JPS636885A - バイモルフ構造の高分子圧電シ−トの作製方法 - 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〉 本発明は、導電膜を挟んで２枚の圧電フィルムを重ね合
わせたバイモルフ構造を有し、触覚センナなどとして用
いられる高分子圧電シートの作製方法に関する。

〈従来の技術〉 一般に、この種のバイモルフ構造の高分子圧室シートは
、薄くて柔軟性に富み、どこにでも貼り付けることがで
き、加えられた圧力に応じた電気信号を出力するなど種
々の利点を有するため、近年、従来の歪ゲージに代わっ
て圧力や歪を検出する触覚センサとして知能ロボットの
ハンドなどに用いられ始めた。そして、この高分子圧電
シートは、従来、熱圧着法や接着剤接着法によって製造
されている。

上記高分子圧電シートを構成する高分子圧電材料は、主
としてフッ素系ポリマが用いられ、たとえば、次に列挙
したものが用いられる。

１、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）２、ポリフッ化
ビニリデンにセラミクスの微粉末を分散させた材料（本
出願人の登録商標ビエゼル） ３、フッ化ビニリデンと３フツ化エチレンの共重合体（
以下ＶＤＰ／ＴｒＰＥと略す）上記熱圧着法は、第６図
のフローチャートに示すように、（ａ）例えばポリフッ
化ビニリデンと３フブ化エチレンの共重合体からなる厚
さ５０μｍ程度の２枚の矩形フィルムおよび厚さＳμズ
程度の矩形Ａ（箔を洗浄し、（ｂ）２枚の矩形フィルム
間に矩形ＡＱ箔を挟んで１４０°Ｃの温度下で両側から
６０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の圧力で押圧して熱圧着した後
、（Ｃ）−体化された矩形フィルムの両面にＡρを蒸着
し、（ｄ）！後にＡＱ層を介して高分子圧電材料のフィ
ルムに１００ＭＶ／ｍ程度の高電界を印加して分極を行
なうものである。また、上記接着剤接着法は、高分子圧
電材料の２枚のフィルムをまず夫々分極し、分極された
各フィルムの片面にＡＱを蒸着し、蒸着面をエポキシ樹
脂系やシアノアクリレート系の接着剤で互いに貼り合わ
せた後、さらに表裏面にＡＱを蒸着するものである。

・〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記従来の熱圧着法では、分極（ｄ）が最終
工程となっている。これは、分極処理されたＶＤＦ／Ｔ
ｒＰＥの残留分極率を縦軸に、温度を横軸に夫々プロッ
トして示した第７図から明らかなように、６０℃で分極
の略５０％が、８０℃で分極の略１００％が消えてしま
うからである。即ち、熱圧着（ｂ）の温度が１４０℃と
高温なので熱圧着工程以前に分極処理を行なっても無駄
で、自ずと最後に分極処理をせざるを得ないのである。

そして、このことが従来の熱圧着法の欠点に他ならない
。なぜなら、ＶＤＦ／ＴｒＦＥは、圧電性を発現せしめ
るための分極処理において高電界が印加されるため、熱
圧着時に洗浄不良で挟み込んだごみ等に起因して頻繁に
絶縁破壊を生じ、製品そのものが不良になることが多く
、不良になるかどうかは最終工程で初めて分かり、その
場合は前工程でかけた労力が全て無に帰すからである。

勿論より注意深いごみの洗浄によっである程度の改善は
期待されるが、抜本的問題解決は図り得ない。また、第
６図中に示すように熱圧着に相当長時間（約２．５時間
）を要することも欠点の一つである。

−方、上記従来の接着剤接着法では、接着剤が固まって
硬化するため、高分子圧電材料が本来有する柔軟性が損
なわれて、触覚センサとして機能し得ないという欠点が
ある。

そこで、本発明の目的は、熱圧着法によらないで分極処
理をできるだけ前工程に置くことかでき、かつ高分子圧
電材料の柔軟性を損なわずに製作歩留まりを向上させる
ことができるバイモルフ構造の高分子圧電シートの作製
方法を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明のバイモルフ構造の高
分子圧電シートの作製方法は、高分子圧電材料からなる
２枚のフィルムを夫々分極処理し、分極処理された上記
２枚のフィルムの片面に夫々導電膜を形成し、上記２枚
のフィルムの導電膜が形成された片面を互いに粘着剤で
貼り合わせることを特徴とする。

