JP6049140B2 - 圧電フィルム積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明の目的は、圧電フィルム積層体が屈曲した場合に、互いに接続されるべき複数の導電体層どうしを接続している接続部材が剥がれにくい圧電フィルム積層体およびその製造方法を提供することにある。
この発明では、奇数層目の導電体層どうしを、圧電フィルム積層体の内部に設けられた第1接続部材によって電気的に接続することができる。同様に、偶数層目の導電体層どうしを、圧電フィルム積層体の内部に設けられた第2接続部材によって電気的に接続することができる。このため、圧電フィルム積層体が屈曲した場合でも、互いに接続されるべき複数の導電体層どうしを接続している接続部材が剥がれにくくなる。
前記導電体層の厚さは、0.5μm以上20.0μm以下であることが好ましい。導電体層の厚さが0.5μm以上であることが好ましい理由は、0.5μm未満では良好な導電性が得られないおそれがあるからである。一方、導電体層の厚さが20.0μm以下であることが好ましい理由は、圧電フィルム積層体の厚さを薄くするためである。
前記導電体層における前記導電性粒子の含有量は、前記導電性組成物中15質量%以上80質量%以下であることが好ましい。導電性粒子の含有量が導電性組成物中15質量%以上80質量%以下であれば、導電体層の可撓性が良好となる。
この発明の一実施形態では、前記圧電フィルムは、ポリ−L−乳酸を主たる成分とする樹脂からなるPLLAフィルムである。
前記圧電フィルムの厚さは、2μm以上30μm以下であることが好ましい。圧電フィルムの厚さが2μm以上であることが好ましい理由は、2μm未満では良好な圧電効果が得られないおそれがあるからである。一方、圧電フィルムの厚さが30μm以下であることが好ましい理由は、圧電フィルム積層体の厚さを薄くするためである。
この発明による圧電フィルム積層体の製造方法は、第1および第2貫通孔を有しかつ積層されるべき複数の圧電フィルムであって、積層された場合に最下層または最上層となる圧電フィルムのいずれか一方を基準として、奇数番目となる複数の第1圧電フィルムと偶数番目となる複数の第2圧電フィルムとを含む複数の圧電フィルムを用意する工程と、前記各圧電フィルムの前記第1および第2貫通孔内に導電性組成物を充填するとともに、前記各第1圧電フィルムの上面および下面のうちの所定の一方の表面の前記第1貫通孔を含む所定の領域を除いた領域に、前記第2貫通孔を覆う第1導電体層を形成し、前記各第2圧電フィルムの上面および下面のうちの前記所定の一方の表面の前記第2貫通孔を含む所定の領域を除いた領域に、前記第1貫通孔を覆う第2導電体層を形成する工程と、前記第1圧電フィルムと前記第2圧電フィルムとを、交互にかつ平面視において前記第1貫通孔どうしおよび前記第2貫通孔どうしが整合するよう積み重ねる工程と、前記第1圧電フィルムと前記第2圧電フィルムとの積層体に対して熱プレスを行う工程とを含む。
図1は、この発明の一実施形態に係る圧電フィルム積層体の構成を示す分解斜視図である。図2は、図1の圧電フィルム積層体の平面図である。図3は、図2のIII-III線に沿う断面図である。図4は、図2のIV-IV線に沿う断面図である。
圧電フィルム積層体1は、交互に複数積層された圧電フィルム2と導電体層3を含んでいる。圧電フィルム積層体1は、さらに、第1接続部材5と、第2接続部材6とを含んでいる。
PLLAフィルム2Aの表面(上面)には、図7Aに示すように、第1貫通孔7を含むコーナー部を除いた領域のほぼ全域を覆うように、導電体層3が形成されている。PLLAフィルム2Aの第2貫通孔8は、PLLAフィルム2Aの表面に形成された導電体層3によって覆われている。
圧電フィルム積層体1の最下層のPLLAフィルム2Aの下面には、第2貫通孔8を含むコーナー部を除く領域のほぼ全域を覆うように、導電体層3が形成されている。最下層のPLLAフィルム2Aの第1貫通孔7は、当該PLLAフィルム2Aの下面に形成された導電体層3によって覆われている。
この実施形態では、例えば、圧電フィルム積層体1の上面に配置されている導電体層3に第1リード線の一端部を接続し、圧電フィルム積層体1の上面側から最上層の圧電フィルム2Bの第2貫通孔8を貫通している第2接続部材6に第2リード線の一端部を接続することが可能である。また、この実施形態では、例えば、圧電フィルム積層体1の下面に配置されている導電体層3に第1リード線の一端部を接続し、圧電フィルム積層体1の下面側から最下層の圧電フィルム2Aの第2貫通孔8を貫通している第2接続部材6に第2リード線の一端部を接続することが可能である。つまり、この実施形態では、第1リード線および第2リード線の一端部を、ともに圧電フィルム積層体1の上面側または下面側の一方面側に取り付けることができる。
これらの樹脂組成物には、導電性粒子の他に、必要に応じて硬化促進剤、粘着性付与剤、酸化防止剤、顔料、染料、可塑剤、紫外線吸収剤、消泡剤、レベリング剤、充填剤、難燃剤、粘度調節剤等を添加することができる。
