WO2016117450A1 - 圧電デバイス - Google Patents

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WO2016117450A1
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layer
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electrode layer
composite
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平四郎 不藤
萩原　康嗣
高井　大輔
昌司 桜井
昌大 石田
洋 田原
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アルプス電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric device used for various sensors and the like.
  • Piezoelectric elements can perform energy conversion between electrical energy and mechanical energy, and such piezoelectric elements are widely used in various sensors.
  • Generally known piezoelectric elements often use a ceramic dielectric, and a type produced by sintering at a high temperature is used.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric element 800 of a type in which a dielectric powder as shown in FIG. 8 is mixed and hardened and sintered at a high temperature.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric element 800 of the first conventional example.
  • the piezoelectric element 800 of Conventional Example 1 uses, for example, zirconia for the base material 801, and for example, indium-tin-oxide for the upper and lower conductive layers (first conductive layer 810, second conductive layer 830).
  • the piezoelectric layer (dielectric layer) 820 is made of, for example, lead titanate or lead zirconate titanate and heat-treated at a high temperature of 450 ° C. to 800 ° C.
  • the piezoelectric element 800 as in Conventional Example 1 uses a dielectric material that has been baked and hardened. Therefore, it can hardly be used for various sensors that require flexibility and for use in power generation. It was. Thus, a composite piezoelectric body (polymer composite piezoelectric body 910) as proposed in Patent Document 2 (conventional example 2) has attracted attention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a polymer composite piezoelectric body 910 of Conventional Example 2.
  • a polymer composite piezoelectric body (piezoelectric composite) 910 includes piezoelectric particles made of a ferroelectric material in a polymer matrix 912 made of cyanoethylated polyvinyl alcohol (cyanoethylated PVA).
  • a composite body 916 in which 914 is uniformly dispersed is formed.
  • a lower electrode 920 is provided on a lower surface 916b of the composite body 916, and an upper electrode 922 is provided on an upper surface 916a.
  • the composite 916 is polarized (polled) in the vertical direction.
  • the polymer composite piezoelectric body 910 is a composite body in which the piezoelectric particles 914 are uniformly dispersed in the polymer matrix 912 and has flexibility. Can be applied to.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device in which a composite piezoelectric body is supported by a molded resin body having a curved surface shape and high output can be obtained.
  • a piezoelectric device of the present invention includes a flexible and thermally deformable base material, and a composite piezoelectric material disposed on the base material.
  • a piezoelectric device capable of obtaining an output according to deformation wherein the composite piezoelectric body includes a piezoelectric layer in which piezoelectric particles are contained in an organic binder, and a first electrode layer laminated on one surface side of the piezoelectric layer. And a second electrode layer laminated on the other surface side of the piezoelectric layer, wherein the base material is insert-molded and integrated with a molded resin body having a curved shape.
  • the molded resin body becomes the base substrate of the composite piezoelectric body, and the thickness of the base substrate increases. For this reason, the output obtained when the piezoelectric device is deformed by the same amount is increased. Further, even if the curved shape has two or more dimensions, a composite piezoelectric body is formed following the shape. By these things, the composite piezoelectric body is supported by the molding resin body which has a curved-surface shape, and the piezoelectric device which can obtain a high output can be provided.
  • the piezoelectric device of the present invention is characterized in that the piezoelectric particles are a ferroelectric substance polarized, and the Curie temperature of the piezoelectric particles is 250 ° C. or higher.
  • the temperature of the piezoelectric layer in the mold is set to be equal to or lower than the Curie temperature. be able to. For this reason, it becomes possible to suppress that the polarization of the piezoelectric particles subjected to the polarization treatment disappears.
  • the piezoelectric device of the present invention is characterized in that the piezoelectric particles have a Curie temperature of 375 ° C. or higher.
  • the temperature of the piezoelectric layer in the mold is reduced to 2 / Curie temperature. It can be 3 or less.
  • the depolarization temperature at which depolarization of the ferroelectric material starts to occur is generally about 2/3 of the Curie point, the heat of the piezoelectric resin particles is increased by the heat during the molding of the molded resin body. It is possible to obtain a piezoelectric device having a certain piezoelectric performance without polarization disappearing with certainty.
  • the base material is made of a thermoplastic resin
  • the organic binder is made of a thermoplastic resin
  • the first electrode layer is a first binder resin of a thermoplastic resin
  • the first binder First conductive particles dispersed in a resin
  • the second electrode layer includes a second binder resin made of a thermoplastic resin and second conductive particles dispersed in the second binder resin.
  • the organic binder has a melt viscosity at 250 ° C. of 300 Pa ⁇ s or more.
  • the base material, the organic binder, the first binder resin, and the second binder resin are all made of a thermoplastic resin
  • the base material, the first electrode layer, and the piezoelectric body are formed during insert molding of the molded resin body.
  • the shape of the base material and the composite piezoelectric body can be made to follow the shape of the mold.
  • the organic binder of the piezoelectric layer located between the first electrode layer and the second electrode layer the one having a melt viscosity at 250 ° C. of 300 Pa ⁇ s or more is used. At this time, even if the molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold, the organic binder of the piezoelectric layer has a certain degree of rigidity. It is possible to prevent the second electrode layer from being short-circuited.
  • the base material on which the composite piezoelectric material is disposed is heated and pressed before being insert-molded to be deformed into a curved shape, and the organic binder is 140
  • the storage elastic modulus at 1 ° C. is 1 MPa or more and the loss elastic modulus is 0.1 MPa or more.
  • the piezoelectric layer Has a rigidity capable of withstanding pressure, and the first electrode layer and the second electrode layer can be prevented from being short-circuited.
  • a composite piezoelectric body having reliable piezoelectric performance can be obtained, and a piezoelectric device with more excellent output performance can be provided.
  • the base material and the molded resin body are integrated on the other surface side opposite to the one surface side of the base material on which the composite piezoelectric material is disposed. It is a feature.
  • the thickness of the base material becomes the thickness of the base base material. For this reason, since the elongation of the piezoelectric layer is increased in accordance with the increased thickness of the base substrate, the output from the composite piezoelectric body is further increased. As a result, a piezoelectric device with higher sensitivity can be provided.
  • the piezoelectric device of the present invention is characterized in that an overcoat layer made of a thermoplastic resin covering the composite piezoelectric body is provided on one surface side of the base material.
  • the overcoat layer is made of a thermoplastic resin, it can be deformed following the shape of the molded resin body by softening the overcoat layer during insert molding.
  • the overcoat layer is provided on the outermost side of the one surface of the base material, the composite piezoelectric body can be protected by this overcoat layer.
  • the maximum height (Ry) of the surface roughness of the first electrode layer and the second electrode layer is not more than half of the thickness of the piezoelectric layer.
  • the first electrode layer and the second electrode layer are short-circuited in the piezoelectric layer. Can be prevented.
  • the piezoelectric device of the present invention is characterized in that the piezoelectric particles are potassium niobate.
  • a composite piezoelectric body with better sensitivity characteristics can be obtained, and a piezoelectric device with better output performance can be provided.
  • the molded resin body becomes the base substrate of the composite piezoelectric body, and the thickness of the base substrate increases. For this reason, the output obtained when the piezoelectric device is deformed by the same amount is increased. Further, even if the curved shape has two or more dimensions, a composite piezoelectric body is formed following the shape. By these things, the composite piezoelectric body is supported by the molding resin body which has a curved-surface shape, and the piezoelectric device which can obtain a high output can be provided.
  • FIG. 6 is a schematic view illustrating the steps of the piezoelectric device according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which the steps following FIG. It is the graph which showed the simulation result of the piezoelectric device concerning a 1st embodiment of the present invention. It is sectional drawing which showed the piezoelectric element of the prior art example 1 typically. It is sectional drawing which showed the polymer composite piezoelectric material of the prior art example 2 typically.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a piezoelectric device 101 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the piezoelectric device 101 viewed from the Y1 side shown in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a portion P shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the composite piezoelectric body 5 of the piezoelectric device 101.
  • hatching indicating a cross section is not included for easy understanding.
  • 1 to 4 are schematically shown for ease of explanation, and are different from the actual size. In particular, the size in the thickness direction (Z direction shown in FIG. 3) is greatly different. ing.
  • the piezoelectric device 101 As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric device 101 according to the first embodiment of the present invention has a dome-like curved surface on the upper surface side and is formed in a hexagonal shape as a whole, as shown in FIG. Covering the molded resin body 1 having a curved shape, the base material 3 integrated with the molded resin body 1, the composite piezoelectric body 5 disposed on one surface 3a of the base material 3, and the composite piezoelectric body 5 And an overcoat layer 7.
  • attachment between the molded resin body 1 and the base material 3 is used.
