JP2011135693A - Piezoelectric bimorph element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置、電子機器或いはPDA、パソコン、携帯電話、携帯型ゲーム機、情報端末等に使用されるパネル等の被振動体を振動させる圧電バイモルフ素子に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric bimorph element that vibrates a vibrating body such as a panel used in a display device, an electronic device or a PDA, a personal computer, a mobile phone, a portable game machine, an information terminal and the like.
近年、圧電バイモルフ素子を用いて被駆動体を振動させる製品には、タッチパネルを圧電バイモルフ素子で振動させることにより、操作するユーザの指先に振動を与えることで、ユーザの指先の触覚を刺激させる触覚フィードバック(Haptics)方式を用いたタッチパネルがある。 In recent years, a product that vibrates a driven body using a piezoelectric bimorph element has a tactile sensation that stimulates the tactile sensation of the user's fingertip by vibrating the touch panel of the touching user's fingertip. There is a touch panel using a feedback (haptics) method.
圧電バイモルフ素子は2枚の厚み方向に分極された圧電素子で弾性体(金属板)を挟んだものであり、圧電素子に電圧を印加すると一方の圧電素子が圧電横効果により伸び、他方の圧電素子が縮み、そのことにより圧電バイモルフ素子は一方に屈曲する。そのことを利用して圧電バイモルフ素子に印加する電圧の正負を切り替えることにより屈曲振動させるものである。図1は従来からの圧電バイモルフ素子の固定方法である。ここで、圧電素子2と圧電素子3は間に弾性体4を挟み込んでおり、圧電素子2、圧電素子3と弾性体4は接着されている。この圧電素子2、圧電素子3、弾性体(金属板)4の組み合わせが圧電バイモルフ素子であり、圧電バイモルフ素子における圧電素子3の弾性体4と接着されている面の反対面の両端部に支持部材6,7が設置されている。支持部材6,7は圧電バイモルフ素子を固定支持するための固定支持面8に組み付け固定されるか、或いは固定支持面8と接着剤を塗布して固定している。そして、圧電バイモルフ素子における圧電素子2の弾性体(板)4と接着されている面の反対面の中央部に連結部材5が設置されている。連結部材5の先端箇所は被駆動体1に接しており、圧電バイモルフ素子に電圧を印加して圧電バイモルフ素子が屈曲振動することで被駆動体1が移動する。
A piezoelectric bimorph element is an element in which an elastic body (metal plate) is sandwiched between two piezoelectric elements polarized in the thickness direction. When a voltage is applied to the piezoelectric element, one piezoelectric element expands due to the piezoelectric lateral effect, and the other piezoelectric element. The element shrinks, which causes the piezoelectric bimorph element to bend in one direction. By utilizing this fact, bending vibration is performed by switching between positive and negative voltages applied to the piezoelectric bimorph element. FIG. 1 shows a conventional method for fixing a piezoelectric bimorph element. Here, the
図2は従来からの圧電バイモルフ素子の固定方法で、特に圧電バイモルフ素子で最も大きい応力負荷が発生する箇所を示している。図2(a)は全体図を示しており、図2(b)は最も大きい応力負荷が発生する箇所を示す拡大図である。図2で示しているように圧電バイモルフ素子を固定支持するための固定支持面8と支持部材6,7を強固に固定してしまうと、この固定箇所により圧電バイモルフ素子の屈曲振動が阻害されてしまう。更に圧電バイモルフ素子が屈曲振動する際に圧電素子3と支持部材6,7の接着箇所の端部に該当する2箇所の応力負荷発生箇所9にて最も大きい応力負荷が発生し、圧電バイモルフ素子に局所的な負荷が掛かることで、応力負荷発生箇所9にて故障したり、或いは圧電バイモルフ素子の寿命が短くなることになる。
FIG. 2 shows a conventional method for fixing a piezoelectric bimorph element, and particularly shows a portion where the largest stress load is generated in the piezoelectric bimorph element. FIG. 2A shows an overall view, and FIG. 2B is an enlarged view showing a portion where the largest stress load is generated. As shown in FIG. 2, if the
このような従来からの圧電バイモルフ素子の固定方法に対して、特許文献1には圧電素子の一端部をねじり弾性変形構造の長方形の面状ホルダーにて接着して、圧電素子の他端部を同様にねじり弾性変形構造の長方形の面状ホルダーにて接着している。この2つの面状ホルダーは中央部にて回動軸で支持され、この回動軸は面状ホルダーをシーソーのように揺動できる構造になっている。そして、この回動軸もねじり弾性変形構造になっており、圧電素子の変形に応じてねじれることができるようになっている。従って従来からの圧電バイモルフ素子の固定方法でも支持部材がねじり弾性変形構造であれば応力負荷原因が大きく軽減されることになる。
In contrast to such a conventional method for fixing a piezoelectric bimorph element, in
