震动模块及其制造方法与流程

1.本发明关于一种震动模块及其制造方法。


背景技术：

2.在各式电子装置中，往往会设置有震动机构来产生震动，以作为提示、回馈及其他用途。已知设置于电子装置内的震动机构，视设计的需求及电子装置特性，多采用致动器、压电材料、电场、超声波等元件以产生震动效果。
3.压电材料为广泛使用于设计震动机构的一种选项。然而，采用压电材料的震动回馈应用，需要提供弹簧结构作为震动缓冲及质量负载，需设计相应的弹性/阻尼结构，结构设计较为复杂。此外，亦无法针对精确的位置进行震动及感测回馈。因此，已知震动机构有改善的空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种震动模块，可减少元件使用数量，提升回馈位置的精准度。
5.本发明的另一目的在于提供一种震动模块制造方法，可简化制程，降低制造成本。
6.本发明的震动模块包含膜片、压电装置、以及基材。膜片具有第一表面。压电装置设置于第一表面。基材以模内射出方式设置于第一表面，接触且包覆压电装置。
7.本发明的震动模块制造方法，包含：提供膜片，其中膜片具有第一表面；于第一表面设置压电装置；以及以模内射出方式设置基材于第一表面，接触且包覆压电装置。
8.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
9.图1a为本发明震动模块的实施示意图。
10.图1b为本发明震动模块的实施示意图。
11.图2为本发明震动模块的不同实施例俯视示意图。
12.图3为本发明震动模块制造方法的实施例流程示意图。
13.图4a至图4g为使用本发明震动模块制造方法制造震动模块的实施例示意图。
14.图5为本发明震动模块制造方法的不同实施例流程示意图。
15.图6a至图6b为使用本发明震动模块制造方法制造震动模块的不同实施例示意图。
16.图7为本发明震动模块制造方法的不同实施例流程示意图。
17.图8a至图8c为使用本发明震动模块制造方法制造震动模块的不同实施例示意图。
18.其中，附图标记：
19.100...膜片
20.101...第一表面
21.110...图案层
22.120...透光层
23.200...压电装置
24.210...压电层
25.211...层叠部
26.220...电路层
27.221...第一电极
28.222...第二电极
29.300...基材
30.400...保护层
31.500...柔性导电材料
32.900...震动模块
33.901...震动模块
34.902...震动模块
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
36.以下通过特定的具体实施例并配合图式以说明本发明所公开的连接组件的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。然而，以下所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围，在不悖离本发明构思精神的原则下，本领域技术人员可基于不同观点与应用以其他不同实施例实现本发明。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「连接到」另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接连接到」另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，「连接」可以指物理及/或电性连接。再者，「电性连接」或「耦合」可为二元件间存在其它元件。
37.应当理解，尽管术语「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的「第一元件」、「部件」、「区域」、「层」或「部分」可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
38.此外，诸如「下」或「底部」和「上」或「顶部」的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的”下”侧的元件将被定向在其他元件的「上」侧。因此，示例性术语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件「下方」或「下方」的元件将被定向为在其它元件「上方」。因此，示例性术语「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
39.本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特
定数量(即，测量系统的限制)。例如，「约」可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或
±
30％、
±
20％、
±
10％、
±
5％内。再者，本文使用的「约」、「近似」或「实质上」可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