  • the piezoelectric device 101 is deformed when the operator performs an operation such as pressing a dome-shaped curved portion, and the composite piezoelectric body 5 of the portion is deformed, and an output corresponding to the deformation is generated. It is obtained.
  • the molding resin body 1 of the piezoelectric device 101 uses an acrylic resin (PMMA, Polymethyl methacrylate), a polycarbonate resin (PC, polycarbonate), or a synthetic resin such as a polymer alloy resin thereof, and is injected by an injection molding machine. It is made by molding. And as shown in FIG. 1, the whole is formed in the shape which has the hexagonal shape and the dome-shaped curved surface shape. At that time, the base material 3 is simultaneously set in a mold and subjected to insert molding.
  • PMMA Polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate resin
  • synthetic resin such as a polymer alloy resin thereof
  • the substrate 3 of the piezoelectric device 101 is a sheet-like film substrate made of a thermoplastic resin such as polyethylene terephthalate (PET), has flexibility, and as shown in FIG.
  • the molded resin body 1 is disposed on the convex side of the curved surface, and the base material 3 and the molded resin body 1 are integrated on the other surface 3z side of the base material 3 (the side opposite to the one surface 3a side).
  • a thin pressure-sensitive adhesive N2 is provided between the molded resin body 1 and the substrate 3 to ensure adhesion.
  • the base material 3 uses a thermoplastic resin, it can be thermally deformed, and is heated and pressurized before the above-described insert molding to follow the curved surface shape on the upper surface of the molded resin body 1. It is deformed in shape.
  • PET polyethylene terephthalate
  • other thermoplastic synthetic resins for example, polyethylene (PE, Polyethylene), polyethylene naphthalate (PEN) , Poly (ethylene naphthalate) and polyphenylene sulfide (PPS).
  • the base material 3 that can be thermally deformed may be used, for example, a film base material such as a thermosetting resin such as polyimide (PI) or aramid resin (aromatic polyamide).
  • a film base material containing a filler in which the above-described material is filled with an inorganic filler may be used.
  • it is not restricted to a synthetic resin.
  • the composite piezoelectric body 5 of the piezoelectric device 101 is provided on the one surface 3 a side of the base material 3, and the first electrode layer 15 laminated on the one surface 3 a of the base material 3 and The piezoelectric layer 55 laminated on the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 laminated on the piezoelectric layer 55 are provided.
  • the composite piezoelectric body 5 is formed on the substrate 3 in a desired pattern. However, in FIG. 1 and FIG. 2, a detailed pattern of the composite piezoelectric body 5 is not shown for ease of explanation. Absent.
  • the first electrode layer 15 of the composite piezoelectric body 5 is dispersed in a first binder resin B1 made of a thermoplastic resin such as a polyester resin and a matrix in the first binder resin B1.
  • a first binder resin B1 made of a thermoplastic resin such as a polyester resin and a matrix in the first binder resin B1.
  • it has 1st electroconductive particle C1, such as electroconductive carbon powder.
  • the content of the first conductive particles C1 in the first binder resin B1 is adjusted to be 5 to 70 (vol%), and the thickness thereof is about 5 to 20 ⁇ m.
  • the piezoelectric layer 55 of the composite piezoelectric body 5 includes an organic binder B5 made of a thermoplastic resin such as polyester resin, and piezoelectric particles P5 dispersed in a matrix of the organic binder B5. , And is configured.
  • the piezoelectric layer 55 forms a layer in which the piezoelectric particles P5 are contained in the organic binder B5, and is polarized in the layer thickness direction.
  • the organic binder B5 has a melt viscosity at 250 ° C. of 300 Pa ⁇ s or higher, a storage elastic modulus at 140 ° C. of 1 MPa or higher, and a loss elastic modulus of 0.1 MPa or higher.
  • a synthetic resin having certain characteristics is used.
  • potassium niobate (KNbO 3 ) having a perovskite crystal structure is suitably used as the piezoelectric particles P5.
  • the piezoelectric particles P5 it is preferable to use a piezoelectric material (ferroelectric material) having a temperature characteristic that the Curie temperature of the piezoelectric particles P5 is 250 ° C. or higher, preferably 375 ° C. or higher.
  • the Curie temperature of the piezoelectric particles P5 is 250 ° C. or higher, preferably 375 ° C. or higher.
  • lead metaniobate 573 ° C. crystal, 1210 ° C. lithium niobate, etc.
  • Examples thereof include 320 ° C. lead zirconate titanate (so-called PZT) and 365 ° C. sodium niobate having a Curie temperature of at least ° C.
  • the second electrode layer 25 of the composite piezoelectric body 5, as shown in FIG. 4, includes a second binder resin B ⁇ b> 2 made of a thermoplastic resin such as a polyester resin, and the second electrode layer 15.
  • second conductive particles C2 such as conductive carbon powder dispersed in a matrix in the binder resin B2 are included.
  • the content of the second conductive particles C2 in the second binder resin B2 is adjusted to be 5 to 70 (vol%), and the thickness thereof is about 5 to 20 ⁇ m.
  • the thermoplastic resin was used suitably as 1st binder resin B1 and 2nd binder resin B2, it is not restricted to this, You may use thermosetting resins, such as an epoxy resin and a phenol resin.
  • the composite piezoelectric body 5 configured as described above has the first electrode layer 15 and the other surface 55 z side on one surface 55 a side of the piezoelectric layer 55 so as to sandwich the piezoelectric layer 55.
  • the second electrode layer 25 is provided, and an output corresponding to the deformation of the piezoelectric layer 55 is obtained between the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25.
  • the maximum height (Ry) of the surface roughness of the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 is not more than half of the thickness of the piezoelectric layer 55.
  • the maximum height (Ry) is a value measured by a method defined in JIS standard, JIS B 0601 (1994).
  • the thickness (A film thickness) of the piezoelectric layer 55 referred to here is an average film thickness (B film thickness) of the first electrode layer 15 formed on the substrate 3, and further the first electrode layer.
  • the average film thickness (C film thickness) of the two layers having the piezoelectric layer 55 formed thereon is measured, and the value obtained by subtracting the B film thickness from the C film thickness is defined as the A film thickness (thickness of the piezoelectric layer 55). Yes.
  • the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 are in the piezoelectric layer 55. Can prevent short circuit.
  • the overcoat layer 7 of the piezoelectric device 101 uses a synthetic resin material made of a thermoplastic resin such as an acrylic resin, and as shown in FIG. It is provided so as to cover. Therefore, it can be deformed following the curved surface shape of the molded resin body 1, and the composite piezoelectric body 5 is protected by the overcoat layer 7 even in the shape of the molded resin body 1 having a convex curved surface shape. be able to.
  • the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed is integrated with the molded resin body 1 having a curved shape, the molded resin body 1 is combined with the composite piezoelectric body 5.
  • the thickness of the base substrate is increased. For this reason, the output obtained when the piezoelectric device 101 is deformed by the same amount is increased.
  • the base material 3 and the molded resin body 1 are integrated on the other surface 3z side opposite to the one surface 3a side of the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed, In addition to the thickness, the thickness of the substrate 3 becomes the thickness of the base substrate. For this reason, since the elongation of the piezoelectric layer 55 is increased according to the increased thickness of the base substrate, the output from the composite piezoelectric body 5 is further increased. As a result, the piezoelectric device 101 with higher sensitivity can be provided.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a process of the piezoelectric device 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view after the completion of the preparation process P1
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a state after the first electrode step P21 of the piezoelectric body forming step P2
  • FIG. 5C is a cross-sectional view showing a state after the piezoelectric body stacking step P22 of the piezoelectric body forming step P2.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view after the completion of the preparation process P1
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a state after the first electrode step P21 of the piezoelectric body forming step P2
  • FIG. 5C is a cross-sectional view showing a state after the piezoelectric body stacking step P22 of the piezoelectric body forming step P2.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view after the second electrode step P23 of the piezoelectric body forming step P2, and FIG. 5E is the end of the coat layer forming step P24 of the piezoelectric body forming step P2.
  • FIG. 5 (f) is a cross-sectional view showing the state after the pressure-sensitive adhesive process P25 of the piezoelectric body forming process P2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the process following FIG. 5 (f).
  • FIG. 6 (a) is a cross-sectional view after the polarization process P3 is completed, and FIG. 6 (b) is a forming process.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view after the end of P4, and FIG. 6C is a cross-sectional view after the end of the forming step P5.
  • 5 and 6 are schematically shown for ease of explanation, the size in the thickness direction (the vertical direction in FIGS. 5 and 6) is significantly different from the actual size.
  • the method for manufacturing the piezoelectric device 101 according to the first embodiment of the present invention includes a preparation step P ⁇ b> 1 for preparing the base material 3 and a piezoelectric device for forming the composite piezoelectric body 5 on one surface 3 a of the base material 3.
