JPWO2015093356A1 - 圧電センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

一方主面の全面に銅箔（５０）が貼付されたフレキシブルプリント基板（３）を用意する。フレキシブルプリント基板（３）の一方主面に導体パターンを形成する。フレキシブルプリント基板（３）を打ち抜き、フレキシブルプリント基板（３０）を形成する。フレキシブルプリント基板（３０）の主要部の操作面（１０１）とは逆側の主面を、検出板（１５）の操作面（１０１）側の第１主面に、貼付する。基板部（３６）の第１検出電極（３４）上に圧電フィルム（３１）を粘着剤により貼付する。基板部（３７）を折り返し、第２検出電極（３５）を圧電フィルム（３１）に貼付し、第１検出電極（３４）と第２検出電極（３５）の間に圧電フィルム（３１）を挟む。センサ部（１６）及び検出板（１５）の複合体をオートクレーブで加熱処理する。

Description

本発明は、押圧されたことを検出する圧電センサの製造方法に関する。

従来、タッチパネルを備える表示装置では、タッチパネルの一方主面（操作面）でのタッチ位置を検出するだけでなく、操作面での押圧量を検出するために、圧電センサが設けられることがある。

例えば特許文献１には、圧電性シート（圧電フィルム）の両面それぞれに第１検出電極と第２検出電極を設けた板状の圧電センサが開示されている。この圧電センサは例えば、タッチパネルの操作面とは逆側の他方主面に接合される。

タッチパネルの操作面が押圧されることによって圧電性シート（圧電フィルム）がタッチパネルを介して押圧されると、圧電性シートの第１検出電極と第２検出電極間に電圧が生じる。この圧電センサは、その電圧を検出することで、操作面での押圧量を検出できる。

国際公開２０１２／１３７８９７号

前記第１検出電極と第２検出電極は、絶縁体で覆って、保護されることが望ましい。そこで、発明者は、圧電フィルムと、第１検出電極および第２検出電極が形成された基板部であって、第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟んだ基板部と、基板部の圧電フィルムとは逆側の主面に一方の主面が接合された検出板と、を備えた構造の圧電センサを開発している。この構造では、検出板が押圧されることによって、検出板と検出板に接合されている圧電フィルムとが厚み方向に撓み、圧電センサに出力電圧が生じる。

しかしながら、この構造の圧電センサに対してヒートサイクル試験を行った結果、圧電センサの出力電圧が、圧電センサの個体毎に大きくバラつくという問題が明らかとなった。

本発明の目的は、温度変化に対する出力電圧のバラつきを抑えることができる圧電センサの製造方法を提供することにある。

本発明は、圧電フィルムと基板部と検出板とを備える圧電センサの製造方法に関するものである。この圧電センサの製造方法は、少なくとも、作成工程、および熱処理工程を有する。

作成工程は、基板部の圧電フィルムとは逆側の主面と、押圧されることによって厚み方向に撓む検出板の主面と、を粘着剤によって貼付し、基板部及び検出板の複合体を作成する。

熱処理工程は、複合体を加熱処理する。

この製造方法では、基板部及び検出板の複合体に対してあらかじめ加熱処理を行うことで複合体の製造過程で生じた様々な内部応力を緩和して、熱エージング特性に優れた複合体を得ることができる。

よって、この製造方法で製造された圧電センサが温度変化のある環境下で使用されても、検出板が押圧され、検出板および圧電フィルムが撓むことによって生じる圧電センサの出力電圧が、圧電センサの個体毎に大きくバラつくことを抑制できる。

したがって、この製造方法によれば、温度変化に対する圧電センサの出力電圧のバラつきを抑えることができる。

また、この圧電センサの製造方法は、電極形成工程、第１貼付工程、第２貼付工程を含むことが好ましい。電極形成工程は、第１検出電極および第２検出電極を基板部の同じ面に並んで離れて形成する。第１貼付工程は、基板部の第１検出電極上に圧電フィルムを貼付する。第２貼付工程は、基板部を折り返し、第２検出電極を圧電フィルムに貼付し、第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟む。

この製造方法では、第１検出電極および第２検出電極が形成された基板部であって、第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟んだ基板部が用意される。

