提供了用于压电换能器的系统和技术。基板包括第一电触点和第二电触点。换能元件直接安装在基板上并且电连接到第一电触点。间隔件包括过孔。过孔包括导电材料。间隔件围绕换能元件安装在基板上，并且过孔的导电材料电连接到第二电触点。隔膜安装在间隔件上和换能元件上。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114175680 A (43)申请公布日 2022.03.11 (21)申请号 1.X (74)专利代理机构 北京林达刘知识产权代理事 务所(普通合伙) 11277 (22)申请日 2020.06.03 代理人 刘新宇张会华 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 16/430,904 2019.06.04 US H04R 17/00 (2006.01) (85)PCT国际申请进入国家阶段日 H04R 7/18 (2006.01) 2022.01.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2020/036001 2020.06.03 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2020/247551 EN 2020.12.10 (71)申请人 UBEAM有限公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 T ·尼布洛克尹曼 ·夏荷塞尼 W ·史密斯 权利要求书2页 说明书7页 附图12页 (54)发明名称 压电换能器 (57)摘要 提供了用于压电换能器的系统和技术。基板 包括第一电触点和第二电触点。换能元件直接安 装在基板上并且电连接到第一电触点。间隔件包 括过孔。过孔包括导电材料。间隔件围绕换能元 件安装在基板上，并且过孔的导电材料电连接到 第二电触点。隔膜安装在间隔件上和换能元件 上。 A 0 8 6 5 7 1 4 1 1 N C CN 114175680 A 权利要求书 1/2页 1.一种压电换能器，包括： 基板，其包括第一电触点和第二电触点； 换能元件，其直接安装在所述基板上并且电连接到所述第一电触点； 间隔件，其包括过孔，所述过孔包括导电材料，其中所述间隔件围绕所述换能元件安装 在所述基板上并且所述过孔的所述导电材料电连接到所述第二电触点；以及 隔膜，其安装在所述间隔件上和所述换能元件上。 2.依据权利要求1所述的压电换能器，其中导电粘合剂将所述换能元件接合到所述基 板并且将所述换能元件电连接到所述第一电触点。 3.依据权利要求1所述的压电换能器，其中导电粘合剂将所述间隔件接合到所述基板 并且将所述过孔中的所述导电材料电连接到所述第二电触点。 4.依据权利要求1所述的压电换能器，其中导电粘合剂将所述隔膜接合到所述换能元 件并且将所述隔膜电连接到所述换能元件。 5.依据权利要求1所述的压电换能器，其中导电粘合剂将所述隔膜接合到所述间隔件 并且将所述隔膜电连接到所述过孔中的所述导电材料。 6.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述换能元件包括压电材料片和弹性层。 7.依据权利要求1所述的压电换能器，还包括波导，其安装在所述间隔件上方的所述隔 膜上或直接安装在所述间隔件上。 8.依据权利要求7所述的压电换能器，还包括保护网格，其附接到所述波导，使得所述 保护网格在所述隔膜的杯的上方。 9.依据权利要求7所述的压电换能器，其中所述波导和所述隔膜是一体式单件。 10.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述波导和所述间隔件是一体式单件或者 所述间隔件和所述隔膜是一体式单件。 11.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述隔膜包括外缘和杯，并且其中所述外 缘包括围绕所述杯的圆周的缺口并且所述杯包括在所述杯的中央处的缺口。 12.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述隔膜包括导电材料。 13.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述换能元件覆盖所述第一电触点并且不 覆盖所述第二电触点。 14.依据权利要求1所述的压电换能器，其中所述间隔件覆盖所述第二电触点。 15.