JP5036413B2 - 電極一体型シールド端子 - Google Patents

Description

本発明は、電極一体型シールド端子に関し、特に製造が容易な電極一体型シールド端子に関する。

一般に圧電センサで弦の振動を電気信号に変換するアコースティックギター等の電子弦楽器用の圧電センサでは、弦を支えるコマ部に圧電センサを設置し、各弦の振動を均一に検出できるよう、圧電センサは長板状に形成される。そこで、製造時における加工のし易さ等から、高分子圧電体が好適に用いられる。しかし、高分子圧電体ではインピーダンスが高く、外部ノイズを拾い易い。そのために、シールドテープで覆っていた（例えば特許文献１参照）。

特開平７−１６０２６５号公報（図１、２および段落００１３）

しかし、シールドテープで覆うために、圧電センサに加え、シールドテープも部品として用意しておく必要があり、さらに、シールドテープと配線グランドとをハンダで接続する作業や端子との絶縁を取るため絶縁フィルムで絶縁を取る作業が発生し、作業を煩雑化させる一因となっていた。また、シールドテープで覆うために、特に形状が複雑になる端子部分において、シールドテープで完全に覆われず、外部ノイズの影響を受けてしまうという恐れも否定できなかった。そこで本発明は、簡単な構造で確実に端子をシールドする電極一体型シールド端子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様としての電極一体型シールド端子は、例えば図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、シグナル電極１２とグランド電極２２との間に生ずる電位差を伝達する電極一体型シールド端子１２０であって；シグナル電極１２とグランド電極２２とを絶縁し、第１の面２ａと第１の面２ａに対して表裏の関係にある第２の面２ｂを有する板状の第１の絶縁層２と；第１の面２ａに形成される膜状の第１のグランド電極２２と；第２の面２ｂ側に形成されるシグナル電極１２と；シグナル電極１２とグランド電極２２との間に電位差を生ずるデバイス１００と；シグナル電極１２に導通するシグナル端子５０と；グランド電極２２に導通するグランド端子６０とを備え；シグナル端子５０とグランド端子６０とを、絶縁層８（２）とグランド電極２２（２８）とで包むことによってシールドする。

このように構成すると、グランド電極とシグナル電極を絶縁する絶縁層と、グランド電極とで、シグナル端子とグランド端子とを包むことによってシールドするので、製造が容易である。

また、本発明の第２の態様としての電極一体型シールド端子では、例えば図１（ａ）および図２に示すように、第１の態様としての電極一体型シールド端子１２０において、デバイス１００は、グランド電極２２とシグナル電極１２とを含んで構成される。
このように構成すると、デバイスのグランド電極とシグナル電極を絶縁する絶縁層と、デバイスのグランド電極とで、シグナル端子とグランド端子とを包むことになり、構造が簡単な電極一体型シールド端子となる。

また、本発明の第３の態様としての電極一体型シールド端子は、例えば図１（ａ）および図２に示すように、第２の態様としての電極一体型シールド端子１２０において、第１の絶縁層２が、フッ化ビニリデンを主成分とする高分子圧電体であり；デバイス１００が、高分子圧電体２を含んで構成される。
このように構成すると、デバイスが高分子圧電体を含んで構成されるので、圧電素子として機能する。

また、本発明の第４の態様としての電極一体型シールド端子は、例えば図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様としての電極一体型シールド端子１２０において、第２の面２ｂに形成され、第１の絶縁層２と接着する接着層６と；接着層６に、第１の絶縁層２と異なる面で接着する第２の絶縁層４と；第２の絶縁層４の、接着層６に接着する面と異なる面に形成される膜状の第２のグランド電極２４とを備え；第２の絶縁層６はシグナル電極１２と第２のグランド電極２４とを絶縁する。
このように構成すると、２層の電極が形成された電極一体型シールド端子となり、面積効率の高い電極一体型シールド端子となる。

また、本発明の第５の態様としての電極一体型シールド端子は、例えば図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、第４の態様としての電極一体型シールド端子１２０において、第２の絶縁層４が、フッ化ビニリデンを主成分とする高分子圧電体であり；デバイス１００が、第２のグランド電極２４とシグナル電極１２と高分子圧電体４とを含んで構成される。
このように構成すると、第２のグランド電極とシグナル電極と第２の絶縁体とで圧電素子として機能する。

本発明によれば、シグナル電極とグランド電極との間に生ずる電位差を伝達する電極一体型シールド端子が、シグナル電極とグランド電極とを絶縁し第１の面と第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する板状の第１の絶縁層と、第１の面に形成される膜状の第１のグランド電極と、第２の面側に形成されるシグナル電極と、シグナル電極とグランド電極との間に電位差を生ずるデバイスと、シグナル電極に導通するシグナル端子と、グランド電極に導通するグランド端子とを備え、シグナル端子とグランド端子とを絶縁層とグランド電極とで包むことによってシールドするので、製造が容易な電極一体型シールド端子を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１を参照して、シグナル電極１２およびグランド電極２２・２４と一体に成形されたシールド端子８０を備える電極一体型シールド端子１２０について説明する。図１は、シールド端子８０を備える電極一体型シールド端子１２０について説明する図で、（ａ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とでシグナル端子５０とグランド端子６０を巻き囲み包んだ状態のシールド端子８０の断面図である。図１（ａ）に示すように、電極一体型シールド端子１２０は、グランド電極２２と絶縁体２等で構成されたデバイスとしての圧電センサ１００と、圧電センサ１００から延長されたシールド端子８０とを備える。