また、本発明において、熱処理工程は、複合体を、７０℃以上１００℃以下の温度で加熱処理することが好ましい。

また、本発明において、熱処理工程は、複合体を、大気圧より高い圧力の雰囲気下で加熱処理することが好ましい。

この製造方法では、加熱時間を短縮することができる。

また、本発明において、熱処理工程は、複合体を、０．５時間以上、加熱処理することが好ましい。

また、本発明において、粘着剤は、アクリル系粘着剤であることが好ましい。

また、本発明において、検出板の材料は、ガラスまたはステンレススチールであることが好ましい。

また、本発明において、圧電センサは、キラル高分子によって形成された圧電フィルムを有することが好ましい。

この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。

また、本発明において、キラル高分子は、ポリ乳酸であることが好ましい。

この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。

また、本発明において、ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸であることが好ましい。

この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。

この発明によれば、温度変化に対する圧電センサの出力電圧のバラつきを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る圧電センサ１００を備える表示装置１０の平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。 図１に示す圧電センサ１００の平面図である。 図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。 図３に示す圧電センサ１００のセンサ部１６の分解平面図である。 図１に示す表示装置１０の主要部の押圧力検出時の断面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造方法を示すフローチャートである。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す裏面図である。 図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す側面図である。 加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００と加熱処理工程を経た圧電センサ１００とにおける、ヒートサイクルの回数と出力電圧との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る圧電センサについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る圧電センサ１００を備える表示装置１０の平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。

表示装置１０は、操作板１２、スペーサ１４Ａ、スペーサ１４Ｂ、検出板１５、板状のセンサ部１６、柱状の押し子１７、及び柱状のクッション２１を備える。表示装置１０は、詳細は後述するが、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂ、押し子１７、クッション２１、センサ部１６及び検出板１５を有する圧電センサ１００を備える。さらに、表示装置１０は、携帯可能な程度の大きさからなる筐体１１を備える。表示装置１０は、例えばタブレットやスマートフォンである。

筐体１１は、天面が開口する直方体形状からなる。筐体１１には、図１、図２に示すように、筐体１１の開口面を塞ぐよう操作板１２が嵌め合わされている。操作板１２は、液晶パネル、タッチパネル及びカバーガラスが積層された積層体である。操作板１２の一方の主面（詳しくは最外層のカバーガラスの一方の主面）が操作面１０１となる。操作板１２は、透光性を有する材料からなる。

筐体１１内には、図１、図２に示すように、操作面１０１側から、操作板１２、押し子１７、センサ部１６、検出板１５、及びクッション２１がこの順番に配置されている。

なお、以下では、操作面１０１の長手方向をＸ方向と称し、操作面１０１の短手方向をＹ方向と称し、操作面１０１に垂直な方向（即ち筐体１１の厚み方向）をＺ方向と称することがある。

スペーサ１４Ａは、筐体１１の側面のうちＸ方向と平行な第１の側面付近に配置されている。スペーサ１４Ｂは、筐体１１の第２の側面（第１の側面に対向する側面）付近に配置されている。スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂは、筐体１１のＸ方向の略中央部に配置されている。スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂの材料は、例えばＰＥＴ樹脂である。

検出板１５の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチール）である。検出板１５は、検出板１５の操作面１０１側の主面が操作板１２の操作面１０１と平行になるように、筐体１１の内部にスペーサ１４Ａ，スペーサ１４Ｂ及びクッション２１で支持されている。

そのため、検出板１５と操作板１２との間および検出板１５と筐体１１内部の底面との間にはスペースが形成されている。なお、検出板１５は、筐体１１のＸ方向の略中央部に配置されている。検出板１５の長手方向は、Ｙ方向に平行になっている。

センサ部１６の操作面１０１とは逆側の主面は、検出板１５の操作面１０１側の主面に貼付されている。センサ部１６は、センサ部１６の操作面１０１側の主面が操作板１２の操作面１０１と平行になるように、筐体１１の内部に配置されている。詳細は後述するが、センサ部１６は、検出板１５に貼付されて、圧電センサ１００の一部を構成する（後述の図３参照）。

押し子１７は、操作板１２およびセンサ部１６に当接するよう、操作板１２とセンサ部１６との間に配置されている。押し子１７は、Ｙ方向において検出板１５の略中央部に配置されている。押し子１７は、操作板１２から検出板１５及びセンサ部１６へ応力を伝達する。押し子１７の材料は、例えばＰＥＴ樹脂である。

クッション２１は、筐体１１内部の底面および検出板１５に当接するよう、筐体１１内部の底面と検出板１５との間に配置されている。クッション２１は、Ｙ方向において検出板１５の略中央部に配置されている。クッション２１は、押し子１７より柔らかい材料からなる。クッション２１の材料は、例えば発泡性フィルムである。