一种压电换能器，包括： 基板，其包括第一电触点和第二电触点； 换能元件，其包括弹性层和压电材料片，其中所述弹性层直接安装在所述基板上并且 通过导电粘合剂电连接到所述第一电触点； 间隔件，其包括过孔，所述过孔包括导电材料，其中所述间隔件围绕所述换能元件安装 在所述基板上并且所述过孔的所述导电材料通过导电粘合剂电连接到所述第二触点；以及 隔膜，其包括外缘和杯，其中所述外缘安装在所述间隔件上，所述杯安装在所述压电材 料片上，并且所述杯通过导电粘合剂电连接到所述压电材料片。 16.根据权利要求15所述的压电换能器，其中所述换能元件覆盖所述第一电触点并且 所述间隔件覆盖所述第二电触点。 17.根据权利要求15所述的压电换能器，还包括波导，其安装到所述隔膜的外缘或直接 2 2 CN 114175680 A 权利要求书 2/2页 安装在所述间隔件上。 18.根据权利要求17所述的压电换能器，还包括保护网格，其在所述隔膜的杯的上方附 接到所述波导。 19.根据权利要求15所述的压电换能器，其中所述隔膜包括导电材料。 20.一种压电换能器，包括： 基板，其包括第一电触点和第二电触点； 换能元件，其直接安装在所述基板上并且覆盖所述第一电触点； 间隔件，其包括导电材料，其中所述间隔件围绕所述换能元件安装在所述基板上；以及 隔膜，其安装在所述间隔件上和所述换能元件上。 3 3 CN 114175680 A 说明书 1/7页 压电换能器 背景技术 [0001] 压电换能器能够适用于产生各种频率、包括超声波频率的声波。压电换能器的结构 和其中使用的材料可以影响压电换能器的性能和寿命。 发明内容 [0002] 根据所公开主题的实施方式，基板可以包括第一电触点和第二电触点。换能元件 可以直接安装在基板上并且电连接到第一电触点。间隔件(spacer)可以包括过孔(via)。过 孔可以包括导电材料。间隔件可以围绕换能元件安装在基板上并且过孔的导电材料可以电 连接到第二电触点。隔膜(diaphragm)可以安装在间隔件上和换能元件上。 [0003] 考虑到以下详细描述、附图和权利要求，所公开主题的附加特征、优点和实施例可 以被阐明或显而易见。此外，应当理解，前述概述和以下详细描述都是示例并且旨在提供进 一步的解释而不限制权利要求的范围。 附图说明 [0004] 被包括以提供对所公开主题的进一步理解的附图被包含在本说明书中并构成本 说明书的一部分。附图还说明所公开主题的实施例并且与详细描述一起用于解释所公开主 题的实施例的原理。没有尝试进行比对于所公开的主题的基本理解和它可以被实践的各种 方式而言所必需的更详细地显示结构细节。 [0005] 图1A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。 [0006] 图1B示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。 [0007] 图1C示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。 [0008] 图1D示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件的示例截面。 [0009] 图2A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。 [0010] 图2B示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。 [0011] 图3A示出了根据所公开主题的实施方式的示例基板。 [0012] 图3B示出了根据所公开主题的实施方式的基板的示例截面图。 [0013] 图4A示出了根据所公开主题的实施方式的示例间隔件。 [0014] 图4B示出了根据所公开主题的实施方式的间隔件的示例截面图。 [0015] 图5A示出了根据所公开的主题的实施方式的示例隔膜。 [0016] 图5B示出了根据所公开主题的实施方式的隔膜的示例截面图。 [0017] 图6A示出了根据所公开主题的实施方式的示例波导。 [0018] 图6B示出了根据所公开主题的实施方式的波导的示例截面图。 [0019] 图7A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件和基板。 [0020] 图7B示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件和基板的示例截面图。 [0021] 图8A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件、基板和间隔件。 [0022] 图8B示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件、基板和间隔件的示例截面 4 4 CN 114175680 A 说明书 2/7页 图。 [0023] 图9A示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。 [0024] 图9B示出了根据所公开主题的实施方式的压电换能器的示例截面图。 [0025] 图9C示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。 [0026] 图10A示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。 [0027] 图10B示出了根据所公开主题的实施方式的压电换能器的示例截面图。 具体实施方式 [0028] 压电换能器可以包括换能元件，声阻抗匹配部件或隔膜，和间隔件。换能元件能 是生物形态结构，其包括安装在弹性层的顶部的压电材料片。换能元件能安装在基板上， 基板可以提供到换能元件的电连接。间隔件可以安装在基板上。由导电材料制成的隔膜可 以安装在隔膜的中央处的压电材料片的顶部。隔膜的外缘可以安装在间隔件的顶部。可以 在隔膜或间隔件的顶部添加波导和保护网格。压电换能器可能能够产生各种频率、包括超 声波频率的声波，并且可能能够通过接收包括超声波频率在内的各种频率的声波来发电。 [0029] 压电换能器的换能元件能是双压电晶片结构，其可以包括安装在弹性层的顶部 的压电材料片。压电材料片可以由任何合适的压电材料或电活性材料、例如任何合适的压 电陶瓷制成。压电材料片可以是任何合适的形状并且可以具有任何合适的尺寸。例如，压电 材料片可以是矩形且薄的，并且可以具有例如长5.8mm x宽5.8mm x高0.19mm的尺寸。弹性 层可以由任何合适的弹性材料制成，诸如，例如铁镍合金，诸如因瓦合金、铝、硅、钛、镍、黄 铜、钢、镁或铜。弹性层可以具有任何合适的形状并且可以具有任何合适的尺寸。例如，弹性 层可以是矩形并且可以比压电材料片大，可以是不规则八边形形状的矩形，如矩形的角被 切割并且缺口在相对的端部处，或者可以是具有向内弯曲的边缘和倒圆的角的矩形。弹性 层可以具有可用于压电换能器的频率和性能调谐的缺口或系绳悬架。压电材料片可以以任 何合适的方式安装到弹性层上，诸如，例如通过使用任何合适的粘合剂或接合工艺。粘合剂 可以放置在任何合适的位置并且以任何合适的量将压电材料片接合到弹性层以形成换能 元件。粘合剂可以是例如导电粘合剂。 [0030] 换能元件能安装在基板或安装板上，其可以提供到换能元件的电连接。换能元 件可以以任何合适的方式安装在基板上，诸如，例如通过放置在换能元件的弹性层和/或基 板上的任何合适位置处的任何合适类型和量的粘合剂。例如，粘合剂可以放置在不规则八 边形的弹性层的相对的边缘附近，或者可以放置在具有向内弯曲的边缘倒圆的角的矩形的 弹性层的倒圆的角上。粘合剂可以是导电的。换能元件可以被安装到基板上，使得弹性层的 表面的底部的任何未被粘合剂覆盖的部分与基板之间存在小的气隙。 [0031] 基板或安装板可以提供到换能元件的电连接。例如，基板可以在用于穿过基板的 底面的过孔的基板顶面上包括电触点，。当换能元件安装到基板时，换能元件的弹性层上的 粘合剂可以放置成与电触点中的一个接触，在电触点和换能元件之间建立电连接。基板可 以是任何合适的形状，诸如，例如六边形，并且具有任何合适的厚度。基板可以由任何合适 的材料制成，并且可以是例如具有任何合适层数的PCB。基板可以包括任何合适的电和电子 部件和电路，以用于向换能元件供电、从换能元件接收电以及控制换能元件。例如，电子器 件和电路可以位于基板的与换能元件安装在其上的表面相对的表面上。 5 5 CN 114175680 A 说明书 3/7页 [0032] 间隔件能安装在基板上。间隔件可以由任何合适的材料制成，诸如PCB、塑料、 硅、金属或合金、陶瓷、玻璃纤维、碳纤维或任何类型的聚合物。间隔件可以是任何合适的形 状或形式，诸如，例如环形、多个柱形或六边形。间隔件的外缘的形状可以与基板的外缘的 形状相匹配。间隔件可以围绕换能元件安装到基板。间隔件可以以任何合适的方式安装到 基板，包括例如通过可以导电的粘合剂。间隔件可以包括多个过孔。过孔可以是间隔件中， 填充有导电材料的通孔。间隔件可以安装到基板，使得间隔件的过孔与基板的顶面上的电 触点接触。