しかし、支持部材をねじり弾性変形構造のような弾性構造にすると、支持部材の弾性率によっては圧電バイモルフ素子が屈曲振動することによって被駆動体を移動させることができなくなる。更に引用文献1では圧電バイモルフ素子の電極とフレキシブル配線基板が半田付けされており、この構造では圧電素子の特性が劣化している可能性が極めて高い。以下に圧電バイモルフ素子の電極とリード線もしくはフレキシブル配線基板を半田付けする構造では圧電素子の特性が劣化している理由を示す。
However, if the support member is made to have an elastic structure such as a torsion elastic deformation structure, the driven body cannot be moved due to the bending vibration of the piezoelectric bimorph element depending on the elastic modulus of the support member. Further, in the cited
図3は圧電バイモルフ素子の電極と各種電材との半田付け方法を示している。図3(a)は圧電バイモルフ素子とリード線等の半田付け方法を示す。図3(b)は圧電バイモルフ素子とフレキシブルプリント配線基板の半田付け方法を示す。図4はリード線10と圧電バイモルフ素子の電極との半田付けを含む圧電バイモルフ素子の固定方法を示している。圧電バイモルフ素子11は圧電素子2枚の間に金属板を弾性体として挟んだ構造であるため、圧電素子に電極を形成した後に図3(a)の様に圧電バイモルフ素子の電極とリード線等の導線を半田付けしていて、その後に図4のように圧電バイモルフ素子を固定している。又、図3(b)の様に圧電バイモルフ素子の電極とフレキシブルプリント配線基板12を半田付けもしくは異方性導電フィルム(ACF)にて熱圧着している。
FIG. 3 shows a soldering method between the electrodes of the piezoelectric bimorph element and various electric materials. FIG. 3A shows a soldering method for a piezoelectric bimorph element and a lead wire. FIG. 3B shows a soldering method for the piezoelectric bimorph element and the flexible printed wiring board. FIG. 4 shows a method of fixing the piezoelectric bimorph element including soldering of the
このような圧電素子の電極での半田付けでは半田箇所13に短時間ではあるものの半田を溶かすために高温を加える必要がある。特に現在は環境への配慮から共晶半田から鉛フリー半田に変わっていることも有り、共晶半田の融点が約183℃であるのに対して、半田の含有成分によるものの錫・銀・銅を主要成分とする鉛フリー半田の融点は約220℃位である。従って半田付け時の温度は約250℃〜約300℃程度の高温になってしまう。
又、図示していないが、異方性導電フィルム(ACF)を用いた場合も、仮圧着で80℃程度を数秒、本圧着では200℃程度を15秒程度印加する必要がある。
その為、分極させた圧電素子の一部の残留分極が消失することになり、局所的ではあるが圧電素子の特性が劣化する問題が生じる。
In the soldering with the electrodes of such a piezoelectric element, it is necessary to apply a high temperature in order to melt the solder at the soldered
Although not shown, even when an anisotropic conductive film (ACF) is used, it is necessary to apply a temperature of about 80 ° C. for several seconds by temporary pressure bonding and about 200 ° C. for about 15 seconds for main pressure bonding.
Therefore, a part of the remanent polarization of the polarized piezoelectric element disappears, and there is a problem that the characteristics of the piezoelectric element are deteriorated locally.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧電バイモルフ素子の屈曲振動を阻害することがなく、且つ特性が劣化することを防止した圧電バイモルフ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric bimorph element that does not hinder bending vibration of the piezoelectric bimorph element and prevents deterioration of characteristics. .
上記の目的を達成するため、本発明は、一方の主面における両端部に支持部材が設置され、前記支持部材は電圧ラインを有する固定支持面に固定されていて、他方の主面中央部に設置した連結部材に接する被駆動体を屈曲振動により移動させる圧電バイモルフ素子であって、導電性ゴムを含む弾性材からなる前記支持部材によって電圧が印加されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, support members are installed at both ends of one main surface, the support members are fixed to a fixed support surface having a voltage line, and the other main surface has a central portion. A piezoelectric bimorph element for moving a driven body in contact with an installed connecting member by bending vibration, wherein a voltage is applied by the support member made of an elastic material including conductive rubber.
