压电发声模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种发声模块，尤其涉及一种压电发声模块。


背景技术：

2.轻量化与薄型化为现今消费型电子装置的趋势，电子装置中的发声单元为一将电子信号转换成声音的装置，一般常用的是动圈单体，其原理是电流通过线圈产生磁场变化，进而推动振膜振动空气来发出声音，然而此类单体的厚度多为3mm以上，因而成为电子装置的薄型化限制。


技术实现要素：

3.为解决上述振动元件厚度过大，导致电子装置的尺寸无法更进一步的缩小，本实用新型提供了一种压电发声模块，包含基板、导电层、压电元件、接着层、封装层与绝缘填充层。基板包含相对的下表面及上表面。导电层设置于基板的上表面并形成有开槽，开槽将导电层分隔为第一导电区及第二导电区。压电元件固设于导电层上。接着层设置于导电层与压电元件之间，用以固设压电元件于导电层上。封装层设置于导电层上且覆盖压电元件，封装层具有顶面。绝缘填充层设置于封装层及基板之间。
4.在本实用新型的一实施例中，上述的压电发声模块更包含有导电线路，上述的压电元件包含压电材料层。压电材料层包含相对的第一侧与第二侧，第一侧面向第一导电区，且经由接着层固设于第一导电区上。导电线路电性连接第二侧至第二导电区，绝缘填充层填满于导电层与导电线路之间。
5.在本实用新型的一实施例中，上述的压电发声模块更包含有导电线路，上述的压电元件包含压电材料层、第一电极与第二电极。压电材料层包含相对的第一侧与第二侧，第一电极及第二电极分别设置于第一侧及第二侧，第一电极经由接着层固设于第一导电区上。导电线路电性连接第二电极至第二导电区。绝缘填充层填满于导电层与导电线路之间。
6.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件的个数为多个，导电线路电性连接每一压电元件的第二电极至第二导电区，绝缘填充层更填充于压电元件之间。
7.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件包含压电材料层、第一电极与第二电极。压电材料层包含第一侧、第二侧与侧面，第一侧与第二侧相对，且侧面连接第一侧及第二侧。第一电极设置于第一侧的第一部分。第二电极设置于第二侧、侧面及第一侧的第二部分。第一电极经由接着层固设于第一导电区上，位于第一侧第二部分上的第二电极经由接着层固设于第二导电区上，绝缘填充层填满于导电层及封装层之间。
8.在本实用新型的一实施例中，上述的第一电极与第一导电区于基板的平面法向量方向上重叠的面积大于第一电极的面积的20％。
9.在本实用新型的一实施例中，上述的基板与导电层的厚度总合≦0.3mm。
10.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件的厚度≦0.5mm。
11.在本实用新型的一实施例中，上述的接着层为导电型接着材料。
12.在本实用新型的一实施例中，上述的接着层为非导电型接着材料，介于压电元件与导电层之间接着层的厚度≦0.1mm，绝缘填充层与接着层为相同材料。
13.在本实用新型的一实施例中，上述的封装层的厚度≦0.2mm。
14.在本实用新型的一实施例中，于-40℃至85℃的温度范围内，封装层的顶面、接着层与压电元件的其中一侧，三者间的结构相互平行，且绝缘填充层与相邻结构间无任何间隙。
15.在本实用新型的一实施例中，上述的压电发声模块更包含阻隔件，环设于导电层上以环绕压电元件，且介于封装层及导电层之间。绝缘填充层填满于封装层、阻隔件及导电层所围设的空间内。
16.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件包含压电材料层，压电材料层包含第一侧、第二侧与侧面。第一侧与第二侧相对，且侧面连接第一侧及第二侧。第一侧面向导电层，绝缘填充层更包覆部分第一侧。
17.在本实用新型的一实施例中，上述的压电元件包含压电材料层，压电材料层包含第一侧、第二侧与侧面。第一侧与第二侧相对，且侧面连接第一侧及第二侧。第一侧面向导电层，绝缘填充层更包覆部分侧面。
18.在本实用新型的一实施例中，定义该基板的该下表面至该封装层的该顶面的距离为一模块厚度，该模块厚度≦1mm。