导电粘合剂可以将间隔件的过孔中的导电材料粘附到基板的电触点，从而将间 隔件的过孔电连接到基板的过孔。 [0033] 由导电材料制成的隔膜可以在隔膜的中央处安装在间隔件的顶部和压电材料片 的顶部。隔膜可以由任何合适的导电材料制成，诸如，例如铝。隔膜可以是任何合适的形状， 诸如，例如杯形或碗形。隔膜可以以任何合适的方式安装到换能元件的压电材料片上，例 如，使用任何合适的粘合剂。粘合剂可以放置在任何合适的位置并以任何合适的量使用。例 如，导电粘合剂可以放置在压电材料片的顶面的中央处并且可以用于将隔膜的中央接合到 压电材料片。隔膜的中央可以是杯形的中央，其具有任何合适的深度和曲率。隔膜也可以安 装到间隔件上。例如，可以使用任何合适的导电粘合剂将隔膜的外缘接合到间隔件。例如， 可以将粘合剂放置在间隔件的顶部或隔膜的外缘的底部上，包括在间隔件的过孔中的导电 材料的顶部上。这可以通过过孔中的导电材料和导电粘合剂在隔膜和基板的电触点之间建 立电连接。接合到或搁置在间隔件上的隔膜的外缘的部分可以包括缺口。将隔膜的全部或 部分外缘接合到间隔件可以增加隔膜的耐用性并提高隔膜对施加的震动和机械应力的抵 抗力。 [0034] 压电换能器可以包括电路，该电路可以允许电信号应用到换能元件而无需引线 (wire)或引线接合。该电路可以从基板的第一电触点穿过电触点和间隔件的过孔中的导电 材料之间的导电粘合剂，并且然后穿过间隔件的过孔中的导电材料，穿过过孔中的导电材 料和隔膜之间的导电粘合剂，穿过隔膜，穿过隔膜和换能元件的顶部上的压电材料片之间 的导电粘合剂，穿过换能元件的底部上的弹性层，穿过弹性层和基板的第二电触点之间的 导电粘合剂，并且从第二电触点到电源、电力存储器和/或电负载并返回到基板上的第一电 触点。任何合适的电或电子部件和电路可以以任何合适的方式配置在第一电触点和第二电 触点与电源、电力储存器和/或电负载之间。例如，第一电触点和第二电触点可以连接到电 池。电池可能能够供应电压以使压电材料片折弯，进而折弯隔膜并产生声波。电池可能还能 够基于由使隔膜折弯的声波引起的压电材料的折弯产生的电压来存储电能。电池可以用作 电源和电力储存器。电源和电力储存器也可以是例如电容器、超级电容器或连接到外部电 源、诸如壁式插座的电路。电负载可以是例如任何合适的电子或电装置或部件，诸如，例如 计算装置的部件，诸如智能手表、智能手机、平板电脑或笔记本电脑，或智能电视、放大器或 有源扬声器系统(powered speaker system)，任何IOT装置，诸如传感器标签或GPS、 RFID传感器、安保摄像头或无线键盘和鼠标，或任何合适类型的器具。 [0035] 在压电换能器中使用的聚合物材料、诸如硅或环氧树脂的量可以是最少的。这可 以减少压电换能器中的结构阻尼，从而提高性能。 [0036] 在一些实施方式中，隔膜和间隔件可以是由导电材料制成的一体式单件。单件可 以具有隔膜部分和间隔件部分。可以是隔膜部分的中央的单件隔膜和间隔件的中央可以接 6 6 CN 114175680 A 说明书 4/7页 合到换能元件的顶部处的压电材料片的中央。可以是间隔件部分的底部的单件的底部可以 使用导电粘合剂接合到基板。 [0037] 在一些实施方式中，波导和保护网格可以放置在隔膜的顶部。波导和保护网格可 以为隔膜提供机械保护，同时提高压电换能器的效能。波导可以例如在隔膜附接到间隔件 的位置上方附接到隔膜，例如，在隔膜的外缘上。保护网格可以附接到波导的顶部。在一些 实施方式中，波导、保护网格和隔膜可以是一体式单件。波导和保护网格可以由任何合适的 材料制成，诸如，例如塑料、硅、纸、布、玻璃纤维、碳纤维、金属或合金、陶瓷或任何类型的聚 合物。波导可以具有任何合适的形状。例如，波导可以是具有锥形厚度的壁的环形或六边 形，其在波导的基部较厚而在波导的顶部较薄。保护网格可以是任何合适类型和网格图案 的网格，具有任何合适的网格密度。 [0038] 压电换能器阵列可以包括任何数量的压电换能器。压电换能器可以共享公共基板 或可以使用任何合适数量的单独材料片，例如，每个压电换能器具有其自身的可附接到其 他基板的单独的基板。压电换能器阵列的压电换能器可以以任何合适的图案配置。例如，具 有带有六边形基板和间隔件的压电换能器的压电换能器阵列可以使用六边形铺设 (tiling)。同一压电换能器阵列中的压电换能器可以共享电和电子部件，包括用于控制向 压电换能器的换能元件供电以及从压电换能器的换能元件接收电的部件和电路。 [0039] 图1A、图1B和图1C示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。