JPH0320744Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、平面あるいは曲面への密着性を改善
した高分子圧電体膜からの電極端子の取り出し構
造に関する。

背景技術 近年、振動センサー、マイクロホン、スピーカ
ー等の用途に電気機械変換素子として、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10K
Hz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体膜を用いるセンサーは、本
質的に適している。

本考案者らは、上述した高分子圧電体膜を振動
センサーとして用いる際の利点に着目し、且つそ
の欠点の１つである端子取り出し部の機械的耐久
性を改善するために一連の電極端子取り出し構造
体を開発し、提案している（実願昭59−29364号、
同59−29365号、同59−33095号、同59−43374号、
同59−67720号、同59−67721号、特願昭59−
43380号）。かくして得られた電極端子取り出し構
造体の代表的な一例には、第１図に厚さ方向断面
図を示すような構造を有するものがある。すなわ
ち、高分子圧電体膜１の両面には、Al、Ni、Cr
等の蒸着膜からなる電極膜２ａおよび２ｂが設け
られ、全体として振動センサーのセンサー部をな
す圧電素子１０を形成している。電極膜２ａ，２
ｂの各々には、エポキシ系樹脂、シアノアクリレ
ート系樹脂、ウレタン系樹脂、フエノール系樹
脂、アクリル酸エステル系樹脂、ブチラール系樹
脂、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴム等から
なる非導電性接着剤あるいはこれに少量の金属も
しくはカーボン等の導電性粉末を加えた低導電性
接着剤（本明細書では、これらを総称して「非良
導電性接着剤」と称する）６により、Cu、真ち
ゆう等からなる導電体リング５ａ，５ｂを接合す
る。またこの導電体リングには、予め、半田３に
よりリード線４ａ，４ｂがそれぞれ接続されてい
る。次いで、このようにして接着した導電体リン
グ５ａ，５ｂの開口に、バインダー樹脂中に金属
粉あるいはカーボン粉末を分散させてなる導電性
樹脂接着剤あるいは低融点半田等（本明細書で
は、これらを総称して「良導電性接着剤」と称す
る）７を盛つて、これら導電体リング５ａ，５ｂ
と、電極膜２ａ，２ｂとの導通を確保してなる。

しかしながら、第１図に示すような構造体を振
動センサーとして用いるときには、振動特性を測
定すべき被検体が曲面をなしている場合は不都合
は比較的少ないが、平面である場合には、導電体
リング５ｂ（または５ａ）等の突出部の存在が、
被検体との密着を妨げ、またノイズ振動の発生の
原因となつて、測定精度を低下させることがあ
る。また、被検体が曲面であり、例えば被検体の
面に密着して振動を測定したい場合のごとく、振
動センサーを被検体に貼り付けて使用するような
場合には不都合である。また高分子圧電体膜をパ
イロセンサーとして用いる場合にも、例えば受光
窓に密着して固定し、その裏面のみから電極リー
ド線を取り出したい場合がある。

上記した問題は、セラミツク圧電体を用いる振
動センサーの場合には、却つて解決が容易であ
る。何故ならば、この場合には、第２図に示すよ
うに、セラミツク圧電体１１自体が、その強度的
要求から、例えば0.3mm程度以上と比較的厚いた
めに、その端壁を利用して裏面電極１２ｂを表面
へと延長し、その延長部１２bbにおいてリード
線１４ｂを半田１３により接合すれば、裏面電極
１２ｂは全体として被検体との密着に利用可能と
なる。しかしながら高分子圧電体膜は、例えば
0.004〜0.03mm程度であり、最大でも0.1mm程度と
薄く、またその薄さの故に高周波振動に対する適
合性を有するものであるため、上記のように、裏
面電極を圧電体膜の端壁を利用して表面に延長す
ることは不可能であると考えられていた。事実、
第２図の構造において、セラミツク圧電体１１を
厚さが0.1mm程度以下の高分子圧電体に単純に置
きかえた場合には、裏面電極１２ｂの表面側への
移行部に相当する屈曲部において裏面電極の切断
が起り、使用に耐えない。

考案の目的 上述の事情に鑑み、本考案の主要な目的は、高
分子圧電体を、例えば振動センサー、パイロセン
サー等に利用するに際して要求される平面あるい
は曲面との密着性を改善した高分子圧電体の電極
端子取り出し構造体を提供することにある。

考案の概要 本考案者らの研究によれば、上記したセラミツ
ク圧電体について用いられる第２図の構造におい
て、セラミツク圧電体を単に高分子圧電体に置き
換えることは不都合であるが、裏面電極１２ｂの
裏面から表面側への移行部を高分子圧電体膜の端
壁面から後退した位置におくことにより、移行部
での裏面電極膜の耐久性が改善され、0.1mm以下
と云うような薄い高分子圧電体を用いる場合にお
いても裏面電極の切断が防止可能であり、高分子
圧電体自体の持つ可撓性と相俟つて平面あるいは
曲面への密着性が飛躍的に改善された電極端子取
り出し構造体が得られることが見出された。

