JPS6140072A - 可撓性圧電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕　　　一 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
子圧電体牛可撓性電樹シートと保護膜よりなり、信号を
ヤ出じ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、省スペニ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、ソケットに高分予圧電体を直接挿入してその
電極よりソケッ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６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６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によって接着
した場合である。導電性接着剤４は高分子圧電体ｌ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６図（Ｂ）の例は高分子圧電体１の両面に電極を兼ね
た導電性ゴムシート５ａ　、　５ｂを圧着させ、この導
電性ゴムシー）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３ａ、　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１鶴以
上の厚さになってしまい、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６図（Ｃ）の例は高分子圧電体１０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８
ａ　、　８ｂを添着し、その各リード接続部７ａ　、　
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ってしまい、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＜シ過ぎると、
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。

本発明者は、かかる従来例の欠点を改良するため、厚さ
が薄く可撓性と機械的強度に優れ適度の剛性を有する圧
電素子を提案し別に出願している。

この可撓性圧電素子を第１図及び第２図を参照して説明
すると、これは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１
３ａに跨がっ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とよりなり
、可撓性電極シート９の薄膜電極１１を第５図示のよう
に高分子圧電体ｌの全面に亘る大きさに形成したもので
、薄形部品で構成されているので、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
とかでｈ、大きな信号出力を得ることができることは勿
論、リード部分１３ａ、１３ｂにリード線をハンダ付は
等により十分な強度で取り付けることができ、かつリー
ド部分１３ａ、１３ｂのソケットへの挿入・抜き出しを
容易に行える等の効果を奏す為。“ 本発明は上記従来例の欠点を改良し、′かつ上記本発明
者が提案した別出願可撓性圧電素子（以下別出願素子と
いう）において所要の剛性を確保しつつより一層の柔軟
性をもった圧電素子を得るために鋭意検討した結果なさ
れたものであって、その目的とするところは、上記別出
願素子よりも柔軟性に冨み、高感度の可撓性圧電素子を
提供することである。　　　　　　　　′ 〔目的を達成するための手段〕 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１１ａを存する高分
子圧電体１と、この高分子圧電体ｌ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ｌ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に跨がっ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とよりなる可
撓性圧電素子において、可撓性電極シート９の薄膜電極
１１の少なくとも薄膜リード部側に細巾電極部を形成す
ることにより第５図示のような高分子圧電体ｌの全面に
亘る大きさの薄膜電極１１を用いる場合よりも柔軟性を
もたせるようにしたものである。

高分子圧電体１としては、例えばポリアセクール樹脂と
アクリロニトリル・ブタジェンラバーの混合物等のプラ
スチックにチタン酸・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ックスの微粉末
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）共重合体樹脂のキャスト
フィルムもしくは加熱成形フィルムを延伸した配向フィ
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。

薄膜電極１１ａは蒸着やスパッタリング等の公知の方法
によって高分子圧電体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
ット（Ｆ　Ｐ　Ｃ）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、高分子フィルム１４上に薄膜リード部
１３ａと、リード部１３ｂを有する薄膜電極１１とを形
成し、かつ薄膜電極１１の少なくとも薄膜リード部１３
ｂ側に細巾部を形成し、該細巾部１１１の幅１を薄膜電
極の幅６より狭くしてなるものである。

特に図に示すように薄膜電極１１の少なくとも薄膜リー
ド部１３ｂ側を蛇行状とするのが好ましい。

薄膜リード部１３ａと薄膜電極１１は、高分子フィルム
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。

高分子フィルムとしては厚さ２５〜５０μｍのポリイミ
ドや厚さ５０〜２５０μ川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、スチッ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はフィルム１４の端部に並設さ
れるが、第１図、第３図及び第４図示のように同一面上
に隣接して並設しても、また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としては銅箔等が用いられ、保護レー
ト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、上記高分子フィルム１４と同様のものあるいはシリ
コンゴム等の可撓性ゴムシートや各種のコーティング剤
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って接着さ
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１３ａ、　１３ｂに集め、またリード
線あるいはソケットを通じて該シート９上のり、−ド部
１３ａ、１３ｂ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薄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
導電性接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
の接着によってリード部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１５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　　、　１３ｂ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。