ここで、図２を参照して、電極一体型シールド端子１２０の圧電センサ１００の構成を説明する。図２は、シグナル電極１２およびグランド電極２２・２４を有する圧電センサ１００の構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。第１の面２ａと第２の面２ｂとを有する第１の絶縁層としての板状の高分子圧電体２と、第２の絶縁層としての板状の高分子圧電体４と、２層の高分子圧電体２・４の間に挟まれて高分子圧電体２・４を接着する接着層６とを備える。接着層６で接着された２層の高分子圧電体２・４を挟むように第１のグランド電極としての膜状のグランド電極２２と第２のグランド電極としての膜状のグランド電極２４との２層のグランド電極２２・２４が形成される。また、２層の高分子圧電体２・４の内の第１の高分子圧電体２のグランド電極２２と接する第１の面２ａと表裏の関係にある第２の面２ｂの側、すなわち、接着層６の側にシグナル電極１２が形成される。シグナル電極１２は、圧電センサ１００では、第２の面２ｂ側として接着層６の内部で第１の高分子圧電体２に接する位置に形成されているが、２層の高分子圧電体２・４の間すなわち接着層６内に形成されればよい。ただし、荷重が作用する信号検出面に近い位置に配置した方が、信号の立ち上がりや微小信号の検出において、好適である。圧電センサ１００では、図１に示す上側の面が信号検出面となるので、シグナル電極１２は第１の高分子圧電体２の側に配設されている。なお、シグナル電極１２は１層しか形成されていないが、第１の高分子圧電体２に接するシグナル電極と第２の高分子圧電体４に接するシグナル電極との２層が形成されてもよい。ここで、「板状」とは薄く平らな形状をいい、「膜状」とは薄く表面を覆う形状をいう。シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間に、両者を絶縁する高分子圧電体２・４を挟むので、シグナル電極１２とグランド電極２２・２４との間は、蓄電できるコンデンサのように構成される。

高分子圧電体２・４は、フッ化ビニリデン系高分子、シアン化ビニリデン系共重合体等、特に限定されず、周知の高分子圧電体を用いて形成することができる。高分子圧電体は、セラミックス材料を用いた圧電体より、電圧出力係数が大きいので与えられた負荷に対して生ずる電位が大きく、また、柔軟性に富み加工し易い。また、共振することがなく、共振によるひずみを生じないという利点がある。さらに軽量であり、薄く成形することができる。中でも、フッ化ビニリデン系高分子の一種であるポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ一軸延伸フィルムおよびフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体は好適に用いられる。ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムは、一軸延伸することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られ、特に大面積化が可能で、薄く成形でき、工業的生産に適している。ただし、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずる特性を有する。また、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体では、フッ化ビニリデンを主成分とし、すなわち５０％以上含有する、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体を、延伸することなく、キュリー温度と融点との間で熱処理することにより圧電性を顕著に示す結晶が得られる。

高分子圧電体２・４は、極性を逆にして配設される。すなわち、板厚方向に荷重を負荷した場合に、正（プラス）に帯電する側を接着層６側に、負（マイナス）に帯電する側をグランド電極２２、２４側に配設する。第１の高分子圧電体２では、第１の面２ａ側に負に帯電する側を、第２の面２ｂ側に正に帯電する側を配設し、第２の高分子圧電体４では、第１の高分子圧電体２と表裏を逆に配設する。このように、高分子圧電体２・４の極性を逆にして配設することにより、単層の高分子圧電体に対し、加算される蓄電量を有することとなり、ほぼ２倍の大きな電気出力を生ずることになる。なお、実施の形態によっては、負（マイナス）に帯電する側を接着層６側に配設してもよい。

シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置される。ここで、外縁部分ＯＴとは、圧電センサ１００の外部ノイズの影響を受ける範囲であり、圧電センサ１００の厚さによっても異なるが、典型的には各高分子圧電体２・４の厚さと同じ幅を有する。例えば圧電センサ１００の厚さが０．３ｍｍで高分子圧電体２・４の厚さがそれぞれ０．１ｍｍの場合、端部から０．１ｍｍの範囲であり、端部からの距離を大きくすれば外部ノイズの影響をより取り除くことができる。このようにシグナル電極１２を外縁部分ＯＴを避けて配置することにより、外部ノイズは、薄い圧電センサ１００を経路として厚さに比し深く入り込まなければシグナル電極１２に到達しないので、外部ノイズの減衰が大きくなる。よって、圧電センサ１００の幅方向（図２の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。なおここでは、シグナル電極１２が、外部ノイズの影響を受ける範囲である外縁部分ＯＴだけを除いた範囲に配置されるものとして説明しているが、シグナル電極１２は、外縁部分ＯＴを避けつつより狭い範囲の中央部ＩＮに配置されてもよい。