本考案の電極端子取り出し構造体は、このよう
な知見に基づくものであり、より詳しくは、高分
子圧電体膜の表裏面に電極膜を設け、その表面電
極膜は少なくとも前記高分子圧電体膜の表面の一
端部近傍を除いて設け、裏面電極膜は、高分子圧
電体膜の該一端部に設けた切欠部の壁面または該
一端部の端面から後退した位置に設けた透孔の内
壁面を覆つて前記表面電極膜と接触しない範囲で
表面への延長させ、前記高分子圧電体膜の表面側
において表面電極およびこれと隣接する裏面電極
の表面側への延長部にそれぞれ導体を接合してな
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。

実施例 第３図ａは、本考案の一実施例にかかる振動セ
ンサー用電極端子取り出し構造体の一端部（電極
端子取り出し端部）近傍の部分平面図、第３図ｂ
は第３図ａのＢ−Ｂ線矢視方向断面図である。

この実施例において、一端部２１ａから後退し
た位置に、切欠き２１ｂにより与えられる壁面２
１ｃを有するフツ化ビニリデン系樹脂等からなる
高分子圧電体膜２１の表面には、少なくとも該端
部２１ａ、壁面２１ｃの近傍を除いて表面電極膜
２２ａを設け、且つ裏面電極膜２２ｂは、高分子
圧電体膜２１の裏面に存在する部分２２baに加
えて壁面２１ｃを覆う部分２２bbならびに表面
側への延長部２２bcとから構成し、電極非形成
部２６を挟んで存在する表面電極膜２２ａと裏面
電極膜の延長部２２bcには、それぞれ低融点半
田等の良導電性接着剤２７によりリード線２４ａ
および２４ｂを接合してなり、全体として振動セ
ンサーのセンサー部をなす圧電素子２０を形成し
ている。圧電素子２０の寸法の一例を挙げれば、
長さが10mm、巾が1.5mm、厚さが約0.02mmであり、
その厚さのほとんどは圧電体膜２１が占め、Au、
Ag、Al、Ni、Cr等からなる電極膜２２ａ，２２
ｂ，２２ba，２２bcの各々の厚さは500Å程度で
あるが、この例では裏面電極膜の壁面２１ｃを覆
う部分２２bbのみは約800Å程度に厚肉として、
この部分の耐久性を向上している。このような壁
面２１ｃ上での電極膜の厚肉化は、高分子圧電体
膜２１の表面（但し電極非形成部２６はマスクし
て除く）および裏面について、それぞれスパツタ
リング、真空蒸着等の気相付着法により、電極膜
２２ａ，２２bcおよび２２baを形成した後、例
えば垂直に配置した高分子圧電体２１の端面下に
配置した蒸着源より壁面２１ｃに向けて、選択的
に気相付着を行なうことにより達成される。ま
た、この例では、例えば、壁面２１ｃを220℃程
度に熱処理することにより上下端の角取りを行な
つてから電極膜２２ｂを形成することにより、更
に電極膜の部分２２bbの耐久性向上をはかつて
いる。

かくして得られた圧電素子２０は、その裏面に
何らの突起部を有さず、またそれ自体、可撓性で
あるため、例えば接着剤を塗布する等により、平
面あるいは曲面をなす被検体に密接に貼り付け可
能となる。

第４図ａ，ｂには、本考案の他の実施例にかか
る電極端子取り出し構造体を示す。この例では、
表面側へと延長する裏面電極膜の部分３２bbに
より覆われる壁面３１ｃが、高分子圧電体膜３１
の端部３１ａより後退したあるいは中央側へ寄つ
た位置に設けた透孔３１ｂの内壁面として形成さ
れている点以外は、第３図に示した実施例と異な
るものではない。透孔３１ｂの寸法は、例えば径
が0.5mm程度であり、例えばポンチにより高分子
圧電体膜３１を打抜きすることにより得られる。
例えば表面側から打抜きを行なえば、内壁面３１
ｃの上端の角取りは同時に行なえるので、孔３１
ｂを形成後、その下側から210℃程度に加熱した
鉄棒等を接触させることにより内壁面３１ｃ下端
の角取りも容易に達成できる。孔３１ｂの形成
後、高分子圧電体膜３１を蒸着源に対して平面的
にわずかに回転させつつ孔３１ｂ周辺で選択的に
蒸着を行なえば相対的に厚肉の電極膜３２bbが
形成される。