導電性粒子としては、例えば、銀ナノ繊維、銅ナノ繊維、炭素繊維、酸化錫、アンチモンをドープした酸化錫(ATO)、酸化インジウム、スズ(錫)をドープした酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛、アルミニウムをドープした酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、五酸化アンチモン、カーボン粒子、銀粉、銅粉、ニッケル粉、ハンダ粉、アルミ粉や、銅粉に銀メッキを施した銀コートフィラーや、樹脂ボール、ガラスビーズ等に金属メッキを施したフィラー、またはこれらの混合体等、公知の導電性粒子を使用することができる。
導電性粒子の平均粒子径は特に限定されないが、0.5μm以上15.0μm以下であることが好ましい。導電性粒子の平均粒子径が0.5μm以上であることが好ましい理由は、0.5μm未満では良好な導電性が得られないおそれがあるからである。導電性粒子の平均粒子径15.0μm以下であることが好ましい理由は、導電体層3の厚さを薄くするためである。
また、上記導電性粒子に、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリピロール(PPy)、ポリアニリン(PAn)等のπ共役型有機化合物を加えると、導電体層の導電性を向上させることができる。
この実施形態では、導電体層3は、ポリエステル系樹脂からなる樹脂組成物と、銀コート銅粉からなる導電性粒子とを含む導電性接着剤からなる。この実施形態では、導電性粒子の平均粒子径は、5μmである。また、この実施形態では、導電性粒子の配合量は導電性組成物中60質量%である。また、導電体層3の厚さは、5μmである。
前記実施形態では、奇数層目の導電体層3どうしを、圧電フィルム積層体1の内部に設けられた第1接続部材5によって電気的に接続することができる。同様に、偶数層目の導電体層3どうしを、圧電フィルム積層体1の内部に設けられた第2接続部材6によって電気的に接続することができる。このため、圧電フィルム積層体1が屈曲した場合でも、互いに接続されるべき複数の導電体層3どうしを接続している接続部材5,6が剥がれにくくなる。
まず、圧電フィルム2を用意する(ステップS1)。つまり、複数のPLLAフィルム2Aと、複数のPDLAフィルム2Bとを用意する。PLLAフィルム2AおよびPDLAフィルム2Bの作成方法は、特許文献1等に記載された公知の方法を用いることができる。
次に、フィルム転写またはスクリーン印刷によって、各圧電フィルム2の両貫通孔7,8内に導電性組成物を充填するとともに各圧電フィルム2の表面に導電体層3を形成する(ステップS3:導電体層形成工程)。
フィルム転写によって導電体層3を形成する場合には、図9に示すように、離型フィルム21の表面に導電性接着剤層(導電性組成物層)22がパターン印刷された転写フィルム23を使用する。このような転写フィルム23は、例えば、片面に離型処理が施された離型フィルムの表面に、樹脂組成物と導電性粒子と溶媒とを含む組成物をパターン印刷した後、溶媒を乾燥させることにより作成される。
スクリーン印刷によって導電体層3を形成する場合には、図10に示すように、圧電フィルム2(PDLAフィルム2B)の表面上にスクリーン印刷版24を配置し、スクリーン印刷版24上に導電性組成物22を載せる。そして、図示しないスキージをスクリーン印刷版24に押し当てて移動させる。これにより、導電性組成物22がスクリーン印刷版24のレジストのない部分を通過して、圧電フィルム2の表面に押し出される。これにより、圧電フィルム2の2つの貫通孔7,8内に導電性組成物22が充填されるとともに、圧電フィルム2の表面上に導電体層3が形成される。
そして、PLLAフィルム2AとPDLAフィルム2Bとの積層体に対して熱プレスを行う(ステップS5:熱プレス工程)。これにより、積層工程によって交互に積層されたPLLAフィルム2AとPDLAフィルム2Bとが接合される。また、奇数層目の導電体層3どうしが、第1貫通孔7に充填されている導電性組成物22(第1接続部材5)によって電気的に接続されるとともに、偶数層目の導電体層3どうしが、第2貫通孔8に充填されている導電性組成物22(第2接続部材6)によって電気的に接続される。つまり、図1〜図4に示されるような圧電フィルム積層体1が得られる。
PLLAフィルム2Aの連続体(以下、「PLLAフィルム連続体40」という。)が巻き付けられた送出ロール31から、PLLAフィルム連続体40が送り出される。送出ロール31から送り出されたPLLAフィルム連続体40に対して、穴開け装置32によって所定長さ間隔おきに貫通孔7,8が開けられる。穴開け装置32は、例えば、PLLAフィルム連続体40を挟んで配置された一対の穴開けロールを含んでいる。図11には一方の穴開けロールのみが図示されている。各穴開けロールの表面には凹凸が形成されており、各穴開けロール間にPLLAフィルム連続体40が挟まれている状態で、両穴開けロールの凹凸を相互に噛み合わせて、PLLAフィルム連続体40に貫通孔7,8を形成する。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。前述の実施形態では、圧電フィルム2の積層数は4層であるが、圧電フィルム2の積層数は2層以上であれば、任意に設定することができる。
