JPH06243753A - 電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質な導電性と優れた絶縁信頼性を有しな
がら、導体の高密度化，高細分化が達成できる電極構造
を低コストで提供すること。 【構成】 基体上に導体として絶縁線を配置してなる電
極構造であって、望ましくは該絶縁線が絶縁平角線であ
り、また絶縁線における絶縁層が、電着塗装処理、有機
溶剤処理、および焼付け処理を経て形成されたものであ
ることを特徴とする。 【効果】 静電アクチュエータ用の電極等に用いれば、
従来よりはるかに高効率，高感度，高出力の電極構造を
低コストで提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基体上に絶縁線を配置
してなる電極構造に関し、例えば静電アクチュエータ用
の固定子あるいは可動子等に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】近接型の位置決めセンサや多チャンネル
型の各種スイッチ、あるいは静電アクチュエータ等にお
いて、基体上に導体を平行縞，放射状等にパターン形成
した面状電極が用いられている。図５は静電アクチュエ
ータ用電極を一例とした場合の、該面状電極の模式断面
図であり、導体が平行縞に配置される場合を示したもの
である。図５（ａ）に示すように、１１は基盤となる絶
縁体であり、その表面上に導体１２をピッチＰ２，絶縁
間隔Ｗ２となるよう形成した後、図５（ｂ）に示すよう
に、対外界または導体間の絶縁，耐圧を保つために絶縁
体によるオーバーコート層１３を形成する構成となって
いる。このような面状電極は、実使用上、隣り合った導
体間の絶縁を保ちながら、高密度化，高細分化を要求さ
れる場合が多い。また、各導体に印加される電圧は数百
ボルトに達する場合もある。従来、上記のような面状電
極における導体１２の形成は、エッチング法，印刷法，
メッキ法，蒸着法などによって行われている。また、オ
ーバーコート層１３の形成方法としては、絶縁膜を印刷
にて形成するキャスト法や、フィルム状絶縁体を被覆す
るラミネート法などが用いられている。ところが、上記
のような導体パターンの形成法では、いずれの方法によ
っても、導体の最小幅として０．２〜０．３ｍｍ、絶縁
間隔の最小幅として０．２ｍｍ程度が限界であるため
に、面状電極の高密度化，高細分化にも限界がある。ま
た導体の品質面でも、印刷法，メッキ法，蒸着法などで
は、導電性の良好な導体を得ることが困難である。ま
た、オーバーコート層の形成方法においても、上記キャ
スト法では絶縁皮膜を一定に形成できないため外界に対
する絶縁信頼性に問題があり、ラミネート法では絶縁皮
膜は一定であるが狭い導体間に絶縁フィルムが入り込み
にくいため、導体間の絶縁信頼性に問題がある。さらに
は、導体およびオーバーコート層の上記形成方法は工程
が複雑で長いため、コスト高となる。以上のように、従
来の面状電極は、性能面，品質面，コスト面において種
々の問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題を解消し、高品質な導電性と優れた絶縁信頼性を有し
ながら、導体の高密度化，高細分化が達成できる電極構
造を低コストで提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために電極の導体として絶縁線を用いることに
着目し、さらにこの絶縁線の断面形状が平角形状であれ
ば、容易に高導電性，高絶縁信頼性，高密度，高解像度
を有する電極構造が得られることを見いだし本発明を完
成した。即ち、本発明の電極構造は、基体上に導体とし
て絶縁線を配してなるものであり、望ましくは該絶縁線
として平角線を用いるものである。