  • Body forming step P2 as shown in FIG. 6, a polarization step P3 for polarizing the composite piezoelectric body 5, a forming step P4 for thermally deforming the base material 3, and a molding step P5 for insert-molding the base material 3. , And is configured.
  • the preparation process P1 for preparing a film base material to be the base material 3 is performed.
  • a flexible and heat-deformable film base material is prepared, and after performing an annealing process for alleviating strain, a drilling process is performed for drilling a desired portion. And the cutting process which cut
  • the piezoelectric body forming step P2 includes a first electrode step P21 for forming the first electrode layer 15 on the one surface 3a of the substrate 3 and a piezoelectric body stacking step P22 for stacking the piezoelectric layer 55 on the first electrode layer 15.
  • a process P24 and an adhesive process P25 in which an adhesive N2 is provided on the other surface 3z side of the substrate 3 are included.
  • each layer is formed using a screen printing method.
  • a first binder resin B1 such as a polyester resin, a solvent such as carbitol acetate, and carbon powder such as carbon black or graphite are mixed to be conductive.
  • the carbon paste is printed on the one surface 3a of the substrate 3 in a desired pattern.
  • the carbon paste is heated and dried and solidified to form the first electrode layer 15 on the one surface 3a of the substrate 3 as shown in FIG.
  • the thickness of the first electrode layer 15 is about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the maximum height (Ry) of the surface roughness in the first electrode layer 15 is about 3 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • graphite is used as the carbon powder, it is preferable to reduce the average particle diameter of graphite in order to keep the maximum height (Ry) small. Specifically, the average particle diameter is 1 ⁇ m.
  • the following graphite may be used.
  • the piezoelectric layer forming step P22 of the piezoelectric body forming step P2 first, an organic binder B5 such as polyester resin, a solvent such as carbitol acetate, and piezoelectric particles P5 of potassium niobate (KNbO 3 ) are mixed to obtain a piezoelectric paste.
  • the piezoelectric paste is printed on the first electrode layer 15 in a desired pattern.
  • the piezoelectric paste is heated to dry and solidify, and a piezoelectric layer 55 is laminated on the first electrode layer 15 as shown in FIG.
  • the thickness of the piezoelectric layer 55 is about 10 ⁇ m to 25 ⁇ m. By repeating this printing process of the piezoelectric layer 55, the thickness of the piezoelectric layer 55 can be reduced to about 100 ⁇ m.
  • a second binder resin B2 such as a polyester resin, a solvent such as carbitol acetate, and carbon powder such as carbon black or graphite are mixed to form a conductive carbon paste.
  • This carbon paste is printed on the piezoelectric layer 55 in a desired pattern.
  • the carbon paste is heated and dried and solidified, and the second electrode layer 25 is laminated and formed on the piezoelectric layer 55 as shown in FIG. At this time, the thickness of the second electrode layer 25 is about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, like the first electrode layer 15.
  • an insulating ink in which a synthetic resin such as an acrylic resin is dissolved in a solvent such as carbitol is used. Print so as to cover. Then, the insulating ink is heated to dry and solidify, and an overcoat layer 7 is formed on the one surface 3a side of the substrate 3 as shown in FIG. At this time, the thickness of the overcoat layer 7 is about 5 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the pressure-sensitive adhesive process P25 of the piezoelectric body forming process P2 uses a pressure-sensitive adhesive N2 having good adhesion to a polyethylene terephthalate resin (PET) or a polycarbonate resin (PC). Print on. And this adhesive N2 is dried and the adhesive N2 is formed in the other surface 3z side of the base material 3 as shown in FIG.5 (f).
  • PET polyethylene terephthalate resin
  • PC polycarbonate resin
  • a polarization process P3 for performing a polarization process on the piezoelectric layer 55 of the composite piezoelectric body 5 is performed.
  • the piezoelectric layer 55 is heated to a temperature of about 130 ° C., and a DC voltage corresponding to the thickness of the piezoelectric layer 55 between the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 is 1 to 10 ( V / ⁇ m) is applied.
  • V / ⁇ m the DC voltage
  • between the 1st electrode layer 15 and the 2nd electrode layer 25 is short-circuited in the terminal part which is not shown in figure, an excess capacity
  • the DC voltage is preferably applied from 4 to 6 (V / ⁇ m). In this way, the piezoelectric layer 55 can be easily processed into a polarized state as shown in FIG.
  • the dashed-dotted line shown to Fig.6 (a) has shown the direction of polarization.
  • a forming process P4 is performed in which the base material 3 is thermally deformed to form a curved surface shape.
  • this forming process P4 first, the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is formed is sandwiched between molds and clamped, and then the mold is heated to around 140 ° C. and pressurized to around 6 kN. . Then, the base material 3 is thermally deformed so as to follow the curved surface shape formed on the mold, and as shown in FIG. 6B, the base material 3 having a curved surface shape is formed.
  • the organic binder B5 of the piezoelectric layer 55 one having a storage elastic modulus at 140 ° C.
  • the piezoelectric body layer 55 has rigidity capable of withstanding the pressurization, and the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25. It is possible to prevent a short circuit between them.
  • die is produced in the shape which followed the curved surface shape of the molding resin body 1.
  • a molding step P5 for molding the molded resin body 1 is performed.
  • a thermoplastic resin such as polycarbonate resin (PC) is used, and the base material 3 having a curved surface shape is set in a molding die heated to about 80 ° C. to perform insert molding.
  • the base material 3 is thermally deformed so as to follow the curved shape of the molded resin body 1 formed by the molding die, and the molded resin body 1 and the base material having the curved shape. 3 is formed integrally.
  • the molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold, and the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is formed is heated and pressed.
  • the temperature of the piezoelectric layer 55 in the mold can be set to the Curie temperature or lower. For this reason, it becomes possible to suppress that the polarization of the piezoelectric particles P5 subjected to the polarization treatment disappears.
  • the Curie temperature of the piezoelectric particles P5 is 375 ° C. or higher, the temperature of the piezoelectric layer 55 in the mold can be 2/3 or lower of the Curie temperature.
  • the depolarization temperature at which depolarization of the ferroelectric material starts to occur is generally about 2/3 of the Curie point, the piezoelectric particles are heated by the heat during the molding of the molded resin body 1.
  • the P5 polarization is not reliably lost, and the piezoelectric device 101 having reliable piezoelectric performance can be obtained.
  • the base material 3 is formed during insert molding of the molded resin body 1.
  • the first electrode layer 15, the piezoelectric layer 55, the second electrode layer 25, and the overcoat layer 7 are softened so that the shape of the base material 3 and the composite piezoelectric material 5 follows the shape of the mold. Can do.
  • the composite piezoelectric body 5 is formed following the shape.
  • the organic binder B5 of the piezoelectric layer 55 positioned between the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 the one having a melt viscosity at 250 ° C. of 300 Pa ⁇ s or more is used. 1, even if molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold, the rigidity of the organic binder B5 of the piezoelectric layer 55 is maintained to some extent. Thus, the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 can be prevented from being short-circuited.
  • the overcoat layer 7 is provided on the outermost side formed on the one surface 3a side of the base material 3, the composite piezoelectric body 5 can be protected by the overcoat layer 7 at the time of insert molding.
  • FIG. 7 is a graph showing a simulation result of the piezoelectric device 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis is the thickness of the base substrate, and the vertical axis is the output voltage value.
  • the thickness of the base substrate referred to here is a thickness obtained by combining the thickness of the substrate 3 and the thickness of the molded resin body 1.
  • the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed is insert-molded and integrated with the molded resin body 1 having a curved surface shape, the molded resin body 1 becomes the base substrate of the composite piezoelectric body 5, and the thickness of the base substrate increases. For this reason, as shown in FIG. 7, the output obtained when the piezoelectric device 101 is deformed by the same amount increases in accordance with the thickness of the base substrate.
  • the composite piezoelectric body 5 is formed following the shape. Accordingly, it is possible to provide the piezoelectric device 101 in which the composite piezoelectric body 5 is supported by the molded resin body 1 having a curved surface shape and high output can be obtained.
  • the Curie temperature of the piezoelectric particles P5 is 250 ° C. or higher, even when the molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold during the insert molding of the molded resin body 1, the mold The temperature of the inner piezoelectric layer 55 can be set to the Curie temperature or lower. For this reason, it becomes possible to suppress that the polarization of the piezoelectric particles P5 subjected to the polarization treatment disappears.
