JPH0412634B2 - - Google Patents

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JPH0412634B2
JPH0412634B2 JP59162670A JP16267084A JPH0412634B2 JP H0412634 B2 JPH0412634 B2 JP H0412634B2 JP 59162670 A JP59162670 A JP 59162670A JP 16267084 A JP16267084 A JP 16267084A JP H0412634 B2 JPH0412634 B2 JP H0412634B2
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JP
Japan
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thin film
lead
piezoelectric material
film electrode
polymer piezoelectric
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JP59162670A
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JPS6140071A (ja
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Tomonobu Tomita
Hiroshi Takami
Atsushi Tanaka
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication of JPH0412634B2 publication Critical patent/JPH0412634B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041Beam type
    • H10N30/2042Cantilevers, i.e. having one fixed end

Landscapes

  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は変位発生素子、焦電素子、あるいは振
動子として使用できる柔軟性に優れた圧電素子に
係り、特に高分子圧電体と可撓性電極シートと保
護膜よりなり、信号取り出しや電圧印加のための
リード線を直接ハンダ付けすることが可能な可撓
性圧電素子に関する。
〔従来の技術〕
高分子圧電体は薄膜形成が容易で、且つ可撓性
を有するので、省スペースで取り付けることがで
き、特に屈曲部への取り付けが容易であり、大き
な変形を与えることができる等の優れた性質を有
している。
高分子圧電体の表面から電極を通して電気信号
を取り出したり、あるいは電極に電圧を印加して
変位を生じせしめるために、両電極に信号取り出
しや電圧印加のためのリード線を接続する場合が
ある。
しかし高分子圧電体は低い軟化温度を有してい
るので、高温度に耐える無機圧電体のようにその
両電極にリード線を直接ハンダ付けすることがで
きない欠点を有している。また、ソケツトに高分
子圧電体を直接挿入してその電極よりソケツトを
通して信号を取り出そうとしても、高分子圧電体
の種類にもよるが、柔らか過ぎて挿入できない
か、あるいは硬いが脆くて繰り返しの挿入・抜き
出しに耐えられない等の欠点を有している。
従来は高分子圧電体の両電極にリード線を接続
するため第5図A〜Cに示すような手段が用いら
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 第5図Aの例は高分子圧電体1の両電極2a,
2bにリード線3a,3bを導電性接着剤4によ
つて接着した場合である。導電性接着剤4は高分
子圧電体1の可撓性を損なわないようにその一部
にのみ塗布されるので、リード線3a,3bと電
極2a,2bとの接着強度は弱く、特に振動子と
して用いるにはその接着強度が不足し耐久性に欠
ける欠点がある。また、曲げ変形時に圧電体1の
両面に発生する電荷量がほぼ等しくなるため小さ
な出力信号しか得られないという致命的な欠点が
ある。
第5図Bの例は高分子圧電体1の両面に電極を
兼ねに導電性ゴムシート5a,5bを圧着させ、
この導電性ゴムシート5a,5bと高分子圧電体