【０００５】

【作用】上記構成の電極構造であれば、従来の導体パタ
ーン形成方法では得られなかった極小の導体間距離を容
易に得ることができる。また、従来の劣悪な絶縁性に対
して、一般の絶縁線が示す良好な絶縁性，耐熱特性をそ
のまま電極構造に生かすことができるという特徴によっ
て、高密度、極細ピッチでありながら、高い絶縁信頼性
を有する電極構造を得ることができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例にもとづき具体的に説
明する。図１は、本発明の電極構造を模式的に示す断面
図である。同図においてＡは電極構造であり、導体２を
有する絶縁線３を、基体１の表面に配置する構成であ
る。このような極めて簡単な構成によって、従来に比
べ、性能面，品質面，コスト面において優れた電極構造
が得られる。

【０００７】上記基体１としては、導体，不導体を選ば
ず、どのような材質のものでもよいが、不導体の使用が
好ましく、電極の特性や強度等に対して最適な誘電体を
選択すればよい。

【０００８】上記絶縁線３は、表面に絶縁皮膜を有する
全ての導線が使用できるが、図２に示すように、導体部
２の断面形状が平角状であれば、導体から電極表面まで
の距離が均一化するために印加電圧を効率良く利用で
き、さらに電極表面が平滑化するので特に好ましい。

【０００９】上記導体２の材質としては、導電性のもの
であればどの様なものでもよいが、通常の電気銅，銅合
金，銅クラッドアルミニウム等が好ましく、特に無酸素
銅であれば、上述のように印刷法，メッキ法，蒸着法な
どによる従来の電極に比べ、はるかに導電性の良好な導
体を得ることができる。導体２の断面形状は、通常の丸
型や上述の平角形状等、どの様な形状であってもよい
が、平角形状が好ましい。上記のように、導体２が平角
形状の場合は、厚さ０．０１〜０．５ｍｍ，幅０．１〜
５ｍｍの範囲内による平角形状が特に好適に用いられ、
目的の電極構造に対して最適な形状を選択することがで
きるが、絶縁平角線の製造技術の進歩に伴い、さらに極
細の平角形状の使用が期待できる。

【００１０】絶縁線３の絶縁皮膜材料としては、ポリウ
レタン，ポリエステルやこれらの変性体、ポリイミド，
ポリイミドアミド，アクリル系樹脂など、一般の絶縁線
の絶縁皮膜に用いられる全ての材料が使用でき、電極に
要求される絶縁性や耐熱特性に応じて選択すればよい。

【００１１】絶縁皮膜の形成方法としては、公知の方法
を用いればよく、一般のエナメル電線における皮膜形成
法などが絶縁特性上好ましい。特に、導体２が平角形状
である場合、この表面に対する上記絶縁皮膜材料による
皮膜の形成法としては、 (1)断面形状が丸型の導体（丸導体）に絶縁皮膜をディ
ップコートした後圧延し、絶縁平角線とする方法。 (2)丸導体を圧延し平角状とした後に絶縁皮膜をディッ
プコートする方法。 (3)丸導体を圧延し平角状とした後に絶縁皮膜を電着
し、必要に応じて後処理を施す方法。 などが代表的な方法として例示される。上記(1)〜(3)の
中では、絶縁平角線の形成方法として(3)が最も好まし
い方法であり、皮膜の均一性，薄さ，耐電圧性について
優れた品質を得ることができる。特に、導体の厚さ：幅
の比率が１：２０以上にもなるような偏平の平角形状導
体に対して、該導体のコーナー部に形成された絶縁皮膜
厚さが、該導体の平坦部に形成された絶縁皮膜厚さの
１．１倍以上であり、かつ、該平坦部の厚さが０．０３
ｍｍ以下（最小皮膜厚さ１．５μｍ）であるような、他
の形成方法では得られない超薄膜の、優れた絶縁皮膜が
形成できる。