19.本实用新型所提供的压电发声模块，其内部的各元件皆采用薄型材料，严格地控制各层厚度，亦通过压合制程减小导电层上接着层的厚度。借由薄型材料的选用与压合制程来极小化压电发声模块的厚度，进一步达成电子装置的薄型化。
20.再者，本实用新型所提供的压电发声模块的结构不易因温度影响而变形扭曲，使内部各层紧密贴合而维持整体结构平整度与稳定性，
21.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
22.图1为本实用新型一实施例压电发声模块的剖面示意图。
23.图2为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。
24.图3为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。
25.图4为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。
26.图5为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。
具体实施方式
27.现将参考附图通过示例更详细地描述本实用新型。
28.请参阅本实用新型图1。图1为本实用新型一实施例压电发声模块的剖面示意图。如图1所示，压电发声模块10包含基板11、导电层12、接着层16、压电元件13、封装层14以及绝缘填充层15。基板11包含相对的下表面111与上表面112，导电层12设置于基板11的上表面112，导电层12形成有开槽121。压电元件13固设于导电层12上。接着层16设置于导电层12
与压电元件13之间，用以固设压电元件13于导电层12上。封装层14设置于导电层12上，覆盖压电元件13且具有顶面141。绝缘填充层15设置于封装层14与基板11之间，于一实施例中，绝缘填充层15填满于导电层12与封装层14之间并填充于导电层12开槽121中。压电发声模块10的模块厚度d1定义为基板11的下表面111至封装层14的顶面141的距离。本实用新型实施例所提供的压电发声模块10的模块厚度d1≦1mm。此种薄型化的压电发声模块可应用于各种能够发出声音的电子装置，从而降低电子装置的厚度尺寸。
29.请续参阅图1，基板11的材料可为玻璃纤维环氧层压板(fr4)、玻璃、pet或聚酰亚胺(pi)等材料。导电层12的材料可为铜箔、银浆或ito等材料。导电层12设有开槽121，开槽121将导电层12分为第一导电区122与第二导电区123，压电元件包含有两侧，第一导电区122与压电元件13的一侧电性连接，第二导电区123与压电元件13的另一侧通过压电发声模块10的导电线路18电性连接。开槽121用以绝缘阻隔第一导电区122与第二导电区123，其中开槽121的宽度＞0.1mm。于另一实施例中，开槽121内可填充有绝缘填充层15。于图1所绘示的实施例中，压电元件13的个数为一个，第一导电区122与第二导电区123的个数亦以一个为例，然本实用新型不以此为限。于一实施例中，压电元件13的个数可为多个，第一导电区122与第二导电区123的个数亦可为多个。或者是压电元件13的个数可为多个，多个压电元件13的一侧对应至一个第一导电区122，多个压电元件13的另一侧对应至一个第二导电区123。又或者是压电元件13的个数可为一个，第一导电区122及/或第二导电区123的个数可为多个。另外，于另一未绘示的实施例中，可于基板11的下表面111与上表面112皆设有导电层12。
30.压电元件13包含压电材料层131，压电材料层131可为锆钛酸铅(pzt)、聚偏二氟乙烯薄膜(pvdf)、石英、陶瓷或复合压电材料等借由电压产生形变的材料。于一实施例中，压电材料层131包含第一侧1311、第二侧1312以及连接第一侧1311与第二侧1312的侧面1313。压电材料层131的第一侧1311面向导电层12的第一导电区122，通过接着层16固设在第一导电区122上。于一实施例中，压电发声模块10更可包含导电线路18，导电线路18的一端电性连接压电材料层131的第二侧1312，导电线路18的另端电性连接至第二导电区123，以形成压电发声模块10的电路结构。于一实施例中，导电线路18为一金属线路，可通过网印、手涂或是点胶机的银浆拉线，亦可通过机器进行打线或经半导体图案化制程，以形成金属线路进行电性连接。于本实施例中，绝缘填充层15填充于导电层12与导电线路18之间。
