JPH0141274Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、良好且つ堅牢な接合構造を有する膜
状圧電素子からの電極端子の取り出し構造に関す
る。

近年、振動センサー、マイクロホン、スピーカ
ー、血圧計等の用途に、電気機械変換素子等とし
て、フツ化ビニリデン系樹脂等からなる高分子圧
電体膜の単層または複層（バイモルフ）の両面に
電極膜を設けてなる膜状ないしシート状の圧電素
子（なお、本明細書において「圧電素子」の語
は、上記構造を指して用いられており、機能的に
は焦電素子として用いられるものを包含するもの
とする）が広く用いられはじめている。例えば振
動センサーについては、従来、PZT等のセラミ
ツク圧電体膜の両面に蒸着等により電極膜を設
け、それぞれの電極膜にリード線を半田付けした
ものが用いられていたが、このようなセラミツク
製の振動センサーには、被検体が曲面をなす場合
には追随性が悪いため測定精度が落ること、また
測定可能な振動数が500Hz以下であつて、例えば
タービン等の10kHz程度にも達する高周波振動の
測定が不可能なこと、等の不都合があるのに対し
て、このような欠点のない高分子圧電素子を用い
るセンサーは、本質的に適している。

しかしながら、このような高分子圧電素子を電
気機械変換素子として使用する際の、大きな問題
点として電極からのリード線の取り出し構造が、
一般に脆くなり、振動条件下等での継続的使用に
耐え得ないということがある。例えば、最も基本
的な発想として、上記セラミツク製の振動センサ
ーについて説明したのと同様に、高分子圧電体膜
上に設けた電極膜にリード線を半田付けするの
は、高分子圧電体膜自体が熱により劣化するので
不適当である。また、半田の代わりに、金属粉、
カーボン粉末等を各種樹脂バインダーに分散させ
てなる導電性接着剤を用いて、リード線を電極膜
に接合することも考えられる。しかしながら、こ
のような導電性接着剤も、比較的脆く、振動セン
サー等の電気機械変換素子としての使用において
加わる継続的振動等の応力には、とても耐え得な
い。

上述の事情に鑑み、本考案の主要な目的は、高
分子圧電素子からの耐久性ある電極端子取り出し
構造を提供することにある。

本考案者等は、上記目的を達成するものとし
て、既に、高分子圧電体膜の両面に電極膜を設け
てなる膜状圧電素子の、両面の対応位置にそれぞ
れ端部近傍に開口を有する一対の導体を配設し、
該一対の導体の開口部ならびに中間の圧電素子を
貫通する樹脂質棒体の両端をつぶしてなるリベツ
ト状係止部材により、各面において導体を電極膜
に圧接してなることを特徴とする電極端子取り出
し構造体を開発し、提案している（昭和59年３月
９日付の実用新案登録願）。

しかしながら、この電極端子取り出し構造体
は、簡便に製造でき且つかなり良好な耐久性を有
するものであるが、未だその耐久性は、充分とは
言えなかつた。そして本考案者等の、その後の研
究によれば、上記電極端子取り出し構造体の耐久
性の不足は、通常は、金属からなる導体を、これ
とは親和性の乏しい樹脂質棒体により直接的に接
合しているところに問題があるのであり、より親
和性ならびに接着性の良好な樹脂質シートを介し
て導体シートを圧電素子の電極膜に圧接すれば接
合部の堅牢性がかなり改善されることが見出され
た。

本考案の圧電素子の電極端子取り出し構造体
は、上述の知見に基づくものであり、より詳しく
は、高分子圧電体膜の両面に電極膜を設けてなる
膜状圧電素子の辺部または端部近傍に設けられた
小孔の対応位置に、それぞれ小孔を有する導体シ
ートおよび樹脂質シートを膜状圧電素子の小孔を
含む辺部または端部近傍両面に順次積層して配設
し、該両面に設けた樹脂質シートおよび導体シー
トの小孔ならびに中間の圧電素子を貫通する樹脂
質棒体の両端をつぶしてなるリベツト状係止部材
により、各面において樹脂質シートを介して導体
シートを電極膜に圧接してなり、且つ両面に設け
た導体シートの縁部近傍にはリード線を接合して
なることを特徴とするものである。