  • the Curie temperature of the piezoelectric particles P5 is 375 ° C. or higher, even when molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold during the insert molding of the molded resin body 1, the mold The temperature of the inner piezoelectric layer 55 can be set to 2/3 or less of the Curie temperature. For this reason, since the depolarization temperature at which depolarization of the ferroelectric material starts to occur is generally about 2/3 of the Curie point, the piezoelectric particles are heated by the heat during the molding of the molded resin body 1. The P5 polarization is not reliably lost, and the piezoelectric device 101 having reliable piezoelectric performance can be obtained.
  • the base material 3, the organic binder B5, the first binder resin B1, and the second binder resin B2 are all made of a thermoplastic resin, the base material 3, the first electrode layer are formed during insert molding of the molded resin body 1. 15, the piezoelectric body layer 55 and the second electrode layer 25 are softened, so that the shape of the substrate 3 and the composite piezoelectric body 5 can be made to follow the shape of the mold.
  • the organic binder B5 of the piezoelectric layer 55 positioned between the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 the one having a melt viscosity at 250 ° C. of 300 Pa ⁇ s or more is used. 1, even if molten resin heated to about 250 ° C. is flowed into the mold, the rigidity of the organic binder B5 of the piezoelectric layer 55 is maintained to some extent. Thus, the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 can be prevented from being short-circuited.
  • the organic binder B5 one having a storage elastic modulus at 140 ° C. of 1 MPa or more and a loss elastic modulus of 0.1 MPa or more is used, so that the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed is curved.
  • the piezoelectric layer 55 has rigidity capable of withstanding the pressurization, and the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 can be prevented from being short-circuited.
  • the composite piezoelectric body 5 having reliable piezoelectric performance can be obtained, and the piezoelectric device 101 with more excellent output performance can be provided.
  • the base material 3 and the molded resin body 1 are integrated on the other surface 3z side opposite to the one surface 3a side of the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed, In addition to the thickness, the thickness of the substrate 3 becomes the thickness of the base substrate. For this reason, since the elongation of the piezoelectric layer 55 is increased according to the increased thickness of the base substrate, the output from the composite piezoelectric body 5 is further increased. As a result, the piezoelectric device 101 with higher sensitivity can be provided.
  • the overcoat layer 7 is made of a thermoplastic resin, so that it can be deformed following the shape of the molded resin body 1.
  • the overcoat layer 7 is provided on the outermost side of the one surface 3a side of the base material 3, the overcoat layer 7 can protect the composite piezoelectric body 5.
  • the maximum height (Ry) of the surface roughness of the electrode layers is less than half of the thickness of the piezoelectric layer 55, the first electrode layer 15 and the second electrode Even if the most protruding position overlaps in the direction facing the layer 25, the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 can be prevented from being short-circuited in the piezoelectric layer 55.
  • the piezoelectric particles P5 are potassium niobate, the composite piezoelectric material 5 with better sensitivity characteristics can be obtained, and the piezoelectric device 101 with more excellent output performance can be provided.
  • the curved surface shape may be a concave shape
  • the curved surface shape may be an elongated shape, a shape having a curved surface shape at a corner, or the entire curved surface shape. Also good.
  • a thermoplastic resin is used as the material of the molded resin body 1 and injection molding is performed to mold the molded resin body 1.
  • a thermosetting resin may be used.
  • transfer molding is performed to form a molded resin body.
  • the temperature of the molten resin in the mold is about 170 to 180 ° C., it is lower than the Curie temperature of 250 ° C. or more, and the polarization treatment is performed compared to the case of insert molding. The possibility that the polarization of the broken piezoelectric particles P5 is lost is further reduced.
  • the forming step P4 for heating and pressurizing the base material 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed is performed before insert molding.
  • the forming step P4 may not be performed.
  • the base material 3 will be made into the shape which has a curved-surface shape with the heat and pressure at the time of shaping
  • the base 3 and the molded resin body 1 are integrated on the other surface 3z side of the base 3 on which the composite piezoelectric body 5 is disposed.