【００１２】上記(3)に示すような導体に絶縁皮膜を電
着し後処理を施す方法においては、以下の条件によっ
て、最も高品質の皮膜が得られる。 (1)絶縁皮膜材料として電着用水分散樹脂ワニスを用い
る。特にアクリル系樹脂の水分散ワニスが好ましい。 (2)絶縁皮膜の形成方法として、上記水分散樹脂ワニス
に導体を浸漬し、電着塗装を行なう。 (3)上記電着塗装の後処理方法として、１価又は多価ア
ルコール，セロソルブ類，含窒素溶剤，含イオン溶剤な
どの有機溶剤槽あるいはこれら有機溶剤の蒸気中やミス
ト中を通過させた後、乾燥、焼き付けを行なう。 上記のような方法が、一般の導線や特に平角形状の導体
表面に絶縁皮膜を形成する方法としては好ましい。ま
た、上記方法に限らず、平角状導線に対する絶縁皮膜形
成技術の進歩に伴い、最適の品質の絶縁平角線を用いれ
ばよい。上記平角状導線に対する絶縁皮膜形成のさらに
詳しい説明については、特開平３−２４１６０９に詳細
に開示されている。

【００１３】上記方法によって得られる平角線を用いて
電極構造を形成すれば、従来の電極構造では得られなか
った高密度、極細ピッチの電極を得ることができる。即
ち、従来の電極構造が、導体の最小幅として０．２〜
０．３ｍｍ、絶縁間隔の最小幅として０．２ｍｍ、電極
最小ピッチとして０．４ｍｍ程度が限界であったのに対
して、本発明の電極構造によると導体の最小幅として
０．１ｍｍ、絶縁間隔の最小幅として３μｍ、電極最小
ピッチとして０．１０３ｍｍが得られるのである。

【００１４】基体１上に絶縁線２を固定する方法として
は、各種接着剤や超音波溶着など種々の方法を用いれば
よいが、通常のコイル用導線と同様に絶縁線の最外層に
自己溶着層を設ければ、容易に接着が可能となる。基体
１上に絶縁線２を配置する場合のパターンとして、平面
や曲面の基体上に、絶縁線を平行状，放射状に配置すれ
ば、種々の静電アクチュエータ用電極として用いること
が可能であり好ましい。基体上に絶縁線２を配置する方
法としては、複数のノズルから絶縁線を送り出し、基体
上に配置する方法や、平行状配置の場合、基体を大口径
の筒状にセットし、その周囲に該導線を整列巻きし、上
記方法で固定した後、切り開いて１枚の電極シートを得
る方法など種々の方法が例示される。

【００１５】また、本発明の電極構造は、図３（ａ）に
示すように、平角線３を立体的に交互に積層することが
容易であり、これに絶縁充填材４を施せば、電極面に投
影される導体間の距離はゼロとなる。さらに、図３
（ｂ）に示すように、２種類の幅の平角線３Ａ，３Ｂを
用いれば、さらに容易にこれを得ることができる。

【００１６】本発明の電極構造と従来のものとを、導体
面積密度と導体本数密度において比較し、数値で示す。 〔導体面積密度比較〕導体密度を比較するために、従来
の電極構造における最小導体幅と同じ導体幅０．２ｍｍ
の平角線を用いて電極構造を形成し、その電極表面に投
影した導体面積が占める面積占有率を比較する。現在の
絶縁平角線の最小絶縁皮膜厚さとしては、上記電着塗装
方法によって全周均一に１．５μｍが可能であるから、
導体間の絶縁間隔Ｗ１が３μｍの電極構造が得られる。
これに対して、従来法による電極構造では導体間の最小
の絶縁間隔Ｗ２は０．２ｍｍである。従って、電極表面
に投影した導体が占める面積占有率は、 本発明の電極構造 ： ９８．５ 〔％〕 従来の電極構造 ： ５０ 〔％〕 となり、同じ導体幅０．２ｍｍによる比較では、本発明
の電極構造の導体面積占有率が従来のものに比べて、２
倍近くも高密度であり、全面導体に近い高効率の電極構
造となっていることがよくわかる。