グランド電極２２・２４は、典型的には圧電センサ１００の幅、すなわち、高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設される。グランド電極２２・２４は、絶縁性を有する高分子圧電体２・４を挟むことになり、シールドとしての機能を有する。そこで、グランド電極２２・２４をシグナル電極１２より幅広く覆うように配設することにより、圧電センサ１００の厚さ方向（図１の縦方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響を実質的に取り除くことができる。圧電センサ１００では、グランド電極２２・２４が高分子圧電体２・４の幅と同じ幅を有して配設されているが、グランド電極２２・２４が配設される範囲は、少なくともシグナル電極１２に対応する部分を覆う範囲であれば、ほぼ外部ノイズの影響を取り除くことができ、さらに、広くすればより確実に外部ノイズの影響を取り除くことができるので好ましい。ここで「シグナル電極１２に対応する部分」とは、シグナル電極１２が配置された部分を、圧電センサ１００の板厚方向あるいは高分子圧電体２の板厚方向（図２の上下方向）に投影したとき、所定の面上（ここではグランド電極２２の外側の面上）にできる投影像の部分を指す。

一のグランド電極２２の第１の高分子圧電体２に配設された面と異なる面に突起物３０が設けられ、段差が形成されている。段差は、周囲より盛り上がっている盛り上がり段差である。すなわち、グランド電極２２が高分子圧電体２と接する面（以降、「内側の面」ともいう。）と反対側の面（以降、「外側の面」ともいう。）に突起物３０が設けられて、外側の面の一部が凸に形成されている。突起物３０は、薄い板が挿入されてもよいし、周知の印刷技術によりグランド電極２２の外側の面上に印刷により形成されてもよい。突起物３０は、典型的にはシグナル電極１２に対応する部分に設置されるが、前述の投影像の部分と一部でも重なっていれば、必ずしもシグナル電極１２に対応する部分の全てに設置されなくてもよい。ただし、製造上の位置ずれを吸収するため、突起物３０をシグナル電極１２より少し大きめとすると、圧電センサ１００の感度のバラツキを防ぐことができるので好ましい。なお、突起物３０として、薄い板を挿入したりせずに、後述の保護層４２をシグナル電極１２に対応する部分だけ厚く形成してもよい。特に、保護層４２が硬く、典型的には高分子圧電体２・４より硬くて変形しにくいときには、保護層４２を厚く形成してもよい。保護層４２を厚く形成することにより突起物３０を形成すると、製作が容易となる。しかし、薄い板を挿入したり、印刷により、形成すると、突起物３０を硬い材料で形成できるので、突起物３０の作用が確実に得られて好適である。

段差の高さは、圧電センサ１００の寸法・形状、用途等によっても異なるが、５μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上とする。５μｍ以下の段差では、製造時のバラつきにより、段差の効果が得られなくなる可能性がある。３０μｍ以上の段差があれば、より確実に段差のある部分で荷重を受けるようになる。なお、段差が大きすぎると段差の部分が破損し易くなったり、高分子圧電体に特有の屈曲性が失われたりするので、あるいは、製作上の理由により、段差の高さは０．５〜１ｍｍ以下とするのが好適である。突起物３０は、例えば銀などの金属あるいはカーボンなどを含有する導電性ペーストを印刷後に固化することにより形成される。金属を含有する導電性ペーストとすると、導電性が高くなる。カーボンを含有する導電性ペーストとすると、酸化等の劣化をすることがなく、また、価格的にも安価となる。また、突起物３０は、金属箔あるいはカーボン箔なども用いてもよい。金属箔を用いるとと、加工が容易で、かつ、靭性が高いので破損しにくい。また、カーボン箔を用いると、硬度が高く、かつ、軽量である。

グランド電極２２および突起物３０を覆って、保護層４２が形成される。保護層４２は、グランド電極２２や突起物３０を外部から保護するための層で、例えばポリイミドなどで形成される。また、グランド電極２４を覆って、保護層４２と同様の保護層４６が形成される。保護層４６に重ねてさらに弾性層としてのゴム層４４が形成される。ゴム層４４は、圧電センサ１００を載置したときに、下部からの振動を減衰するためにゴムや軟質プラスチックなどで形成された層である。圧電センサ１００の厚さは、例えば、保護層４２・４６間で２５０μｍ〜３００μｍで、ゴム層４４の厚さは５００μｍ程度である。なお、図１（ａ）に示すように、グランド電極２２が、第１の高分子圧電体２よりも小さな面積に配置してもよい。グランド電極２２を第１の高分子圧電体２よりも、すなわち、保護層４２よりも小さく配置すると、グランド電極２２が端面からの湿気の混入の影響を受けずに済み、電極の変色を防止することができる。

続いて、圧電センサ１００の作用について説明する。圧電センサ１００をゴム層４４を下にして平面（不図示）上に載置する。圧電センサ１００の上部（保護層４２側）に、圧電センサ１００に面荷重を負荷する荷重作用体（不図示）を当接する。荷重作用体は突起物３０すなわち段差より広い平面を有し、該平面から面荷重が圧電センサ１００に作用する。なお、面荷重とは、段差等によりそこに大きな荷重が作用するような剛性を有する面から圧電センサ１００に負荷される分布荷重で、典型的には圧電センサ１００に対し実質的に剛である平面からの荷重である。荷重作用体の振動等の変位などにより、荷重作用体から圧電センサ１００に面荷重が作用する。荷重作用体から圧電センサ１００に作用する面荷重は、突起物３０による段差に大きく作用し、その周縁部に作用する荷重は小さくなる。したがって、高分子圧電体２・４において、段差が設けられた部分、すなわち、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲に生ずる応力より大きくなる。そこで、シグナル電極１２が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１２に高い電圧が発生し、感度の高い圧電センサ１００となる。

