專(zhuān)利名稱(chēng)：疊層式壓電元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種疊層式壓電元件及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種可減少 破損和減少體積的疊層式壓電元件及其制造方法
背景技術(shù)：
壓電材料在晶相上存在造成電荷分布不均的不對(duì)稱(chēng)中心，經(jīng)過(guò)極化處理后，即可 將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移，或是使之形變而產(chǎn)生電流。若輸入的電壓為交流電，則材料 會(huì)隨之振動(dòng)并產(chǎn)生振波。反之，若按壓壓電片，使壓電片產(chǎn)生形變位能，則彈放瞬間其位能 經(jīng)由壓電片轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由于特殊的材料特性，壓電材料很適合應(yīng)用在日常生活的許多元件中，而達(dá)到節(jié) 能和環(huán)保的目的。例如應(yīng)用壓電元件在小型電子產(chǎn)品的鏡頭時(shí)，如手機(jī)照相鏡頭，可由供 給一固定電壓予放置在鏡頭下方的壓電元件，使之產(chǎn)生一固定膨脹量，進(jìn)而推動(dòng)上方鏡頭 以進(jìn)行對(duì)焦。若壓電元件應(yīng)用于超聲波噴霧器時(shí)，可利用壓電效應(yīng)的高頻振動(dòng)原理，使壓電 陶瓷片產(chǎn)生高頻率震波而將水分子分裂為極小的霧狀粒子送到空氣中。另外，也可利用壓 電效應(yīng)使形變后的壓電材料產(chǎn)生電流，例如將壓電元件放置在汽車(chē)引擎的吸震材內(nèi)，當(dāng)引 擎震動(dòng)時(shí)會(huì)連帶振動(dòng)壓電材料使之形變，進(jìn)而產(chǎn)生電流，達(dá)到回收部分能量的節(jié)能效果。其 它如噴墨打印機(jī)噴嘴的油量控制器、超聲波醫(yī)療成像(medical image)或是偵測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部 情況的非破壞檢測(cè)…等等，也是常見(jiàn)的民生或工業(yè)用品應(yīng)用。然而，絕大部分的壓電材料制 作的壓電致動(dòng)元件都是以包括了疊層多片壓電材料的方式來(lái)增加驅(qū)動(dòng)的變形量、或是產(chǎn)生 較大的電流，其原因不外乎是(1)因?yàn)閴弘姴牧献冃瘟繛榉蔷€性，以片狀疊層容易控制其 變型量；(2)可以用較小的電壓驅(qū)動(dòng)同時(shí)得到較好的頻率響應(yīng)。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示一種積層型(stack type)壓電致動(dòng)元件的示意圖。致動(dòng)元件 中垂直疊層的多片壓電材料片2之間電性連接，并經(jīng)由兩側(cè)邊電性導(dǎo)通所述壓電材料片2。 當(dāng)以低電壓驅(qū)動(dòng)該元件時(shí)，可使壓電材料片2產(chǎn)生形變，而使整體高度自原疊層高度L膨脹 至(L+ Δ L)。在應(yīng)用積層型壓電致動(dòng)元件時(shí)，傳統(tǒng)上還需以一具殼體功能的導(dǎo)電包圍結(jié)構(gòu)或框 架來(lái)固定所述壓電材料片。請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示一種傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器(piezo-acturator)結(jié) 構(gòu)的示意圖。壓電致動(dòng)器包括多片垂直疊層的壓電材料片2、夾置于所述壓電材料片2之 間的電極層3、可固定所述壓電材料片2的一框架4、和可電性導(dǎo)通多層電極層3的接觸層 5。其中，框架4連接壓電材料片2的側(cè)面，并通過(guò)銅線7與一外部連接器6電性連接。如 圖2所示，當(dāng)施以一操作電壓于連接器6時(shí)，若右半部和左半部的框架4分別與正極和負(fù)極 連接，則由上到下偶數(shù)層和奇數(shù)層的電極層3分別帶正電和負(fù)電，因而在電極層3有交疊到 的中心區(qū)域M相應(yīng)地產(chǎn)生電場(chǎng)，使對(duì)應(yīng)于中心區(qū)域M的壓電材料片2部分產(chǎn)生變形膨脹，膨 脹方向如箭頭所示。而至于對(duì)應(yīng)于邊緣區(qū)域R的壓電材料片2部分，由于沒(méi)有電場(chǎng)作用，則 膨脹得很少。而壓電材料片2兩端由于被框架4限制住，也無(wú)法變形。然而，此種傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍有許多缺點(diǎn)。由于壓電材料片2的兩端被框架4固定，當(dāng)壓電材料片2的中心部分變形膨脹時(shí)，在側(cè)邊的總高度是不會(huì)改變 的，因此壓電材料片2在對(duì)應(yīng)中心區(qū)域M和邊緣區(qū)域R的交界處會(huì)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力(tensile stress)，壓力分布相當(dāng)不平均。所需要的變形量越高，相應(yīng)而生的拉伸應(yīng)力就越大，很容易 產(chǎn)生破裂的情況。而且，只有對(duì)應(yīng)中心區(qū)域M的壓電材料片2部分可以有效進(jìn)行變形，電極 部分未交疊到的邊緣區(qū)域R都無(wú)法有效進(jìn)行壓電效應(yīng)。再者，為了固定疊層的壓電材料片 2必須加上框架4的設(shè)計(jì)，也會(huì)使整體體積變得更大、更笨重

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于一種疊層式壓電元件及其制造方法，使制造后的疊層式壓電元件 在應(yīng)用時(shí)可令壓電材料整面性均勻地變形，而減少損壞和破裂的機(jī)率，并使外觀更為簡(jiǎn)化， 大幅縮小整體體積。根據(jù)本發(fā)明，提出一種疊層式壓電元件，包括多層壓電材料層、多層導(dǎo)電層、一第 一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔、以及多個(gè)絕緣部。壓電材料層間隔設(shè)置于導(dǎo)電層之間。第一、二 導(dǎo)通孔分別貫穿所述壓電材料層和所述導(dǎo)電層，其中第一、第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材 料。絕緣部則一一對(duì)應(yīng)地形成于導(dǎo)電層處，且相鄰的兩絕緣部分別位于第一、第二導(dǎo)通孔的 外緣，使所在的導(dǎo)電層和導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料電性隔絕。根據(jù)本發(fā)明，提出一種多層疊層式壓電元件，由多個(gè)壓電單元疊層而成。其中，每 一壓電單元是包括一壓電材料層、一第一導(dǎo)電層和一第二導(dǎo)電層、一第一導(dǎo)通孔和一第二 導(dǎo)通孔、一第一絕緣部和一第二絕緣部。其中，壓電材料層具有一上表面和一下表面。第 一、二導(dǎo)電層分別位于壓電材料層的上下表面。第一、二導(dǎo)通孔分別貫穿壓電材料層的兩 側(cè)，其中第一、第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料。第一、第二絕緣部分別形成于壓電材料層 的上下表面的第一、第二導(dǎo)電層上，并位于所在的第一、第二導(dǎo)通孔的外緣，以隔絕所在的 導(dǎo)電層和導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料。在一實(shí)施例中，第一、二導(dǎo)通孔可分別貫穿第一導(dǎo)電層、壓 電材料層和第二導(dǎo)電層的兩側(cè)。再者，在此多層疊層式壓電元件中，每一壓電單元的第一、 第二絕緣部其中之一與相鄰的另一壓電單元的第一、第二絕緣部其中之一相互對(duì)應(yīng)和接 觸。