く作用〉 本発明によれば、分極処理された２枚の高分子圧電材料
のフィルム片面に夫々導電膜を形成し、導電膜が形成さ
れた片面を互いに熱を加えることなく粘着剤で貼り合わ
せてバイモルフ構造を作製しているので、初期工程で分
極処理を行なって絶縁破壊の確認ができるとともに、貼
り合わ仕に粘着剤を用いるから、高分子圧電材料本来の
柔軟性が損なわれることがない。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はバイモルフ構造の高分子圧電シートの作製方法
の一実施例を示すフローチャートであり、ステップ（ａ
）は分極処理すべき高分子圧電材料であるＶＤＦ／Ｔｒ
ＦＥからなる２枚のフィルムおよび分極処理に用いる２
枚のＡ＆箔と２枚のフッ素樹脂系シート（たとえばダイ
キン工業（味）製ネオフロンシート）を作製する準備工
程、ステップ（ｂ）は上記２枚のフィルムに公知の方法
で高電界を印加して分極処理する分極工程、ステップ（
Ｃ）は分極処理された上記２枚のフィルムの片面に夫々
導電膜を形成するＡＱ蒸着工程、ステップ（ｄ）は上記
２枚のフィルムの導電膜か形成された片面を互いに粘着
剤で貼り合わせる貼り合わせ工程、ステップ（ｅ）、（
ｒｔ）（ｒｔ）、（ｇ、Ｘｇｚ）は夫々−体に貼り合わ
せたフィルムの両面にさらにへρ等の導電膜を形成する
工程である。

上記ステップ（ａ）で作製されるＶＤＦ’／ＴｒＦＥの
フィルムは厚さ５０μｍで１００ｍｍ角、Ａｆ２箔は厚
さ７μｍで８５ｍｍ角、ネオフロンシートは厚さ２５０
μｍであり、これらをごみのないようアルコールで十分
に洗浄する。上記ステップ（ｂ）では、上記各フィルム
を上記２枚のＡ＆箔で挟み、さらにこれを上記２枚のネ
オフロンシートで挟み、金型をあてがって両側から万力
等で押さえ付けた後、上記２枚のＡ１２箔を介して発振
周波数数ミリＨｚの三角波によって各フィルムに６０Ｍ
Ｖ／ｍ以上かつ反転回数５回以上の高電界を印加して分
極処理する。上記ステップ（Ｃ）では、第２図に示すよ
うに、鉄製のサンプルホールド板１上に、−方のフィル
ム２は＋（プラス）分極面を上に、他方のフィルム３は
−（マイナス）分極面を上にして載置し、その上に８０
＋ｎｍ角の中央穴４ａを有する厚さ２５０μｍで１２０
ｍｍ角のネオフロン族のマスキングシート４を重ね、マ
グネットテープ５，５．・・・で固定した後、このサン
プルホールド板１を真空蒸着装置内にセットして、上記
両分極面にＡＱを蒸着する。

上記ステップ（ｄ）では、粘着剤として接着特性や耐熱
性に優れ、使用可能温度領域が広い（−７３〜２６０℃
）メチルフェニル系シリコーン粘着剤（たとえば東芝シ
リコーン妹式会社製ＰＳＡ５１８）を用い、これに室温
硬化触媒を添加して攪拌混合した後、混合液中の気泡を
真空引きで除去して粘着剤を調製する。次いで、−方の
フィルム２を第３図に示すようにＡ（蒸着面６を表にし
て厚さ２５０μ戻のネオフロンシート７上に、他方のフ
ィルム３を第４図に示すようにＡＱ蒸着面６を表にして
厚さ２ｍｍの弾性板、たとえばフッ素ゴム板８上に夫々
置き、四隅を粘着テープ９で夫々とめる。フッ素ゴム板
８上のフィルム３のＡ！２蒸着部の少なくとも一隅に、
第４図に示すような中央電極取出口となる一辺３０ｍｍ
の直角二等辺三角形に切った厚さ７μ次のＡＣ箔ｌＯを
ドータイトで貼り付け、このＡ１２箔ｌＯを除くフィル
ム３上および上記ＡＱ箔１０に対応する部分を除くネオ
フロンシート７上のフィルム２上に上記調製済の粘着剤
を均一に全面塗布した後、粘着剤中の溶剤を風乾あるい
は熱風強制乾燥させる。最後に、フィルム３の直角二等
辺三角形状のＡσ箔ＩＯ上にドータイトを塗布した後、
第５図に示すようにフィルム２とフィルム３を正確に位
置合わせしながら、左手で矢印Ａの如くネオフロンシー
ト７の手前を持ち上げ、右手で柄１１を握ってローラ１
２を矢印Ｂの如く手前へ引き寄せて、両フィルムを張り
合わせる。そして、軽い圧力で半日程度圧着した後、粘
着テープ９をナイフで切って、貼り合わせたフィルムを
取り外す。

