《疊層型壓電陶瓷制動器總規(guī)范》編制說明

中國電子元件行業(yè)協(xié)會團體標準

《壓電陶瓷疊層型致動器總規(guī)范》（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

（一）任務來源、編制單位

本項目任務來源于中國電子元件行業(yè)協(xié)會“關于下達2019年第二批中國電子元件行業(yè)

協(xié)會團體標準制定項目計劃的通知”，計劃編號為YX201904007。本標準參與編制的單位有：

蘇州攀特電陶科技股份有限公司、中科院上海硅酸鹽研究所、中國電子科技集團公司第二十

六研究所、浙江嘉康電子股份有限公司、中船重工集團第715研究所、廣東捷成科創(chuàng)電子股

份有限公司、淄博宇海電子陶瓷有限公司、成都匯通西電電子有限公司、重慶巔慧科技有限

公司、江蘇聯(lián)能電子技術有限公司、貴州振華紅云電子有限公司、壽光市飛田電子有限公司、

廣東奧迪威傳感科技股份有限公司、廣州凱立達電子股份有限公司共14家單位。

本標準牽頭單位是蘇州攀特電陶科技股份有限公司，負責本標準相關資料的搜集和調研、

標準框架編制、標準內容起草、反饋意見整理等工作；中科院上海硅酸鹽研究所、中國電子

科技集團公司第二十六研究所、浙江嘉康電子股份有限公司、中船重工集團第715研究所、

廣東捷成科創(chuàng)電子股份有限公司、淄博宇海電子陶瓷有限公司、成都匯通西電電子有限公司、

重慶巔慧科技有限公司、江蘇聯(lián)能電子技術有限公司、貴州振華紅云電子有限公司、壽光市

飛田電子有限公司、廣東奧迪威傳感科技股份有限公司、廣州凱立達電子股份有限公司負責

驗證試驗、補充完善標準內容。

（二）主要工作過程

本標準任務下達后，蘇州攀特電陶科技股份有限公司牽頭組織對標準要求與框架進行確

認，并在單位內部評審討論后形成工作組討論稿。

（三）主要參加單位和工作組成員及其所做的工作見下表1：

1

表1

序號成員姓名編制組成員單位組內職務職責

負責完成標準各階

段文件的編寫、修

改，標準項目計劃

1潘鐵政蘇州攀特電陶科技股份有限公司項目負責人的進度控制，以及

與其他單位的溝通

協(xié)調。

中國電子科技集團公司第二十六研

2馮杰編制組成員

究所

3董顯林中科院上海硅酸鹽研究所編制組成員

4張火榮浙江嘉康電子股份有限公司編制組成員

5胡望峰中船重工集團第715研究所編制組成員

6姜知水廣東捷成科創(chuàng)電子股份有限公司編制組成員

7孫兆海淄博宇海電子陶瓷有限公司編制組成員協(xié)助項目負責人完

成標準各階段文件

8孫象勇成都匯通西電電子有限公司編制組成員的編寫、修改，按

期完成項目負責人

分派的工作任務。

9王代華重慶巔慧科技有限公司編制組成員

10楊明江蘇聯(lián)能電子技術有限公司編制組成員

11王安玖貴州振華紅云電子有限公司編制組成員

12邵明春壽光市飛田電子有限公司編制組成員

13秦小勇廣東奧迪威傳感科技股份有限公司編制組成員

14朱惠祥廣州凱立達電子股份有限公司編制組成員

1.資料收集和調研階段

2018年12月～2019年4月，開展資料搜集并著手研究。根據壓電陶瓷疊層型致動器的

特點及其主要應用領域，搜集、整理了一系列與其應用相關的標準信息、文獻資料和相關網

站技術信息，分析和歸納了影響其可靠性的相關應力及在應用中的應力剖面，進而明確了本