根據(jù)本發(fā)明，提出一種多層疊層式壓電元件的制造方法。首先，制作多個(gè)壓電單 元；其中每一個(gè)壓電單元包括一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；一第一導(dǎo)電層和 一第二導(dǎo)電層，分別位于該壓電材料層的該上下表面；一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔，分 別貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo)電層的兩側(cè)；和一第一絕緣部和一第二絕 緣部，分別形成于該壓電材料層的該上下表面的該第一、第二導(dǎo)電層上，并位于所在的該第 一、第二導(dǎo)通孔的外緣。接著，疊層所述壓電單元，使每一壓電單元的該第一、第二絕緣部其 中之一與相鄰的另一壓電單元的該第一、第二絕緣部其中之一相互接觸，疊層后所述第一 導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔構(gòu)成一第一通道和一第二通道。然后，分別填入一導(dǎo)電材料于該第 一通道和該第二通道，使具該導(dǎo)電材料的該第一、第二通道分別貫穿所述壓電單元。根據(jù)本發(fā)明，再提出一種多層疊層式壓電元件的制造方法。首先，制作多個(gè)第一、 第二絕緣壓電體，且每該第一、第二絕緣壓電體包括一壓電材料層，具有一上表面和一下 表面；一導(dǎo)電層，位于該壓電材料的該上表面；和一第一絕緣材料和一第二絕緣材料，分別 形成于該第一、第二絕緣壓電體的該導(dǎo)電層處的一左半部和一右半部。接著，且交錯(cuò)地疊層所述第一、第二絕緣壓電體，以形成一疊層元件。之后，在對(duì)應(yīng)于所述第一、第二絕緣材料 處，對(duì)該疊層元件進(jìn)行鉆孔以形成一第一通道和一第二通道，且該第一、第二通道的大小是 小于所述第一、第二絕緣材料的大小，使鉆孔后可在所述第一、第二絕緣壓電體的所述導(dǎo)電 層處分別形成一第一絕緣部和一第二絕緣部。然后，分別填入一導(dǎo)電材料于該第一通道和 該第二通道，使具該導(dǎo)電材料的該第一、第二通道分別貫穿所述絕緣壓電體根據(jù)本發(fā)明，又提出一種多層疊層式壓電元件的制造方法。首先，制作多個(gè)第一、 第二壓電體，且每該第一、第二壓電體包括一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；和 一導(dǎo)電層，是位于該壓電材料的該上表面，且該第一、第二壓電體的該導(dǎo)電層分別具有一第 一開(kāi)口和一第二開(kāi)口，且該第一開(kāi)口對(duì)應(yīng)地位于該壓電材料的左半部，該第二開(kāi)口對(duì)應(yīng)地 位于該壓電材料的右半部。之后，交錯(cuò)地疊層所述第一、第二壓電體，以形成一疊層元件。接 著，在對(duì)應(yīng)于所述第一、第二開(kāi)口處，對(duì)該疊層元件進(jìn)行鉆孔以形成一第一通道和一第二通 道，且該第一、第二通道的大小是小于所述第一、第二開(kāi)口的大小。然后，分別填入一絕緣材 料于該第一、第二通道和所述第一、第二開(kāi)口。接著，對(duì)該第一、第二通道再次進(jìn)行鉆孔，以 移除位于該第一、第二通道內(nèi)的絕緣材料，鉆孔后可在所述第一、第二壓電體的所述導(dǎo)電層 處分別形成一第一絕緣部和一第二絕緣部。然后，再分別填入一導(dǎo)電材料于該第一、第二通 道。


為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳 細(xì)說(shuō)明如下，其中圖1繪示一種積層型(stack type)壓電致動(dòng)元件的示意圖。圖2繪示一種傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器(piezo-acturator)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3A其繪示本發(fā)明實(shí)施例的一種疊層式壓電元件的示意圖。圖3B繪示本發(fā)明實(shí)施例的另一種疊層式壓電元件的示意圖。圖4A-圖4H，其繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的單一壓電單元結(jié)構(gòu)的制造方法流程 圖。圖5A-圖5B是繪示以本發(fā)明第一實(shí)施例的壓電單元結(jié)構(gòu)制作一疊層式壓電元件 的流程示意圖。圖6A和圖6B是分別為第5A-5B圖的俯視圖。圖7是繪示應(yīng)用本發(fā)明第一實(shí)施例的疊層式壓電元件的示意圖。圖8A-圖8H，其繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流程示意 圖。圖9A-圖9G，其繪示依照本發(fā)明第三實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流程示意 圖。圖10是繪示應(yīng)用本發(fā)明第三實(shí)施例的疊層式壓電元件的示意圖。圖IlA-圖11H，其繪示依照本發(fā)明第四實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是提出一種疊層式壓電元件，主要包括兩片以上的壓電材料，且每片壓電材料上至少有兩個(gè)以上導(dǎo)通孔，且每片壓電材料至少一表面具有導(dǎo)電層，疊層時(shí)經(jīng)由交錯(cuò) 式平面旋轉(zhuǎn)，在對(duì)位組裝后可使多片壓電材料的導(dǎo)通孔上下對(duì)位準(zhǔn)確，并將導(dǎo)通孔填滿導(dǎo) 電材料，以形成具有正負(fù)電極的微小致動(dòng)器元件。本發(fā)明所提出的疊層式壓電元件，是在壓 電材料處鉆孔并填入導(dǎo)電材料導(dǎo)通的方式，形成正負(fù)電極交錯(cuò)貫通，不但可省略傳統(tǒng)壓電 致動(dòng)器結(jié)構(gòu)中固定壓電材料片用的框架，使整面性的驅(qū)動(dòng)材料平均地膨脹變形，較不容易 因拉伸應(yīng)力過(guò)大而造成損壞和破裂，也可大幅縮小及簡(jiǎn)化整體外觀的尺寸，形成小體積的 致動(dòng)元件請(qǐng)參照?qǐng)D3A，其繪示本發(fā)明實(shí)施例的一種疊層式壓電元件的示意圖。疊層式壓 電元件10包括多層壓電材料層lla-lld、多層導(dǎo)電層13a_13e、第一導(dǎo)通孔15a、第二導(dǎo)通 孔15b、和多個(gè)絕緣部16a_16e。其中，壓電材料層lla-lld是間隔地設(shè)置于所述導(dǎo)電層 13a_13e之間。第一導(dǎo)通孔15a和第二導(dǎo)通孔15b則至少貫穿壓電材料層lla_lld，例如分 別貫穿壓電材料層Ila-Ild和導(dǎo)電層13a_13e的左右兩處，且第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b 內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料。在一實(shí)施例中，可令第一、二導(dǎo)通孔15a、15分別垂直地貫穿壓電材 料層lla-lld和導(dǎo)電層13a_13e的左右兩側(cè)，但本發(fā)明不僅限于垂直貫穿的實(shí)施態(tài)樣。絕緣部16a_16e是分別對(duì)應(yīng)地形成于導(dǎo)電層13a_13e處，且相鄰的兩絕緣部分別 位于第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b的外緣，使所在的該導(dǎo)電層和該導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料電性 隔絕。例如，絕緣部16a形成于導(dǎo)電層13a處，絕緣部16b形成于導(dǎo)電層13b處，而相鄰的 兩絕緣部16a和16b分別位于第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b的外緣，使導(dǎo)電層13a和13b因 為絕緣部16a和16b的存在而與第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b內(nèi)的導(dǎo)電材料電性隔絕。