  • a configuration in which the base material 3 and the molded resin body 1 are integrated on the one surface 3a side of the provided base material 3 may be employed.
  • the thin adhesive N2 is used in order to ensure the adhesion between the molded resin body 1 and the base material 3.
  • the molded resin body 1 and The substrate 3 may be directly bonded and integrated.
  • the composite piezoelectric body 5 is configured by a pair of the first electrode layer 15 and the second electrode layer 25 with the piezoelectric layer 55 interposed therebetween, but is not limited thereto.
  • a new piezoelectric layer and a new electrode layer are provided above the second electrode layer 25, the second electrode layer 25 is used as the first electrode layer, the new electrode layer is used as the second electrode layer, and two piezoelectric layers are formed.
  • a configuration in which a body layer (piezoelectric layer 55 and a new piezoelectric layer) is provided may be employed. Thereby, the output obtained from a composite piezoelectric material can be enlarged.
  • the configuration is not limited to the two piezoelectric layers laminated in this manner, and a plurality of piezoelectric layers having three or more layers may be configured.

Abstract

　複合圧電体が曲面形状を有する成形樹脂体に支持され、高い出力が得られる圧電デバイスを提供することを目的とする。圧電デバイスは、可撓性で熱変形が可能な基材３と、基材３上に配設された複合圧電体５と、を備え、複合圧電体５の変形に応じた出力が得られ、複合圧電体５が、有機バインダに圧電体粒子が含有された圧電体層５５と、圧電体層５５の一面５５ａ側に積層された第１電極層１５と、圧電体層５５の他面５５ｂ側に積層された第２電極層２５と、を有し、基材３がインサート成形されて、曲面形状を有する成形樹脂体１と一体になっていることを特徴としている。

Description

圧電デバイス
　本発明は、各種センサ等に用いられる圧電デバイスに関する。
　圧電素子は、電気エネルギーと機械エネルギーとの間のエネルギー変換行うことができ、このような圧電素子が各種センサに広く用いられている。一般的に知られている圧電素子は、セラミック誘電体を用いたものが多く、高温で焼結して作製されたタイプが用いられている。
　このような圧電デバイスとして、特許文献１（従来例１）では、図８に示すような誘電体の粉体を混ぜて固めて高温で焼結したタイプの圧電素子８００が開示されている。図８は、従来例１の圧電素子８００を模式的に示した断面図である。従来例１の圧電素子８００は、図８に示すように、基材８０１に例えばジルコニアを用い、上下の導電層（第１導電層８１０、第２導電層８３０）に例えばインジウム‐すず‐酸化物を用い、圧電体層（誘電体層）８２０に例えばチタン酸鉛やチタン酸ジルコニウム酸鉛を用い、４５０℃から８００℃という高温で熱処理を行って作製している。
　従来例１のような圧電素子８００では、焼成して焼き固めた誘電体を利用しているので、可撓性が要求されるような各種センサや発電に利用する用途には、殆ど使用できなかった。そこで、特許文献２（従来例２）で提案されるような複合圧電体（高分子複合圧電体９１０）が注目されてきた。図９は、従来例２の高分子複合圧電体９１０を模式的に示した断面図である。
　従来例２の高分子複合圧電体（圧電コンポジット）９１０は、図９に示すように、シアノエチル化ポリビニルアルコール（シアノエチル化ＰＶＡ）からなる高分子マトリックス９１２中に、強誘電体材料からなる圧電体粒子９１４が均一に分散されている複合体９１６から構成されており、複合体９１６の下面９１６ｂに下部電極９２０が設けられているとともに、上面９１６ａに上部電極９２２が設けられている。そして、複合体９１６が上下方向に分極処理（ポーリング）されている。このように、高分子複合圧電体９１０は、高分子マトリックス９１２中に圧電体粒子９１４が均一に分散されたコンポジット体で柔軟性を有しているので、可撓性が要求されるような用途に適用することができる。
特開２０１１－１５１２８５号公報 特開２０１２－１４２５４６号公報
　近年、このような複合圧電体（高分子複合圧電体９１０）に対して、得られる出力をより大きくしたいという要望があった。しかしながら、複合圧電体はコンポジット体なので、出力に対して大きく効いてくる厚みを従来例１の圧電素子８００のように容易に大きくすることができないという課題があった。
　一方、このような複合圧電体を曲面形状で用いたいという要望もあり、この要望に対して、発明者等は、複合圧電体を基材に形成し、この基材を曲面形状を有する基体に貼り付けることを試みた。しかしながら、貼り付ける際に塗布した接着層の厚みにバラツキが生じ、出力される特性に悪影響を及ぼすことがあった。しかも２次元以上の曲面形状の場合には、曲面形状に倣ったように基材を貼り付けることが難しく、出力される特性に更に悪影響を及ぼすという課題があった。
　本発明は、上述した課題を解決するもので、複合圧電体が曲面形状を有する成形樹脂体に支持され、高い出力が得られる圧電デバイスを提供することを目的とする。
　この課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、可撓性で熱変形が可能な基材と、該基材上に配設された複合圧電体と、を備え、前記複合圧電体の変形に応じた出力が得られる圧電デバイスであって、前記複合圧電体が、有機バインダに圧電体粒子が含有された圧電体層と、該圧電体層の一面側に積層された第１電極層と、前記圧電体層の他面側に積層された第２電極層と、を有し、前記基材がインサート成形されて、曲面形状を有する成形樹脂体と一体になっていることを特徴としている。
　これによれば、本発明の圧電デバイスは、成形樹脂体が複合圧電体のベース基材となり、ベース基材の厚みが増すこととなる。このため、圧電デバイスを同じ量だけ変形させた場合に得られる出力が大きくなる。また、２次元以上の曲面形状であっても、その形状に倣って複合圧電体が形成されることとなる。これらのことにより、複合圧電体が曲面形状を有する成形樹脂体に支持され、高い出力が得られる圧電デバイスを提供することができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記圧電体粒子が分極された強誘電体であり、前記圧電体粒子のキュリー温度が２５０℃以上であることを特徴としている。
　これによれば、成形樹脂体のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、金型内の圧電体層の温度をキュリー温度以下とすることができる。このため、分極処理が行われた圧電体粒子の分極が消失されるのを抑制することが可能となる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記圧電体粒子のキュリー温度が３７５℃以上の温度であることを特徴としている。
　これによれば、成形樹脂体のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、金型内の圧電体層の温度をキュリー温度の２／３以下とすることができる。このため、一般的に強誘電体の脱分極の起こり始める脱分極温度がキュリー点の２／３程度であるとされているので、成形樹脂体のインサート成形の際の熱で、圧電体粒子の分極が確実に消失されなく、確実な圧電性能を有した圧電デバイスを得ることができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記基材が熱可塑性樹脂からなり、前記有機バインダが熱可塑性樹脂からなり、前記第１電極層が、熱可塑性樹脂の第１バインダ樹脂と、該第１バインダ樹脂中に分散した第１導電性粒子と、を有し、前記第２電極層が、熱可塑性樹脂の第２バインダ樹脂と、該第２バインダ樹脂中に分散した第２導電性粒子と、を有し、前記有機バインダが２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴としている。
　これによれば、基材、有機バインダ、第１バインダ樹脂及び第２バインダ樹脂がいずれも熱可塑性樹脂からなるので、成形樹脂体のインサート成形の際に、基材、第１電極層、圧電体層、第２電極層が軟化することで、基材及び複合圧電体の形状を金型の形状に倣ったものとすることができる。また、第１電極層と第２電極層との間に位置する圧電体層の有機バインダとして、２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上であるものを用いたので、成形樹脂体のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、圧電体層の有機バインダの剛性がある程度保たれるので、インサート成形時の熱で、第１電極層と第２電極層とが短絡するのを防ぐことができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記複合圧電体が配設された前記基材が、前記インサート成形される前に加熱及び加圧されて曲面形状に変形されており、前記有機バインダが、１４０℃における貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上で、かつ損失弾性率が０．１ＭＰａ以上であることを特徴としている。
　これによれば、複合圧電体が配設された基材を曲面形状に熱変形するプレフォーミングにおいて、１４０℃前後の加熱と加圧による圧力とが複合圧電体にかけられたとしても、圧電体層が加圧に耐えられる剛性を有しており、第１電極層と第２電極層間が短絡することを防止できる。このことにより、確実な圧電性能を有した複合圧電体が得られ、出力性能がより優れた圧電デバイスを提供することができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記複合圧電体が配設された前記基材の一面側とは反対の他面側で、前記基材と前記成形樹脂体とが一体になっていることを特徴としている。