クッション２１は、Ｚ方向から見て（平面視して）、押し子１７とほぼ同一の位置に配置され、押し子１７とほぼ同一の形状および大きさを有する。すなわち、クッション２１は、Ｚ方向（検出板１５の主面に垂直な方向）から見て、押し子１７と重なる。

クッション２１は、検出板１５を支持し、センサ部１６を介して検出板１５を押し子１７に押し当てる。これにより、操作板１２に反りがあったとしても、操作板１２と押し子１７の間に隙間を作ることなく、押し子１２にかかる押圧を検出板１５に確実に伝えることができる。

次に、圧電センサ１００の構成について詳述する。

図３は、図１に示す圧電センサ１００の平面図である。図４は、図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。図５は、図３に示す圧電センサ１００のセンサ部１６の分解平面図である。図５（Ａ）は、センサ部１６の圧電フィルム３１の平面図である。図５（Ｂ）は、基板部３６及び基板部３７を開いて圧電フィルム３１を取り外した状態のセンサ部１６の平面図である。

図３、図４に示すように、圧電センサ１００は、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂと、検出板１５と、センサ部１６と、押し子１７と、クッション２１と、部品実装部３８と、回路部品３９と、を備え、筐体１１の内部に配置されている。部品実装部３８は、フレキシブルプリント基板３０の一部である。フレキシブルプリント基板３０は、センサ部１６の一部を構成する基板部３６及び基板部３７と部品実装部３８とからなる。フレキシブルプリント基板３０の材料は、ポリイミド等の樹脂である。

部品実装部３８の表主面には、導体パターンである第１端子３２および第２端子３３が形成されている。さらに、部品実装部３８の表主面には、回路部品３９が表面実装されている。回路部品３９は、第１端子３２及び第２端子３３を介して第１検出電極３４と第２検出電極３５とに接続されている。

押し子１７は、センサ部１６の領域の一部における、操作面１０１側の主面に、押し当てられている。

センサ部１６の操作面１０１とは逆側の主面は、その長手方向がＹ方向になるように、検出板１５の操作面１０１側の主面に、粘着剤層９０によって貼付されている。粘着剤層９０は例えば、エポキシ性接着剤で構成される。

図３〜図５に示すように、センサ部１６は、圧電フィルム３１、粘着剤層９１及び粘着剤層９２、第１検出電極３４、第２検出電極３５、基板部３６、及び基板部３７を備える。前述したように、フレキシブルプリント基板３０は、センサ部１６の一部を構成する基板部３６及び基板部３７と部品実装部３８とからなる。

第１検出電極３４、第２検出電極３５、圧電フィルム３１、基板部３６、および基板部３７は、それぞれ平板状で厚み方向に対向する表主面および裏主面を備える。なお、図４中の上側面を表主面、下側面を裏主面と称する。

図４に示すように、基板部３７、第２検出電極３５、粘着剤層９１、圧電フィルム３１、粘着剤層９２、第１検出電極３４、及び基板部３６は、この順に表主面側から裏主面側にかけて積層されている。

具体的には、圧電フィルム３１の表主面に第２検出電極３５が粘着剤層９１を介して積層され、第２検出電極３５の表主面にさらに基板部３７が積層されている。また、圧電フィルム３１の裏主面に第１検出電極３４が粘着剤層９２を介して積層され、第１検出電極３４の裏主面にさらに基板部３６が積層されている。

図５に示すように、第２検出電極３５、第１検出電極３４、圧電フィルム３１、基板部３７、および基板部３６は、それぞれの平面視した外形状が概略長方形状である。ここでは、基板部３７および基板部３６の外形状は、圧電フィルム３１の外形状より若干大きい。

図３、図５に示すように、基板部３６及び基板部３７は、フレキシブルプリント基板３０の一部である。フレキシブルプリント基板３０において基板部３７と基板部３６との間を区画する位置にはスリット１８Ａが設けられている。

スリット１８Ａは、基板部３７の長辺（又は基板部３６の長辺）と平行に延びている。フレキシブルプリント基板３０において、スリット１８Ａが延びる方向でのスリット１８Ａの両側には連結部１８Ｂがそれぞれ設けられている。各連結部１８Ｂは、基板部３７と基板部３６とを連結している。なお、スリット１８Ａおよび２つの連結部１８Ｂは、必ずしも設けられなくてもよく、その他の形状であってもよい。