31.接续上述说明，压电材料层131的第一侧1311通过接着层16固设于第一导电区122上。其中接着层16的厚度d5可通过一压合制程控制在0.1mm以下。接着层16可分为导电型接着材料或非导电型接着材料，导电型接着材料包含锡膏(solder paste)、导电银胶(silver paste)或导电胶带(tape)等。非导电型接着材料包含环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicone)或亚克力胶(acrylic)等。又因本实用新型一实施例的压电发声模块10，通过压合制程将压电元件13与导电层12之间的接着层16的厚度d5控制在0.1mm以下，因此即使是使用非导电型接着材料作为接着层16，亦不影响压电元件13与导电层12之间的导通。于本实用新型一实施例中，接着层16为非导电型接着材料，且接着层16与绝缘填充层15为相同材料。
32.封装层14设置于导电层12上且覆盖压电元件13。封装层14的厚度d6为0.2mm以下。于一实施例中，封装层14的热膨胀系数(cte)与杨氏系数(young’s modulus)的乘积、绝缘填充层15的热膨胀系数与杨氏系数的乘积以及接着层16的热膨胀系数与杨氏系数的乘积
为同一个数量级，意即差距在10倍以内。举例来说，绝缘填充层15与接着层16可为相同材料，其材料的热膨胀系数为42ppm且其杨氏系数为2.1gpa，两者的乘积为88.2。又，封装层14的热膨胀系数为77.9ppm，其杨氏系数为1.1gpa，因此，封装层14的热膨胀系数与杨氏系数的乘积为85.69，两材料数值乘积的差距在10倍以内。因此，压电发声模块10的结构不易因温度影响而变形扭曲，使内部各层紧密贴合而维持整体结构平整度与稳定性，于-40℃至85℃的较佳工作温度范围内，可使前述封装层14的顶面、接着层16与压电元件13的上下其中一侧，三者间的结构维持相互平行，且前述绝缘填充层与其相邻结构间无任何间隙发生。
33.请参阅本实用新型图2。图2为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图，如图2所示，本实施的压电发声模块10a包含基板11、导电层12、压电元件13a、接着层16、封装层14与绝缘填充层15，其中基板11、导电层12、接着层16、封装层14与绝缘填充层15的材料与结构同上述实施例，于此不再赘述。压电发声模块10a更可包含导电线路18。压电元件13a包含压电材料层131、第一电极132与第二电极133。压电材料层131包含相对的第一侧1311与第二侧1312，压电材料层131的第一侧1311设置有第一电极132，第一电极132经由接着层16固设于导电层12的第一导电区122上，以将压电元件13a设于导电层12上。于一实施例中，第一电极132与第一导电区122在基板11的平面法向量方向上重叠的面积大于第一电极132面积的20％，以确保压电元件13a于导电层12上的稳固性。压电材料层131的第二侧1312上设置有第二电极133，第二电极133与导电层12的第二导电区123借由导电线路18电性连接。于此实施例中，绝缘填充层15亦填满导电层12与导电线路18之间。于另一未绘示的实施例中，压电元件13a可包含有多层压电材料层131，多层压电材料层131之间可通过电极连接，举例来说，于压电元件13a包含三个压电材料层131的实施例中，压电元件13a可更包含有二个中间电极及两个侧边外电极,以连接三个压电材料层131。
34.请参阅本实用新型图3。图3为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。于一实施例中，压电发声模块10b包含基板11、导电层12、压电元件13a、接着层16、封装层14与绝缘填充层15，其中基板11、导电层12、压电元件13a、接着层16、封装层14的材料与结构同上述实施例，于此不再赘述。不同的是压电发声模块10b包含有多个压电元件13a，每个压电元件13a的第一电极132设置于第一导电区122上，导电线路18将每个压电元件13a的第二电极133电性连接至第二导电区123。于此实施例中，绝缘填充层15更填充于多个压电元件13a之间。