　これによれば、成形樹脂体の厚みに加え基材の厚みがベース基材の厚みとなる。このため、ベース基材のより増した厚みに応じて圧電体層の伸びが大きくなるので、複合圧電体からの出力がより大きくなる。このことにより、より感度の大きい圧電デバイスを提供することができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記基材の一面側には、前記複合圧電体を覆う熱可塑性樹脂からなるオーバーコート層が設けられていることを特徴としている。
　これによれば、オーバーコート層が熱可塑性樹脂からなるので、インサート成形時において、オーバーコート層が軟化することで、成形樹脂体の形状に倣って変形することができる。また、基材の一面側の最も外側にオーバーコート層を設けたので、このオーバーコート層で複合圧電体を保護することができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記第１電極層及び前記第２電極層の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）が、前記圧電体層の厚さの半分以下であることを特徴としている。
　これによれば、第１電極層と第２電極層との互いに対向する向きにおいて、最も突出する位置が重なったとしても、第１電極層と第２電極層とが圧電体層内で短絡することを防ぐことができる。
　また、本発明の圧電デバイスは、前記圧電体粒子がニオブ酸カリウムであることを特徴としている。
　これによれば、より感度特性が良い複合圧電体が得られ、出力性能がより優れた圧電デバイスを提供することができる。
　本発明の圧電デバイスは、成形樹脂体が複合圧電体のベース基材となり、ベース基材の厚みが増すこととなる。このため、圧電デバイスを同じ量だけ変形させた場合に得られる出力が大きくなる。また、２次元以上の曲面形状であっても、その形状に倣って複合圧電体が形成されることとなる。これらのことにより、複合圧電体が曲面形状を有する成形樹脂体に支持され、高い出力が得られる圧電デバイスを提供することができる。
本発明の第１実施形態の圧電デバイスを説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態の圧電デバイスを説明する構成図であって、図１に示すＹ１側から見た側面図である。 本発明の第１実施形態の圧電デバイスを説明する構成図であって、図２に示すＰ部分の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイスの複合圧電体を説明する模式図であって、複合圧電体の部分の断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイスの工程を説明する模式図であって、工程順に並べた断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイスの工程を説明する模式図であって、図５に続く工程を工程順に並べた断面図である。 本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイスのシミュレーション結果を示したグラフである。 従来例１の圧電素子を模式的に示した断面図である。 従来例２の高分子複合圧電体を模式的に示した断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態の圧電デバイス１０１を説明する斜視図である。図２は、図１に示すＹ１側から見た圧電デバイス１０１の側面図である。図３は、図２に示すＰ部分の縦断面図である。図４は、圧電デバイス１０１の複合圧電体５の部分を示した断面模式図である。図４では、説明を分かり易くするため、断面を示すハッチングは入れていない。なお、図１ないし図４は、説明を分かり易くするために模式的に示しているので、実際のサイズとは異なっており、特に、厚み方向（図３に示すＺ方向）のサイズは大きく異なっている。
　本発明の第１実施形態の圧電デバイス１０１は、図１及び図２に示すように、上面側にドーム状の曲面形状を有し全体が六角形状に形成されており、図３に示すように、曲面形状を有する成形樹脂体１と、成形樹脂体１と一体になっている基材３と、基材３の一面３ａ上に配設された複合圧電体５と、複合圧電体５を覆うオーバーコート層７と、から構成されている。他に、本発明の第１実施形態では、成形樹脂体１と基材３との間に、接着を確実なものにするための薄い粘着剤Ｎ２が用いられている。そして、圧電デバイス１０１は、操作者がドーム状の曲面形状の部分を押圧等の操作を行うことによりその部分が変形し、その部分の複合圧電体５が変形してその変形に応じた出力が得られるものである。
　先ず、圧電デバイス１０１の成形樹脂体１は、その材質として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ、Polymethyl methacrylate）やポリカーボネート樹脂（ＰＣ、polycarbonate）、或いはそれらのポロマーアロイ樹脂等の合成樹脂を用い、射出成形機で射出成形して作製されている。そして、図１に示すように、全体が六角形状でドーム状の曲面形状を有した形状で形成されている。その際には、基材３を金型に同時にセットして、インサート成形している。
　次に、圧電デバイス１０１の基材３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）等の熱可塑性樹脂からなるシート状のフィルム基材であり、可撓性を有し、図３に示すように、成形樹脂体１の曲面形状の凸側に配設され、基材３の他面３ｚ側（一面３ａ側とは反対側）で、基材３と成形樹脂体１とが一体になっている。その際には、前述したように、成形樹脂体１と基材３との間に、接着を確実なものにするための薄い粘着剤Ｎ２が設けられている。
　また、基材３は、熱可塑性樹脂を用いているので、熱変形が可能であり、前述したインサート成形される前に加熱及び加圧されて、成形樹脂体１の上面における曲面形状に倣った形状で変形されている。なお、可撓性の基材３に、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のフィルム基材を好適に用いたが、他の熱可塑性の合成樹脂、例えば、ポリエチレン（ＰＥ、Polyethylene）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ、Polyethylene naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ、Poly Phenylene Sulfide）等のフィルム基材であっても良い。また、熱変形が可能な基材３であれば良く、例えば、熱硬化性樹脂である、ポリイミド（ＰＩ、polyimide）、アラミド樹脂（芳香族ポリアミド、Aromatic polyamid）等のフィルム基材であっても良いし、前述した材質に無機フィラーを充填したフィラー入りのフィルム基材であっても良い。また、合成樹脂に限るものでもない。
　次に、圧電デバイス１０１の複合圧電体５は、図３に示すように、基材３の一面３ａ側に設けられており、基材３の一面３ａ上に積層された第１電極層１５と、第１電極層１５上に積層された圧電体層５５と、圧電体層５５上に積層された第２電極層２５と、を備えて構成されている。なお、この複合圧電体５は、所望のパターンで基材３上に形成されているが、図１及び図２では、説明を容易にするため、複合圧電体５の詳細なパターンは図示していない。
　先ず、複合圧電体５の第１電極層１５は、図４に示すように、例えばポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂からなる第１バインダ樹脂Ｂ１と、第１バインダ樹脂Ｂ１中のマトリックスに分散した、例えば導電性のカーボン粉等の第１導電性粒子Ｃ１と、を有して構成されている。その際には、第１バインダ樹脂Ｂ１中の第１導電性粒子Ｃ１の含有率は、５～７０（ｖｏｌ％）になるように調整され、その厚みは、５～２０μｍ程度である。
　次に、複合圧電体５の圧電体層５５は、図４に示すように、例えばポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂からなる有機バインダＢ５と、有機バインダＢ５のマトリックス中に分散した圧電体粒子Ｐ５と、を有して構成されている。そして、圧電体層５５は、有機バインダＢ５に圧電体粒子Ｐ５が含有された層を形成しており、層厚方向に分極処理がされている。
　また、本発明の第１実施形態では、この有機バインダＢ５として、２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上で、１４０℃における貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上で、かつ損失弾性率が０．１ＭＰａ以上である、特性を有した合成樹脂を用いている。
　また、本発明の第１実施形態では、この圧電体粒子Ｐ５として、ペロブスカイト構造の結晶構造であるニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）を好適に用いている。これにより、より感度特性が良い複合圧電体５が得られ、出力性能がより優れたものとなる。なお、圧電体粒子Ｐ５として、圧電体粒子Ｐ５のキュリー温度が２５０℃以上、好ましくは３７５℃以上の温度の特性を有した圧電体（強誘電体）を用いるのが良い。例えば、３７５℃以上のキュリー温度を有した、４３５℃のニオブ酸カリウム、４９０℃のチタン酸鉛、５７０℃のメタニオブ酸鉛、５７３℃の水晶及び１２１０℃のニオブ酸リチウム等や、例えば、２５０℃以上のキュリー温度を有した、３２０℃のチタン酸ジルコン酸鉛（所謂ＰＺＴ）及び３６５℃のニオブ酸ナトリウム等が挙げられる。
　最後に、複合圧電体５の第２電極層２５は、第１電極層１５と同様に、図４に示すように、例えばポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂からなる第２バインダ樹脂Ｂ２と、第２バインダ樹脂Ｂ２中のマトリックスに分散した、例えば導電性のカーボン粉等の第２導電性粒子Ｃ２と、を有して構成されている。その際には、第２バインダ樹脂Ｂ２中の第２導電性粒子Ｃ２の含有率は、５～７０（ｖｏｌ％）になるように調整され、その厚みは、５～２０μｍ程度である。なお、第１バインダ樹脂Ｂ１及び第２バインダ樹脂Ｂ２として、熱可塑性樹脂を好適に用いたが、これに限るものではなく、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化樹脂を用いても良い。
　以上のように構成された複合圧電体５は、図３及び図４に示すように、圧電体層５５を挟むようにして、圧電体層５５の一面５５ａ側に第１電極層１５、他面５５ｚ側に第２電極層２５が設けられており、圧電体層５５の変形に応じた出力が第１電極層１５と第２電極層２５との間に得られるものである。その際には、第１電極層１５及び第２電極層２５の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）を、圧電体層５５の厚さの半分以下にするのがより好適である。なお、最大高さ（Ｒｙ）は、ＪＩＳ規格、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１（１９９４）で規定されている方法で測定した値とする。また、ここで云う圧電体層５５の厚さ（Ａ膜厚）とは、基材３に形成された第１電極層１５の平均膜厚（Ｂ膜厚）を測定し、更に第１電極層１５上に圧電体層５５を形成した２層の平均膜厚（Ｃ膜厚）を測定し、Ｃ膜厚からＢ膜厚を引いた値をＡ膜厚（圧電体層５５の厚さ）としている。