基板部３７の裏主面には、第２検出電極３５が形成されており、基板部３６の表主面には、第１検出電極３４が形成されている。すなわち、第１検出電極３４及び第２検出電極３５は、フレキシブルプリント基板３０の同じ面に並んで離れて形成されている。

図４に示すように、第１検出電極３４の表主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９２によって貼付されている。また、第２検出電極３５の裏主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９１によって貼付されている。

粘着剤層９１及び粘着剤層９２は、例えばアクリル系粘着剤で構成される。

図５に示すように、第１端子３２の一端は、第１検出電極３４に接続されている。一方、第１端子３２の他端は、回路部品３９に接続されている。そして、第２端子３３の一端は、第２検出電極３５に接続されている。一方、第２端子３３の他端は、回路部品３９に接続されている。

したがって、第１検出電極３４及び第２検出電極３５は、それぞれ第１端子３２及び第２端子３３を介して回路部品３９に電気的に接続されている。

次に、圧電フィルム３１の構成について詳述する。

圧電フィルム３１は、長辺および短辺に対して約４５°を成す方向１９へ分子配向している。圧電フィルム３１は、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を主材料とするフィルムである。ＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有するキラル高分子であり、所定の軸方向に配向させることで圧電性を発現する性質を有している。この圧電性は、フィルムの厚み方向を第１軸とし、ＰＬＬＡの分子が配向する方向を第３軸として圧電テンソル成分ｄ_１４で表わされる。

この圧電テンソル成分ｄ_１４を有する圧電フィルム３１においては、表主面および裏主面において長辺および短辺に対して交差する方向、具体的には長辺および短辺に対する約４５°方向を、ＰＬＬＡの分子が配向する方向とすることで、厚み方向からの押圧力を検出することができる。

ただし、圧電フィルム３１における方向１９の角度は、長辺および短辺に対して正確な４５°に限られることなく、４５°に近い任意の角度とすることができる。方向１９の角度が、長辺および短辺に対して４５°に近い角度であるほど、厚み方向からの押圧力を効率的に検出することができる。

したがって、本発明でいう略４５°とは、例えば４５°±１０°程度の４５°を中心とする所定範囲の角度をいう。これらの具体的な角度は、変位センサの用途や各部の特性などに基づいて全体の設計に応じて適宜決定するとよい。

なお、圧電フィルム３１は、ＰＬＬＡを主材料とするフィルムに限られず、Ｄ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）や、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）を主材料とするフィルムであってもよい。ただし、ＰＬＬＡやＰＤＬＡのようなキラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１の圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。

したがって、キラル高分子は、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや、圧電結晶薄膜を用いた圧電セラミックスのように、ポーリング処理によって圧電性を発現させる必要がなく、また、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、キラル高分子の圧電定数は経時的に極めて安定している。

さらには、キラル高分子は、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じることがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、押圧検出時に検出位置の温度に依存することなく押圧力のみに応じた検出電圧を得ることができる。

また、キラル高分子はポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、変位量が大きくても破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。

また、ＰＬＬＡは比誘電率が約２．５と非常に低いため、ｄを圧電定数とし、ε^Ｔを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／ε^Ｔ）が大きな値となる。ここで、誘電率ε_３３ ^Ｔ＝１３×ε_０，圧電テンソル成分ｄ_３１＝２５ｐＣ／ＮであるＰＶＤＦの圧電ｇ定数は、上述の式から、ｇ_３１＝０．２１７２Ｖｍ／Ｎとなる。

一方、圧電テンソル成分ｄ_１４＝１０ｐＣ／ＮであるＰＬＬＡの圧電ｇ定数をｇ_３１に換算して求めると、ｄ_１４＝２×ｄ_３１であるので、ｄ_３１＝５ｐＣ／Ｎとなり、圧電ｇ定数は、ｇ_３１＝０．２２５８Ｖｍ／Ｎとなる。したがって、圧電テンソル成分ｄ_１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の十分なセンサ感度を得ることができる。

そして、本願発明の発明者は、ｄ_１４＝１５〜２０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡを実験的に得ており、当該ＰＬＬＡフィルムを用いれば、非常に高感度に圧電センサ１００を構成することができる。

図６は、図１に示す表示装置１０の主要部の押圧力検出時の断面図である。なお、図６では、操作板１２、センサ部１６及び検出板１５が撓む様子を説明するため、これらの撓みを強調して示している。