1との間にそれぞれ部分的に金属片6a,6bを
挿入し、この各金属片6a,6bにリード線3
a,3bをハンダ付けする場合である。低い導体
抵抗を実現するため導電性ゴムシート5a,5b
は、例えば両面合わせて1mm以上の厚さになつて
しまい、大きな変位を生じせしめることが困難に
なり、省スペースで取り付けることができなくな
る欠点がある。また、曲げ変形時の信号を大きく
するには相対する導電性ゴムシート5a,5bの
厚さに大差をつけなければならないなど構造上の
欠点を有している。
第5図Cの例は高分子圧電体1の両面にリード
線接続部7a,7bを有する金属箔よりなる薄い
電極8a,8bを添着し、その各リード接続部7
a,7bにリード線3a、3bをハンダ付けする
場合である。これでは素子全体が硬くなつてしま
い、大きな曲げ変位を必要とする素子には不適当
である。素子に柔軟性をもたせるため電極8a,
8bを薄くし過ぎると、リード接続部7a,7b
の強度が低下し使用に耐えない欠点を生じる。
本発明はかかる従来例の欠点に鑑みてなされた
ものであつて、その目的とするところは、厚さが
薄く可撓性と機械的強度に優れ適度の剛性を有
し、省スペースで取り付けることができると共に
大きな変位を生じせしめたり、大きな曲げ変位を
与えたりすることができ、大きな信号出力を得る
ことができることは勿論、リード線を十分な強度
で取り付けることができ、かつリード部のソケツ
トへの挿入・抜き出しも容易に行える可撓性圧電
素子を提供することである。
〔問題点を解決するためと手段〕
本発明素子は上記の目的を達成するため、第1
図及び第2図示のように一方の面に薄膜電極11
aを有する高分子圧電体1と、この高分子圧電体
1の一方の面の薄膜電極11aに接続される薄膜
リード部13aと、高分子圧電体1の他方の面に
接合するリード部13bを有する薄膜電極11と
を備えた可撓性電極シート9と、高分子圧電体1
の一方の面の薄膜電極11aと薄膜リード部13
aに跨がつて接合された接続用導電体12と、こ
の接続用導電体12の表面と高分子圧電体1の一
方の面の薄膜電極11a露出面に接合された保護
膜10とよりなる構成としたもので、薄形部品の
使用により素子全体の厚さを薄く可撓性と機械的
強度に優れ適度の剛性を有するものとすることが
できると共に、両リード部13a,13bにリー
ド線を接続したり、ソケツトに両リード部13
a,13bを挿入し、これより抜き出したりする
ことができるようにしたものである。
高分子圧電体1としては、例えばポリアセター
ル樹脂とアクリロニトリル・ブタジエンラバーの
混合物等のプラスチツクにチタン酸・ジルコン酸
鉛やチタン酸鉛もしくはチタン酸バリウム等の強
誘電性セラミツクスの微粉末を分散させ、これを
高電圧下で分極処理して得られた圧電体、あるい
はポリ弗化ビニリデン樹脂やポリ(シアン化ビニ
リデン・酢酸ビニル)共重合体樹脂のキヤストフ
イルムもしくは加熱成形フイルムを延伸した配向
フイルム等を高電圧下で分極処理して得られた圧
電体を用いることができるが、延伸工程を経るこ
とにより得られた配向性を有する圧電体をユニモ
ルフ型素子として用いる場合には、配向と直角方
向には小さな圧電性しか得られないので、その延
伸方向が素子の屈曲方向と同一方向となるように
構成する必要がある。また本発明の構成による素
子を可撓性を有する焦電素子として屈曲部に貼付
して用いる場合には方向に留意する必要がないこ
とは記す迄もない。
高分子圧電体1の一方の面には薄膜電極11a
を必要とするが、他方の面には設けなくてもよ
い。この場合、可撓性電極シート9の薄膜電極1
1が高分子圧電体1の他方の薄膜電極を兼ねるこ
とになるが、高分子圧電体1との接触を良好にす
るため、高分子圧電体1の他方の面にも図示のよ
うに薄膜電極11bを設けることが望ましい。薄
膜電極11a,11bは蒸着やスパツタリング等
の公知の方法によつて高分子圧電体1の面に設け
られる。
可撓性電極シート9はフレキシブル・プリン
ト・サーキツト(FPC)と呼ばれているもので、
高分子圧電体1を保持すると共に、信号取り出し
や電圧印加のための役目を果たし、高分子フイル
ム14上に薄膜リード部13aと、リード部13
bを有する薄膜電極11が形成されてなるもので
ある。
薄膜リード部13aと薄膜電極11は、高分子
フイルム14に金属箔を接着し、この金属箔をエ
ツチングすることにより所要パターンに形成する
ことができる。
高分子フイルムとしては厚さ25〜50μmのポリ