　これにより、第１電極層１５と第２電極層２５との互いに対向する向きにおいて、最も突出する位置が重なったとしても、第１電極層１５と第２電極層２５とが圧電体層５５内で短絡することを防ぐことができる。
　最後に、圧電デバイス１０１のオーバーコート層７は、例えばアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂からなる合成樹脂材料を用いており、図３に示すように、基材３の一面３ａ側に複合圧電体５を覆うようにして設けられている。このため、成形樹脂体１の曲面形状に倣って変形することができ、凸状形状の曲面形状を有した成形樹脂体１の形状においても、このオーバーコート層７で複合圧電体５を保護することができる。
　以上のように構成された圧電デバイス１０１は、複合圧電体５が配設された基材３が曲面形状を有する成形樹脂体１と一体になっているので、成形樹脂体１が複合圧電体５のベース基材となり、ベース基材の厚みが増すこととなる。このため、圧電デバイス１０１を同じ量だけ変形させた場合に得られる出力が大きくなる。
　更に、複合圧電体５が配設された基材３の一面３ａ側とは反対の他面３ｚ側で、基材３と成形樹脂体１とが一体になっているので、成形樹脂体１の厚みに加え基材３の厚みがベース基材の厚みとなる。このため、ベース基材のより増した厚みに応じて圧電体層５５の伸びが大きくなるので、複合圧電体５からの出力がより大きくなる。このことにより、より感度の大きい圧電デバイス１０１を提供することができる。
　次に、本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイス１０１の製造方法について、工程図を用いて、具体的な数値例を交えながら説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイス１０１の工程を説明する模式図であって、図５（ａ）は、準備工程Ｐ１終了後を示した断面図であり、図５（ｂ）は、圧電体形成工程Ｐ２の第１電極工程Ｐ２１終了後を示した断面図であり、図５（ｃ）は、圧電体形成工程Ｐ２の圧電体積層工程Ｐ２２終了後を示した断面図であり、図５（ｄ）は、圧電体形成工程Ｐ２の第２電極工程Ｐ２３終了後を示した断面図であり、図５（ｅ）は、圧電体形成工程Ｐ２のコート層形成工程Ｐ２４終了後を示した断面図であり、図５（ｆ）は、圧電体形成工程Ｐ２の粘着剤工程Ｐ２５終了後を示した断面図である。図６は、図５（ｆ）に続く工程を説明した模式図であって、図６（ａ）は、分極工程Ｐ３終了後を示した断面図であり、図６（ｂ）は、フォーミング工程Ｐ４終了後を示した断面図であり、図６（ｃ）は、成形工程Ｐ５終了後を示した断面図である。なお、図５及び図６は、説明を分かり易くするために模式的に示しているので、厚み方向（図５及び図６の上下方向）のサイズは実際のサイズと大きく異なっている。
　本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイス１０１の製造方法は、図５に示すように、基材３を準備する準備工程Ｐ１と、基材３の一面３ａに複合圧電体５を形成する圧電体形成工程Ｐ２と、図６に示すように、複合圧電体５に分極処理を行う分極工程Ｐ３と、基材３を熱変形させるフォーミング工程Ｐ４と、基材３をインサート成形する成形工程Ｐ５と、を有して構成されている。
　先ず、基材３となるフィルム基材を準備する準備工程Ｐ１を行う。この準備工程Ｐ１は、可撓性で熱変形が可能なフィルム基材を準備し、ひずみを緩和するためのアニール工程を行った後、所望の箇所に穴明けを行う穴加工工程を行う。そして、フィルム基材を所望のサイズに切断する切断工程を行い、図５（ａ）に示す基材３を準備する。
　次に、基材３の一面３ａに複合圧電体５を形成する圧電体形成工程Ｐ２を行う。この圧電体形成工程Ｐ２は、基材３の一面３ａ上に第１電極層１５を形成する第１電極工程Ｐ２１と、第１電極層１５上に圧電体層５５を積層する圧電体積層工程Ｐ２２と、圧電体層５５上に第２電極層２５を積層する第２電極工程Ｐ２３と、複合圧電体５を覆うようにして基材３の一面３ａ側にオーバーコート層７を形成するコート層形成工程Ｐ２４と、基材３の他面３ｚ側に粘着剤Ｎ２を設ける粘着剤工程Ｐ２５と、有して構成されている。そして、いずれの工程においても、スクリーン印刷法を用いて、各層を形成している。
　圧電体形成工程Ｐ２の第１電極工程Ｐ２１は、先ず、ポリエステル樹脂等の第１バインダ樹脂Ｂ１と、カルビトールアセテート等の溶剤と、カーボンブラックやグラファイト等のカーボン粉と、を混合して導電性のカーボンペーストとし、このカーボンペーストを所望のパターンで基材３の一面３ａ上に印刷する。そして、このカーボンペーストを加熱して乾燥及び固化させ、図５（ｂ）に示すように、基材３の一面３ａ上に第１電極層１５を形成する。その際の第１電極層１５の厚みは、５μｍ～２０μｍ程度である。また、第１電極層１５における表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）は、３μｍ～８μｍ程度である。なお、カーボン粉としてグラファイトを用いた場合には、この最大高さ（Ｒｙ）を小さく抑えるために、グラファイトの平均粒径を小さくすることが好適であり、具体的には、平均粒径が１μｍ以下のグラファイトを用いるのが良い。
　圧電体形成工程Ｐ２の圧電体積層工程Ｐ２２は、先ず、ポリエステル樹脂等の有機バインダＢ５とカルビトールアセテート等の溶剤とニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）の圧電体粒子Ｐ５とを混合して圧電体ペーストとし、この圧電体ペーストを所望のパターンで第１電極層１５上に印刷する。そして、この圧電体ペーストを加熱して乾燥及び固化させ、図５（ｃ）に示すように、第１電極層１５上に圧電体層５５を積層して形成する。その際の圧電体層５５の厚みは、１０μｍ～２５μｍ程度である。なお、この圧電体層５５の印刷工程を繰り返して行うことで、圧電体層５５の厚みを１００μｍ程度にすることができる。
　圧電体形成工程Ｐ２の第２電極工程Ｐ２３は、ポリエステル樹脂等の第２バインダ樹脂Ｂ２とカルビトールアセテート等の溶剤とカーボンブラックやグラファイト等のカーボン粉とを混合して導電性のカーボンペーストとし、このカーボンペーストを所望のパターンで圧電体層５５上に印刷する。そして、このカーボンペーストを加熱して乾燥及び固化させ、図５（ｄ）に示すように、圧電体層５５上に第２電極層２５を積層して形成する。その際の第２電極層２５の厚みは、第１電極層１５と同様に、５μｍ～２０μｍ程度である。
　圧電体形成工程Ｐ２のコート層形成工程Ｐ２４は、カルビトール等の溶剤にアクリル樹脂等の合成樹脂が溶かされた絶縁インクを用い、この絶縁インクを基材３の一面３ａ側に複合圧電体５を覆うようにして印刷する。そして、この絶縁インクを加熱して乾燥及び固化させ、図５（ｅ）に示すように、基材３の一面３ａ側にオーバーコート層７を形成する。その際のオーバーコート層７の厚みは、５μｍ～１５μｍ程度である。
　圧電体形成工程Ｐ２の粘着剤工程Ｐ２５は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やポリカーボネート樹脂（ＰＣ）との接着性が良好な粘着剤Ｎ２を用い、この粘着剤Ｎ２を基材３の他面３ｚ側に印刷する。そして、この粘着剤Ｎ２を乾燥させ、図５（ｆ）に示すように、基材３の他面３ｚ側に粘着剤Ｎ２を形成する。
　次に、複合圧電体５の圧電体層５５に分極処理を行う分極工程Ｐ３を行う。この分極工程Ｐ３は、圧電体層５５を１３０℃前後の温度に加熱して、第１電極層１５及び第２電極層２５間に圧電体層５５の厚みに応じた直流電圧を１～１０（Ｖ／μｍ）程度、印加する。そして、常温に戻した後、第１電極層１５と第２電極層２５との間を図示しない端子部において短絡させて余分な容量を除去して処理を終了する。なお、直流電圧の印加は、４～６（Ｖ／μｍ）が好適である。このようにして、圧電体層５５は、図６（ａ）に示すような分極された状態へと、簡単に処理を行うことができる。なお、図６（ａ）に示す一点鎖線は、分極の方向を示している。
　次に、基材３を熱変形させて曲面形状を形成するフォーミング工程Ｐ４を行う。このフォーミング工程Ｐ４は、先ず、複合圧電体５が形成された基材３を金型に挟み込んで型締めを行い、次に、金型で、１４０℃前後の加熱と６ｋＮ前後の加圧を行う。そして、金型に形成された曲面形状に倣うようにして基材３を熱変形し、図６（ｂ）に示すように、曲面形状を有した基材３が形成される。この際に、本発明の第１実施形態では、圧電体層５５の有機バインダＢ５として、１４０℃における貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上でかつ損失弾性率が０．１ＭＰａ以上であるものを用いたので、１４０℃前後の加熱と加圧による圧力とが複合圧電体５にかけられたとしても、圧電体層５５が加圧に耐えられる剛性を有しており、第１電極層１５と第２電極層２５間が短絡することを防止できる。なお、この金型の曲面形状は、成形樹脂体１の曲面形状に倣った形状で作製されている。
　最後に、成形樹脂体１を成形する成形工程Ｐ５を行う。この成形工程Ｐ５は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）等の熱可塑性樹脂を用い、曲面形状を有した基材３を８０℃程度に加熱された成形金型にセットして、インサート成形を行う。そして、図６（ｃ）に示すように、成形金型で形成された成形樹脂体１の曲面形状に倣うようにして基材３が熱変形し、曲面形状を有する成形樹脂体１と基材３とが一体になって形成される。この際には、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されて、複合圧電体５が形成された基材３に対して加熱及び加圧が行われる。このような場合であっても、圧電体粒子Ｐ５のキュリー温度が２５０℃以上であるので、金型内の圧電体層５５の温度をキュリー温度以下とすることができる。このため、分極処理が行われた圧電体粒子Ｐ５の分極が消失されるのを抑制することが可能となる。しかも、圧電体粒子Ｐ５のキュリー温度が３７５℃以上の場合は、金型内の圧電体層５５の温度をキュリー温度の２／３以下とすることができる。このため、一般的に強誘電体の脱分極の起こり始める脱分極温度がキュリー点の２／３程度であるとされているので、成形樹脂体１のインサート成形の際の熱で、圧電体粒子Ｐ５の分極が確実に消失されなく、確実な圧電性能を有した圧電デバイス１０１を得ることができる。
　また、基材３、有機バインダＢ５、第１バインダ樹脂Ｂ１、第２バインダ樹脂Ｂ２及びオーバーコート層７がいずれも熱可塑性樹脂からなるので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、基材３、第１電極層１５、圧電体層５５、第２電極層２５及びオーバーコート層７が軟化することで、基材３及び複合圧電体５の形状を金型の形状に倣ったものとすることができる。このことにより、２次元以上の曲面形状であっても、その形状に倣って複合圧電体５が形成されることとなる。
　また、第１電極層１５と第２電極層２５との間に位置する圧電体層５５の有機バインダＢ５として、２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上であるものを用いたので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、圧電体層５５の有機バインダＢ５の剛性がある程度保たれるので、インサート成形時の熱で、第１電極層１５と第２電極層２５とが短絡するのを防ぐことができる。
　また、基材３の一面３ａ側に形成された最も外側にオーバーコート層７を設けているので、インサート成形時において、オーバーコート層７で複合圧電体５を保護することができる。