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、またソケットを用いる場合にはリ
ード部１３ａ、１３ｂをソケッ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、１３ｂのソケットへの挿入・抜き出し
も容易に行えるものである。

本発明によって構成された可撓性圧電素子は、可撓性電
極シート９の薄膜電極１１の少なくとも一部に細巾電極
部を形成し、この細巾電極部１−Ｌの幅讐、を、薄膜電
極１１ｚの幅−２より狭くしであるので、高分子圧電体
ｌの全面に亘る大きさの薄膜電極１１を用いる場合より
も柔軟性をもたせることができる。

従って素子の感度を高めることができ、特に低周波域で
の感度を向上することができる。

また細巾部の幅Ｗ２を変化させると、幅方向に占める電
極１１の面積が変化するから、リードセンサの共振周波
数を簡単に変化することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明素子の第一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、ｌｌａはその
一方の面に形成した薄膜電極でｈる。９は可撓性電極シ
ートで、高分子フィルム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、高分子圧電
体１の他方の面に接着される。

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、かつ薄膜電極１１の全体を蛇行した線
状部とし、この蛇行した線状部よりなる薄膜電極１１の
細巾部１１１の幅−１を薄膜電極の幅６より狭くしてな
るものである。

１２は導電性粘着剤付き銅箔、１０は高分子フィルムよ
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の他方の面を接着剤によって接着し、その一方の薄
膜電極１１ａと薄膜リード部１３ａを両者に跨がって導
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
護膜ＩＯを接着剤によって接着せしめる。１５は絶縁塗
料である。

また、本発明素子は、可撓性電極シート９として第３図
示のように薄膜電極１１のリード部側部分のみを蛇行し
た線状部としたものや第４図示のように多数の電極部分
を細巾部で連結したような構造になっているものを用い
て上記と同様に構成することができる。

上記いずれの構造の本発明素子においても信号取り出し
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　　、　１３
ｂをソケッ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。

〔発明の効果〕

上述のように本発明素子によれば、一方の面に薄膜電極
１１ａ−ｔ−存する高分子圧電体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ｌの一方の面の薄膜電極１
１ａ’と薄膜リード部１３ａに跨がって接合された接続
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とよりなる可撓性圧電素子において、可撓
性電極シート９の薄膜電極１１の少なくとも薄膜リード
部側に細巾電極部を形成しであるので、高分子圧電体ｌ
の全面に亘る大きさの薄膜電極１１を用°いる場合より
も柔軟性をもたせることができるから、素子の感度を高
めることができ、特に低周波域での感度を向上すること
ができるばかりでなく、線状部の幅方向部分１１□の幅
−２を変えることにより幅方向に占める電極１１の面積
が変化するから、リードセンサの共振周波数を簡単に変
化することができる。

【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図は本発明における可撓性
電極シートの他例を示す平面図、第４図は同じく可撓性
電極シートの更に他例を示す平面図、第５図は別発明に
おける可撓性電極シートを示す平面図、第６図（＾）〜
（Ｃ）は従来素子の各側を示す斜視図である。 ■・・・・・・高分子圧電体、９・・・・・・可撓性電
極シート、１０・・・・・・保護膜、ｌｌａ、１１・・
・・・・薄膜電極、１２・・・・・・接続用導電体、１
３ａ・・・・・・薄膜リード部、１３ｂ・・・・・・リ
ード部。 箋１房 簿２目 ＄９目 箋５頂 箋θ目 （Ａ〕 〔１３］ ［Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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１３ａに跨がって
   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とよりなる可撓性圧電素子
   において、可撓性電極シート９の薄膜電極１１の少なく
   とも薄膜リード部側に細巾電極部を形成したことを特徴
   とする可撓性圧電素子。