以下、本考案を実施例について図面を参照しつ
つ更に具体的に説明する。

第１図は、本考案の一実施例にかかる血圧計検
知部用素子の電極端子取り出し構造体の、平面図
であり、第２図および第３図は、それぞれ同実施
例の厚さ方向側面図および分解斜視図である。こ
の実施例において、高分子圧電体膜１の両面に
は、Al，Ni，Cr，Au等の蒸着膜からなる電極膜
２ａおよび２ｂが設けられ、全体として血圧計検
知部用素子をなす圧電素子１０を形成している。
圧電素子１０は、全体として帯状をなし、その寸
法の一例を挙げれば、長さが80mm、巾が25mm、厚
さが約0.03mmであり、その厚さのほとんどを圧電
体膜１が占め、電極膜２ａ，２ｂの各々の厚さは
500kt程度である。この帯状圧電素子１０の端部
の近傍には予め径１mm程度の小孔１１ａおよび１
１ｂ（第３図）が設けられている。またこの圧電
素子１０の端部近傍の上面には、例えば厚さが約
0.5mmのベークライト樹脂シートないし板３１の
下面に、導体シートの一例としての厚さが約1μ
のCu膜３２が蒸着等により形成された樹脂質シ
ートと導体シートの積層体３が配設されており、
またこの積層体３の、上記圧電素子の小孔１１ａ
および１１ｂと対応する位置には、小孔３ａおよ
び３ｂが設けられている。更に圧電素子１０の、
上記積層体３と対応する端部近傍の下面には、上
記積層体３と対をなし、ベークライト樹脂シート
４１の上面にCu膜４２を設け、且つ小孔１１ａ
および１１ｂと対応する位置に小孔４ａおよ４ｂ
を有する積層体４が、上記積層体３とともに、そ
れらのCu膜３２および４２により圧電素子１０
を挟持するように配設されている。

に、これら積層体３，４は、それらの小孔３
ａ，４ａならびに圧電素子の小孔１１ａを貫通す
るリベツト状係止ないし圧締部材５１の両側頭部
５１ａ，５１ｂ（図示せず）、ならびに小孔３ｂ，
４ｂならびに圧電素子の小孔１１ｂを貫通するリ
ベツト状係止部材５２の両側頭部５２ａ，５２ｂ
により、圧電素子の電極膜２ａ，２ｂに、それぞ
れ圧接されている。具体的には、これらのリベツ
ト状係止部材５１および５２は、熱可塑性樹脂等
の絶縁材料からなり、それらの頭部５１ａあるい
は５２ａと、５１ｂあるいは５２ｂとのいずれか
一方ないし両方を除いた棒体を、前記積層体３，
４、および圧電素子１０の積層体の小孔に挿通
し、それらの残りの一端あるいは両端を加熱した
鏝あるいはドライバーの先端等によりつぶして、
頭部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを形成する
ことにより得られる。

更に、積層体３および４は、それぞれ互いに異
なる平面位置にリード線接合用舌片３ｃおよび４
ｃを有し、この舌片３ｃおよび４ｃにおけるCu
膜３１および４２にリード線６ａ，６ｂを、それ
ぞれ半田７により接合してある。

リベツト状係止部材５１，５２は、例えば径が
0.8mm程度のポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
アミド、ポリエチレン、ポリアセタール、ポリプ
ロピレン、アセチルセルロース、ポリスチレン、
PVC、ABS、MBS等の熱可塑性樹脂の棒体を加
工して形成することが好ましい。

かくして形成された本考案の電極端子取り出し
構造体は、上記のようにして形成されたリベツト
状係止部材の両側頭部が冷却する際のリベツト状
係止部材全体に働らく収縮力等により、それぞれ
樹脂質シート３１および３２を介してCu膜３２
および４２が電極膜２ａ，２ｂに圧接され、また
リベツト状係止部材と樹脂質シートとの樹脂とし
ての親和性により、これらが良好に接着し、圧電
素子１０と一体化された構造となつているため
に、通常の導電性樹脂接着剤等に比べてはるかに
強固な接合構造を与え、また半田等により接続さ
れる場合のように、圧電素子が溶融ないし劣化す
るほどの加熱を受けることもない。

上記においては、本考案の電極端子取り出し構
造体の好ましい一態様を説明したが、本考案の範
囲内で、上記例を種々改変することが可能であ
る。

例えば樹脂質シート３１，４１としては、ベー
クライト以外にも、PVC、ABS、ポリエチレン
テレフタレート、ポリアセタール、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリアミド、あるいはフエ
ノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂ある
いは熱硬化型樹脂が、またこれら熱可塑性樹脂あ
るいは熱硬化型樹脂を含浸した紙等も用いられ
る。また導体シートとしては、上記のように、樹
脂質シート上に蒸着等により密着したものである
必要はなく、樹脂質シートとは別体の金属シート
ないし板を樹脂質シートと積層してもよい。但
し、上記のように樹脂質シートと予め一体化して
おけば、電極端子取り出し構造体の組立、製造は
簡単になる。また材質としては、Cu以外に、Al、
黄銅等を使用し得ることは容易に理解できよう。