同 樣的，導(dǎo)電層13c和13e因?yàn)榻^緣部16c和16e的存在而與第一導(dǎo)通孔15a內(nèi)的導(dǎo)電材料 電性隔絕；導(dǎo)電層13d因絕緣部16d的存在而與第二導(dǎo)通孔15b內(nèi)的導(dǎo)電材料電性隔絕。另外，雖然圖3A中是以不同圖樣清楚代表第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b和導(dǎo)電 層13a-13c的位置，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b內(nèi)的導(dǎo)電材料和導(dǎo)電層 13a-13c所使用的導(dǎo)電材料可以不同也可以相同，本發(fā)明對(duì)此并不特別限制。應(yīng)用如圖3A所示的疊層式壓電元件10時(shí)，可令第一導(dǎo)通孔15a和第二導(dǎo)通孔15b 分別與負(fù)極和正極連接。當(dāng)施以一操作電壓于疊層式壓電元件10，第一導(dǎo)通孔15a、導(dǎo)電 層13d和13b帶負(fù)電，而第二導(dǎo)通孔15b、導(dǎo)電層13e、13c和13a則帶正電，因而使導(dǎo)電層 13a_13e之間的壓電材料層lla-lld產(chǎn)生變形和膨脹，膨脹方向如箭頭所示。 由于疊層式壓電元件10沒(méi)有如傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)中固定壓電材料片用的框 架，因此壓電材料層lla-lld可以整面性的平均膨脹，而不易因拉伸應(yīng)力過(guò)大造成破損。再 者，第一、第二導(dǎo)通孔15a和15b僅占?jí)弘姴牧蠈觢la-lld很小部分的面積，因此對(duì)同樣的 壓電材料層面積來(lái)說(shuō)，本發(fā)明疊層式壓電元件10可以進(jìn)行壓電效應(yīng)的有效面積比例也比 傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器的有效面積比例來(lái)得大；另外，若比較兩者的整體外觀，本發(fā)明疊層式壓電 元件10的體積僅需由壓電材料層lla-1 Id和導(dǎo)電層13a_13e疊層而成，因此和傳統(tǒng)壓電致 動(dòng)器需要框架固定相比，本發(fā)明元件的尺寸也可以大幅縮小。 請(qǐng)參照?qǐng)D3B，其繪示本發(fā)明實(shí)施例的另一種疊層式壓電元件的示意圖。圖3B和圖 3A相同的元件是沿用相同的符號(hào)。和圖3A的元件相較，圖3B的元件結(jié)構(gòu)是與圖3A的元件 結(jié)構(gòu)大致相同，除了圖3B的元件還包括了多個(gè)絕緣側(cè)壁(insulation sidewall) 17b-17e, 是分別與鄰近的絕緣部16b-16e垂直連接。且絕緣側(cè)壁17b-17e垂直地位于壓電材料層和第一、第二導(dǎo)通孔15a、15b之間，以電性隔絕壓電材料層和位于導(dǎo)通孔5a、15b內(nèi)的導(dǎo)電 材料。當(dāng)施以一操作電壓于疊層式壓電元件20時(shí)，絕緣側(cè)壁17b-17e可避免壓電材料層 Ila-Ild朝側(cè)向變形和膨脹，使壓電材料層Ila-Ild僅如箭頭方向所示產(chǎn)生膨脹例如與絕緣部16b相連接的絕緣側(cè)壁17b是垂直地位于壓電材料層Ila和第二 導(dǎo)通孔15b之間，以電性隔絕壓電材料層Ila和位于第二導(dǎo)通孔15b內(nèi)的導(dǎo)電材料。同理， 絕緣側(cè)壁17d是電性隔絕壓電材料層Ilc和位于第二導(dǎo)通孔15b內(nèi)的導(dǎo)電材料；絕緣側(cè)壁 17c是電性隔絕壓電材料層lib和位于第一導(dǎo)通孔15a內(nèi)的導(dǎo)電材料；絕緣側(cè)壁17e是電 性隔絕壓電材料層Ild和位于第一導(dǎo)通孔15a內(nèi)的導(dǎo)電材料。雖然上述圖3B和圖3A的疊層式壓電元件是以四層壓電材料層Ila-Ild為例作說(shuō) 明，然本發(fā)明并沒(méi)有限制壓電材料層的層數(shù)，只要是由兩層或兩層以上的壓電材料層疊層 而成皆可。換句話說(shuō)，本發(fā)明所提出的疊層式壓電元件可包括η層壓電材料層和(η+1)層 導(dǎo)電層，η為大于等于2的正整數(shù)，且所述壓電材料層是間隔地設(shè)置于所述導(dǎo)電層之間，而 位于奇數(shù)層導(dǎo)電層的所述絕緣部是對(duì)應(yīng)于第一導(dǎo)通孔的外緣，位于偶數(shù)層導(dǎo)電層的所述絕 緣部是對(duì)應(yīng)于第二導(dǎo)通孔的外緣。以下是根據(jù)上述疊層式壓電元件而提出本發(fā)明的幾種實(shí)施態(tài)樣，以詳細(xì)說(shuō)明可制 造出本發(fā)明的疊層式壓電元件的至少四種制造方法。然而，實(shí)施例中所提出的詳細(xì)制法步 驟與成形結(jié)構(gòu)僅為舉例說(shuō)明之用，并非作為限縮本發(fā)明保護(hù)范圍之用。再者，實(shí)施例的圖標(biāo) 僅繪示本發(fā)明技術(shù)的相關(guān)元件，省略不必要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。第一實(shí)施例在第一實(shí)施例中，主要是先制造多個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)，且每一壓電單元結(jié)構(gòu)中的壓 電材料層上下表面皆具有導(dǎo)電層，且有導(dǎo)通孔垂直貫穿該結(jié)構(gòu)；再疊層多個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu) 后，將導(dǎo)電材料填入導(dǎo)通孔。并且在每一壓電單元結(jié)構(gòu)中形成具有如圖3Β所示的絕緣側(cè)壁 和絕緣部。請(qǐng)參照?qǐng)D4Α-圖4Η，其繪示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的單一壓電單元結(jié)構(gòu)的制造方 法流程圖。如圖4Α所示，首先提供一壓電材料層31，且壓電材料層31具有一上表面31a和一 下表面31b。接著，在該壓電材料層31的左右兩側(cè)形成一第一貫穿孔311a和一第二貫穿 孔311b，并且在第一、第二貫穿孔311a、3lib處分別填入絕緣材料32a、32b，如圖4B所示。 其中，第一、第二貫穿孔311a、311b是分別垂直貫穿壓電材料層31，且絕緣材料32a、32b填 入后其表面是分別與壓電材料層31的上下表面31a、31b齊平。絕緣材料32a、32b例如是 非導(dǎo)電膠體，例如環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)，或是其它非導(dǎo)電材料。而第一、第二貫穿孔311a、311b 的形狀沒(méi)有特別限制，可以是圓形、橢圓形、方形…等任何形狀。在此實(shí)施例中，是以圓形的 第一、第二貫穿孔311a、311b為例作說(shuō)明，且具有同尺寸的貫穿孔徑Li。接著，如圖4C所示，于壓電材料層31的上表面31a形成一第一導(dǎo)電層33 ；再如圖 4D所示，將壓電材料層31翻轉(zhuǎn)，于壓電材料層31的下表面31b形成一第二導(dǎo)電層34。其 中，第一、二導(dǎo)電層33、34亦覆蓋住絕緣材料32a、32b。之后，如圖4E所示，在對(duì)應(yīng)第一、第二貫穿孔311a、311b處鉆孔以分別形成第一導(dǎo) 通孔35a和第二導(dǎo)通孔35b，且所鉆出的第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b的孔徑L2是小于第一、 第二貫穿孔311a、311b的孔徑Li，而分別形成第一絕緣側(cè)壁37a和第二絕緣側(cè)壁37b。其中，第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b是分別垂直貫穿第二導(dǎo)電層34、壓電材料層31和第一導(dǎo)電層 33接著，在壓電材料層31的上下側(cè)，各去除一對(duì)應(yīng)于第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b外緣 處的一部份導(dǎo)電層。