圧電振動子及びその製造方法
【課題】 ダイヤフラム用の圧電振動子として使用され、より薄型で信頼性が高く製造しやすく安価な圧電振動子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 圧電セラミックス板１ａ、１ｂでシム材２を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、圧電セラミックス板１ａ、１ｂの外面に接合した防湿シート３ａ、３ｂとを備える圧電振動子であり、圧電セラミックス板１ａ、１ｂ、シム材２、及び防湿シート３ａ、３ｂの間の接合面にフラットケーブル４の線心５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを挟み込むことにより圧電セラミックス板１ａ、１ｂの電極を引き出すリード線を形成する。また、その作製には繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用い、シム材２はそのプリプレグを硬化させてなる。
【解決手段】 圧電セラミックス板１ａ、１ｂでシム材２を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、圧電セラミックス板１ａ、１ｂの外面に接合した防湿シート３ａ、３ｂとを備える圧電振動子であり、圧電セラミックス板１ａ、１ｂ、シム材２、及び防湿シート３ａ、３ｂの間の接合面にフラットケーブル４の線心５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを挟み込むことにより圧電セラミックス板１ａ、１ｂの電極を引き出すリード線を形成する。また、その作製には繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを用い、シム材２はそのプリプレグを硬化させてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲変形を行う圧電振動子に関し、特にダイヤフラム用圧電振動子として好適な圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラム式小型ポンプなどのダイヤフラムには、圧電セラミックス板からなる振動子（以下、圧電振動子という）を用いたものがある。例えば特許文献１に開示されたようである。
【０００３】
このようなダイヤフラムは、圧電セラミックス板２枚でシムと呼ばれる中間層の板を挟み込む形で構成した圧電バイモルフをシリコーンゴムなどのエラストマー素材で全体をモールドする構成になっていた。そのとき、圧電バイモルフを屈曲振動させるためのリード線は圧電セラミックス板表面に形成された電極に電線を半田付けするなどして構成されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６５９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小型ポンプのダイヤフラム用の圧電振動子は小型化、特に薄型化が求められている。特に燃料電池の燃料供給装置や、点滴などの薬液注入、各種電子機器の水冷用などで薄型ポンプの要求があり、従来からある電磁式のダイヤフラム式小型ポンプや電磁遠心式ポンプでは実現できない薄型領域での応用が期待されている。例えばノートパソコンのＣＰＵ冷却用のダイヤフラム式小型ポンプではスペースの関係で高さ６ｍｍ以下が要求される。そのとき流れを発生させるための逆止弁等の機構部や圧電振動子を固定するためのケーシングに最低でも約４．５ｍｍ必要になるため、圧電振動子の厚さは１．５ｍｍ以下であることが必要になる。
【０００６】
しかしながら、従来のダイヤフラム用の圧電振動子は表面電極に半田で電線を接続し、これをシリコーンゴム等で覆う構成になっているため半田点の高さ以上の厚さにシリコーンゴム等を形成する必要がある。さらに接水面側においては透水を押さえるためＰＴＦＥ（フッ素樹脂）シートなどの防水フィルムを貼り付ける必要がある。このため、従来のダイヤフラム式小型ポンプ用圧電振動子での厚さは、圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋モールド厚×２層＋防水フィルム厚、となり、例えば圧電バイモルフ厚：１．０ｍｍ、モールド厚：１．０ｍｍ、防水フィルム厚：０．１ｍｍとすると、圧電振動子の厚さ＝１．０ｍｍ＋１．０ｍｍ×２層＋０．１ｍｍ＝３．１ｍｍ、となる。その結果、ケーシング厚４．５ｍｍを含めたダイヤフラム式小型ポンプの総厚は７．６ｍｍとなってしまい、前記のノートパソコン冷却用などには使用できないという問題があった。
【０００７】