40.如图1a所示的实施例，本发明的震动模块900包含膜片100、压电装置200、以及基材300。膜片100具有第一表面101。其中，膜片100可基于材质或厚度而具有柔性。更具体而言，膜片100可使用具有弹性的高分子或橡胶等材质，或使用厚度极薄的金属或金属氧化物。在一实施例中，膜片100包含图案层110以及透光层120，厚度为0.1mm至0.25mm。其中，图案层110具有第一表面101，透光层120设置于图案层110相对于第一表面101的另一面。更具体而言，膜片100例如是家电等电子装置的按钮控制盘表面的膜层，透光层120是光线可穿透的具有柔性的高分子层，图案层110是以例如印刷等方式设置于透光层120上的具有图案的层，其与使用者分别位于透光层120的相反两侧，借此，使用者的眼睛800可透过透光层120看到图案层110的图案，且到图案层110的图案还可由透光层120保护而避免损坏。在不同实施例中，基于例如简化制程或增加视觉效果等考量，膜片100可为具有图案的单一膜或层数大于2的层叠膜。此外，如图1b所示的实施例，若使用于不透光应用，则膜片100可为不透明材料构成的膜层。
41.如图1a所示的实施例，压电装置200设置于第一表面101。更具体而言，压电装置200包含压电层210以及电路层220。压电层210可由例如压电单晶体、压电多晶体(压电陶瓷)、压电聚合物、压电复合材料等的压电材料所形成。电路层220包含分别连接于压电层210上、下两侧的电极。进一步而言，在如图1所示的实施例中，电路层220包含第一电极221以及第二电极222。第一电极221设置于第一表面101，且部分的第一电极221被压电层210覆盖。其中，可在第一表面101先设置第一电极221，然后再设置压电层210，以使压电层210既设置于第一表面101，又设置于第一电极221上。第二电极222的一部分设置于第一表面101，且部分的第二电极222延伸至压电层210相对于第一表面101的另一面，以与第一电极221共同驱动压电层210，或收集压电层210相对的表面上的电荷。
42.第一电极221及第二电极222外形，与压电层210间较佳以最大面积进行覆盖，使压电效应最大化。然而为避免第一电极221与第二电极222于制造及使用过程中发生短路，第一电极221与第二电极222外形会比压电层210边界内缩0.5mm～3.5mm，亦即第一电极221与第二电极222于第一表面101上的垂直投影会比压电层210于第一表面101上的垂直投影的边界内缩0.5mm～3.5mm，以通过压电层210进行电极隔绝。在一实施例中，第一电极221以及第二电极222可使用例如可拉伸弹性导电银胶以增加延展性。
43.如图1所示的实施例，基材300以模内射出方式设置于第一表面101，接触且包覆压电装置200。基材300与膜片100在射出模具可成型极限下，可为任意曲面造型设计，不受限于平面应用。其中，由于基材300是以模内射出方式设置，因此基材300与第一表面101以及第一表面101上的压电装置200的表面贴合。进一步而言，压电装置200的一侧为膜片100，另一侧为基材300，由于膜片100具有柔性而基材300具有较强的刚性，因此可通过第一电极221及第二电极222在压电层210表面施加电场(电压)，借由逆压电效应使压电层210产生形变，从而进一步在膜片100一侧产生较明显的震动。另一方面，可对膜片100一侧施以物理压力时，借由正压电效应使压电层210相对的表面上产生等量正负电荷，从而进一步产生触控
信号。
44.基于上述，本发明的震动模块900的主要结构包含膜片100、压电装置200、以及基材300，无须设置弹性/阻尼结构，因此可减少元件使用数量。另一方面，由于震动/触控的回馈位置是与压电装置200的位置对应，故可提升回馈位置的精准度。进一步而言，膜片100及基材300间可设置多个压电装置200，个别的压电装置200的位置对应膜片100的一个位置，因此可实现在特定位置的震动以及触控。
45.如图2所示的实施例，本发明的震动模块901进一步包含保护层400，设置于基材300及压电装置200之间。其中，压电层210的熔点一般约150℃，保护层400的熔点大于150℃，硬度大于2h，使用于透明应用场合时材质需为透明。保护层400需与基材300需有结合性，亦即相容性，以确保成品可靠度，热膨胀系数亦与基材300相近，例如差异<40％。，借此可在以模内射出方式设置基材300时，对压电层210起到保护作用，亦即防止高温高压造成的损坏。此外，还可增加介面接合粘着力及可靠度，并且防止制程周转的氧化及水气造成的电性变异。在不同实施例中，保护层400可在以模内射出方式设置基材300时分解或混入基材300，此时，基材300即包含保护层400的材料。
46.如图3所示的实施例流程图，本发明的震动模块制造方法包含例如以下步骤。
47.步骤1000，提供膜片的步骤，其中膜片具有第一表面。例如：在一实施例中是如图4a所示，提供具有柔性的膜片100，膜片100包含图案层110以及透光层120。其中，图案层110具有第一表面101，透光层120设置于图案层110相对于第一表面101的另一面。更具体而言，透光层120是光线可穿透的具有柔性的高分子层，图案层110是以例如印刷等方式设置于透光层120上的具有图案的层。换言之，提供100膜片的步骤可包含提供透光层120，以及在透光层120的一面形成图案层110，其中图案层110相对于透光层120的另一面为第一表面101。在不同实施例中，基于例如简化制程或增加视觉效果等考量，膜片100可为具有图案的单一膜或层数大于2的层叠膜。若使用于不透光应用，则膜片100可为不透明材料的膜层。
48.步骤3000，于第一表面设置压电装置的步骤。例如：在一实施例中如图4b至图4f所示，于第一表面101设置压电装置。更具体而言，步骤3000包含例如以下步骤。