如圖4F所示，去除對(duì)應(yīng)于第一導(dǎo)通孔35a外緣處的部份第二導(dǎo)電層 34，以形成開(kāi)口 341 ；去除對(duì)應(yīng)于第二導(dǎo)通孔35b外緣處的部份第一導(dǎo)電層33，以形成開(kāi)口 331。且開(kāi)口 331和341的孔徑L3是大于第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b的孔徑L2,也大于第一、 第二貫穿孔311a、311b的孔徑L115另外，開(kāi)口 331和341的形狀也沒(méi)有特別限制，可以是圓 形、橢圓形、方形…等任何形狀。然后，如圖4G所示，在對(duì)應(yīng)第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b處填入絕緣材料38a、38b，且 絕緣材料38a、38b亦填滿開(kāi)口 331和341。其中，絕緣材料38a、38b填入后其表面是分別與 第一、二導(dǎo)電層33、34的上下表面齊平。接著，如圖4H所示，對(duì)第一、第二導(dǎo)通孔35a、35b再次鉆孔，以在第一、第二導(dǎo)通孔 35a、35b的外緣處留下絕緣材料而形成第一絕緣部39a和第二絕緣部39b。鉆孔后，第一絕 緣側(cè)壁37a是位于第一導(dǎo)通孔35a和壓電材料層31之間，且與第一絕緣部39a連接；第二 絕緣側(cè)壁37b是位于第二導(dǎo)通孔35b和壓電材料層31之間，且與第二絕緣部39b連接。再 者，第一絕緣側(cè)壁37a的底部是與壓電材料層31的下表面31b齊平，而第二絕緣側(cè)壁37b的 底部是與壓電材料層31的上表面31a齊平。另外，在材料選擇上，作為第一、二絕緣部39a、 39b的絕緣材料38a、38b可與作為第一、二絕緣側(cè)壁37a、37b的絕緣材料32a、32b相同或不 同，視實(shí)際應(yīng)用狀況而定，本發(fā)明對(duì)此并不多作限制。根據(jù)上述圖4A-圖4H的步驟，可制作出一個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)40。接著，垂直疊層多個(gè)如圖4H所示的壓電單元結(jié)構(gòu)40后，導(dǎo)電材料填入導(dǎo)通孔，以 形成一多層疊層式壓電元件，增加應(yīng)用時(shí)壓電元件驅(qū)動(dòng)的變形量、或是產(chǎn)生較大的電流。其 中，疊層時(shí)是將壓電單元結(jié)構(gòu)40左右旋轉(zhuǎn)后再與另外一個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)40交錯(cuò)疊層。圖5A-圖5B是繪示以本發(fā)明第一實(shí)施例的壓電單元結(jié)構(gòu)制作一疊層式壓電元件 的流程示意圖。圖6A和圖6B是分別為圖5A-圖5B的俯視圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D5A-圖5B和 圖6A-圖6B。在此是以疊層5個(gè)如圖4H所示的壓電單元結(jié)構(gòu)為例作說(shuō)明。如圖5A、圖6A所示，垂直疊層多個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)401-405，且疊層時(shí)是左右旋轉(zhuǎn)后 再與另一個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)疊層，例如左右旋轉(zhuǎn)后壓電單元結(jié)構(gòu)402的第一導(dǎo)通孔35a會(huì)和 下方相鄰的壓電單元結(jié)構(gòu)401的第二導(dǎo)通孔35b對(duì)齊。同理，壓電單元結(jié)構(gòu)404的第一導(dǎo) 通孔35a會(huì)和下方相鄰的壓電單元結(jié)構(gòu)403的第二導(dǎo)通孔35b對(duì)齊。再者，如圖5A所示， 疊層后壓電單元結(jié)構(gòu)403的第一絕緣部39a是與上方相鄰的壓電單元結(jié)構(gòu)404的第二絕緣 部39b接觸。疊層后所述壓電單元結(jié)構(gòu)401-405的第一導(dǎo)通孔35a和第二導(dǎo)通孔35b是可 構(gòu)成第一通道Rh和第二通道Lh。接著，如圖5B、圖6B所示，分別填入導(dǎo)電材料501a、501b于第一通道Rh和第二通 道Lh，以形成一疊層式壓電元件50。其中，具導(dǎo)電材料501a、501b的該第一、第二通道&和 Lh是分別垂直貫穿所述壓電單元結(jié)構(gòu)401-405。導(dǎo)電材料501a、501b例如是導(dǎo)電膠(如銀 膠)或是錫鉛材料。圖7是繪示應(yīng)用本發(fā)明第一實(shí)施例的疊層式壓電元件的示意圖。應(yīng)用如圖5B所 示的疊層式壓電元件50時(shí)，是可令第一通道Rh內(nèi)填充的導(dǎo)電材料501a和第二通道Lh填充的導(dǎo)電材料501b分別與一外部電源的負(fù)極和正極電性連接。當(dāng)施以一操作電壓于疊層式 壓電元件50時(shí)，在電極層之間的壓電材料層會(huì)產(chǎn)生變形膨脹，膨脹方向如箭頭所示。當(dāng)然， 如熟習(xí)此技術(shù)者所知，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以提供一固定電壓于疊層式壓電元件50使之產(chǎn)生特 定的形變量，也可提供一交流電使疊層式壓電元件50產(chǎn)生高頻振動(dòng)，也可使疊層式壓電元 件50形變而產(chǎn)生電流，視不同的應(yīng)用領(lǐng)域而定根據(jù)上述圖4A-圖4H的步驟所制成的單一壓電單元結(jié)構(gòu)，可參照?qǐng)D4H所示，主要 包括一壓電材料層31 ；分別位于壓電材料層31上下側(cè)的第一、二導(dǎo)電層33和34 ；垂直貫穿 壓電材料層31和第一、二導(dǎo)電層33、34的第一、第二導(dǎo)通孔35a和35b ；分別形成于第一、二 導(dǎo)電層33、34且分別圍繞第一、第二導(dǎo)通孔35a和35b的外緣的第一、二絕緣部39a和39b ； 以及分別連接第一、二絕緣部39a和39b的第一、第二絕緣側(cè)壁37a和37b。值得注意的是， 若在第一、第二導(dǎo)通孔35a和35b中直接填入導(dǎo)電材料，也可以形成一個(gè)具單層壓電材料的 壓電元件。若是疊層如圖4H所示的壓電單元結(jié)構(gòu)，并根據(jù)圖5A-圖5B制得一疊層式壓電元 件50，則所述第一、二絕緣部39a、39b和第一、第二絕緣側(cè)壁37a、37b在元件50中的位置 可使各層壓電材料層31受到電場(chǎng)作用而產(chǎn)生壓電效應(yīng)。如圖7中是標(biāo)示出當(dāng)?shù)谝煌ǖ繰h 內(nèi)填充的導(dǎo)電材料501a和第二通道Lh填充的導(dǎo)電材料501b分別與一外部電源的負(fù)極和 正極電性連接時(shí)，元件50各個(gè)壓電材料層和第一、二導(dǎo)電層所相應(yīng)的極性。其中，絕緣部是 用以隔絕所在的導(dǎo)電層和相鄰導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料，而絕緣側(cè)壁則用以電性隔絕所在的壓 電材料層和相鄰導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料。另外，值得注意的是，雖然如圖7所示的疊層式壓電元件50中，每一壓電單元結(jié)構(gòu) 的上下表面都具有導(dǎo)電層，但與本發(fā)明前述圖3B的結(jié)構(gòu)相較，仍可整體觀之而將圖7中位 于疊層的壓電材料層之間的兩層導(dǎo)電層視為一體，因此依照本發(fā)明第一實(shí)施例所制得的疊 層式壓電元件50亦屬本發(fā)明技術(shù)特征的范疇。第二實(shí)施例在第二實(shí)施例中，和第一實(shí)施例相同，也是先制造出上下表面皆具有導(dǎo)電層的多 個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)，且有導(dǎo)通孔貫穿該結(jié)構(gòu)；再疊層多個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)后，將導(dǎo)電材料填入導(dǎo) 通孔。