また、シグナル電極１２は、高分子圧電体２・４で絶縁され、高分子圧電体２・４を挟んでグランド電極２２・２４で板厚方向（上下方向）を覆われている。グランド電極２２・２４は接地されるので、グランド電極２２・２４がシールド作用を有し、外部ノイズの影響を低減する。さらに、シグナル電極１２は、圧電センサ１００の外縁部分ＯＴを避けた中央部ＩＮに配置されるので、圧電センサ１００の幅方向（図１の横方向）からシグナル電極１２への外部ノイズの影響が低減される。したがって、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサ１００となる。

図１に戻り、電極一体型シールド端子１２０の説明を続ける。圧電センサ１００から、第１の高分子圧電体２、接着層６、第２の高分子圧電体４、シグナル電極１２、および、グランド電極２２・２４が延長された延長部７２が形成される。延長部７２においては、シグナル電極１２と、グランド電極２２・２４とは、第１の高分子圧電体２の第１の面２ａ（図２参照）に垂直な方向から見て異なる位置に配置される。なお、図２に示すように、圧電センサ１００では、第１の高分子圧電体２、第２の高分子圧電体４、接着層６、グランド電極２２・２４は平行な層構造をなすので、第１の面２ａに垂直な方向は、圧電センサ１１０の板厚方向（図１（ａ）では、紙面に垂直方向）となる。このように、シグナル電極１２とグランド電極２２・２４とを異なる部分に配置することにより、端子を取り出しやすい。

電極一体型シールド端子１２０では、延長部７２から端子を取出す方向、すなわち長手方向Ｘに直交する方向Ｙに導電性フィルム２８と導電性フィルム２８の上に重ねて配設された絶縁性フィルム８を張り出す。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とする。すなわち、導電性フィルム２８はグランド電極２２の一部、絶縁性フィルム８は絶縁層である第１の高分子圧電体２の一部である。導電性フィルム２８をグランド電極２４と一体とし、絶縁性フィルム８を第２の高分子圧電体４と一体としてもよい。グランド電極２２は導電性の膜状フィルムであり、高分子圧電体２は絶縁性の板状フィルムであるので、一体に成形することが可能である。導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体とし、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２と一体とすることで、製造が容易となり、また、部品数が少なくなる。なお、導電性フィルム２８は、絶縁性フィルム８上に導電材料を用いたスクリーン印刷製法で製造するのが簡易で好適であるが、絶縁性フィルム８上に銅等の導電性金属を蒸着、スパッタリングなどの周知の製膜法により製膜して導電性フィルム２８を形成してもよい。このように製造すると、高分子圧電体２およびグランド電極２２と一体として広い膜を製造するのに効率がよい。

延長部７２では、シグナル端子５０およびグランド端子６０が、電極一体型シールド端子１２０の長手方向Ｘに取出し口を形成するように装着される。図１（ｂ）に示すように、シグナル端子５０およびグランド端子６０は、延長部７２を板厚方向（図１（ｂ）の上下方向）に貫通する。シグナル端子５０およびグランド端子６０は、例えば割りピンのように延長部７２を貫通するそれぞれ２本の針５４および針６４と頭５２および頭６２を有し、針５４・６４が延長部７２を貫通した後にその針先端５６・６６が折り曲げられ、延長部７２に固定される。なお、頭５２・６２に該当する部分が細長い板状に形成され、電極一体型シールド端子１２０の長手方向Ｘに延長部７２を超えて延伸し、取出し口を形成する。そして、第１の面２ａ（図２参照）に垂直な方向から見て、すなわち、電極一体型シールド端子１２０の板厚方向（図１（ａ）の紙面に垂直な方向）から見て、シグナル端子５０は、シグナル電極１２が延長した部分に対応する部分に配置され、グランド端子６０は、グランド電極２２・２４が延長した部分に対応する部分に配置される。したがって、シグナル端子５０はシグナル電極１２と導通し、グランド端子６０はグランド電極２２・２４と導通する。また、グランド端子６０はグランド電極２２・２４と導通するので、導電性フィルム２８にも導通する。

シールド端子８０では、シグナル端子５０およびグランド端子６０を導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とで巻き囲む。すなわち、延長部７２から端子を取出す方向に直交する方向Ｙに張り出した導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とを重ねて、シグナル端子５０とグランド端子６０とを板状の長い方向Ｘで囲むように、折り曲げる。その際に、絶縁性フィルム８が内側になるようにする。絶縁性フィルム８が板状のフィルムであり、導電性フィルム２８が絶縁性フィルム８の面上に形成された膜状のフィルムであるので、容易に折り曲げて、シグナル端子５０およびグランド端子６０を巻き囲むことができる。シグナル端子５０とグランド端子６０とを長い方向Ｘで囲むことにより、端子５０・６０がシールドされる。すなわち、グランドに接続されるグランド電極２２と導通する導電性フィルム２８で囲むことにより、端子５０・６０の周囲の電位を固定する。また、絶縁性フィルム８が内側になるようにすることにより、端子５０・６０と導電性フィルム２８との間隔を確保する。