なお、第３図および第４図の例においては、表
面電極膜２２ａ、裏面電極膜の表面側への延長部
分２２bc（あるいは３２bc）へ接続されるべき導
体をリード線２４ａ，２４ｂとし、またその接合
を単に良導電性接着剤２７により行なうものとし
て説明したが、この接合構造の詳細は、電極膜２
２ａ，２２bc等に接続される導体（上記例にお
いてはリード線２４ａおよび２４ｂ）のそれぞれ
について、第１図において説明したような接着強
化処理を行なうことが好ましい。何故ならば、先
にも述べたように、高分子圧電体を溶融ないし熱
劣化させない温度で溶融し、且つ充分な接着力を
与える導電性接着剤は少ないからである。

第５図は、第４図の電極端子取り出し構造体に
対応してこのような接着を強化した構造の例を示
すものであり、第４図の例のリード線２４ａ，２
４ｂの代わりに、導体リング３５ａ，３５ｂにリ
ード線３４ａ，３４ｂを半田３３により接合した
構造、すなわちその端部近傍に開口を有する構造
の導体を用い、開口の周囲（すなわち、この例で
はリング３５ａ，３５ｂの下および／または周
囲）において非良導電性接着剤３６を介して電極
膜２２ａ，３２bcに接合し、且つ開口部におい
ては良導電性接着剤３７により電気的に接続した
構造が採用されている。

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、振動セン
サーについて述べたが、高分子圧電体を複層化
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ついても、片側
の面に電極端子を設けることが望ましい限りにお
いて同様の電極端子取り出し構造体が採用し得
る。

考案の効果 上述したように、本考案によれば、高分子圧電
体膜の表、裏面に電極膜を設けて圧電素子を構成
するに際して、裏面電極膜を高分子圧電体膜の一
端部から後退して位置する壁面を覆う形態で表面
側へと延長することにより、例えば0.1mm以下と
云うよな薄い高分子圧電体についても、断線を起
すことなく裏面電極膜を表面側へと延長すること
が可能になる。したがつて、かくして形成された
表、裏面の電極膜の隣接部において、表、裏面の
電極膜に導体を接続することにより、例えば振動
センサーにおいて要求されるように、平面あるい
は曲面との密着性の良好な高分子圧電体ないし圧
電素子の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図は本考案者らが本考案以前に試験した電
極端子取り出し構造体の一例の厚さ方向断面図、
第２図はセラミツク圧電体を用いる振動センサー
において採用し得る電極端子取り出し構造体、第
３図ａおよび第４図ａはそれぞれ本考案の一実施
例にかかる電極端子取り出し構造体の平面図、第
３図ｂ、第４図ｂおよび第５図はそれぞれ本考案
の実施例にかかる電極端子取り出し構造体の厚さ
方向断面図である。 １，２１，３１……高分子圧電体、２１ａ，３
１ａ……高分子圧電体膜の一端部、２１ｂ……切
欠き部、３１ｂ……透孔、２１ｃ，３１ｃ……裏
面電極被覆用壁面、２２ａ……表面電極膜、２２
ｂ……裏面電極膜、２２bb……裏面電極膜の表
面側への移行部、２２bc……裏面電極膜の表面
側への延長部、３，１３，３３……半田、４ａ，
４ｂ，１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４
ａ，３４ｂ……リード線、５ａ，５ｂ，３５ａ，
３５ｂ……導電体リング、６，３６……非良導電
性接着剤、７，２７，３７……良導電性接着剤、
１０，２０……帯状圧電素子。 代表図：第４図ａ，ｂ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 帯状高分子圧電体膜の表裏面に電極膜を設
   け、その表面電極膜は少なくとも前記高分子圧
   電体膜の表面の一端部近傍を除いて設け、裏面
   電極膜は、高分子圧電体膜の該一端部に設けた
   切欠部の壁面または該一端部の端面から後退し
   た位置に設けた透孔の内壁面を覆つて、前記表
   面電極膜と接触しない範囲で表面へと延長さ
   せ、前記高分子圧電体膜の表面側において表面
   電極およびこれと隣接する裏面電極の表面側へ
   の延長部にそれぞれ導体を接合してなることを
   特徴とする電極端子取り出し構造体。 ２ 表面側へと延長する裏面電極膜により覆われ
   る前記高分子圧電体膜の壁面の上下端が角取り
   されてい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 前記高分子圧電体膜の壁面を覆う裏面電極膜
   の部分が他の部分よりも厚肉化されている実用
   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 前記導体が、その端部近傍に開口を有し、開
   口の周囲において非良導電性接着剤を介して電
   極膜に接合され、且つ開口部において良導電性
   接着剤により電気的に接続される実用新案登録
   請求の範囲第１項ないし第３項のいづれかに記
   載の電極端子取り出し構造体。 ５ 前記高分子圧電体膜の厚さが約0.1mm以下で
   ある実用新案登録請求の範囲第１項ないし第４
   項のいづれかに記載の電極端子取り出し構造
   体。