標準的初步框架，確定對其在應用中可能遇到的應力類別，包括高溫貯存、高溫工作、溫度

循環(huán)、恒定濕熱、跌落、沖擊、振動、耐高電壓、長期工作等應力，并針對其應力剖面提出

標準要求，進而給出試驗方法。

2．標準草案形成階段

2019年4月～5月，編寫本標準的初稿?；谇捌谒_定的初步框架，通過內部充分討

論和研究分析，將其框架的內容作進一步細化和充實。首先將壓電陶瓷疊層型致動器根據其

裝配方式、驅動方式、使用用途進行了分類，根據其產品的共性或非共性的性能或外觀進行

了技術指標的規(guī)定。

在本標準草稿形成階段，主要參考了行業(yè)內領先的PI公司的規(guī)格書要求，結合了我們自

身生產研究的一些經驗,重點考慮產品的小位移大出力,以及位移控制精度高的特性、以及外

形尺寸及試驗方法等要求。

3．工作組討論稿形成階段

2019年6月中旬，形成了工作組討論稿，并于6月16日進行了工作組討論稿的審

議，主要情況匯總如下：

（1）標準名稱為《疊層型壓電陶瓷致動器總規(guī)范》；

（2）定義范圍中不包含金屬封裝以及應變計反饋；

（3）3術語和定義中3.6條遲滯回線改名為位移遲滯回線；

（4）3術語和定義中3.8條位移非線性系數改為了遲滯系數；

（5）3術語和定義中3.9回零性改為了位移再現性，內容變更為壓點致動器升壓至降

為0是的殘留位移的特性；

（6）3術語和定義中3.13動態(tài)響應改為了動態(tài)響應時間；

（7）4型號命名方法中附表端面狀態(tài)及形狀代碼中，符號改為代號，意義改為了端面

形狀。

（8）4型號命名方法中額定工作電壓改為標稱驅動電壓；

（9）6.2.2條增加放大鏡倍率；

（10）6.3.2.3增加非接觸式位移測試方法；

（11）6.5.2.1測試儀器阻抗分析儀或掃頻儀；

（12）6.7.2.1增加非接觸式測試方法；

（13）6.7遲滯改為遲滯回線。

（14）6.8.2.2統(tǒng)一講Y0和Y1改為了ΔL1、ΔL2、ΔL，以及增加了測試時間5分鐘和20

分鐘兩個檔位；

（15）6.9回零性改為位移再現性；

（16）6.10位移非線性系數增加圖示，圖1；

（17）6.11漏電流改名為絕緣電阻；

（18）6.12.1將8N附著力改為了2.5N/mm2；

（19）6.13.1中的額定電壓改為標稱驅動電壓；

（20）6.14.2.3測試方法，增加三次測試取平均值的要求。

4．工作組討論二稿階段（見附表3各編制單位主要修訂內容）

2019年8月～10月，編制組對工作組討論稿征求意見，廣泛聽取各編制單位意見，使

本標準更加符合實際、更具可操作性。主要意見如下：

（1）廣州凱立達電子股份有限公司對文件格式、圖標及專業(yè)術語的使用提出了修改

建議；

（2）中科院上海硅酸鹽研究所對專業(yè)術語的使用提出提出了修改建議。

5.2019年10月28日，征求意見稿完成。

二、標準編制原則和主要內容

1.標準編制原則

為保證本標準的技術內容能適應國內對疊層型致動器的需求，并且能體現出標準的先

進性、適用性和可操作性，結合國內該產品的研制生產狀況以及國內標準化工作導則的相關

要求，編制中遵循以下原則：

a)本標準屬于原創(chuàng)標準，主要參考了國外PI公司的產品規(guī)格書，結合在疊層型壓電陶瓷

致動器制作和研究相關院校和生產企業(yè)的專家的意見及建議編寫。

b)本標準為產品標準。編寫中切實注意標準的可操行性，同時在編寫中注意用字用詞的統(tǒng)