ユーザは、図６に示すように、操作板１２の操作面１０１を押圧する。これにより、圧電センサ１００のセンサ部１６及び検出板１５は、操作板１２から押し子１７を介して厚み方向に押圧され、厚み方向に撓んで圧電フィルム３１に電荷が発生する。

すなわち、第１検出電極３４と第２検出電極３５との間に、押圧力の大きさ（圧電フィルム３１の伸長量）に応じた電圧値の検出電圧が、押圧力の方向に応じた電圧極性で生じる。この検出電圧は、押圧検出信号として第１端子３２及び第２端子３３を介して回路部品３９へ入力する（図３参照）。

次に、圧電センサ１００の製造方法の一例について説明する。図７は、図１に示す圧電センサ１００の製造方法を示すフローチャートである。図８〜図１６は、図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。

なお、実施の際は、複数個の圧電センサ１００を一括で製造するが、本実施形態では、説明を簡略化するため、１個の圧電センサ１００を製造する場面について説明する。

まず、図８に示すように、一方主面の全面に銅箔５０が貼付されたシート状のフレキシブルプリント基板３を用意する（Ｓ１）。なお、実施の際、フレキシブルプリント基板３は、センサ部３０にノイズをシールドするシールド電極層を設けるために、両主面の全面に銅箔が形成されていてもよい。

次に、図９に示すように、エッチングなどにより、フレキシブルプリント基板３の一方主面に導体パターンを形成する（Ｓ２）。これにより、第１端子３２に接続する第１検出電極３４と、第２端子３３に接続する第２検出電極３５とがフレキシブルプリント基板３の同じ面に並んで離れて形成される。

次に、フレキシブルプリント基板３をプレス金型で打ち抜き、図１０に示す形状のフレキシブルプリント基板３０を形成する（Ｓ３）。これにより、第１端子３２、第２端子３３、スリット１８Ａ、連結部１８Ｂ、第１検出電極３４、第２検出電極３５、基板部３６及び基板部３７が形成されたフレキシブルプリント基板３０が用意される。

次に、図１１に示すように、フレキシブルプリント基板３０の主要部（センサ部１６となる部分）の操作面１０１とは逆側の主面を、検出板１５の操作面１０１側の第１主面に、接着剤によって貼付する（Ｓ４）。これにより、センサ部１６となる部分は、検出板１５に接着剤によって貼付され、Ｓ７の工程の後、センサ部１６及び検出板１５の複合体が作成される。なお、この接着剤に導電性接着剤を用いて、前述のシールド電極層と接続してもよい。

次に、図３に示すように、部品実装部３８の表主面に回路部品３９を表面実装する（Ｓ５）。これにより、第１検出電極３４と第２検出電極３５とは、第１端子３２および第２端子３３を介して回路部品３９に接続される。

次に、図１２に示すように、基板部３６の第１検出電極３４上に圧電フィルム３１を粘着剤により貼付する（Ｓ６）。この粘着剤は、導電性粘着剤であってもよい。

次に、図１３に示すように、基板部３７を折り返し、第２検出電極３５を圧電フィルム３１に粘着剤により貼付し、第１検出電極３４と第２検出電極３５の間に圧電フィルム３１を挟む（Ｓ７）。これにより、センサ部１６が作成され、センサ部１６及び検出板１５の複合体が完成する。この粘着剤は、導電性粘着剤であってもよい。フレキシブルプリント基板３０は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるため、基板部３７を折り返し易い。

以上のＳ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ７の工程により、第１検出電極３４と第２検出電極３５が形成されたフレキシブルプリント基板３０であって、第１検出電極３４と第２検出電極３５の間に圧電フィルム３１を挟んだフレキシブルプリント基板３０が用意される。

次に、図１４に示すように、押し子１７を、圧電フィルム３１を挟んでいる基板部３６、３７（即ちセンサ部１６）の領域の一部における、圧電フィルム３１とは逆側の主面に、粘着剤で装着する（Ｓ８）。

次に、図１５に示すように、検出板１５の操作面１０１とは逆側の第２主面に垂直な方向から見て、クッション２１を、検出板１５の第２主面における押し子１７と重なる領域に装着する（Ｓ９）。

次に、図１６に示すように、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂを、検出板１５の両端部の両面に装着する（Ｓ１０）。