また、隣り合う2つの圧電フィルム2間に配置される導電体層3は、図12に示すように、これらの2つの圧電フィルム2の対向する表面にそれぞれ形成された厚さ方向にのみ導電性を有する2つの異方性導電体層3a,3cと、これらの異方性導電体層3a,3cの間に形成された等方性導電体層3bとから構成されていてもよい。図12では、全ての導電体層3が、厚さ方向にのみ導電性を有する2つの異方性導電体層3a,3cと、これらの異方性導電体層間3a,3cに形成された等方性導電体層3bとから構成されている例を示している。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2…圧電フィルム
2A…PLLAフィルム
2B…PDLAフィルム
3…導電体層
3a,3c…異方性導電体層
3b…等方性導電体層
5…第1接続部材
6…第2接続部材
7,8…貫通孔
Claims (11)
- 圧電フィルムと導電体層とが交互に積層されてなる圧電フィルム積層体であって、
前記圧電フィルム積層体の一方の表面に最も近い導電体層を1層目の導電体層として、前記圧電フィルム積層体に含まれている複数の導電体層を奇数層目の導電体層と偶数層目の導電体層とに分けたときに、奇数層目の導電体層どうしが、それらの導電体層間の圧電フィルムを貫通しかつ偶数層目の導電体層には電気的に接続されていない第1接続部材によって電気的に接続され、偶数層目の導電体層どうしが、それらの導電体層間の圧電フィルムを貫通しかつ奇数層目の導電体層には電気的に接続されていない第2接続部材によって電気的に接続されており、
隣り合う2つの圧電フィルム間に配置される前記導電体層が、これらの2つの圧電フィルムの対向する表面にそれぞれ形成された厚さ方向にのみ導電性を有する2つの異方性導電体層と、これらの異方性導電体層間に形成された等方性導電体層とから構成されている、圧電フィルム積層体。 - 前記圧電フィルム積層体を変形させたときに、隣り合う2つの圧電フィルムの対向する表面にそれぞれ生じる電荷の符号が等しい、請求項1に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記導電体層が、樹脂組成物と導電性粒子とを含む導電性組成物である、請求項1または2に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記導電体層の厚さが、0.5μm以上20.0μm以下である、請求項3に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記導電性粒子の平均粒子径が0.5μm以上15.0μm以下である、請求項3または4に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記導電体層における前記導電性粒子の含有量が、前記導電性組成物中15質量%以上80質量%以下である、請求項3〜5のいずれか一項に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記圧電フィルム積層体は、ポリ−L−乳酸を主たる成分とする樹脂からなるPLLAフィルムと、ポリ−D−乳酸を主たる成分とする樹脂からなるPDLAフィルムとを、前記圧電フィルムとして含んでおり、前記PLLAフィルムと前記PDLAフィルムとが交互に配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記圧電フィルムが、ポリ−L−乳酸を主たる成分とする樹脂からなるPLLAフィルムである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記圧電フィルムが、ポリ−D−乳酸を主たる成分とする樹脂からなるPDLAフィルムである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧電フィルム積層体。
- 前記圧電フィルムの厚さが、2μm以上30μm以下である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧電フィルム積層体。
- 第1および第2貫通孔を有しかつ積層されるべき複数の圧電フィルムであって、積層された場合に最下層または最上層となる圧電フィルムのいずれか一方を基準として、奇数番目となる複数の第1圧電フィルムと偶数番目となる複数の第2圧電フィルムとを含む複数の圧電フィルムを用意する工程と、
前記各圧電フィルムの前記第1および第2貫通孔内に導電性組成物を充填するとともに、前記各第1圧電フィルムの上面および下面のうちの所定の一方の表面の前記第1貫通孔を含む所定の領域を除いた領域に、前記第2貫通孔を覆う第1導電体層を形成し、前記各第2圧電フィルムの上面および下面のうちの前記所定の一方の表面の前記第2貫通孔を含む所定の領域を除いた領域に、前記第1貫通孔を覆う第2導電体層を形成する工程と、
前記第1圧電フィルムと前記第2圧電フィルムとを、交互にかつ平面視において前記第1貫通孔どうしおよび前記第2貫通孔どうしが整合するよう積み重ねる工程と、
前記第1圧電フィルムと前記第2圧電フィルムとの積層体に対して熱プレスを行う工程とを含む、圧電フィルム積層体の製造方法。
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