　以上のように構成された本発明の第１実施形態の圧電デバイス１０１における、効果について、検証結果を交えながら、以下に纏めて説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係わる圧電デバイス１０１のシミュレーション結果を示したグラフである。横軸はベース基材の厚みであり、縦軸は出力電圧値である。ここで云うベース基材の厚みとは、基材３の厚みと成形樹脂体１の厚みを合わせた厚みである。
　本発明の第１実施形態の圧電デバイス１０１は、複合圧電体５が配設された基材３がインサート成形されて、曲面形状を有する成形樹脂体１と一体になっているので、成形樹脂体１が複合圧電体５のベース基材となり、ベース基材の厚みが増すこととなる。このため、図７に示すように、圧電デバイス１０１を同じ量だけ変形させた場合に得られる出力がベース基材の厚みに応じて大きくなる。また、２次元以上の曲面形状であっても、その形状に倣って複合圧電体５が形成されることとなる。これらのことにより、複合圧電体５が曲面形状を有する成形樹脂体１に支持され、高い出力が得られる圧電デバイス１０１を提供することができる。
　また、圧電体粒子Ｐ５のキュリー温度が２５０℃以上であるので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、金型内の圧電体層５５の温度をキュリー温度以下とすることができる。このため、分極処理が行われた圧電体粒子Ｐ５の分極が消失されるのを抑制することが可能となる。
　また、圧電体粒子Ｐ５のキュリー温度が３７５℃以上であるので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、金型内の圧電体層５５の温度をキュリー温度の２／３以下とすることができる。このため、一般的に強誘電体の脱分極の起こり始める脱分極温度がキュリー点の２／３程度であるとされているので、成形樹脂体１のインサート成形の際の熱で、圧電体粒子Ｐ５の分極が確実に消失されなく、確実な圧電性能を有した圧電デバイス１０１を得ることができる。
　また、基材３、有機バインダＢ５、第１バインダ樹脂Ｂ１及び第２バインダ樹脂Ｂ２がいずれも熱可塑性樹脂からなるので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、基材３、第１電極層１５、圧電体層５５、第２電極層２５が軟化することで、基材３及び複合圧電体５の形状を金型の形状に倣ったものとすることができる。また、第１電極層１５と第２電極層２５との間に位置する圧電体層５５の有機バインダＢ５として、２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上であるものを用いたので、成形樹脂体１のインサート成形の際に、２５０℃程度に加熱された溶融樹脂が金型内に流されたとしても、圧電体層５５の有機バインダＢ５の剛性がある程度保たれるので、インサート成形時の熱で、第１電極層１５と第２電極層２５とが短絡するのを防ぐことができる。
　また、有機バインダＢ５として、１４０℃における貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上でかつ損失弾性率が０．１ＭＰａ以上であるものを用いたので、複合圧電体５が配設された基材３を曲面形状に熱変形するプレフォーミングにおいて、１４０℃前後の加熱と加圧による圧力とが複合圧電体５にかけられたとしても、圧電体層５５が加圧に耐えられる剛性を有しており、第１電極層１５と第２電極層２５間が短絡することを防止できる。このことにより、確実な圧電性能を有した複合圧電体５が得られ、出力性能がより優れた圧電デバイス１０１を提供することができる。
　また、複合圧電体５が配設された基材３の一面３ａ側とは反対の他面３ｚ側で、基材３と成形樹脂体１とが一体になっているので、成形樹脂体１の厚みに加え基材３の厚みがベース基材の厚みとなる。このため、ベース基材のより増した厚みに応じて圧電体層５５の伸びが大きくなるので、複合圧電体５からの出力がより大きくなる。このことにより、より感度の大きい圧電デバイス１０１を提供することができる。
　また、オーバーコート層７が熱可塑性樹脂からなるので、インサート成形時において、オーバーコート層７が軟化することで、成形樹脂体１の形状に倣って変形することができる。また、基材３の一面３ａ側の最も外側にオーバーコート層７を設けたので、このオーバーコート層７で複合圧電体５を保護することができる。
　また、電極層（第１電極層１５及び第２電極層２５）の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）が圧電体層５５の厚さの半分以下なので、第１電極層１５と第２電極層２５との互いに対向する向きにおいて、最も突出する位置が重なったとしても、第１電極層１５と第２電極層２５とが圧電体層５５内で短絡することを防ぐことができる。
　また、圧電体粒子Ｐ５がニオブ酸カリウムであるので、より感度特性が良い複合圧電体５が得られ、出力性能がより優れた圧電デバイス１０１を提供することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
　＜変形例１＞
　上記第１実施形態では、上面側にドーム状の曲面形状を有した形状の成形樹脂体１であったが、これに限るものではない。例えば、曲面形状が凹状の形状であっても良いし、曲面形状が細長い形状であっても良いし、角部に曲面形状を有した形状であっても良いし、全体が曲面形状であっても良い。
　＜変形例２＞
　上記第１実施形態では、成形樹脂体１の材質に熱可塑性樹脂を用いて、射出成形を行ない成形樹脂体１を成形したが、熱硬化性樹脂を用いても良い。その際には、トランスファー成形を行い成形樹脂体を成形する。このトランスファー成形の場合は、溶融樹脂の金型内での温度が１７０～１８０℃程度なので、２５０℃以上のキュリー温度よりも低くなっており、インサート成形の場合と比較して、分極処理が行われた圧電体粒子Ｐ５の分極が消失される虞をより低減されている。
　＜変形例３＞
　上記第１実施形態では、インサート成形される前に、複合圧電体５が配設された基材３を予め加熱及び加圧するフォーミング工程Ｐ４を行ったが、このフォーミング工程Ｐ４を行わないこともできる。その際には、成形樹脂体１の成形時の熱と圧力で、基材３を曲面形状を有する形状にすることとなる。
　＜変形例４＞
　上記第１実施形態では、複合圧電体５が配設された基材３の他面３ｚ側で、基材３と成形樹脂体１とを一体にした構成であったが、複合圧電体５が配設された基材３の一面３ａ側で、基材３と成形樹脂体１とを一体にした構成であっても良い。
　＜変形例５＞
　上記第１実施形態では、成形樹脂体１と基材３との接着を確実なものにするため、薄い粘着剤Ｎ２を用いた構成としたが、粘着剤Ｎ２を用いなく、成形樹脂体１と基材３とを、直に接着して一体化しても良い。
　＜変形例６＞
　上記第１実施形態では、複合圧電体５として、圧電体層５５を挟んで第１電極層１５及び第２電極層２５の一組で構成したが、これに限るものではない。例えば、第２電極層２５の上層に新たな圧電体層及び新たな電極層を設け、第２電極層２５を第１電極層とし、新たな電極層を第２電極層として、２層の圧電体層（圧電体層５５と新たな圧電体層）を設ける構成でも良い。これにより、複合圧電体から得られる出力を大きくすることができる。また、このようにして積層した２層の圧電体層の構成に限らず、３層以上の複数層の圧電体層を構成しても良い。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
　　１　　　成形樹脂体
　　３　　　基材
　　３ａ　　一面（基材）
　　３ｚ　　他面（基材）
　　５　　　複合圧電体
　　１５　　第１電極層
　　Ｂ１　　第１バインダ樹脂
　　Ｃ１　　第１導電性粒子
　　２５　　第２電極層
　　Ｂ２　　第２バインダ樹脂
　　Ｃ２　　第２導電性粒子
　　５５　　圧電体層
　　５５ａ　一面（圧電体層）
　　５５ｚ　他面（圧電体層）
　　Ｂ５　　有機バインダ
　　Ｐ５　　圧電体粒子
　　７　　　オーバーコート層
　　１０１　圧電デバイス
                                                                                

Claims (9)

  1. 　可撓性で熱変形が可能な基材と、該基材上に配設された複合圧電体と、を備え、前記複合圧電体の変形に応じた出力が得られる圧電デバイスであって、
    　前記複合圧電体は、有機バインダに圧電体粒子が含有された圧電体層と、該圧電体層の一面側に積層された第１電極層と、前記圧電体層の他面側に積層された第２電極層と、を有し、
    　前記基材がインサート成形されて、曲面形状を有する成形樹脂体と一体になっていることを特徴とする圧電デバイス。
  2. 　前記圧電体粒子が分極された強誘電体であり、前記圧電体粒子のキュリー温度が２５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
  3. 　前記圧電体粒子のキュリー温度が３７５℃以上の温度であることを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
  4. 　前記基材は、熱可塑性樹脂からなり、
    　前記有機バインダは、熱可塑性樹脂からなり、
    　前記第１電極層は、熱可塑性樹脂の第１バインダ樹脂と、該第１バインダ樹脂中に分散した第１導電性粒子と、を有し、
    　前記第２電極層は、熱可塑性樹脂の第２バインダ樹脂と、該第２バインダ樹脂中に分散した第２導電性粒子と、を有し、
    　前記有機バインダは、２５０℃における溶融粘度が３００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧電デバイス。
  5. 　前記複合圧電体が配設された前記基材は、前記インサート成形される前に加熱及び加圧されて曲面形状に変形されており、
    　前記有機バインダは、１４０℃における貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上で、かつ損失弾性率が０．１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の圧電デバイス。
  6. 　前記複合圧電体が配設された前記基材の一面側とは反対の他面側で、前記基材と前記成形樹脂体とが一体になっていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の圧電デバイス。
  7. 　前記基材の一面側には、前記複合圧電体を覆う熱可塑性樹脂からなるオーバーコート層が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の圧電デバイス。
  8. 　前記第１電極層及び前記第２電極層の表面粗さの最大高さ（Ｒｙ）が、前記圧電体層の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の圧電デバイス。
  9. 　前記圧電体粒子がニオブ酸カリウムであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の圧電デバイス。
                                                                                    
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