以上のような工程を経て本実施形態の圧電センサ１００は製造することができる。

最後に、センサ部１６及び検出板１５の複合体を備える圧電センサ１００をオートクレーブで加熱処理する（Ｓ１１）。この熱処理工程は、圧電センサ１００を、７０℃以上１００℃以下の温度で、少なくとも０．５時間以上、加熱処理することが好ましく、更には３時間以上加熱処理することがより好ましい。
なお、加熱温度の最大値は圧電フィルムの耐熱性によって設定され、本件の場合は１００℃以下が好適である。

なお、熱処理工程は、圧電センサ１００を、大気圧より高い圧力の雰囲気下で加熱処理することで、加熱時間を短縮することができる。発明者は、大気圧の場合は加熱温度９０℃で１２０分かかっていたものが、気圧を１０気圧にすると、同じ加熱温度であっても５０分にまで短縮できることを確認した。

上記Ｓ１１の熱処理工程では、センサ部１６及び検出板１５の複合体に対して加熱処理を行うため、熱エージング特性に優れた複合体を得ることができる。

よって、この製造方法で製造された圧電センサ１００が温度変化のある環境下で使用されても、検出板１５が押圧され、圧電フィルム３１が撓むことによって生じる圧電センサ１００の出力電圧が、圧電センサ１００の個体毎に大きくバラつくことを抑制できる。

したがって、この製造方法によれば、温度変化に対する圧電センサ１００の出力電圧のバラつきを抑えることができる。

以下、加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００に対してヒートサイクル試験を行った結果と、加熱処理工程を経た圧電センサ１００に対してヒートサイクル試験を行った結果とを比較する。

図１７は、加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００と加熱処理工程を経た圧電センサ１００とにおける、ヒートサイクルの回数と出力電圧との関係を示す図である。図１７は、加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００と加熱処理工程を経た圧電センサ１００とを２つずつ用意し、４つの圧電センサ１００を−４０度の低温環境下に３０分さらした後に+８５度の高温環境下に３０分さらすヒートサイクルを複数回繰り返した条件で、４つの圧電センサ１００の出力電圧を測定した実験結果を示している。
図１７のうち、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２は加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００とし、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４は加熱処理工程を経た圧電センサである。

実験により、加熱処理工程を経ていない圧電センサ１００（図１７のＮｏ．１、Ｎｏ．２）では、検出板１５が押圧された時に生じる圧電センサ１００の出力電圧が、圧電センサ１００の個体毎に大きくバラついていたのに対して、加熱処理工程を経た圧電センサ１００（図１７のＮｏ．３、Ｎｏ．４）では、検出板１５が押圧された時に生じる圧電センサ１００の出力電圧が、圧電センサ１００の個体毎に大きくバラつくことを抑制できていることが明らかとなった。

したがって、この製造方法によれば、温度変化に対する圧電センサ１００の出力電圧のバラつきを抑えることができる。

なお、前記実施形態では、圧電フィルム３１の平面形状は長方形状であるが、これに限るものではない。実施の際、圧電フィルムの平面形状は、正方形状、円形状、台形状、平行四辺形状、四角形以上の多角形状、楕円形状、長円形状等、他の平面形状であってもよい。

また、前記実施形態において検出板１５の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチール）であるが、これに限るものではない。実施の際は、検出板１５の材料は、例えばガラス板でもよい。

また、前記実施形態において圧電センサ１００は、押し子１７、クッション２１、スペーサ１４Ａ、及びスペーサ１４Ｂを有するが、これに限るものではない。実施の際は、圧電センサ１００が、押し子１７、クッション２１、スペーサ１４Ａ、及びスペーサ１４Ｂを有していなくてもよい。例えば、前記実施形態において押し子１７は、操作板１２とセンサ部１６との間に配置されているが、これに限るものではない。実施の際は、押し子１７、スペーサ１４Ａ、及びスペーサ１４Ｂを配置せず、操作板１２とセンサ部１６とが直接貼付されていてもよい。

最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３…フレキシブルプリント基板
１０…表示装置
１１…筐体
１２…操作板
１４Ａ，１４Ｂ…スペーサ
１５…検出板
１６…センサ部
１７…押し子
１８Ａ…スリット
１８Ｂ…連結部
２１…クッション
３０…フレキシブルプリント基板
３１…圧電フィルム
３２…第１端子
３３…第２端子
３４…第１検出電極
３５…第２検出電極
３６，３７…基板部
３８…部品実装部
３９…回路部品
５０…銅箔
９０…粘着剤層
９１，９２…導電性粘着剤層
１００…圧電センサ
１０１…操作面