但與第一實(shí)施例不同的是，第二實(shí)施例只在壓電單元結(jié)構(gòu)中形成絕緣部，而沒(méi)有形成 絕緣側(cè)壁。而依照第二實(shí)施例所制成的疊層式壓電元件是屬如本發(fā)明圖3A所示的技術(shù)范疇。請(qǐng)參照?qǐng)D8A-圖8H，其繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流程 示意圖。如圖8A所示，首先提供一壓電材料層61，且壓電材料層61具有一上表面61a和一 下表面61b。接著，如圖8B所示，于壓電材料層61的上下表面61a、61b分別形成一第一導(dǎo) 電層63和一第二導(dǎo)電層64。接著，如圖8C所示，在壓電材料層61的左右兩側(cè)形成一第一貫穿孔611a和一第 二貫穿孔611b，其中，第一、第二貫穿孔611a、611b是分別垂直貫穿第二導(dǎo)電層64、壓電材 料層61和第一導(dǎo)電層63。而貫穿孔611a、611b的形狀沒(méi)有特別限制。在此實(shí)施例中，是以 圓形的第一、第二貫穿孔611a、611b為例作說(shuō)明，且具有同尺寸的貫穿孔徑L4。之后，如圖8D所示，在壓電材料層61的上下側(cè)，各去除一對(duì)應(yīng)于第一、第二貫穿孔611a、611b外緣處的一部份導(dǎo)電層。如去除對(duì)應(yīng)于第一貫穿孔611a外緣處的部份第二導(dǎo)電 層64，以形成開(kāi)口 641 ；去除對(duì)應(yīng)于第二貫穿孔611b外緣處的部份第一導(dǎo)電層63，以形成 開(kāi)口 631。且開(kāi)口 631和641的孔徑L5是大于第一、第二貫穿孔611a、611b的孔徑L4。另 夕卜，開(kāi)口 631和641的形狀也沒(méi)有特別限制，可以是圓形、橢圓形、方形…等任何形狀接著，如圖8E所示，在對(duì)應(yīng)第一、第二貫穿孔611a、611b處填入絕緣材料62a、62b， 且絕緣材料62a、62b亦填滿開(kāi)口 631和641。其中，絕緣材料62a、62b填入后其表面是分別 與第一、二導(dǎo)電層63、64的上下表面齊平。絕緣材料62a、62b例如是非導(dǎo)電膠體，例如環(huán)氧 樹(shù)脂(Epoxy)，或是其它非導(dǎo)電材料。然后，如圖8F所示，在對(duì)應(yīng)第一、第二貫穿孔611a、611b處鉆孔以分別形成第一導(dǎo) 通孔65a和第二導(dǎo)通孔65b，且所鉆出的第一、第二導(dǎo)通孔65a、65b的孔徑L4是與第一、第 二貫穿孔611a、611b的孔徑L4相等。其中，第一、第二導(dǎo)通孔65a、65b亦分別垂直貫穿第 二導(dǎo)電層64、壓電材料層61和第一導(dǎo)電層63。而鉆孔后，在對(duì)應(yīng)第一、第二導(dǎo)通孔65a、65b 的外緣處是留下絕緣材料而形成第一絕緣部66a和第二絕緣部66b，且第一、二絕緣部66a、 66b是分別位于壓電材料層61的上下兩側(cè)。至圖8F的步驟止，是完成一個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)的制作。接著，如圖8G所示，垂直疊層多個(gè)如圖8F所示的壓電單元結(jié)構(gòu)701-705。疊層時(shí)， 是將壓電單元結(jié)構(gòu)左右旋轉(zhuǎn)后再與另外一個(gè)壓電單元結(jié)構(gòu)疊層，例如左右旋轉(zhuǎn)后壓電單元 結(jié)構(gòu)702的第一導(dǎo)通孔65a會(huì)和下方相鄰的壓電單元結(jié)構(gòu)701的第二導(dǎo)通孔65b對(duì)齊。同 理，壓電單元結(jié)構(gòu)704的第一導(dǎo)通孔65a會(huì)和下方相鄰的壓電單元結(jié)構(gòu)703的第二導(dǎo)通孔 65b對(duì)齊。再者，疊層后，壓電單元結(jié)構(gòu)的第一絕緣部66a是與相鄰壓電單元結(jié)構(gòu)的第二絕 緣部66b接觸，例如疊層后壓電單元結(jié)構(gòu)703的第一絕緣部66a可與上方相鄰的壓電單元 結(jié)構(gòu)704的第二絕緣部66b接觸。而疊層后所述壓電單元結(jié)構(gòu)701-705的第一導(dǎo)通孔65a 和第二導(dǎo)通孔65b是可構(gòu)成第一通道RH和第二通道Lh。接著，如圖8H所示，分別填入導(dǎo)電材料72a、72b于第一通道Rh和第二通道LH，以 形成一疊層式壓電元件70。其中，具導(dǎo)電材料72a、72b的第一、第二通道Ri^PLh是分別垂 直貫穿所述壓電單元結(jié)構(gòu)701-705。導(dǎo)電材料72a、72b例如是導(dǎo)電膠(如銀膠)或是錫鉛 材料。值得注意的是，若在如圖8F所示的壓電單元結(jié)構(gòu)中，在第一、第二導(dǎo)通孔65a和 65b中直接填入導(dǎo)電材料，就是一個(gè)具單層壓電材料的壓電元件。而如圖8H所示的疊層式 壓電元件70，可增加應(yīng)用時(shí)壓電元件驅(qū)動(dòng)的變形量、或是產(chǎn)生較大的電流。雖然第二實(shí)施例 中沒(méi)有如第一實(shí)施例(ex 圖4H)所示的第一、第二絕緣側(cè)壁37a、37b，但各層絕緣部是用以 隔絕所在的導(dǎo)電層和相鄰導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料，因此各壓電材料層仍可因電場(chǎng)作用而在垂 直方向上產(chǎn)生有效形變。再者，值得注意的是，雖然如圖8H所示的疊層式壓電元件70中，每一壓電單元結(jié) 構(gòu)的上下表面都具有導(dǎo)電層，但仍可整體觀之而將圖8H中位于疊層的壓電材料層之間的 兩層導(dǎo)電層視為一體，因此第二實(shí)施例實(shí)屬本發(fā)明前述圖3A技術(shù)特征的范疇。第三實(shí)施例在上述第一、二實(shí)施例中，每一壓電材料層上下表面皆具有導(dǎo)電層。然而在第三實(shí) 施例中，是在壓電材料層的某一表面上形成導(dǎo)電層，然后在導(dǎo)電層上做出絕緣部，再疊層、鉆孔、和填入導(dǎo)電材料完成導(dǎo)通，以形成一疊層式壓電元件請(qǐng)參照?qǐng)D9A-圖9G，其繪示依照本發(fā)明第三實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流程 示意圖。如圖9A所示，首先提供一壓電材料層81，且壓電材料層81具有一上表面81a和 一下表面81b。接著，于壓電材料層81的任一表面，如圖9B所示的上表面81a形成一導(dǎo)電 層82 (以作為電極層)，并在導(dǎo)電層82處靠近壓電材料層81的一側(cè)如左側(cè)(右側(cè)亦可)形 成一開(kāi)口 821，且開(kāi)口 821暴露出下方壓電材料層81的上表面81a。其中，開(kāi)口 821的形狀 沒(méi)有特別限制，可以是圓形、橢圓形、方形…等任何形狀。在此實(shí)施例中，是以圓形為例作說(shuō) 明，且孔徑尺寸為L(zhǎng)6。接著，如圖9C所示，在開(kāi)口 821處形成絕緣材料83。其中，絕緣材料83填入開(kāi)口 821后其表面可與導(dǎo)電層82的表面齊平。絕緣材料83例如是非導(dǎo)電膠體，例如環(huán)氧樹(shù)脂 (Epoxy)，或是其它非導(dǎo)電材料。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可利用許多不同的方式將絕緣材料83填入 開(kāi)口 821處，例如高溫涂布方式(如大于700°C)，但本發(fā)明并不以此為限。至圖9C的步驟 為止，是制作出一絕緣壓電體P。之后，如圖9D所示，將多個(gè)如圖9C所示的絕緣壓電體P垂直疊層，且疊層時(shí)是將 絕緣壓電體P左右旋轉(zhuǎn)后再與另外一個(gè)絕緣壓電體P疊層，以形成一疊層元件。以圖9D為 例，相鄰的兩個(gè)絕緣壓電體，例如Pl和P2，其絕緣材料83是分別形成于導(dǎo)電層82的右半部 和左半部。在垂直方向上，絕緣壓電體P4和P2的絕緣材料83位置是相對(duì)應(yīng)，而絕緣壓電 體P3和Pl的絕緣材料83位置是相對(duì)應(yīng)。接著，如圖9E所示，將圖9D中疊層好的絕緣壓電體P1-P4進(jìn)行熱壓燒結(jié)，以形成