導電性フィルム２８と絶縁性フィルム８とは、少なくとも、シグナル端子５０とグランド端子６０との板状の長い周囲を覆うように巻き囲む。電極一体型シールド端子１２０では、シグナル電極１２は、グランド電極２２・２４で挟まれ、また外縁部を避けて配置されるので、外部ノイズの影響を受けにくい。そこで、取出し口として露出したシグナル端子５０およびグランド端子６０とを覆いシールドすることで、端子を含めた圧電センサについて外部ノイズの影響を低減できる。このように、延長部７２に装着されたシグナル端子５０およびグランド端子６０とを巻き囲むことを、シグナル端子５０およびグランド端子６０とを包むともいう。

電極一体型シールド端子１２０は、シールド端子８０を備えることにより、外部ノイズの影響を受けにくい圧電センサとなる。また、シールド端子８０では、導電性フィルム２８が、グランド電極２２と導通することにより、確実にグランドに接続された導電性フィルム２８で覆うことができ、電位を固定できる。さらに、導電性フィルム２８をグランド電極２２と一体に、絶縁性フィルム８を第１の高分子圧電体２２と一体に成形することで、製造が容易となり、また、部品数を減らすことができ、作業効率を向上できる。

次に、図３を参照して圧電センサ１００の変形例を示す。図３は、圧電センサ１００の変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物３０をグランド電極２２と高分子圧電体２との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極１４を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物３０・３２を設けて圧電センサ１０６の両面に段差を形成した例を示す。

図３（ａ）に示す圧電センサ１０２では、突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて、段差を形成している。突起物３０をグランド電極２２の内側の面に設けて段差を形成しても、圧電センサ１００で説明した作用・効果を得ることができる。なお、突起物３０とグランド電極２２との間に別の層が挿入されてもよい。

図３（ｂ）に示す圧電センサ１０４では、突起物で段差を形成せず、シグナル電極１４を厚く形成している。シグナル電極１４は、典型的には銅などの金属で形成され、シグナル電極１４の周囲の接着層６は例えば高分子圧電体２としてのポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムと相溶性のよいウレタン系樹脂で形成される。一般的に金属の縦弾性係数は樹脂の縦弾性係数より大きい。そのため、厚いシグナル電極１４が配置された部分ＩＮでは、シグナル電極１４が配置されていない外縁部ＯＴより板厚方向（図３（ｂ）の上下方向）の剛性が高くなる。よって、圧電センサ１０４に荷重作用体（不図示）から面荷重が作用すると、シグナル電極１４が配置され剛性が高い部分ＩＮの高分子圧電体２・４に生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴにて生ずる応力より大きくなる。シグナル電極１４は、例えば、保護層４２・４６間の厚さの５分の１以上の厚さ、好ましくは４分の１以上の厚さとする。そこで、シグナル電極１４が配置された部分ＩＮにて高い電位を生ずる。よって、シグナル電極１４に高い電圧が印加され、感度の高い圧電センサ１０４となる。

図３（ｃ）に示す圧電センサ１０６では、ゴム層４４（図３（ａ）、（ｂ）参照）を形成せず、第２の高分子圧電体４側のグランド電極２４にも突起物３２を設けて段差を形成する。例えば、極めて高感度が要求される用途に用いる場合には、圧電センサ１０６のように段差を両面に形成することにより、高分子圧電体２・４のシグナル電極１２が配置された部分ＩＮに生ずる応力は、その周囲の外縁部分ＯＴに生ずる応力よりさらに大きくなり易い。また、盛り上がり段差が大きくなるので、面荷重を作用する荷重作用体（不図示）が傾斜しても、面加重が安定して盛り上がり段差に、すなわち、所定の位置の高分子圧電体２・４に作用し、好適である。

また、図４を参照して、更なる変形例として、面状に分布する圧力を検出する圧電センサ１３０について説明する。図４は、アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサ１３０の断面図、（ｂ）は段差である突起物３８の平面図、（ｃ）はシグナル電極１３２の形状を示す端面図である。圧電センサ１３０では、第１の高分子圧電体としての１層の高分子圧電体１３６の第２の面側に接着層６が形成され、接着層６に外縁部分を避けてシグナル電極１３２が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側には第１のグランド電極としてのグランド電極１３４が、シグナル電極１３２に対応する部分を覆って配置される。高分子圧電体１３６、シグナル電極１３２、接着層６、およびグランド電極１３４をサンドウィッチ状に挟んで、２層の絶縁層１３５が配置される。高分子圧電体１３６の第１の面側（グランド電極１３４側）の絶縁層１３５には、更に突起物３８が載置され、第２の面側（シグナル電極１３２側）の絶縁層１３５には、更に、シールド電極１３８と保護層４６とが形成される。

図４（ａ）あるいは（ｃ）に示すように、複数の矩形のシグナル電極１３２が各々の間隔を開けて、すなわち、間に隙間が形成されて配列される。なおシグナル電極１３２は矩形でなく、円形、楕円型等任意である。各シグナル電極１３２から導電線１３３が外部端子（不図示）と接続する。このように書くシグナル電極１３２をそれぞれ別個に外部端子と接続すると、各シグナル電極１３２が配置された位置毎に圧力を検出することが可能となる。