更に樹脂質シートと導体シートの積層体あるい
は導体シートに平面的に異なる位置で舌片３ｃお
よび４ｃを形成することは、必ずしも必要でな
く、例えば第４図および第４図の−線に沿う
断面図である第５図に示すように、それぞれ樹脂
質シート１３１，１４１上にCu膜１３２および
１４２を積層してなる一対の積層体１３および１
４を用意し、予め設けた小孔１３ｄおよび１４ｄ
を通して、導体シート１３２および１４２にリー
ド線６ａ，６ｂを半田１７によりそれぞれ接合し
た後、これら積層体１３および１４を、上記例と
同様に、リベツト状係止部材５１および５２によ
り圧電素子１０に圧接固体する構造としてもよ
い。この例では、リード線取付用の舌片を設けな
いでよい利点はあるが、積層体１３，１４間の間
隔が小さいので、これらを圧電素子に圧接した後
にリード線を事後的に取付けることは困難であ
る。

また特に図示しないが、導体シート３１，４
１，１３１，１４１等と圧電素子の電極膜２ａ，
２ｂとの間には良導電性の接着剤を介在させてお
くこともでき、このような目的で用いる良導電性
接着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ABS、シリコーン樹脂等のバインダー樹脂
中に、金属粉あるいはカーボン粉末等を分散させ
てなる導電性樹脂接着剤あるいは80℃以下の融点
を有する低融点半田を用いることができる。

また上記においては、各面において一つの積層
体あるいは導体シートを２本のリベツト状係止部
材により２箇所で固定している例を述べたが、リ
ベツト状係止部材による固定は基本てきには１箇
所でもよい。但し、２箇所以上で行なうことによ
り、積層体と圧電素子との相互運動の自由度が減
少することにより、より強固な電極端子取り出し
構造体が得られる。

なお、上記の例においては本考案の電極端子取
り出し構造体の好ましい適用例として、血圧計の
検知素子について述べたが、ほぼ同様な圧電素子
を用いる振動センサー、高分子圧電体膜を複層化
し、あるいは他の薄膜体との積層体としたバイモ
ルフ、パイロセンサー等の用途にも、同様の電極
端子取り出し構造体が採用し得る。

上述したように、本考案によれば、高分子圧電
体膜上に導体を接合するに際して、樹脂質リベツ
ト状係止部材を用い、導体シートを樹脂質シート
を介して圧電素子の電極膜に圧接する構造を採る
ことにより、良好な電気的接続と機械的耐久性を
兼ね備えた電極端子取り出し構造体が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例にかかる電極端子取り
出し構造体の平面図、第２図は同実施例の側面
図、第３図は同実施例の分解斜視図、第４図は本
考案の電極端子取り出し構造体の別の実施例の平
面図、第５図は第４図の−線に沿う断面図で
ある。 １……高分子圧電体膜、２ａ，２ｂ……電極、
３，１３，４，１４……樹脂質シート−導体シー
ト積層体、３１，１３１，４１，１４１……樹脂
質シート、３２，１３２，４２，１４２……導体
シート（Cu膜）、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，１３
ｄ，１４ｄ……小孔、３ｃ，４ｃ……リード線取
出し用舌片、５１，５２……リベツト状係止部
材、５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ……リベツ
ト状係止部材頭部、６ａ，６ｂ……リード線、１
０……帯状圧電素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 高分子圧電体膜の両面に電極膜を設けてなる
   膜状圧電素子の辺部または端部近傍に設けられ
   た小孔の対応位置に、それぞれ小孔を有する導
   体シートおよび樹脂質シートを膜状圧電素子の
   小孔を含む辺部または端部近傍両面に順次積層
   して配設し、該両面に設けた樹脂質シートおよ
   び導体シートの小孔ならびに中間の圧電素子を
   貫通する樹脂質棒体の両端をつぶしてなるリベ
   ツト状係止部材により、各面において樹脂質シ
   ートを介して導体シートを電極膜に圧接してな
   り、且つ両面に設けた導体シートの縁部近傍に
   はリード線を接合してなることを特徴とする、
   圧電素子の電極端子取り出し構造体。 ２ ２本以上のリベツト状係止部材により、２箇
   所以上において両面各１枚の導体シートを電極
   膜に圧接してなる実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の電極端子取り出し構造体。 ３ 両面の導体シートが互いに異なる位置におい
   て突出する舌片を有し、これら突出する舌片に
   リード線が接合される実用新案登録請求の範囲
   第１項または第２項に記載の電極端子取り出し
   構造体。 ４ 樹脂質シートおよび導体シートが接合一体化
   構造にある実用新案登録請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の電極端子取り出し
   構造体。