好適には前記支持部材の少なくとも一方は、前記圧電バイモルフ素子の一方の主面の端部と他方の主面の端部を挟み込むように構成され、且つ導電性ゴムを含む弾性材からなり、前記圧電バイモルフ素子の2つの主面と、前記固定支持面が導通していることを特徴としている。 Preferably, at least one of the support members is configured to sandwich an end portion of one main surface and an end portion of the other main surface of the piezoelectric bimorph element, and is made of an elastic material including conductive rubber, The two main surfaces of the piezoelectric bimorph element are electrically connected to the fixed support surface.
好適には前記支持部材の少なくとも一方及び前記連結部材が導電性ゴムを含む弾性材からなり、電圧ラインを有する前記被駆動体の前記連結部材と接する面と、前記連結部材と、圧電バイモルフ素子の一方の主面が導通していることを特徴としている。 Preferably, at least one of the support member and the connecting member are made of an elastic material including conductive rubber, and a surface of the driven body that has a voltage line is in contact with the connecting member, the connecting member, and a piezoelectric bimorph element. It is characterized in that one main surface is conductive.
好適には前記固定支持面は電圧ラインと接地ラインを有し、前記固定支持面の接地ラインと圧電バイモルフ素子における2つの圧電素子間の弾性体は、導電性ゴムを含む弾性材からなる前記支持部材を間に挟んで導通していることを特徴としている。 Preferably, the fixed support surface has a voltage line and a ground line, and the elastic body between the two piezoelectric elements in the ground line of the fixed support surface and the piezoelectric bimorph element is made of an elastic material including conductive rubber. It is characterized by conducting with a member interposed therebetween.
本発明によれば、圧電バイモルフ素子の電極と電材との半田付けを不要にしたこと、及び異方性導電フィルム(ACF)使用による圧着を不要にしたことにより圧電バイモルフ素子の特性の劣化を防止できる。圧電バイモルフ素子への給電にリード線やフレキシブルプリント基板(FPC)を用いる必要が無いので、圧電バイモフル素子の配置の自由度が増すと共に、圧電バイモフル素子へのリード線、フレキシブル基板の半田付け等の作業をなくし、加工費用を削減することができる。又、2点支持された圧電バイモフル素子の振動を抑制することなく保持し、支持部材より電圧を印加することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the piezoelectric bimorph element by eliminating the need for soldering between the electrode of the piezoelectric bimorph element and the electric material, and eliminating the need for pressure bonding using an anisotropic conductive film (ACF). it can. Since there is no need to use a lead wire or flexible printed circuit board (FPC) to supply power to the piezoelectric bimorph element, the degree of freedom in arranging the piezoelectric bimorph element increases, and the lead wire to the piezoelectric bimorph element, soldering of the flexible board, etc. Work can be eliminated and processing costs can be reduced. In addition, it is possible to hold the piezoelectric bimorph element supported at two points without suppressing the vibration and to apply a voltage from the support member.
次に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図5は本発明の圧電バイモルフ素子の固定方法を示す断面図である。図5(a)は第1の実施例を示す断面図である。図5(a)にて圧電バイモルフ素子は圧電素子2と圧電素子3の間に弾性体(板)4が挟まれており、互いに接着されている。圧電素子2と圧電素子3には導電銀ペースト等が電極上にスクリーン印刷されており、圧電バイモルフ素子は分極済である。圧電バイモルフ素子の上面(圧電素子2の上面)の中央部分には連結部材5が設置されている。連結部材5と圧電素子2は接着剤にて接着されている。連結部材5の圧電素子2と接着した面と反対面は被駆動体1に接しており、圧電バイモルフ素子に電圧を印加して圧電バイモルフ素子が屈曲振動することにより、被駆動体1が移動する。そして圧電バイモルフ素子の下面(圧電素子3の下面)の両端部はそれぞれ別の支持部材と接しており、2つの支持部材は固定支持面8上の信号パターン17に接着或いは嵌め合い手段などで接続されている。ここで、固定支持面8は圧電バイモルフ素子を固定支持するための面であれば何でも良く、例えばタッチパネルやスピーカ等の電気機器を駆動する回路基板が該当する。