本発明は、圧電フィルムと基板部と検出板とを備える圧電センサの製造方法に関するものである。この圧電センサの製造方法は、少なくとも、電極形成工程、第１貼付工程、第２貼付工程、作成工程、および熱処理工程を有する。

電極形成工程は、第１検出電極および第２検出電極を基板部の同じ面に並んで離れて形成する。第１貼付工程は、基板部の第１検出電極上に圧電フィルムを貼付する。第２貼付工程は、基板部を折り返し、第２検出電極を圧電フィルムに貼付し、第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟む。作成工程は、基板部の圧電フィルムとは逆側の主面と、押圧されることによって厚み方向に撓む検出板の主面と、を接着剤によって貼付し、基板部及び検出板の複合体を作成する。

熱処理工程は、圧電フィルムを挟んだ複合体を加熱処理する。

また、この製造方法では、第１検出電極および第２検出電極が形成された基板部であって、第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟んだ基板部が用意される。

また、本発明において、接着剤は、エポキシ系接着剤であることが好ましい。
また、本発明において、前記接着剤は、導電性接着剤でもよい。
また、本発明において、第１貼付工程は、基板部の第１検出電極上に圧電フィルムを第１粘着剤で貼付し、第２貼付工程は、第２検出電極を圧電フィルムに第２粘着剤で貼付し、第１粘着剤および第２粘着剤はアクリル系粘着剤であることが好ましい。
また、第１粘着剤および第２粘着剤は、導電性粘着剤でもよい。

センサ部１６の操作面１０１とは逆側の主面は、その長手方向がＹ方向になるように、検出板１５の操作面１０１側の主面に、接着剤層９０によって貼付されている。接着剤層９０は例えば、エポキシ系接着剤で構成される。

３…フレキシブルプリント基板
１０…表示装置
１１…筐体
１２…操作板
１４Ａ，１４Ｂ…スペーサ
１５…検出板
１６…センサ部
１７…押し子
１８Ａ…スリット
１８Ｂ…連結部
２１…クッション
３０…フレキシブルプリント基板
３１…圧電フィルム
３２…第１端子
３３…第２端子
３４…第１検出電極
３５…第２検出電極
３６，３７…基板部
３８…部品実装部
３９…回路部品
５０…銅箔
９０…接着剤層
９１，９２…導電性粘着剤層
１００…圧電センサ
１０１…操作面

Claims (10)

1. 第１検出電極および第２検出電極が形成された基板部であって、前記第１検出電極と第２検出電極の間に圧電フィルムを挟んだ基板部を備える圧電センサの製造方法であって、
   前記基板部の前記圧電フィルムとは逆側の主面と、押圧されることによって厚み方向に撓む検出板の主面と、を粘着剤によって貼付し、前記基板部及び前記検出板の複合体を作成する作成工程と、
   前記複合体を加熱処理する熱処理工程と、
   を含む、圧電センサの製造方法。
2. 前記第１検出電極および前記第２検出電極を前記基板部の同じ面に並んで離れて形成する電極形成工程と、
   前記基板部の前記第１検出電極上に圧電フィルムを貼付する第１貼付工程と、
   前記基板部を折り返し、前記第２検出電極を前記圧電フィルムに貼付し、前記第１検出電極と第２検出電極の間に前記圧電フィルムを挟む第２貼付工程と、
   を含む、請求項１に記載の圧電センサの製造方法。
3. 前記熱処理工程は、前記複合体を、７０℃以上１００℃以下の温度で加熱処理する、
   を含む、請求項１又は２に記載の圧電センサの製造方法。
4. 前記熱処理工程は、前記複合体を、大気圧より高い圧力の雰囲気下で加熱処理する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサの製造方法。
5. 前記熱処理工程は、前記複合体を、０．５時間以上、加熱処理する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電センサの製造方法。
6. 前記粘着剤は、アクリル系粘着剤である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電センサの製造方法。
7. 前記検出板の材料は、ガラスまたはステンレススチールである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧電センサの製造方法。
8. 前記圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電センサの製造方法。
9. 前記キラル高分子は、ポリ乳酸である、請求項８に記載の圧電センサの製造方法。
10. 前記ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸である、請求項９に記載の圧電センサの製造方法。

Images