一性、規(guī)范性；

c)本標準編制符合GB/T1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》，按

標準制定的程序進行工作，廣泛征求國內有關單位意見，保證技術內容正確、適用。

d)本標準為推薦性標準。

2.主要內容（現行行業(yè)標準與本標準主要差異和對比）見下表2：

表2

序

項目現行行業(yè)標準本標準主要差異和對比

號

《疊層型壓電陶瓷致

1標準名稱無新增

動器總規(guī)范》

致動器陶瓷件，不含

2適用范圍無新增

金屬封裝及反饋

3外形尺寸無6.1.1新增

4外觀質量及標志無6.2.1新增

5標稱位移無6.3.1新增

6最大位移無6.4.1新增

7諧振頻率無6.5.1新增

8靜電容無6.6.1新增

9遲滯無6.7.1新增

10蠕變無6.8.1新增

11位移再現性無6.9.1新增

12位移非線性系數無6.10.1新增

13絕緣電阻無6.11.1新增

14引線焊接強度無6.12.1新增

15直流耐壓無6.13.1新增

16剛度無6.14.1新增

17最大出力無6.15.1新增

18高溫無6.16.1新增

19低溫無6.17.1新增

20恒定濕熱無6.18.1新增

21高溫負荷無6.19.1新增

22連續(xù)動態(tài)工作壽命無6.20.1新增

23周期試驗無7新增

24包裝無8.2新增

25運輸無8.3新增

26儲存無8.4新增

三、主要試驗（或驗證）情況分析

產品摸底試驗包括位移測試，容量測試，諧振頻率測試、遲滯回線、絕緣電阻、剛度、

最大出力、引線焊接強度試驗、高溫、低溫、高溫負荷以及連續(xù)動態(tài)工作壽命試驗等，鑒于

產品的應用要求和成本，不同的應用領域精密微動平臺、工業(yè)設備、顯微成像、汽車電子等

對疊層型壓電陶瓷致動器的可靠性要求是不一樣的。在產品使用過程中會面臨振動、沖擊、

高溫、低溫、快速溫度變化等多種應力影響，且可能會因為疊層壓電陶瓷致動器故障引發(fā)事

故，因此提出了適用于各領域的各等級可靠性考核試驗方法的要求。

四、標準中如果涉及專利，應有明確的知識產權說明

本標準中的產品不涉及專利。

五、產業(yè)化情況

疊層型壓電陶瓷致動器具有體積小、位移精度高、出力大、功耗小，響應速度快等特點，

被廣泛應用在汽車電子，精密控制，顯微成像，以及醫(yī)療器械等行業(yè)中。但是由于我們國家

起步比較晚，在疊層型壓電陶瓷致動器的研發(fā)和生產上的經驗短缺，以及缺乏行之有效的測

試標準依據，導致各個公司有各有各的測試規(guī)格書及測試標準，行業(yè)內沒有形成統(tǒng)一標準。

不能將產品標準化生產、測試、及使用。阻礙了整個產業(yè)鏈測發(fā)展。

信息產業(yè)部十一五計劃以及2020年中長期計劃綱要明確規(guī)定，要努力發(fā)展片式化、微

型化、薄型化、高頻化、高精度、低功耗、多功能、復合化、組件化、模塊化、智能化等特

性的新型電子器件，來滿足整機發(fā)展的要求。推動疊層型壓電陶瓷致動器的行業(yè)發(fā)展，必須

要有一個統(tǒng)一的且行之有效的行業(yè)標準，來提高產品的制作水品以及可靠性，更好的來滿足

未來市場的需求。本規(guī)范結合了國內高校以及行業(yè)內生產和制作以及應用的專家意見及建議，

參考了國外先進生產企業(yè)的產品規(guī)范，草擬了初步的規(guī)范，再經過專家組的品評制定關于疊

層型壓電陶瓷致動器的總規(guī)范，希望能推動這個產業(yè)的技術的升級及可靠性的改善，最終使

產品得到市場的認可。

六、采用國際標準和國外先進標準情況

本標準為原創(chuàng)標準,暫無可供參考的國際標準，綜合了德國PI公司以及日本NEC等行業(yè)