压电换能 器的换能元件100可以是双压电晶片结构，其可以包括安装在弹性层110的顶部的压电材料 片120。压电材料片120可以由任何合适的压电材料或电活性材料制成，诸如任何合适的压 电陶瓷。压电材料片120可以是任何合适的形状并且可以具有任何合适的尺寸。例如，压电 材料片120可以是矩形且薄的，并且可以具有例如长5.8mm x宽5.8mm x高0.19mm的尺寸。弹 性层110可以由任何合适的弹性材料制成，诸如，例如铁镍合金，诸如因瓦合金、铝、硅、钛、 镍、黄铜、钢、镁或铜。弹性层110可以具有任何合适的形状和任何合适的尺寸。例如，弹性层 110可以是不规则八边形，其可以比压电材料片120大，使得压电材料片120可以放置在弹性 层110上而不从弹性层110的任何部分伸出。弹性层110可以在弹性层110的相对的端部处具 有缺口112和114，或系绳悬架。缺口112和114可以用于压电换能器的频率和性能调谐。 [0040] 粘合剂125可以在任何合适的位置处应用到压电材料片120的顶部，诸如例如在压 电材料片120的中央处。粘合剂125可以用于将换能元件100接合到隔膜。粘合剂125可以是 任何合适的粘合剂，包括例如导电粘合剂。粘合剂116和118可以在任何合适的位置处应用 到弹性层120的底部，诸如例如在缺口112和114中的每一个与弹性层110的边缘之间。粘合 剂116和118可以用于将换能元件100接合到基板或安装板。粘合剂116和118可以是任何合 适的粘合剂，包括例如导电粘合剂。 [0041] 图1D示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件的示例截面图。压电材料片 120可以以任何合适的方式接合到弹性层110，诸如，例如通过使用任何合适的粘合剂或任 何合适的接合工艺。粘合剂可以放置在任何合适的位置和以任何合适的量以将压电材料片 120接合到弹性层110以形成换能元件100。弹性层110和压电材料片120可以具有任何合适 的厚度。 [0042] 图2A和图2B示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件。换能元件100的 弹性层110可以具有其他合适的形状。例如，弹性层110可以是具有向内弯曲的边缘和倒圆 7 7 CN 114175680 A 说明书 5/7页 的角的矩形。粘合剂202、204、206和208可以放置在弹性层210下侧的角上，该弹性层具有带 有倒圆的角的向内弯曲的边缘。 [0043] 图3A示出了根据所公开主题的实施方式的示例基板。基板310能够给大家提供到换能元 件100的电连接。基板310可以由任何合适的材料制成，并且可以是例如具有任何合适层数 的PCB。基板310可以包括电触点312和314。电触点312和314可以通过基板310中的过孔提供 从基板310的顶面到基板310的任何层、包括例如到基板310的底面的电连接。基板310可以 包括任何合适的电和电子部件和电路，以用于向换能元件供电、从换能元件接收电以及控 制换能元件。电子器件和电路可以位于例如基板310的与换能元件100能安装在其上的表 面相对的表面上。 [0044] 换能元件100可以以任何合适的方式安装到基板310，诸如，例如，用任何合适类型 和量的粘合剂放置在换能元件100的弹性层110上的任何合适的位置处。粘合剂116和118可 以是导电的。换能元件100可以安装到基板310，使得例如粘合剂116与电触点312接触。 [0045] 图3B示出了根据所公开主题的实施方式的基板的示例截面图。基板310可以具有 任何合适的厚度。电触点314可以比电触点312更靠近基板310的边缘。电触点312和314都可 以提供从基板310的一个表面到另一个表面的电连接，或者可以例如提供到基板310的PCB 的内层的电连接。 [0046] 图4A示出了根据所公开主题的实施方式的示例间隔件。间隔件410可以安装在基 板310上。间隔件410可以由任何合适的材料制造成，诸如，例如非导电材料。间隔件410可以是 任何合适的形状或形式，诸如，例如环形或六边形，或者可以是多个柱形。间隔件可以围绕 换能元件100安装到基板310。间隔件410可以以任何合适的方式安装到基板100，包括例如 通过导电粘合剂。间隔件410可以包括多个过孔，诸如过孔412。过孔412可以是间隔件410中 可以填充有导电材料的通孔。间隔件410能安装到基板310，使得过孔412与基板310的电 触点314接触。 [0047] 图4B示出了根据所公开主题的实施方式的间隔件的示例截面图。过孔412可以完 全延伸穿过间隔件410的厚度，使得过孔412中的导电材料在间隔件410的顶部和底部两者 上可以是可接触的。间隔件410可以包括任何合适数量的过孔。 [0048] 图5A示出了根据所公开主题的实施方式的示例隔膜。隔膜510可以由任何合适的 导电材料制成，诸如，例如铝。隔膜510可以是任何合适的形状，诸如，例如杯形或碗形。隔膜 510可以包括外缘520，其可以是任何合适的形状，诸如，例如六边形，并且可以包括多个缺 口525。隔膜510的外缘520中的缺口525可以围绕杯530的圆周配置。杯530的底部可以包括 缺口540。粘合剂552可以放置在隔膜510的外缘520下方。 [0049] 图5B示出了根据所公开主题的实施方式的隔膜的示例截面图。杯530可以是具有 任何合适的深度的隔膜510的杯形或碗形的部分，并且具有从隔膜510的顶部到缺口540的 任何合适的曲率。缺口540可以位于以杯530的底部为中央的杯530的平坦的区段上。 [0050] 图6A示出了根据所公开主题的实施方式的示例波导。波导610和保护网格620可以 为隔膜510提供机械保护，同时提高压电换能器的效能。波导610可以是在其中央具有开口 的任何合适的形状，诸如，例如环形。保护网格620可以附接到波导610的顶部。保护网格620 可以是具有任何合适的密度和图案的网格并且可以由任何合适的材料制成。波导610和保 护网格620可以由任何合适的材料制成，诸如，例如塑料、硅、纸、布、玻璃纤维、碳纤维、金属 8 8 CN 114175680 A 说明书 6/7页 或合金、陶瓷或任何类型的聚合物。 [0051] 图6B示出了根据所公开主题的实施方式的波导的示例截面图。波导610的壁可以 是锥形的。波导610的壁可以例如在波导610的基部较厚，而在波导610的保护网格620附接 处的顶部较薄。 [0052] 图7A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件和基板。换能元件100可 以安装到基板310。换能元件100可以定位成覆盖电触点312而不覆盖电触点314。换能元件 100可以定位成使得压电材料片120的中央位于基板310的中央处。 [0053] 图7B示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件和基板的示例截面图。换能元 件100可以定位在基板310上，使得弹性层110上的粘合剂116可以与基板310的电触点312接 触。换能元件100可以电连接到电触点312。粘合剂118可以与基板310的主体接触。换能元件 100可以直接安装到基板310上，使得弹性层110的表面的底部的任何未被粘合剂116或粘合 剂118覆盖的部分直接搁置在基板310上。粘合剂116和粘合剂118可以将换能元件100接合 到基板310并且可以允许弹性层110搁置在基板310上。 [0054] 图8A示出了根据所公开主题的实施方式的示例换能元件、基板和间隔件。间隔件 410可以围绕换能元件100安装到基板310。间隔件410可以与基板310对齐。例如，间隔件410 的外缘可以具有与基板310的外缘相同的形状和尺寸。间隔件410的外缘也可以小于基板 310的外缘，允许基板310在间隔件410的下方突出，或者可以大于基板310的外缘，从基板 310伸出。 [0055] 图8B示出了根据所公开主题的实施方式的换能元件、基板和间隔件的示例截面 图。间隔件410可以以任何合适的方式安装到基板310，包括例如围绕间隔件410的底部外缘 使用粘合剂812。粘合剂812可以是导电的。间隔件410可以定位成使得过孔412与基板310的 电触点314对齐。过孔412中的导电材料可以与电触点314直接接触或者可以通过导电粘合 剂812电连接到电触点314。 [0056] 图9A示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。隔膜510能安装到 换能元件110的压电材料片120上并且安装到间隔件410上以形成压电换能器900。隔膜510 可以定位成使得隔膜510的外缘520与间隔件410的顶部接触。 [0057] 图9B示出了根据所公开主题的实施方式的压电换能器的示例截面图。围绕隔膜 510的外缘520的下侧的粘合剂552可以用于将外缘520接合到间隔件410的顶部。粘合剂552 可以是导电的并能在过孔412中的导电材料和隔膜510之间创建电连接。