以降のステップ（ｅ）、（ｒ＋Ｘｒｚ）、（ｇｔＸｇｔ
）はいずれも公知の手法であり、ステップ（ｅ）は−体
化されｆニフィルムの両面にＡｆｆの導電膜を蒸着で形
成する工程、ステップ（ｆ、ＸＬ）は上記フィルムの両
面にスクリーン印刷法を用いて銀ペーストで電極を形成
する工程、ステップ（ｇｌＸｇｔ）は上記フィルムの両
面に酸化インジウムからなる半導体皮膜をスパッタリン
グで形成した後、その表面端部にＡＣを蒸着する工程で
ある。

上記実施例では、粘着剤としてタック、せん断力、粘着
力および耐熱性に優れ、使用可能温度領域が広いメチル
フェニル系シリコーン粘着剤を用いているので、ＶＤＦ
／ＴｒＦＥフィルム本来の柔軟性を全く損なうことなく
接着剤と同等の接着性能を幅広く発揮できる。また、両
フィルムのＡ（蒸着面６．６を互いに貼り合わせるのに
ローラ１２を用いているので、気泡のない完全な貼り合
わせができる。このようなバイモルフ構造のｖＤＦ／Ｔ
　ｒＦ　Ｅフィルムの作製方法によって、第６図（ａ）
〜（ｄ）の如〈従来５．５時間かかっていた工程が第１
図の（ａ）〜（ｅ）の如＜３．８時間に大幅に短縮され
、同様に従来例に比べて第１図の（ａ）〜（ｆ２）の工
程は１．７時間、第１図の（ａ）〜（ｇｔ）の工程は実
に９．２時間も夫々短縮されるのである。

なお、本発明の高分子圧電材料、導電膜の形成。

粘着剤が、夫々実施例゛のＶＤＦ／ＴｒＦＥ、Ａ（蒸着
、メチルフェニル系シリコーン粘着剤に限られないこと
は言うまでもない。また、上記実施例では分極処理され
た２枚のフィルムの互いに極性を異にする片面に導電膜
を形成し、この片面を互いに粘着剤で貼り合わ仕たが、
２枚のフィルムの互いに極性を同じにする片面に導電膜
を形成して、これらを互いに貼り合わすことら可能であ
る。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明のバイモルフ構造
の高分子圧電シートの作製方法は、高分子圧電材料から
なる２枚のフィルムを夫々分極処理し、分極処理された
上記２枚のフィルムの片面に夫々導電膜を形成し、上記
２枚のフィルムの導電膜が形成された片面を互いに粘着
剤で貼り合わせるようにしているので、分極処理を初期
の工程にもってくることができ、この分極処理で仮に絶
縁破壊が生じても以降の工程を経ることなく不良品とし
て破棄すればよいので、製作歩留まりが大幅に向上する
うえ、製作時間も従来法より３割程度短縮でき、接着剤
で貼り合わせた場合のように高分子圧電材料の柔軟性を
損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバイモルフ構造の高分子圧電シー
トの作製方法の一実施例を示すフローチャート、第２図
は第１図のＡｌ１蒸着工程の説明図、第３図、第４図、
第５図は第１図の貼り合わせ工程の説明図、第６図は従
来のバイモルフ構造の高分子圧電ソートの作製方法を示
すフローチャート、第７図はポリフッ化ビニリデンと３
フツ化エチレンの共重合体の残留分極率と温度の関係を
示す図である。 ２．３−−−ＶＤＦ／ＴｒＦＥフィルム、６・　Ａｆｆ
蒸着面、７・・・ネオフロンシート、８・・・フッ素ゴ
ム板、９・・・粘着テープ、１０・・・Ａ（箔、１２・
・・ローラ。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社代　理　
人　弁理士　　青白　葆　ほか２名第３図　　　　　　
　　　第４図 第６図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子圧電材料からなる２枚のフィルムを夫々分
   極処理し、分極処理された上記２枚のフィルムの片面に
   夫々導電膜を形成し、上記２枚のフィルムの導電膜が形
   成された片面を互いに粘着剤で貼り合わせることを特徴
   とするバイモルフ構造の高分子圧電シートの作製方法。