イミドや厚さ50〜250μmのポリエステルあるい
はナイロンなどの耐薬品性、耐熱性に優れ、また
剛性が高く機械的強度の大きなプラスチツクフイ
ルムが用いられ、金属箔としては厚さ35μm程度
の銅箔等が用いられる。
リード部13a,13bはフイルム14の端部
に形成されるが、第1図示のように同一面上に隣
接して並設しても、また第3、第4図示のように
スルーホールなどの公知技術により一方のリード
部13bを他方のリード部13a側とは反対の面
に相対向して並設してもよい。
接続用導電体12としては銅箔導電塗料等が用
いられ、保護膜10としては可撓性電極シート9
と共に内部を保護するもので、可撓性を有し、高
分子圧電体1よりも弾性率の小さいものが圧電素
子の特性を損なわないので好ましく、上記高分子
フイルム14と同様のものあるいはシリコンゴム
などの可撓性シートや各種のコーテイング剤を用
いることができる。
高分子圧電体1、可撓性電極シート9及び接続
用導電体12の相互の導電部間は可撓性を有し圧
電特性を低下させない公知の各種導電性粘着剤や
接着剤によつて接着されるが、高分子圧電体1に
生じた表面電荷を有効にシート9上のリード部1
3a,13bに集め、またリード線あるいはソケ
ツトを通じて該シート9上のリード部13a,1
3bに供給された電気信号を有効に高分子圧電体
1に印加するため、粘着剤や接着剤の厚さは電気
信号を伝えるに充分な厚さにすることが好まし
い。絶縁性粘着剤や接着剤を用いることもできる
が、この場合は部分的に接着し、導通状態を確保
し信号の取り出しや電圧印加ができるようにする
ことは勿論である。
接続用導電体12として金属箔を用いた場合の
接着には導電性粘着剤あるいは接着剤付きのもの
を用いると、金属箔が補強され施工性が増大する
ので好ましい。金属箔12の接着によつてリード
部13a,13bが導通する場合には、第1図示
のようにリード部13bの当該部分に絶縁塗料1
5を塗布すればよい。
保護膜10としてシートを用いる場合の接着に
は公知の各種粘着剤や接着剤を用いることがで
き、また、シートに代えてリード部13a,13
bの端部を除く素子全体に絶縁塗料を塗布するこ
とにより保護膜を形成することもできる。
本発明によつて構成された可撓性圧電素子は、
例えば素子に曲げ変形あるいは振動を与えると高
分子圧電体1の相対する面に異なつた力学的歪を
与えることができ、リード部13a,13bより
大きな信号出力を得ることができる。また、リー
ド部13a,13b間に交流電圧を印加すると、
交流電圧が高分子圧電体1の両面に加わり、その
周波数に同期して素子を振動させることができ
る。
信号の取り出しや電圧印加のためリード線を接
続する場合は、リード部13a,13bにリード
線をハンダ付けにより接続し、またソケツトを用
いる場合にはリード部13a,13bをソケツト
に挿入すればよい。この場合、素子は柔軟性と適
度の剛性を有しているので、リード部13a,1
3bのソケツトへの挿入・抜き出しも容易に行え
るものである。
〔実施例〕
第1図は本発明素子の第1実施例を示す部分分
解斜視図、第2図はその断面図である。
第1、第2図において1は高分子圧電体、11
a,11bはその薄膜電極である。9は可撓性電
極シートで、高分子フイルム14の一面に、一方
の薄膜電極11aに接続される薄膜リード部13
aと、他方の薄膜電極11bに接着される、リー
ド部13bを有する薄膜電極11とを、両リード
部13a,13bが一端部に幅方向に隣接して並
設されるよう形成してなるものである。
12は導電性粘着剤付き銅箔、10は高分子フ
イルムよりなる保護シートである。
そして可撓性電極シート9の薄膜電極11に高
分子圧電体1の他方の薄膜電極11bを導電性接
着剤によつて接着し、その一方の薄膜電極11a
と薄膜リード部13aを両者に跨がつて導電性粘
着剤付き銅箔12を接着して接続すると共に、こ
の銅箔12の表面と一方の薄膜電極11aの露出
面に保護シート10を接着剤によつて接着せしめ
る。15は絶縁塗料である。
第3図は第2実施例を示す部分分解斜視図、第
4図はその断面図である。
この第2実施例では高分子フイルム14の一面
に、一方の薄膜電極11aに接続される薄膜リー
ド部13aと、他方の薄膜電極11bに接着され
る薄膜電極11とを長さ方向に隣接するよう形成
し、高分子フイルム14の他面において一面の薄
膜電極11とスルーホールで連通するリード部1
3bをリード部13aと相対向して形成してなる
可撓性電極シート9を用いる以外、第1実施例と