固定支持面8には信号パターン17が形成されており、更に信号パターン17は一定の電圧が印加されている電圧ラインとGndに該当する接地ラインの2つのパターンに分割されている。ここで、固定支持面8の電圧ラインの電圧は図示されていない外部電源(電源装置、バッテリー、電池等)から供給される。圧電バイモルフ素子を支持する支持部材6は圧電バイモルフ素子の幅方向端部を上面から下面にかけて挟み込むように(圧電素子2の弾性体(板)4と接している面の反対面と、圧電素子3の弾性体(板)4と接している面の反対面に挟み込むように接している)形成され、且つ固定支持面8上の信号パターン17にも接するように形成されている。そして、この支持部材は導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。支持部材6の一方の端面から支持部材6の途中まで導電性ゴム16が埋設されていて、導電性ゴム16が圧電バイモルフ素子の幅方向端部の上面の電極及び下面の電極、固定支持面8上の信号パターン17に接して導通状態となっている。そして、このことで圧電素子2及び圧電素子3に電圧が印加され、圧電バイモルフ素子が駆動する。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method for fixing a piezoelectric bimorph element of the present invention. FIG. 5A is a cross-sectional view showing the first embodiment. In FIG. 5A, the piezoelectric bimorph element has an elastic body (plate) 4 sandwiched between the
図5(a)での圧電バイモルフ素子を支持する支持部材7は、圧電バイモルフ素子の圧電素子3の電極、弾性体(板)4、固定支持面8上の信号パターン17の何れにも接している。この支持部材7は先に説明した別の支持部材と同様に導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして支持部材7の導電性ゴム16は圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と固定支持面8上の信号パターン17に接して導通状態となっている。固定支持面8の分割された信号パターン17の内、Gndに該当する接地ラインと導通している信号パターン17は支持部材7に埋設されている導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と接し、このことで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4は接地状態となる。
The
図5(a)での支持部材と圧電バイモルフ素子との接続は接着剤によることに限らず、圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4に突起物を形成して、支持部材とその突起物を組み合わして保持固定するようにする方法もある。同様に支持部材と信号パターン17との接続も接着以外の信号パターン17に突起物を形成して、支持部材とその突起物を組み合わして保持固定するようにする方法が適切である。このように接着以外の方法で保持固定することで、圧電バイモフル素子の振動を抑制することなく保持することが可能になる。従って以上の構成により、リード線やフレキシブルプリント基板(FPC)を用いて半田付けする必要がないために圧電バイモルフ素子の劣化を防止しながら圧電素子に電圧を給電でき、更に圧電バイモフル素子の振動を抑制することなく保持することができることになる。尚、上記で記載した保持固定方法は図5(a)に限らず、以降に説明する図5(b)に示される第2の実施例及び図5(c)に示される第3の実施例でも同様である。
The connection between the support member and the piezoelectric bimorph element in FIG. 5A is not limited to using an adhesive, but a protrusion is formed on the elastic body (plate) 4 of the piezoelectric bimorph element, and the support member and the protrusion are connected to each other. There is also a method of holding and fixing in combination. Similarly, for the connection between the support member and the
そして図5(b)は第2の実施例を示す断面図である。先に説明した図5(a)で示される第1の実施例と異なる箇所は圧電バイモルフ素子の下面(圧電素子3の下面)の両端部に接している支持部材、及び圧電バイモルフ素子の上面(圧電素子2の上面)の中央部分の連結部材5の構成である。他の箇所は図5(a)で示される第1の実施例と同じであり、説明済のために説明を省略する。図5(b)では圧電バイモルフ素子の下面(圧電素子3の下面)の端部の一方に支持部材6が接しており、この支持部材は固定支持面8に接着或いは嵌め合い手段などで接続されている。
FIG. 5B is a sectional view showing the second embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 5A described above is that the supporting member is in contact with both ends of the lower surface of the piezoelectric bimorph element (the lower surface of the piezoelectric element 3), and the upper surface of the piezoelectric bimorph element ( This is a configuration of the connecting