一疊層元件Sp之后，再對(duì)疊層元件S1中對(duì)應(yīng)絕緣材料83的位置進(jìn)行鉆孔，以形成第一通道Rh和 第二通道Lh，如圖9F所示。其中，鉆孔造成的通道形狀沒(méi)有特別限制，在此實(shí)施例中，是以 圓形和孔徑尺寸為L(zhǎng)7為例作說(shuō)明，且通道孔徑尺寸L7是小于開(kāi)口 821的孔徑尺寸L6。因 此，鉆孔后可在絕緣壓電體P1-P4的導(dǎo)電層82處分別形成絕緣部85。接著，如圖9G所示，分別填入導(dǎo)電材料86a、86b于第一通道Rh和第二通道LH，以 形成一疊層式壓電元件。其中，具導(dǎo)電材料86a、86b的第一、第二通道Ri^PLh是分別垂直 貫穿所述絕緣壓電體P1-P4。導(dǎo)電材料86a、86b例如是彈性導(dǎo)電材(如導(dǎo)電膠，銀膠)或是 錫鉛材料。而填入導(dǎo)電材料86a、86b的步驟可利用化學(xué)鍍、電鍍、黃光工藝、或是其它可行 的步驟，本發(fā)明對(duì)此并不多作限制。圖10是繪示應(yīng)用本發(fā)明第三實(shí)施例的疊層式壓電元件的示意圖。應(yīng)用如以圖 9A-圖9G所制得的疊層式壓電元件時(shí)，可將第一通道Rh內(nèi)所填充的導(dǎo)電材料86a和第二通 道Lh所填充的導(dǎo)電材料86b分別與一外部電源的正極和負(fù)極連接，而絕緣部85是用以隔 絕所在的導(dǎo)電層和相鄰?fù)ǖ纼?nèi)的導(dǎo)電材料(86a或86b)。圖10亦標(biāo)示出各導(dǎo)電層的極性。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，若施以一固定電壓于圖10的疊層式壓電元件時(shí)，則導(dǎo)電層82之間的壓電材料 層81會(huì)產(chǎn)生變形膨脹，膨脹方向如箭頭所示。另外，依照本發(fā)明第三實(shí)施例所制得的疊層式壓電元件是屬本發(fā)明前述圖3A技 術(shù)特征的范疇。第四實(shí)施例第四實(shí)施例是與第三實(shí)施例的制法略有不同，但所制成的疊層式壓電元件的結(jié)構(gòu)相同，均屬本發(fā)明前述圖3A技術(shù)特征的范疇。在第四實(shí)施例中，主要是在疊層的絕緣壓電 體中先一次鉆孔、填絕緣材料、再二次鉆孔、和填入導(dǎo)電材料完成導(dǎo)通，以形成一疊層式壓 電元件。另外，第四實(shí)施例與第三實(shí)施例相同的元件是沿用相同標(biāo)號(hào)，以利說(shuō)明請(qǐng)參照?qǐng)DIlA-圖11H，其繪示依照本發(fā)明第四實(shí)施例制作一疊層式壓電元件的流 程示意圖。如圖IlA所示，首先提供一壓電材料層81，且壓電材料層81具有一上表面81a 和一下表面81b。接著，于壓電材料層81的任一表面，如圖IlB所示的上表面81a形成一導(dǎo) 電層82 (以作為電極層)，并在導(dǎo)電層82處靠近壓電材料層81的一側(cè)如左側(cè)(右側(cè)亦可) 形成一開(kāi)口 821，且開(kāi)口 821暴露出下方壓電材料層81的上表面81a。其中，開(kāi)口 821的形 狀沒(méi)有特別限制，可以是圓形、橢圓形、方形…等任何形狀。在此實(shí)施例中，是以圓形為例作 說(shuō)明，且孔徑尺寸為L(zhǎng)6。接著，如圖IlC所示，將多個(gè)如圖IlB所示的壓電體Q垂直疊層，且疊層時(shí)是將壓 電體Q左右旋轉(zhuǎn)后再與另外一個(gè)壓電體Q疊層，以形成一疊層元件。以圖IlC為例，相鄰的 兩個(gè)壓電體，例如Ql和Q2，其開(kāi)口 821是分別形成于導(dǎo)電層82的右半部和左半部。在垂直 方向上，壓電體Q4和Q2的開(kāi)口 821位置是相對(duì)應(yīng)，而壓電體Q3和Ql的開(kāi)口 821位置是相對(duì)應(yīng)。之后，如圖IlD所示，將圖IlC中疊層好的壓電體Q1-Q4進(jìn)行熱壓燒結(jié)，以形成一
疊層元件S2。接著，再對(duì)疊層元件S2中對(duì)應(yīng)開(kāi)口 821的位置進(jìn)行鉆孔，以形成第一通道Rh和第 二通道Lh，如圖IlE所示。其中，鉆孔造成的通道形狀沒(méi)有特別限制，在此實(shí)施例中，是以圓 形和孔徑尺寸為L(zhǎng)8為例作說(shuō)明，且通道孔徑尺寸L8是小于開(kāi)口 821的孔徑尺寸L6。然后，如圖IlF所示，分別填入絕緣材料84a、84b于第一通道Rh和第二通道Lh處， 并填滿開(kāi)口 821。其中，絕緣材料84a、84b填入后其表面可與導(dǎo)電層82的表面齊平。絕緣 材料84a、84b例如是非導(dǎo)電膠體，例如環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)，或是其它非導(dǎo)電材料。接著，如圖IlG所示，對(duì)第一、第二通道Ri^PLh再次進(jìn)行鉆孔，以移除位于第一、第 二通道Rh和Lh內(nèi)的絕緣材料，而在壓電體Q1-Q4的導(dǎo)電層82處分別形成絕緣部85。其中， 再次鉆孔的孔徑尺寸是為L(zhǎng)8。之后，如圖IlH所示，分別填入導(dǎo)電材料86a、86b于第一通道Rh和第二通道Lh，以 形成一疊層式壓電元件。其中，具導(dǎo)電材料86a、86b的第一、第二通道Ri^PLh是分別垂直 貫穿所述壓電體Q1-Q4。導(dǎo)電材料86a、86b例如是彈性導(dǎo)電材(如導(dǎo)電膠，銀膠)或是錫鉛 材料。而填入導(dǎo)電材料86a、86b的步驟可利用化學(xué)鍍、電鍍、黃光工藝、或是其它可行的步 驟，本發(fā)明對(duì)此并不多作限制。應(yīng)用如以圖IlH所制得的疊層式壓電元件時(shí)，可將第一通道Rh內(nèi)所填充的導(dǎo)電材 料86a和第二通道Lh所填充的導(dǎo)電材料86b分別與一外部電源的正極和負(fù)極連接，其中，絕 緣部85是用以隔絕所在的導(dǎo)電層和相鄰?fù)ǖ纼?nèi)的導(dǎo)電材料86a或86b。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，若施 以一固定電壓，則導(dǎo)電層82之間的壓電材料層81會(huì)產(chǎn)生如箭頭方向所示的變形和膨脹。根據(jù)本發(fā)明第一-第四實(shí)施例所提出的疊層式壓電元件，是利用在壓電材料處鉆 孔并填入導(dǎo)電材料導(dǎo)通的方式，形成正負(fù)電極交錯(cuò)貫通的壓電元件，不論實(shí)施例所制作的 元件是屬圖A或圖3B的結(jié)構(gòu)，均可達(dá)到省略傳統(tǒng)壓電致動(dòng)器結(jié)構(gòu)中固定壓電材料片用的框 架，使整面性的驅(qū)動(dòng)材料平均地膨脹變形的目的，因而使壓電材料片不容易因拉伸應(yīng)力過(guò)大而造成破裂。再者，也可大幅縮小及簡(jiǎn)化整體外觀的尺寸，形成小體積的致動(dòng)元件。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng) 與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)
權(quán)利要求
一種壓電單元結(jié)構(gòu)，包括一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；一第一導(dǎo)電層和一第二導(dǎo)電層，分別位于該壓電材料層的該上下表面；一第一導(dǎo)通孔，貫穿該壓電材料層；一第二導(dǎo)通孔，貫穿該壓電材料層；至少一絕緣部，形成于該第一、第二導(dǎo)電層其中之一層處，并圍繞該第一、第二導(dǎo)通孔其中之一，以隔絕該導(dǎo)通孔和所在的該導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，其中該第一導(dǎo)通孔貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電 材料層和該第二導(dǎo)電層的一側(cè)，而該第二導(dǎo)通孔貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第 二導(dǎo)電層的另一側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，其中該第一、第二導(dǎo)通孔分別垂直于該第一導(dǎo) 電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求2所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，包括另一絕緣部，且該兩絕緣部分別形成于該 壓電材料層的該上下表面的該第一、第二導(dǎo)電層，且該兩絕緣部分別圍繞所在的該導(dǎo)電層 的該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣。