また、突起物３８は、樹脂または金属を用いて、シグナル電極１３２に対応する部分は凸部３８ａとして膨らんで形成され、シグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成される。このようにシグナル電極１３２の間の隙間に対応する部分は凹部３８ｂとして薄く形成することにより、シグナル電極１３２に対応する部分にだけ突起物が形成され、当該部分の応力が大きくなるのと同様の作用を有しつつ、１つの突起物３８として形成されるので、取扱いが容易である。

次に、図５を参照して、これまで説明した電極一体型シールド端子１２０の具体的な形状について説明する。図５は、電極一体型シールド端子１１０・１１２の外形と段差（突起物）３４・３６の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差３４が連続的に形成された例、（ｂ）は段差３６が断続的に形成された例を示す。なお、図５では、保護層を省略して図示している。また、シールド端子８０の端子５０・６０等も省略している。

図５（ａ）に示す電極一体型シールド端子１１０は、細長形状を有している。すなわち、矢印Ｘ方向（図５の横方向）に長く、矢印Ｙ方向（図５の縦方向）に短い。細長形状とは、典型的には長辺の長さが短辺の長さの２．５倍以上であるような形状をいう。電極一体型シールド端子１１０では、高分子圧電体２としてポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムを用いる。そして、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を長手方向Ｘと直交させる。すなわち、延伸方向は短手方向Ｙとなる。このように、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向を短手方向Ｙとすることにより、延伸方向への引張応力によっても電位を生ずるというポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの特性の影響を受けにくい。すなわち、長手方向の曲げ変形の結果生ずる引張応力によっては電位を生じないので、好適である。なお、電極一体型シールド端子１１０では、長手方向Ｘの一端（図５（ａ）では左端）に、シールド端子８０が形成されており、ポリフッ化ビニリデン一軸延伸フィルムの延伸方向は、シールド端子８０にて信号の取出し口が形成される向きに対して直交方向とする。

電極一体型シールド端子１１０では、長手方向Ｘに延びる段差３４が形成されている。段差３４が長手方向Ｘに長く形成されることにより、電極一体型シールド端子３４のほぼ全長にわたって高感度に信号を検知する電極一体型シールド端子１１０となる。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙには、段差３４は、外縁部を避けて配置され、また長手方向Ｘでも先端（図５の右端）を避けて配置される。後述のように、外縁部を避けて配置されるシグナル電極１６（図６（ａ）参照）に対応する部分に配置するためである。

図５（ｂ）に示すように、電極一体型シールド端子１１２では、段差３６を断続的に配置してもよい。段差３６を断続的に配置することにより、段差３６が形成された部分での高分子圧電体２・４（図２参照）に生ずる応力がより大きくなり、高い電位が生じ、感度が良好になる。すなわち、荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には、荷重作用体の形状に合わせて段差３６を形成するのがよい。

図６は、図５に示した電極一体型シールド端子１１０・１１２のシグナル電極の形状を説明する端面図で、（ａ）は図５（ａ）に示す電極一体型シールド端子１１０のシグナル電極１６の形状を、（ｂ）は図５（ｂ）に示す電極一体型シールド端子１１２のシグナル電極１８の形状を示す。図６では、シグナル電極１６・１８が配置された高分子圧電体４上の端面を示す。また、シールド端子８０の端子５０・６０等を省略している。

電極一体型シールド端子１１０では、電極一体型シールド端子１１０のほぼ全長にわたりシグナル電極１６が形成されている。ただし、幅方向、すなわち短手方向Ｙでは外縁部を避けて中心部分に、また、長手方向Ｘでも先端（図６の右端）を避けて配置される。このように外縁部を避けてシグナル電極１６を配置することにより、前述の通りに、外部ノイズの影響を低減する。なお、グランド電極２２・２４（図２参照）は、少なくともシグナル電極１６に対応する部分を覆い、典型的には高分子圧電体２・４を紙面に垂直な方向で全面的に挟むように配設される。なお、電極一体型シールド端子１１０では、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、第１の高分子圧電体２および第２の高分子圧電体４が延長された延長部７０が形成される。延長部７０には、図示しないが接着層６（図２参照）も延長される。そして、図６（ａ）に示すように、シグナル電極１６は、延長部７０に延長する。また、図６（ａ）に破線で示すように、グランド電極２２・２４も延長する。延長部７０において図１に示したように、シールド端子８０が構成される。