図5(b)での圧電バイモルフ素子を支持する他方の支持部材7は、圧電バイモルフ素子の圧電素子3の電極、弾性体(板)4、固定支持面8上の信号パターン17の何れにも接している。この支持部材7は先に説明した別の支持部材と同様に導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして支持部材7の一方の端面から他方の端面まで2本以上の導電性ゴム16が埋設されていて、少なくとも1本の導電性ゴム16は圧電バイモルフ素子の一方の面の電極(圧電素子3の一方の面の電極)と固定支持面8上の信号パターン17に接して導通状態となっている。又、少なくとも1本の導電性ゴム16は圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と固定支持面8上の信号パターン17に接して導通状態となっている。固定支持面8の分割された信号パターン17の内、一定の電圧が印加されている電圧ラインと導通している信号パターン17は支持部材7に埋設されている導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の一方の面の電極(圧電素子3の一方の面の電極)と接し、このことで圧電素子3に電圧が印加される。又、固定支持面8の分割された信号パターン17の内、Gndに該当する接地ラインと導通している信号パターン17は支持部材7に埋設されている導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と接し、このことで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4は接地状態となる。
The
そして、図5(b)での被駆動体1は連結部材5に接する側の面で一定の電圧が給電されている電圧ラインを有する。この電圧ラインには図示されていない外部電源(電源装置、バッテリー、電池等)から一定の電圧が供給される。被駆動体1には信号パターン17が形成され、この信号パターン17は電圧ラインと導通している。連結部材5は導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして連結部材5の一方の端面から他方の端面まで導電性ゴム16が埋設されていて、この導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の一方の面の電極(圧電素子2の一方の面の電極)と被駆動体1の信号パターン17が導通状態となり、圧電素子2に電圧が印加されることになる。従って以上の構成により圧電素子2及び圧電素子3に電圧が印加されて、圧電バイモルフ素子が駆動することになる。
The driven
そして図5(c)は第3の実施例を示す断面図である。先に説明した図5(a)で示される第1の実施例と異なる箇所は圧電バイモルフ素子の下面(圧電素子3の下面)の両端部に接している支持部材、及び圧電バイモルフ素子の上面(圧電素子2の上面)の中央部分の連結部材5の構成である。他の箇所は図5(a)で示される第1の実施例と同じであり、説明済のために説明を省略する。図5(c)では圧電バイモルフ素子の下面(圧電素子3の下面)の端部の一方に支持部材6が接しており、この支持部材は固定支持面8に接着或いは嵌め合い手段などで接続されている。この支持部材6は導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして支持部材6の一方の端面から他方の端面まで導電性ゴム16が埋設されていて、この導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の一方の面の電極(圧電素子3の一方の面の電極)と固定支持面8の一定の電圧が印加されている電圧ラインと導通している信号パターン17が導通状態となり、圧電素子3に電圧が印加されることになる。
FIG. 5C is a cross-sectional view showing a third embodiment. The difference from the first embodiment shown in FIG. 5A described above is that the supporting member is in contact with both ends of the lower surface of the piezoelectric bimorph element (the lower surface of the piezoelectric element 3), and the upper surface of the piezoelectric bimorph element ( This is a configuration of the connecting
図5(c)での圧電バイモルフ素子を支持する他方の支持部材7は、圧電バイモルフ素子の圧電素子3、弾性体(板)4、固定支持面8上の信号パターン17の何れにも接している。この支持部材は先に説明した別の支持部材と同様に導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして支持部材7の導電性ゴム16は圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と固定支持面8上の信号パターン17に接して導通状態となっている。固定支持面8の分割された信号パターン17の内、Gndに該当する接地ラインと導通している信号パターン17は支持部材に埋設されている導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4と接し、このことで圧電バイモルフ素子の弾性体(板)4は接地状態となる。
The
図5(c)での被駆動体1は連結部材5に接する側の面で一定の電圧が給電されている電圧ラインを有する。この電圧ラインには図示されていない外部電源(電源装置、バッテリー、電池等)から一定の電圧が供給される。被駆動体1には信号パターン17が形成され、この信号パターン17は電圧ラインと導通している。連結部材5は導電性シリコーンゴム等の導電性ゴム16が内部に埋設されており、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている。そして連結部材5の一方の端面から他方の端面まで導電性ゴム16が埋設されていて、この導電性ゴム16を間に挟んで圧電バイモルフ素子の一方の面(圧電素子2の一方の面)と被駆動体1の信号パターン17が導通状態となり、圧電素子2に電圧が印加されることになる。従って以上の構成により圧電素子2及び圧電素子3に電圧が印加されて、圧電バイモルフ素子が駆動することになる。
The driven
圧電バイモルフ素子に一つの信号を伝送するだけならば、低抵抗の導電性シリコーンゴムの周囲に薄い絶縁層をコーティングするだけで良い。それに対して図5(b)で示されている支持部材のように一方の端面から他方の端面まで2本以上の導電性ゴム16が内部に埋設されていて、導電性ゴム16の周囲は絶縁性シリコーンゴム等の絶縁性ゴム15で被覆されている構成により圧電素子と弾性体である金属板に異なった信号を印加することができる。
If only one signal is transmitted to the piezoelectric bimorph element, it is only necessary to coat a thin insulating layer around the low-resistance conductive silicone rubber. On the other hand, two or more
