(Ultrasonic Motor)、驻极体(Electret)或相关薄型化的致动器等；其原理为压电效应(压电效应为习知且公开多年的技术，并非本案主要诉求，故概略说明)，压电效应主要有两种：正压电效应(Directpiezoelectric effect)及逆压电效应(Converse piezoelectric effect)。对压电体施加压力，则体内的电偶极矩会随材质的压缩而变短，此时压电体内为抵抗此种趋势，将产生电压以保持原状态，此即为所称的正压电效应。反之，当压电体受到电场作用时，电偶极矩会被拉长，压电体会沿电场方向伸长，将电能转换为机械能，此即为所称的逆压电效应。而上述提到的压电致动器、压电马达等，即为逆压电效应，而能产生如振动等机械能。

压电致动器在应用上一般可分成两种类型：

第一种类型为利用压电元件的纵效应(Longitudinal Effect)与横效应(LateralEffect)所产生的单纯线性位移型，其作动可视为具有微/纳米级微动能力的线性马达，其构造包含单层元件、积层元件与管状元件等。

第二种类型为可产生较大位移的复合弯曲位移型，一般由压电元件与其他弹性材料所组成，其种类包含单层压电梁(Unimorph)、双层压电梁(Bimorph)等。

单层型压电元件的构造简单，但位移量非常小。一般单层型压电元件的厚度约在0.1～1mm之间，可产生的位移量约为100nm。近年来，随着微机电系统的微细加工技术的精进发展，可将压电材料薄膜化，其响应频率从100MHz到数GHz。单层型压电元件的驱动方式是在压电元件的厚度方向施加电压，使材料内部发生电荷分极(Polarization)或极化，因而产生伸缩变形。由于极化的过程，类似电荷在电容器(Capacitor)上的累积，因此压电元件也具有电容的性质。

积层型压电元件基本上是由单层型压电元件加以重叠所组成，每层间以薄膜绝缘，一般层数由数十至数百层，因此能够得到比单层型压电元件更大的位移量，位移量从数微米到数十微米，固有频率约在数kHz到数10kHz。在能量转换效率上，积层型也比单层型压电元件高。在每个单层型压电元件之间以电极间隔，并使每个单层型压电元件的极化方向与相邻的单层型压电元件的极化方向反向，因此在机械结构上虽属于串联型式，但在电气特性上是属于并联型式。其驱动方式是在每个单层型压电元件同时施加电压，使其在极化方向产生位移变化。

于现行的技术中，压电致动器(Piezoelectric Actuator)、压电马达(Piezoelectric Motor)、超声波马达(Ultrasonic Motor)、驻极体(Electret)或相关薄型化的致动器等应用已经非常广泛，例如中国台湾专利公报，公告号575024的“可挠式基板的微型超声波换能器”，其包括：

一基板，由可挠性材料制成，其上、下设有第一表面及第二表面，其中该第一表面二侧设有支架，以形成可挠性的支撑结构；及一振荡膜，设有第一表面及第二表面，其中第二表面设于支架上；及多个第一电极与第二电极，其中第一电极设于基板上，第二电极置于振荡膜上；藉上述组合，能在不增加成本的条件下，达成降低制造步骤，提升振荡膜变形与增加驱动/感测电极间有效感应面积等多重目标，降低阻抗与匹配层的影响，有利于感测灵敏度与效能提升。虽然该篇专利提出的超声波换能器具有可挠性，但其不具有可透光性，同时，该专利为应用于扬声器的用途，其产生的振动有限，无法作为主要振动产生的装置使用。