電極一体型シールド端子１１２では、図６（ｂ）に示すように、シグナル電極１８を断続的に配置し、間を導電線１９で接続してもよい。前述のように荷重作用体（不図示）が連続的ではない場合には荷重作用体の形状に合わせた段差３６（図３（ｂ）参照）を形成し、荷重作用体が連続的な場合には適切な間隔を持って断続的とした段差３６を形成してもよい。段差３６を断続的とすると、段差３６に対応する部分の高分子圧電体２・４に生ずる応力が大きくなり、高い電位が生ずる。この電位を、段差３６に対応する位置に配置されたシグナル電極１８で検知することで、感度が良好になる。また、荷重作用体が電極一体型シールド端子１１２の長手方向に傾いて荷重を作用させた場合に、シグナル電極１８が断続的に長手方向に短く配置されると、それぞれのシグナル電極１８で個別に電位を検知するので、連続して配置されたシグナル電極１６（図５（ａ）参照）に比べて、感度よく検知することができる。段差３６に対応する位置にシグナル電極１８を配置し、その間を導電線１９で接続すると、結果として、導電線１９が配置された部分は段差３６に対し凹部となる。よって、電極一体型シールド端子１１２が面加重を受けても、当該部分に生ずる応力は小さくなる。そのため、導電線１９での不要な信号の混入が軽減されることになる。なお、電極一体型シールド端子１１２において、グランド電極２２・２４（図２参照）も、シグナル電極１８に対応する部分にだけ形成してもよいが、電極一体型シールド端子１１２の長手方向Ｘに連続的に形成するのが好ましい。グランド電極２２・２４を長手方向Ｘに連続的に形成すると、電極一体型シールド端子１１２の板厚方向のシールドをより高く維持することができ、外部ノイズの影響を受けにくい。電極一体型シールド端子１１２でも、電極一体型シールド端子１１０と同様の延長部７０が形成され、シグナル電極１８は導電線１９で接続される。このように導電線１９で接続されても、シグナル電極１８を延長するという。延長部７０にシールド端子８０が構成されるのは、電極一体型シールド端子１１０と同様である。

次に、図７を参照して、これまで説明した電極一体型シールド端子１２０の具体的な使用例としての電子弦楽器について説明する。図７は、電極一体型シールド端子１２０を用いた電子弦楽器２００を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器２００の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器２００のコマ２２０と電極一体型シールド端子１２０との関係を示す分解拡大図である。電子弦楽器２００は、電子ギターとして説明するが、電子バイオリン、電子チェロ、その他の電子弦楽器でもよい。また、いわゆるサイレント楽器といわれる大きな音を発生せず、例えばヘッドホーンで演奏を聞く電子弦楽器でもよい。

電子弦楽器２００では、弦２１０がヘッド２３０の糸巻き２３２とブリッジ２４０との間に張られている。弦２１０は、ヘッド２３０側で、ネック２５０のナット２３４に支持され、またブリッジ２４０側で、コマ２２０に支持され、その間が主として音を出すために振動する領域となる。もちろん、ネック２５０で指で押えられて、振動する領域は変化するが、コマ２２０は音を出すために振動する弦２１０を常に支持する。コマ２２０は、細長い略三角柱形状を有し、一の側面は平面に形成され、他の２側面は凸の湾曲を有している。コマ２２０は、平面の側面をボディ２６０上に面して載置される。

そこで、コマ２２０とボディ２６０との間に電極一体型シールド端子１２０を挿入する。電極一体型シールド端子１２０が、コマ２２０がボディ２６０に面する面と同一形状を有することで、電極一体型シールド端子１２０を挿入してもコマ２２０は安定してボディ２６０上に載置され、弦２１０を支持する。特に電極一体型シールド端子１２０が、高分子圧電体２・４（図１参照）として高分子フィルムを用い、薄く形成すると、電極一体型シールド端子１２０を挿入しやすい。電極一体型シールド端子１２０のシグナル端子５０およびグランド端子６０にはシールド線１４０を接続する。シールド線１４０は、外部ノイズの影響を受けにくいシールドされたシールド線を用いるのが好適である。シールド線１４０は、電子弦楽器２００の音を再現するアンプ、スピーカ等の音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に接続される。

電子弦楽器２００を演奏すると、弦２１０が振動し、弦２１０の振動はコマ２２０に伝達される。コマ２２０に伝達された振動を電極一体型シールド端子１２０で検出し、電圧としてシールド線１４０を介して、音響装置（不図示）や記録装置（不図示）に電気信号を発信する。電子弦楽器２００は、電極一体型シールド端子１２０を備え、感度よく、かつ、外部ノイズの影響を低減して振動を検出するので、好適である。特に、小さな振動も感度よく検出し、また、広領域でのノイズを嫌う電子弦楽器２００の用途に、電極一体型シールド端子１２０は好適に用いられる。さらに、電極一体型シールド端子１２０では、振動を検出する面に突起物３０による盛り上がり段差が形成されているので、コマ２２０が傾きを生じても、振動の電極一体型シールド端子１２０への伝達が変わり、電極一体型シールド端子１２０からの出力が低下したり、波形が乱れて音色が変化したりすることが防止される。

以上の説明では、電極一体型シールド端子が圧電センサを備えるものとして説明したが、シグナル電極とグランド電極とで熱電対等の圧電センサ以外のデバイスを構成してもよく、また、別体の素子によりシグナル電極とグランド電極に電位差を生じてもよい。また、高分子圧電体とグランド電極とを２層配設される例で圧電センサを説明したが、高分子圧電体とグランド電極とは１層だけ配設されてもよく、あるいは、３層以上配設されてもよい。また、圧電センサを備える電極一体型シールド端子を電子弦楽器に使用するものとして説明したが、本発明に係る電極一体型シールド端子が他の用途に用いてもよいことは明らかである。