內領先的企業(yè)的規(guī)格書，又根據了國內實際的產業(yè)狀況以及產業(yè)需求進行了標準的起草,結

合了行業(yè)內各相關企業(yè)的專家意見形成了這次標準的初稿。

七、與相關國家標準、行業(yè)標準及其他標準，特別是強制性標準的

協(xié)調性

本標準按照GB/TGB/T1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》格

式進行編制；本標準中的試驗方法采用GB/T2423《電工電子產品基本環(huán)境試驗》。與現行

標準相協(xié)調。

經標準編制組查詢，沒有同類國家標準或行業(yè)標準。

八、重大分歧意見的處理經過和依據

本標準編制過程中無重大分歧意見。

九、貫徹標準的要求和措施建議（包括組織措施、技術措施、過度

辦法等）

壓電陶瓷疊層型致動器，具有精確位移控制，控制精度可達納米級，以及大出力被廣泛

應用于各行各業(yè)的執(zhí)行機構產品中。產品主要使用于醫(yī)療、航空航天、納米定位、光學、通

訊及交通等應用領域。建議本標準早日發(fā)布實施。本標準頒布實施后，在適當的時候進行必

要的修訂，以更好地滿足各方的實際使用要求。

十、其它應予說明的事項

無

十一、工作組各單位提出的主要修訂內容（附表3）

表3

序

編制單位主要意見修訂意見意見說明

號

1廣州凱立已更改同意

1、P4：6.3.2.2測試示意圖

達電子股

份有限公

標稱位移測試系統(tǒng)示意圖見圖1所示：

司

6.3.2.3測試方法

接圖1要求連接測試系統(tǒng)。

應改為圖2

2、P5：6.4.1試驗方法已更改同意

測試儀表同6.3.3.1；測試示意圖同6.3.2.2；測試方法參照6.3.2.3，將驅動電壓調到被測

樣品的最大驅動電壓測試位移，該位移為最大位移。

標準中沒有6.3.3.1，應改為6.3.2.1

3、P5：6.7.2.2測試示意圖已更改同意

2

位移線性度測試系統(tǒng)示意圖見圖所示：

圖2前文中已有，應當為圖3和圖4，對應圖也應進行更改。

4、P6：6.7.2.3測試方法已核實并更改同意

接圖4要求連接測試系統(tǒng)。將樣品垂直裝載在測試平臺的夾具上，按測微儀要求調整位移

輸出端與測微儀探頭接觸。將測試電壓設置為被測樣品的額定工作電壓，升壓及降壓步距不大

于標稱電壓的10%，啟動儀器，測試遲滯徊線如圖3所示，根據遲滯徊線測量上下磁滯曲線的

最大位移差，按式1計遲滯。

圖3和圖4請再核實。

5、P7：6.11.2.2測試電路

已更改同意

如圖4所示：

6.11.2.3測試方法

按圖4所示電路連接測試系統(tǒng)。斷開開關，打開電流表及直流電源，將直流電源輸出調節(jié)

到額定電壓。將樣品裝載到測試夾具上，接通開關，電流表穩(wěn)定后讀取漏電流值。

上述文中的圖4應改為圖5.

6、6.13.2.2測試電路

如圖5所示：

圖5耐壓測試示意圖

6.13.2.3測試方法

接圖5所示電路，連接測試系統(tǒng)。斷開開關，打開電流表及直流電源，將直流電源輸出調

節(jié)到規(guī)定耐壓，將樣品裝載到測試夾具上，接通開關，保壓3小時，試驗完畢，觀察外觀有無

電弧或其它損傷，測試絕緣電阻及位移。

上述文中的圖5應改為圖6.

后文中圖6

7、P9：6.14.2.3測試方法

已更改同意

打開儀器預熱，除非詳細規(guī)范另有規(guī)定，測試壓強采用20MPa,按器件截面積計算測試力，

設置測試力F，先用測試力F測試系統(tǒng)形變,直接測試端上下兩個表面對壓,測試系統(tǒng)形變ΔL0,

將被測樣品放置在測試平臺的測試位置，按下啟動鍵，測量樣品在測試壓力作用下的形變ΔL1，

按式3計算剛度Kf。最終測試結果，按照三次測試取平均值。

Kf=F/(ΔL1-ΔL0)（N/μm）……………3

式3應改為式4.

8：P11:表一鑒定試驗中的檢驗或試驗項目中6.9回零性與前文中6.9位移再現性不一致；已更改同意

6.11漏電流與前文中6.11絕緣電阻不一致；

9、P12:表2逐批檢驗標準位移和直流恒壓試驗沒有接收質量限AQL;且直流恒壓試驗，且位移已添加并更改同意

線性度、漏電流、直流恒壓試驗與前文中不一致。

10、P13：7.3.3.1周期檢驗每12個月進行一次。在結構設計、主要工藝、主要材料改變或停10.新品研發(fā)產品采用的是鑒不采納

定試驗。

產三個月以上又恢復生產時亦應進行。周期檢驗所需的樣品應從同一周期生產的，經逐批檢驗

合格的產品中隨機抽取。周期檢驗的分組、檢驗項目及順序應符合表3規(guī)定。

此項建議加上新品研發(fā)產品。

11.關于高溫、低溫、恒定濕熱協(xié)商

11、討論：對于高溫、低溫、恒定濕熱及高溫負荷試驗能否統(tǒng)一規(guī)定試驗條件？及高溫負荷試驗的試驗條件是

否能統(tǒng)一規(guī)定試驗條件，在本

規(guī)范內是無法規(guī)定的，致動器

的實際使用環(huán)境溫濕度的要求

是多種多樣的，只能由詳細規(guī)

范去做限定。

2中科院上1、3.6遲滯

海硅酸鹽已更改同意

研究所疊層型壓電陶瓷致動器在升壓及降壓過程的輸出位移與輸入電壓曲線不重合的現象稱之為

致動器的遲滯，遲滯的大小用升壓與降壓位移曲線上相同電壓輸出位移的最大偏差與滿量程位

移之比的百分數表示。

滿量程位移概念不明確，改為“標稱位移”。“遲滯的大小”應改為“最大遲滯”。

2、3.8遲滯系數2．部分采納，遲滯系數是一偏協(xié)商

差值與標稱位移的比值。

疊層型壓電陶瓷致動器的遲滯徊線與擬定直線之間的最大偏差值與最大位移的百分比。

這個說法還請再斟酌一下，根據JElectroceram(2007)19:111–124，以及通常認為的應變滯

后度，是否改為最大應變滯后值（升壓與降壓位移曲線上相同電壓輸出位移的最大偏差）與標

稱位移的比值比較好？其實就是上文的最大遲滯。

3、3.14連續(xù)動態(tài)工作壽命

已更改同意