5.如權(quán)利要求2所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，其中該第一、第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料。
6.如權(quán)利要求5所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，還包括一絕緣側(cè)壁，與該絕緣部連接，并位于 該壓電材料層和該導(dǎo)電材料之間，以電性隔絕該壓電材料層和位于該導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材 料。
7.如權(quán)利要求5所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，包括一第一絕緣部，形成于該第一導(dǎo)電層，且圍繞于該第一導(dǎo)通孔的外緣，以隔絕該第一導(dǎo) 電層和該第一導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料；和一第二絕緣部，形成于該第二導(dǎo)電層，且圍繞于該第二導(dǎo)通孔的外緣，以隔絕該第二導(dǎo) 電層和該第二導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，還包括一第一絕緣側(cè)壁，與該第一絕緣部連接，且電性隔絕于該第一導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料 和該壓電材料層之間；和一第二絕緣側(cè)壁，與該第二絕緣部連接，且電性隔絕于該第二導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料 和該壓電材料層之間。
9.如權(quán)利要求8所述的壓電單元結(jié)構(gòu)，其中該第一絕緣側(cè)壁的底部與該壓電材料層的 該下表面齊平，該第二絕緣側(cè)壁的底部與該壓電材料層的該上表面齊平。
10.一種多層疊層式壓電元件，包括多個(gè)壓電單元疊層而成，且每一壓電單元包括 一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；一第一導(dǎo)電層和一第二導(dǎo)電層，分別位于該壓電材料層的該上下表面； 一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔，分別貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo)電 層的兩側(cè)，其中該第一、第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料；和一第一絕緣部和一第二絕緣部，分別形成于該壓電材料層的該上下表面的該第一、第 二導(dǎo)電層上，并位于所在的該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣，以隔絕所在的該導(dǎo)電層和該導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料；在該多層疊層式壓電元件中，每一壓電單元的該第一、第二絕緣部其中之一是與相鄰 的另一壓電單元的該第一、第二絕緣部其中之一相互對(duì)應(yīng)和接觸。
11.如權(quán)利要求10所述的多層疊層式壓電元件，其中每一壓電單元還包括一第一絕緣側(cè)壁，與該第一絕緣部連接，且電性隔絕于該第一導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料 和該壓電材料層之間；和一第二絕緣側(cè)壁，與該第二絕緣部連接，且電性隔絕于該第二導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料 和該壓電材料層之間。
12.如權(quán)利要求10所述的多層疊層式壓電元件，其中每一壓電單元中，該第一絕緣側(cè) 壁的底部與該壓電材料層的該下表面齊平，該第二絕緣側(cè)壁的底部與該壓電材料層的該上 表面齊平。
13.如權(quán)利要求10所述的多層疊層式壓電元件，其中該導(dǎo)電材料為一導(dǎo)電膠體。
14.如權(quán)利要求10所述的多層疊層式壓電元件，其中該導(dǎo)電膠體為銀膠。
15.如權(quán)利要求10所述的多層疊層式壓電元件，其中該第一、第二絕緣部的材料包括 環(huán)氧樹(shù)脂。
16.一種疊層式壓電元件，包括多層壓電材料層；多層導(dǎo)電層，且所述壓電材料層間隔設(shè)置于所述導(dǎo)電層之間；一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔，分別貫穿所述壓電材料層和所述導(dǎo)電層，其中該第一、 第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料；和多個(gè)絕緣部，一一對(duì)應(yīng)地形成于所述導(dǎo)電層，且相鄰的兩絕緣部分別位于該第一、第二 導(dǎo)通孔的外緣，使所在的該導(dǎo)電層和該導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電材料電性隔絕。
17.如權(quán)利要求16所述的疊層式壓電元件，包括η層壓電材料層和(η+1)層導(dǎo)電層， η為大于等于2的正整數(shù)，而位于奇數(shù)層導(dǎo)電層的所述絕緣部對(duì)應(yīng)于該第一導(dǎo)通孔的外緣， 位于偶數(shù)層導(dǎo)電層的所述絕緣部對(duì)應(yīng)于該第二導(dǎo)通孔的外緣。
18.如權(quán)利要求16所述的疊層式壓電元件，還包括多個(gè)絕緣側(cè)壁，垂直地位于該壓電 材料層和該第一、第二導(dǎo)通孔之間，以電性隔絕該壓電材料層和位于該導(dǎo)通孔內(nèi)的該導(dǎo)電 材料。
19.如權(quán)利要求16所述的疊層式壓電元件，其中所述絕緣側(cè)壁分別與鄰近的該絕緣部 相連接。
20.如權(quán)利要求16所述的疊層式壓電元件，其中該導(dǎo)電材料為一導(dǎo)電膠體。
21.如權(quán)利要求20所述的疊層式壓電元件，其中該導(dǎo)電膠體為銀膠。
22.如權(quán)利要求16所述的疊層式壓電元件，其中所述絕緣部的材料包括環(huán)氧樹(shù)脂。
23.一種單層式壓電元件的制造方法，包括提供一壓電材料層，且該壓電材料層具有一上表面和一下表面；于該壓電材料層的該上下表面分別形成一第一導(dǎo)電層和一第二導(dǎo)電層；分別形成一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo) 電層；分別形成一第一絕緣部和一第二絕緣部于該第一、第二導(dǎo)電層上，且該第一、第二絕緣部分別位于該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣；和分別于該第一、第二導(dǎo)通孔中填入一導(dǎo)電材料，其中，該第一導(dǎo)通孔和該第一導(dǎo)電層之間以該第一絕緣部電性隔絕，而該第二導(dǎo)通孔 和該第二導(dǎo)電層之間以該第二絕緣部電性隔絕。
24.如權(quán)利要求23所述的單層式壓電元件的制造方法，還包括形成一第一絕緣側(cè)壁于該第一導(dǎo)通孔和該壓電材料層之間，且該第一絕緣側(cè)壁與該第 一絕緣部連接；和形成一第二絕緣側(cè)壁于該第二導(dǎo)通孔和該壓電材料層之間，且該第二絕緣側(cè)壁與該第 二絕緣部連接。