35.请参阅本实用新型图4。图4为本实用新型又一实施例压电发声模块的剖面示意图。压电发声模块10c包含基板11、导电层12、压电元件13b、接着层16、封装层14与绝缘填充层15，其中基板11、导电层12、封装层14的材料与结构同上述实施例，绝缘填充层15的材料同上述实施例，于此不再赘述。压电元件13b包含压电材料层131、第一电极132与第二电极133a。压电材料层131包含第一侧1311、第二侧1312与侧面1313。第一侧1311与第二侧1312相对，侧面1313连接第一侧1311与第二侧1312。第一电极132设于压电材料层131的第一侧1311的第一部分1311a。第二电极133a设于第二侧1312、侧面1313与第一侧1311的第二部分1311b。于一实施例中，第一部分1311a与第二部分1311b分别位于第一侧1311的两端，如绘示于图4中压电材料层131第一侧1311的左右两端，然本实用新型不以此为限。第一电极132经由接着层16固设于导电层12的第一导电区122上，位于压电材料层131的第一侧1311的第二部分1311b上的部分第二电极133a经由接着层16固设于导电层12的第二导电区123上，以
将压电元件13b设于导电层12上。于此实施例中，压电发声模块10c中的绝缘填充层15填满于导电层12与封装层14之间。
36.请参阅本实用新型图5。图5为本实用新型又一实施例的压电发声模块的剖面示意图。压电发声模块10d包含基板11、导电层12、压电元件13a、接着层16、封装层14与绝缘填充层15，除此之外，压电发声模块10d更包含一阻隔件17。压电发声模块10d中的基板11、导电层12、压电元件13a、接着层16、封装层14的材料与结构同上述实施例，绝缘填充层15的材料同上述实施例，于此不再赘述。阻隔件17环设于导电层12上以环绕压电元件13a，阻隔件17介于封装层14与导电层12之间，用以限制制程中尚未凝固的绝缘填充层15的流动。于此实施例中，绝缘填充层15填满于封装层14、阻隔件17与导电层12所围设的空间内。于另一未绘示的实施例中，基板11的两侧皆设置有导电层12时，阻隔件17亦可设置于两侧的导电层12上。
37.于一实施例中，请参阅本实用新型图1至图5所示，绝缘填充层15更至少包覆压电材料层131的部分第一侧1311与部分侧面1313的至少之一，以增强压电元件13、13a、13b于导电层12上的稳固性。
38.于一实施例中，请续参阅本实用新型图1至图5所示，压电发声模块10、10a、10b、10c、10d中基板11具有厚度d2，导电层12具有厚度d3，其中d2 d3≦0.3mm。再者，压电发声模块10、10a、10b、10c、10d中的压电元件13、13a、13b的厚度d4≦0.5mm。举例来说，图2压电元件13a的厚度d4即为第二电极133、压电材料层131与第一电极132的厚度总和。而图1中压电元件13的厚度d4即为压电材料层131的厚度。
39.本实用新型实施例压电发声模块，严格地控制各层材料的厚度尺寸，如:基板与导电层的厚度总和≦0.3mm，压电元件的厚度≦0.5mm以及封装层的厚度≦0.2mm。压电发声模块内部的各元件皆采用薄型的材料，从而使整体压电发声模块的模块厚度≦1mm。
40.再者，通过压合制程减小导电层上的接着层的厚度，将接着层的厚度限制在0.1mm以下。由于接着层厚度在0.1mm以下，即使选用非导电型的接着层，亦可维持接着层两侧的导通。另外，本实用新型一实施例的接着层与绝缘填充层可为相同材料，当两者材料相同的时候，可通过控制材料在不同位置的结构尺寸满足导通或是绝缘的需求。举例来说，在压电元件与导电层固接处则控制材料在0.1mm以下，而在导电层的开槽处则控制材料尺寸大于0.1mm，以避免因短路而造成模块电性异常。相同材料的选用可简化压电发声模块的制程并减少工时。
41.本实用新型实施例压电发声模块借由薄型材料的选用与压合制程来极小化压电发声模块的厚度，进一步达成电子装置的薄型化。
42.本实用新型实施例压电发声模块的结构亦不易因温度影响而变形扭曲，使内部各层紧密贴合而维持整体结构平整度与稳定性。
43.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。