隔膜510的杯 530可以占据换能元件100上方的间隔件410的壁之间的空间的一部分。粘合剂125可以将隔 膜510的底部的中央在缺口540的周围接合到换能元件100的压电材料片120。粘合剂125可 以是导电的并能将隔膜510电连接到换能元件100的压电材料片120。隔膜510和压电材 料片120之间的接合可以允许在换能元件100和隔膜510之间传递运动。例如，应用到换能元 件100的电压可能导致压电材料片120折弯，如果隔膜510与空气接触，这又可能导致隔膜 510折弯并在隔膜510接触的介质中产生波、例如声波。到达隔膜510的波、诸如声波可能导 致隔膜510折弯，这又可能导致换能元件100折弯，从而通过压电材料片120的折弯产生电 压。 [0058] 电触点312和314可以连接到电源、电力储存器和/或电负载。可以通过电314、粘合 剂812、过孔412、粘合剂552、隔膜510、粘合剂125、换能元件100、粘合剂116和电触点312在 9 9 CN 114175680 A 说明书 7/7页 电源、电力储存器和/或电负载之间形成电路。电路可以包括任何其他合适的电或电子部 件，以用于控制换能元件100、向换能元件100供电和从换能元件100接收电。可以通过电路 向换能元件100供应电压，导致压电材料片120折弯，这又可能导致隔膜510折弯，产生波、诸 如声波。例如由于声波进入杯530引起隔膜510的折弯导致的压电材料片120的折弯可以在 电路中产生电压，其可以存储在任何合适的电力存储器中和/或可以用于向任何电负载供 电。 [0059] 图9C示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。间隔件410可以与基 板310对齐。隔膜510的外缘520可以粘附到间隔件410的顶部，但可以不覆盖间隔件410的整 个顶部。杯530可以下沉到压电换能器900中使得缺口540可以粘附到换能元件100。在一些 实施方式中，隔膜510和间隔件410可以是由导电材料形成的一体式单件。 [0060] 图10A示出了根据所公开主题的实施方式的示例压电换能器。在一些实施方式中， 波导610和保护网格620可以附接到隔膜510以形成压电换能器1000。波导610可以任何合适 的方式附接到隔膜510的外缘520，包括，例如，利用任何合适的粘合剂或安装在间隔件 410上。波导610可以在其中央开放，使得波导610不会伸出或阻挡杯530。在一些实施方式 中，波导610和隔膜510可以是一体式单件。 [0061] 图10B示出了根据所公开主题的实施方式的压电换能器的示例截面图。保护网格 620可以覆盖隔膜510的杯530。这可以保护杯530免受外来物体的影响，同时仍然允许杯530 和传递介质，诸如例如空气之间的联接。 [0062] 为了解释的目的，已经参考特定实施例描述了前述说明。然而，以上说明性讨论并 非旨在穷举或将所公开主题的实施例限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改 和变化是可能的。选择和描述实施例是为了解释所公开主题的实施例的原理及其实际应 用，从而使本领域的其他技术人员能利用这些实施例以及将具有可能各种修改的各种实 施例适合于预期的特定用途。 10 10 CN 114175680 A 说明书附图 1/12页 图1A 图1B 11 11 CN 114175680 A 说明书附图 2/12页 图1C 图1D 12 12 CN 114175680 A 说明书附图 3/12页 图2A 图2B 13 13 CN 114175680 A 说明书附图 4/12页 图3A 图3B 14 14 CN 114175680 A 说明书附图 5/12页 图4A 图4B 15 15 CN 114175680 A 说明书附图 6/12页 图5A 图5B 16 16 CN 114175680 A 说明书附图 7/12页 图6A 图6B 17 17 CN 114175680 A 说明书附图 8/12页 图7A 图7B 18 18 CN 114175680 A 说明书附图 9/12页 图8A 图8B 19 19 CN 114175680 A 说明书附图 10/12页 图9A 图9B 20 20 CN 114175680 A 说明书附图 11/12页 图9C 21 21 CN 114175680 A 说明书附图 12/12页 图10A 图10B 22 22
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