図5(b)で示されている支持部材の一例を図6に示す。図6は導電性ゴムと絶縁性ゴムを交互に積層した支持部材を示す断面図である。図6の導電性ゴム16は銀系微粉末を充填した低抵抗の導電性シリコーンゴムである。導電性ゴム16と絶縁性ゴム15は交互に積層され、この積層されたシリコーンゴムを挟むように絶縁性シリコーンゴムからなるサイドサポート部19が形成されている。そして、サイドサポート部19の周囲に薄い絶縁層18をコーティングしている。
An example of the support member shown in FIG. 5B is shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a support member in which conductive rubber and insulating rubber are alternately laminated. The
銀系微粉末を充填した低抵抗の導電性シリコーンゴムの体積抵抗率は1x10-4cm程度のものがある。この様な導電性シリコーンゴムを用いて、圧電バイモルフ素子の電極に電圧信号を印加する場合の抵抗は、たとえば導電性シリコーンゴムの幅を5mmとして、高さを1mmとした場合接触する固定支持面8上に形成する信号パターン17の幅にもよるが、0.2Ω程度に設計することが可能である。
Low resistance conductive silicone rubber filled with silver fine powder has a volume resistivity of about 1 × 10 −4 cm. When such a conductive silicone rubber is used and a voltage signal is applied to the electrodes of the piezoelectric bimorph element, for example, the resistance is fixed when the width of the conductive silicone rubber is 5 mm and the height is 1 mm. Although it depends on the width of the
単板の圧電素子にて作った圧電バイモルフ素子の駆動電圧は、100〜150V程度で、駆動電流は定常的には数十mA程度となる。突入電流を加味しても100mA程度なので、低抵抗導電性シリコーンを介して固定支持面8上の信号パターン17を接続しても、電圧の降下レベルは圧電バイモルフ素子の駆動には影響を及ぼさない程度の小さなものとなる。圧電バイモルフ素子の駆動を考えた場合、導電性ゴムの抵抗は1Ω程度でも支障を来たさない。
The drive voltage of a piezoelectric bimorph element made of a single-plate piezoelectric element is about 100 to 150 V, and the drive current is normally about several tens of mA. Even if the inrush current is taken into account, it is about 100 mA. Therefore, even if the
また、圧電バイモルフ素子に積層圧電素子を用いて低電圧駆動を行う場合で、支持部材の導電性ゴムの抵抗を低く抑えなければならない場合は、導電性ゴムの代わりに金属細線を低ピッチで配列し、周囲を絶縁性シリコーンゴムでサポートした導電性ゴムを用いることで接続抵抗を0.1Ω以下に抑えることも可能である。 Also, when low voltage drive is performed using a laminated piezoelectric element as a piezoelectric bimorph element, and the resistance of the conductive rubber of the support member must be kept low, the metal thin wires are arranged at a low pitch instead of the conductive rubber In addition, the connection resistance can be suppressed to 0.1Ω or less by using conductive rubber whose periphery is supported by insulating silicone rubber.
尚、導電性ゴムの弾性率は、図6の交互に積層する絶縁性シリコーンゴム又はその周囲に配置するサイドサポート部のシリコーンゴムで調整することが可能である。 It should be noted that the elastic modulus of the conductive rubber can be adjusted by the insulating silicone rubber alternately laminated in FIG. 6 or the silicone rubber of the side support portion arranged around the insulating silicone rubber.
以上の様に導電性ゴムと絶縁性ゴムが埋設された支持部材を用いることにより、圧電バイモフル素子の振動を抑制することなく保持することができて、フレキシブルプリント基板(FPC)等の電材にて半田付けすることが不要な構成で圧電バイモルフ素子に電圧を印加することができる。 As described above, by using a support member embedded with conductive rubber and insulating rubber, it can be held without suppressing vibration of the piezoelectric bi-moful element, and can be used with electric materials such as flexible printed circuit boards (FPC). A voltage can be applied to the piezoelectric bimorph element with a configuration that does not require soldering.
1 被駆動体
2 圧電素子
3 圧電素子
4 弾性体(金属板)
5 連結部材
6 支持部材
7 支持部材
8 固定支持面
9 応力負荷発生箇所
10 リード線
11 圧電バイモフル素子
12 フレキシブルプリント配線基板
13 半田箇所
14 プリントパターン
15 絶縁性ゴム
16 導電性ゴム
17 信号パターン
18 絶縁層
19 サイドサポート部
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