シールド端子を備える電極一体型シールド端子について説明する図で、（ａ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとでシグナル端子とグランド端子を巻き囲んだ状態のシールド端子の断面図である。 シグナル電極およびグランド電極を有する圧電センサの構成を説明する、長手方向に直交する面での断面図である。 圧電センサの変形例を説明する断面図で、（ａ）は突起物をグランド電極と高分子圧電体との間に設けた例、（ｂ）は突起物を設けずに、シグナル電極を厚く形成した例、（ｃ）は二つの突起物を設けて圧電センサの両面に段差を形成した例を示す。 アレイ化した圧電センサを説明する図で、（ａ）は圧電センサの断面図、（ｂ）は段差である突起物の平面図、（ｃ）はシグナル電極の形状を示す端面図である。 電極一体型シールド端子の外形と段差の形状を説明する平面図で、（ａ）は段差が連続的に形成された例、（ｂ）は段差が断続的に形成された例を示す。 シールド端子を備える圧電センサについて説明する図で、（ａ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとを平らに延ばした状態の平面図、（ｂ）は導電性フィルムと絶縁性フィルムとで延長部を巻き囲んだ状態のシールド端子の断面図である。 電極一体型シールド端子を用いた電子弦楽器を説明する図で、（ａ）は電子弦楽器の斜視図、（ｂ）は電子弦楽器のコマと電極一体型シールド端子との関係を示す分解拡大図である。

符号の説明

２ 第１の高分子圧電体（絶縁層）
４ 第２の高分子圧電体（絶縁層）
２ａ 第１の面
２ｂ 第２の面
６ 接着層
８ 絶縁性フィルム（絶縁層）
１２、１４、１６、１８ シグナル電極
１９ 導電線
２２、２４ グランド電極
２８ 導電性フィルム
３０、３２、３４、３６、３８ 突起物（段差）
４２、４６ 保護層
４４ ゴム層
５０ シグナル端子
５２、６２ 頭
５４、６４ 針
５６、６６ 針先端
６０ グランド端子
７０、７２ 延長部
８０ シールド端子
１００、１０２、１０４、１０６、１３０ 圧電センサ（デバイス）
１１０、１１２、１２０ 電極一体型シールド端子
１３２ シグナル電極
１３３ 導電線
１３４ グランド電極
１３５ 絶縁層
１３６ 高分子圧電体
１３８ シールド電極
１４０ シールド線
２００ 電子弦楽器
２１０ 弦
２２０ コマ
２３０ ヘッド
２３２ 糸巻き
２３４ ナット
２４０ ブリッジ
２５０ ネック
２６０ ボディ
ＩＮ シグナル電極が配置された部分（中央部分）
ＯＴ 外縁部分

Claims (4)

1. シグナル電極とグランド電極との間に生ずる電位差を伝達する電極一体型シールド端子であって；
   前記シグナル電極と前記グランド電極とを絶縁し、第１の面と前記第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する板状の第１の絶縁層と、
   前記第１の面に形成される膜状の第１の前記グランド電極と、
   前記第２の面側に形成される前記シグナル電極とを有する、
   前記シグナル電極と前記グランド電極との間に電位差を生ずるデバイスと；
   前記デバイスから延長した、前記第１の絶縁層と、前記第１のグランド電極と、前記シグナル電極とを有する延長部と；
   前記延長部において、前記シグナル電極に導通するシグナル端子と；
   前記延長部において、前記グランド電極に導通するグランド端子とを備え；
   前記シグナル端子と前記グランド端子とを、前記延長部から張り出した、前記第１の絶縁層と前記第１のグランド電極を重ねて、前記絶縁層が内側になるように包むことによってシールドする；
   電極一体型シールド端子。
2. シグナル電極とグランド電極との間に生ずる電位差を伝達する電極一体型シールド端子であって；
   前記シグナル電極と前記グランド電極とを絶縁し、第１の面と前記第１の面に対して表裏の関係にある第２の面を有する板状の第１の絶縁層と、
   前記第１の面に形成される膜状の第１の前記グランド電極と、
   前記第２の面側に形成される前記シグナル電極と、
   前記第２の面に形成され、前記第１の絶縁層と接着する接着層と、
   前記接着層に、前記第１の絶縁層と異なる面で接着する第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層の、前記接着層に接着する面と異なる面に形成される膜状の第２のグランド電極とを有する、
   前記シグナル電極と前記グランド電極との間に電位差を生ずるデバイスと；
   前記デバイスから延長した、前記第１の絶縁層と、前記第１のグランド電極と、前記シグナル電極と、前記接着層と、前記第２の絶縁層と、前記第２のグランド電極を有する延長部と；
   前記延長部において、前記シグナル電極に導通するシグナル端子と；
   前記延長部において、前記グランド電極に導通するグランド端子とを備え；
   前記シグナル端子と前記グランド端子とを、前記延長部から張り出した、前記第１の絶縁層と前記第１のグランド電極または前記第２の絶縁層と前記第２のグランド電極を重ねて、前記絶縁層が内側になるように包むことによってシールドする；
   電極一体型シールド端子。
3. 前記第１の絶縁層が、フッ化ビニリデンを主成分とする高分子圧電体である；
   請求項１または請求項２に記載の電極一体型シールド端子。
4. 前記第２の絶縁層が、フッ化ビニリデンを主成分とする高分子圧電体である；
   請求項２に記載の電極一体型シールド端子。
   

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