【００１７】〔導体本数密度比較〕単位長さ当たりの導
体本数を比較するために、絶縁平角線の導体として現在
得られる最も幅の狭い０．１ｍｍのものを用いて最小ピ
ッチの電極構造を作製し、従来の電極構造の最小ピッチ
のものと比較する。絶縁平角線の最小絶縁皮膜厚さは上
記と同様に全周均一に１．５μｍが可能であるから、各
々の最小ピッチＰ１およびＰ２は、 本発明の電極構造 ： ０．１０３ 〔ｍｍ〕 従来の電極構造 ： ０．４ 〔ｍｍ〕 となり、従来の１／４に近い最小ピッチが得られる。ま
た、幅の狭い導体を用いると、通常は導体面積の占有率
が低下するが、本発明は最小ピッチの場合でも導体面積
の占有率が９７〔％〕と極めて高く、従来の５０％をは
るかに上回り、高効率、高出力の電極構造となることが
よくわかる。

【００１８】〔耐電圧特性試験１〕上記ピッチ比較で示
した電極構造の線間耐電圧を、図４（ａ）に示す結線に
よりテストした。ただし、厚さ２ｍｍのポリエステルフ
ィルムを基体１として用い、平角線３は、上記導体の平
角形状に対して、絶縁皮膜としてエポキシ−アクリル樹
脂を電着し、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の蒸気中
を通過させた後、約３５０〜４００℃で焼き付けたもの
であり、該皮膜の厚さは、１．５μｍでほぼ均一に平角
形状の周囲を被覆しており、導体間距離は一様に３μｍ
であった。耐電圧試験の結果、線間耐電圧は５００Ｖを
示し、極細ピッチの構成でありながら、優れた線間耐電
圧特性を有する電極構造であることが確認できた。

【００１９】〔耐電圧特性試験２〕上記密度比較で示し
た電極構造の、外部導体に対する耐電圧を、図４（ｂ）
に示す結線によりテストした。使用した電極構造の各材
料は上記と同様であり、外部導体４として銅板を負極に
接続し、電極面上に密着させた。耐電圧試験の結果、外
部導体４に対する耐電圧は２５０Ｖを示し、高密度で有
りながら、安全性の高い電極構造であることが確認でき
た。

【００２０】本発明の電極構造は、近接型の位置決めセ
ンサや多チャンネル型の各種スイッチ等の制御機器に好
適に用いることができる。また、静電アクチュエータ用
の固定子，可動子として用いれば、従来の導体パターン
形成方法では達成できなかった高密度、極細ピッチの電
極構造となり、高効率，高出力の特性が得られるので好
ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来の導体パターン形成方法では得られなかった極小の
導体間距離および導体ピッチを容易に得ることができ
る。また、通常の絶縁線が示す良好な絶縁性，耐熱特性
を、そのまま電極構造上に生かすことができる。従っ
て、高い導電性と優れた絶縁信頼性を有しながら、高密
度で極小ピッチの導体配列を有する電極構造が容易に得
られるため、これを静電アクチュエータ用電極等に用い
れば、従来よりはるかに高効率，高感度，高出力の面状
電極構造を低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極構造を模式的に示す断面図であ
る。

【図２】平角線を用いた場合の電極構造を模式的に示す
断面図である。

【図３】平角線を用いた場合の電極構造の一実施態様を
模式的に示す断面図である。

【図４】本発明の電極構造に対する耐電圧試験の結線を
示す図である。

【図５】従来の電極構造の模式断面図である。

【符号の説明】

Ａ 電極構造 １ 基体 ２ 絶縁線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に導体として絶縁線を配置してな
   る電極構造。
2. 【請求項２】 絶縁線が絶縁平角線である請求項１記載
   の電極構造。
3. 【請求項３】 絶縁線における絶縁層が、電着塗装にて
   形成されたものである請求項１記載の電極構造。
4. 【請求項４】 絶縁線における絶縁層が、電着塗装処
   理、有機溶剤処理、および焼付け処理を経て形成された
   ものである請求項１記載の電極構造。