49.步骤3100，于第一表面设置第一电极的步骤。例如：在一实施例中是如图4b所示，在第一表面101上以印刷或沉积方式形成第一电极221。第一电极221可为例如金、银、铜等金属或例如氧化铟锡(indium tin oxide，ito)、高分子导电材料(例如聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(poly(3,4
‑
ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate，pedot:pss))等非金属导体。印刷的方式可以例如网版印刷等方式来完成。沉积的方式可以物理气相沉积(pvd)，例如溅镀制程，以及/或，以化学气相沉积(cvd)方式来完成。
50.步骤3200，于第一表面设置压电层，使至少部分的第一电极被压电层覆盖的步骤。例如：在一实施例中是如图4c所示，于第一表面101沉积压电层210，使至少部分的第一电极221被压电层210覆盖。压电层210可由例如压电单晶体、压电多晶体(压电陶瓷)、压电聚合物、压电复合材料等的压电材料所形成。沉积的方式可以物理气相沉积(pvd)，例如溅镀制程，以及/或，以化学气相沉积(cvd)方式来完成。形成压电层210后，可进一步如图4d及图4e所示进行退火制程以及极化制程。其中，退火制程是将压电层210置于温度范围约120℃～140℃的环境中达一定时间，以使压电层210的材料均质化，确保压电特性的性能。极化制程是将压电层210置于强度约50v/um～100v/um的电场中达一定时间，以使压电层210的材料
内部的偶极距方向相同。产生压电特性。
51.步骤3300，于第一表面设置第二电极，且使至少部分的第二电极向上延伸至压电层相对于第一表面的另一面的步骤。例如：在一实施例中是如图4f所示，在第一表面101上以印刷或沉积方式形成第二电极222，且使至少部分的第二电极222向上延伸至压电层210相对于第一表面101的另一面。第二电极222可为例如金、银、铜等金属或例如氧化铟锡(indium tin oxide，ito)、高分子导电材料(例如聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(poly(3,4
‑
ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate，pedot:pss))等非金属导体。印刷的方式可以例如网版印刷等方式来完成。沉积的方式可以物理气相沉积(pvd)，例如溅镀制程，以及/或，以化学气相沉积(cvd)方式来完成。在沉积过程中，第二电极222实际上是同时形成于第一表面101以及压电层210上及侧边。
52.步骤5000，以模内射出方式设置基材于第一表面，接触且包覆压电装置的步骤。例如：在一实施例中是如图4g所示，以模内射出方式设置基材300使其一侧与压电装置200的表面以及未覆盖压电装置200的第一表面101结合。
53.如图5所示的不同实施例流程示意图，本发明震动模块制造方法在设置压电装置的步骤及模内射出步骤之间(即步骤3000及步骤5000之间)可包含：步骤4000，于压电装置上设置保护层的步骤。例如：在一实施例中是如图6a所示，以印刷、喷涂或沉积方式于压电装置200上形成保护层400。其中，保护层400的熔点大于150℃，硬度大于2h。印刷的方式可以例如网版印刷等方式来完成。沉积的方式可以物理气相沉积(pvd)，例如溅镀制程，以及/或，以化学气相沉积(cvd)方式来完成。在此实施例中是如图6b所示，基材300以模内射出方式设置于第一表面101，接触且包覆保护层400及压电装置200，亦即基材300的一侧与保护层400以及未覆盖保护层400的第一表面101结合。
54.在不同实施例中，压电装置可以层叠设置以增加震动的回馈感。更具体而言，如图7所示的不同实施例流程示意图，其中在设置第二电极的步骤(即步骤3300)之后进一步包含：步骤3400，使压电层相对于第一表面的另一面向上增厚形成层叠部，层叠部至少部分覆盖压电层相对于第一表面的另一面的第二电极；步骤3500，使第一电极向上延伸至层叠部上。例如：在一实施例中是如图8a所示，以印刷或沉积方式使压电层210相对于第一表面101的另一面向上增厚形成层叠部211，层叠部211至少部分覆盖压电层210相对于第一表面101的另一面的第二电极222，使第一电极221向上延伸至层叠部211上。印刷的方式可以例如网版印刷等方式来完成。沉积的方式可以物理气相沉积(pvd)，例如溅镀制程，以及/或，以化学气相沉积(cvd)方式来完成。换言之，是重复设置压电层及电极的步骤，使压电层层叠设置于第一电极及第二电极之间。
55.如图7所示的不同实施例流程示意图，其中在使第一电极向上延伸至层叠部上的步骤(即步骤3500)之后进一步包含：步骤3600，于压电装置的外侧设置柔性导电材料。例如：在一实施例中是如图8b所示，以印刷或沉积方式于压电装置200的外侧设置柔性导电材料500。其中，柔性导电材料500例如为可拉伸弹性导电银胶，借由其延展性确保层叠结构间的电极导通。在此实施例中如图8c所示，震动模块902中，基材300以模内射出方式设置于第一表面101，接触且包覆压电装置200及柔性导电材料500，亦即基材300的一侧与压电装置200及柔性导电材料500以及未覆盖压电装置200及柔性导电材料500的第一表面101结合。
56.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟
悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。