25.如權(quán)利要求24所述的單層式壓電元件的制造方法，其中在提供該壓電材料層后， 在該壓電材料層的左右兩側(cè)形成一第一貫穿孔和一第二貫穿孔；在該第一、第二貫穿孔處填入一絕緣材料； 在該壓電材料層的該上下表面分別形成該第一、第二導(dǎo)電層； 在對(duì)應(yīng)該第一、第二貫穿孔處鉆孔以形成該第一、第二導(dǎo)通孔，且該第一、第二導(dǎo)通孔 的孔徑小于該第一、第二貫穿孔的孔徑而形成該第一、第二絕緣側(cè)壁；去除對(duì)應(yīng)于該第一導(dǎo)通孔外緣處的一部份該第一導(dǎo)電層，和去除對(duì)應(yīng)于該第二導(dǎo)通孔 外緣處的一部份該第二導(dǎo)電層；在對(duì)應(yīng)該第一、第二導(dǎo)通孔處填入該絕緣材料；對(duì)該第一、第二導(dǎo)通孔再鉆孔，以在該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣處留下該絕緣材料而形 成該第一、第二絕緣部；和分別于該第一、第二導(dǎo)通孔中填入該導(dǎo)電材料。
26.如權(quán)利要求23所述的單層式壓電元件的制造方法，其中在提供該壓電材料層后， 在該壓電材料層的該上下表面分別形成該第一、第二導(dǎo)電層；分別形成一第一、第二貫穿孔貫穿于該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo)電層的 左右兩側(cè)；去除對(duì)應(yīng)于該第一貫穿孔外緣處的一部份該第一導(dǎo)電層，和去除對(duì)應(yīng)于該第二貫穿孔 外緣處的一部份該第二導(dǎo)電層；在對(duì)應(yīng)該第一、第二貫穿孔處填入一絕緣材料，該絕緣材料填滿該第一、第二導(dǎo)電層的 去除部份；對(duì)該第一、第二貫穿孔進(jìn)行鉆孔以形成該第一、第二導(dǎo)通孔，且該第一、第二導(dǎo)通孔的 孔徑與該第一、第二貫穿孔的孔徑相同，其中鉆孔后，該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣處有該絕 緣材料而做為該第一、第二絕緣部；和分別于該第一、第二導(dǎo)通孔中填入該導(dǎo)電材料。
27.一種多層疊層式壓電元件的制造方法，包括 制作多個(gè)壓電單元，且每一個(gè)壓電單元包括 一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；一第一導(dǎo)電層和一第二導(dǎo)電層，分別位于該壓電材料層的該上下表面； 一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔，分別貫穿該第一導(dǎo)電層、該壓電材料層和該第二導(dǎo)電 層的兩側(cè)；和一第一絕緣部和一第二絕緣部，分別形成于該壓電材料層的該上下表面的該第一、第 二導(dǎo)電層上，并位于所在的該第一、第二導(dǎo)通孔的外緣；疊層所述壓電單元，使每一壓電單元的該第一、第二絕緣部其中之一與相鄰的另一壓 電單元的該第一、第二絕緣部其中之一相互接觸，疊層后所述第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔 構(gòu)成一第一通道和一第二通道；和分別填入一導(dǎo)電材料于該第一通道和該第二通道，使具該導(dǎo)電材料的該第一、第二通 道分別貫穿所述壓電單元。
28.如權(quán)利要求27所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，其中制作每該壓電單元 時(shí)，還包括形成一第一絕緣側(cè)壁于該第一導(dǎo)通孔和該壓電材料層之間，且該第一絕緣側(cè)壁與該第 一絕緣部連接；和形成一第二絕緣側(cè)壁于該第二導(dǎo)通孔和該壓電材料層之間，且該第二絕緣側(cè)壁與該第 二絕緣部連接。
29.如權(quán)利要求27所述的制造方法，在疊層步驟中，將該壓電單元左右旋轉(zhuǎn)后再與另 外該壓電單元疊層。
30.一種多層疊層式壓電元件的制造方法，包括制作多個(gè)第一、第二絕緣壓電體，且每該第一、第二絕緣壓電體包括 一壓電材料層，具有一上表面和一下表面； 一導(dǎo)電層，位于該壓電材料的該上表面；和一第一絕緣材料和一第二絕緣材料，分別形成于該第一、第二絕緣壓電體的該導(dǎo)電層 處的一左半部和一右半部交錯(cuò)地疊層所述第一、第二絕緣壓電體，以形成一疊層元件；在對(duì)應(yīng)于所述第一、第二絕緣材料處，對(duì)該疊層元件進(jìn)行鉆孔以形成一第一通道和一 第二通道，且該第一、第二通道的大小是小于所述第一、第二絕緣材料的大小，使鉆孔后可 在所述第一、第二絕緣壓電體的所述導(dǎo)電層處分別形成一第一絕緣部和一第二絕緣部；分別填入一導(dǎo)電材料于該第一通道和該第二通道，使具該導(dǎo)電材料的該第一、第二通 道分別垂直貫穿所述絕緣壓電體。
31.如權(quán)利要求30所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，其中該第一、第二絕緣材 料分別與所在的該導(dǎo)電層的表面齊平。
32.如權(quán)利要求30所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，其中以一高溫涂布方式形 成該第一、第二絕緣材料。
33.如權(quán)利要求30所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，在形成該疊層元件后，還 包括熱壓燒結(jié)該疊層元件的步驟。
34.一種多層疊層式壓電元件的制造方法，包括 制作多個(gè)第一、第二壓電體，且每該第一、第二壓電體包括 一壓電材料層，具有一上表面和一下表面；和一導(dǎo)電層，位于該壓電材料的該上表面，且該第一、第二壓電體的該導(dǎo)電層分別具有一 第一開(kāi)口和一第二開(kāi)口，且該第一開(kāi)口對(duì)應(yīng)地位于該壓電材料的左半部，該第二開(kāi)口對(duì)應(yīng) 地位于該壓電材料的右半部該；交錯(cuò)地疊層所述第一、第二壓電體，以形成一疊層元件；在對(duì)應(yīng)于所述第一、第二開(kāi)口處，對(duì)該疊層元件進(jìn)行鉆孔以形成一第一通道和一第二 通道，且該第一、第二通道的大小是小于所述第一、第二開(kāi)口的大?。?分別填入一絕緣材料于該第一、第二通道和所述第一、第二開(kāi)口 ； 對(duì)該第一、第二通道再次進(jìn)行鉆孔，以移除位于該第一、第二通道內(nèi)的絕緣材料，鉆孔 后可在所述第一、第二壓電體的所述導(dǎo)電層處分別形成一第一絕緣部和一第二絕緣部；和 再分別填入一導(dǎo)電材料于該第一、第二通道。
35.如權(quán)利要求34所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，其中在形成該疊層元件 后，還包括熱壓燒結(jié)該疊層元件的步驟。
36.如權(quán)利要求34所述的多層疊層式壓電元件的制造方法，其中填入該第一、第二通 道的該導(dǎo)電材料為一導(dǎo)電膠體。
全文摘要
一種疊層式壓電元件，包括多層壓電材料層、多層導(dǎo)電層、一第一導(dǎo)通孔和一第二導(dǎo)通孔、以及多個(gè)絕緣部。壓電材料層間隔設(shè)置于導(dǎo)電層之間。第一、二導(dǎo)通孔分別貫穿所述壓電材料層和所述導(dǎo)電層，其中第一、第二導(dǎo)通孔內(nèi)填充有一導(dǎo)電材料。絕緣部則一一對(duì)應(yīng)地形成于導(dǎo)電層處，且相鄰的兩絕緣部分別位于第一、第二導(dǎo)通孔的外緣，使所在的導(dǎo)電層和導(dǎo)通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料電性隔絕。
文檔編號(hào)H01L41/22GK101969097SQ20091016128
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者傅煥鈞, 蔡宗甫, 陳文志 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院