同様に構成されている。
上記のような構成の第1、第2実施例による可
撓性圧電素子は、信号取り出しや電圧印加のた
め、リード部13a,13bにリード線を接続
し、あるいはリード部13a,13bをソケツト
に差し込むことにより外部電気回路と接続するこ
とができる。
具体例を示すと、高分子圧電体1としてポリア
セタール樹脂とアクリロニトリル・ブタジエンラ
バーの混合物にチタン酸・ジルコン酸鉛やチタン
酸鉛・チタン酸バリウム等の強誘電性セラミツク
スの微粉末を分散させ、これを高電圧下で分極処
理して得られた厚さ100μm、幅10mm、長さ30mm
の大きさを有し圧電定数d31=17PC/Nである圧
電体の両面に蒸着法によりアルミ薄膜電極11
a,11bを形成したものを用い、可撓性電極シ
ート9として厚さ150μm、幅10mm、長さ50mmの
大きさのポリエステルフイルム14の一面に、銅
薄膜リード部13aと薄膜電極11とを35μmの
厚さに長さ方向に隣接するよう形成し、該フイル
ム14の他面に薄膜電極11とスルーホールで連
通するリード部13bをリード部13aと相対向
して形成したものを用い、接続用金属箔12とし
て厚さ35μm、縦10mm、横10mmの大きさの銅箔を
用い、保護シート10として厚さ10μm、幅10
mm、長さ40mmの大きさのポリエステルフイルムを
用いて本発明素子を構成し、素子先端に1mmP-P
の変位を与えたところ、0.25VP-Pの電圧が得られ
た。
〔発明の効果〕
上述のように本発明素子によれば、高分子圧電
体1、可撓性電極シート9、接続用導電体12及
び保護膜10等の薄形部分で構成さるているの
で、素子全体の厚さを薄く可撓性と機械的強度に
優れ、適度の剛性を有するものとすることができ
るため、省スペースで取り付けることができると
共に、大きな変位を生じせしめたり、大きな曲げ
変位を与えたりすることができ、大きな信号出力
を得ることができることは勿論、リード部13
a,13bにリード線をハンダ付け等により十分
な強度で取り付けることができ、かつリード部1
3a,13bのソケツトへの挿入・抜き出しも容
易に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明素子の第1実施例を示す部分分
解斜視図、第2図はその断面図、第3図は第2実
施例を示す部分分解斜視図、第4図はその断面
図、第5図A〜Cは従来素子の各例を示す斜視図
である。 1……高分子圧電体、9……可撓性電極シー
ト、10……保護膜、11a,11b,11……
薄膜電極、12……接続用導電体、13a……薄
膜リード部、13b……リード部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一方の面に薄膜電極11aを有する高分子圧
    電体1と、この高分子圧電体1の一方の面の薄膜
    電極11aに接続される薄膜リード部13aと、
    高分子圧電体1の他方の面に接合するリード部1
    3bを有する薄膜電極11とを備えた可撓性電極
    シート9と、高分子圧電体1の一方の面の薄膜電
    極11aと薄膜リード部13aに跨がつて接合さ
    れた接続用導電体12と、この接続用導電体12
    の表面と高分子圧電体1の一方の面の薄膜電極1
    1a露出面に接合された保護膜10とよりなる可
    撓性圧電素子。
JP16267084A 1984-07-31 1984-07-31 可撓性圧電素子 Granted JPS6140071A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JP16267084A JPS6140071A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 可撓性圧電素子

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JPS6140071A JPS6140071A (ja) 1986-02-26
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WO2017013224A1 (en) 2015-07-21 2017-01-26 Koninklijke Philips N.V. Transducer laminate

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