また、従来この種の用途に使用される圧電バイモルフではシム材と呼ばれる中間層にステンレス系合金や銅系合金などの金属板を用いて構成し、この一部を半田取り付け部として接着部分以外に露出させ、ここで電線などを半田付けすることで駆動電源へのリード線を取り出す構成を取ることが通常であった。しかしながら、半田取り付け部分が圧電セラミックスの外側に露出している上に電圧がかかる部分であるため、シリコーンゴム等の絶縁エラストマー材料でモールドする必要があった。また、半田固定部はシリコーンゴムなどのエラストマー素材で覆う形になっているため圧電振動子の屈曲振動の度に半田点がストレスを受け、連続使用した場合に電線が圧電セラミックス表面電極から剥がれるという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は、ダイヤフラム用の圧電振動子などに用いられ、より薄型で信頼性が高く製造しやすく安価な圧電振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その課題を解決するために、第１の発明の圧電振動子は、２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の表面に接合した防湿性シートとを備える圧電振動子において、前記圧電セラミックス板、前記弾性板及び前記防湿性シートの間の接合面にフラットケーブルの線心を挟み込むことにより前記圧電振動体の電極を引き出すリード線を形成したことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明の圧電振動子は、第１の発明の圧電振動子において、前記弾性板はプリプレグの硬化物からなることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明の圧電振動子は、第１又は第２の発明の圧電振動子において、前記フラットケーブルの線心は３本以上であり、前記線心は厚さ方向の寸法が０．０５ｍｍ以下の導体からなることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明の圧電振動子は、第１から第３のいずれかの発明の圧電振動子において、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料からなることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の圧電振動子は、第４の発明の圧電振動子において、前記高分子材料はフッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子のいずれかであること特徴とする。
【００１４】
第６の発明の圧電振動子の製造方法は、２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の外面に接合した防湿性シートとを備え、前記圧電セラミックス板の主面に形成された電極からはフラットケーブルによってリード線が引き出された圧電振動子の製造方法において、繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグの面と前記圧電セラミックス板の前記電極との間に前記フラットケーブルの線心を挟み込み、前記圧電セラミックス板の他の主面の電極と前記防湿性シートの間に接着剤と共に前記フラットケーブルの他の線心を挟み込んで全体を加圧する工程と、昇温によって前記プリプレグ及び前記接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
発明ごとにさらに説明する。第１の発明では、圧電体の歪み変化を応用する圧電バイモルフの表面に防湿性を有する、シート、ゴム板、樹脂材料等を貼り付ける構成にし、防湿、電気的な絶縁を行うと共に駆動電源への取り出しを前記シート、ゴム板、樹脂材料等と圧電セラミックス板表面電極との間に挟み込んだフラットケーブルで取り出すことを特徴とする。
【００１６】
第１の発明の構成では防湿性シートは防湿、電気的絶縁、フラットケーブル固定の３つの役割を持っている。防湿に関しては、ダイヤフラムの表面の素材として、圧電バイモルフの表面に透水しないようにすることで、圧電バイモルフの保護の効果がある。電気的絶縁に関しては、導電性の液体が接した際に液体と圧電バイモルフ表面電極を電気的に絶縁する効果がある。フラットケーブルの固定に関しては圧電セラミックスの表面に形成された電極に接するようにフラットケーブルを配置し防湿性シートで挟み込み接着することで構成する。従来の半田で電線を固定する方法では半田点の厚さを覆い隠すため、半田点の厚さ以上の厚さのエラストマー素材のモールドが不可欠であるが、本発明のフラットケーブルを挟み込んで接着する方法ではフラットケーブルの厚さを薄いものにすることで、テフロン（登録商標）シートなどの防湿性シートを貼り付けた場合でも表面にできる凹凸は小さく、樹脂性Ｏリングなどで圧電振動子を固定すれば気密の問題は発生しない。この防湿性シートは屈曲振動を行う圧電バイモルフの変位を妨げないようにできるだけ柔らかい素材を用いることが望ましい。
【００１７】
第２の発明は、圧電体の歪み変化を応用する圧電バイモルフにおいて、シム材となる中間層をプリプレグと呼ばれる、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸した半硬化状態のテープ状の中間材料で構成し、前記シム材と圧電体の熱硬化による貼り合わせの際にフラットケーブルを挟み込んで硬化させ駆動電源取り出し電線とすることを特徴とする。第２の発明の構成によれば、圧電セラミックスの表面に形成された電極に接するようにフラットケーブルを配置しプリプレグのテープ状の中間材料で挟み込み接着することでシムと呼ばれる中間層の接着形成と駆動電源取り出し用電線を同時に形成できる構造とする。従来の半田で電線を接続する方法では半田点の電気的絶縁のため、絶縁系エラストマー素材のモールドが不可欠であるが、本発明のフラットケーブルを挟み込んで接着する方法ではフラットケーブルの線材部分はすべてシムと呼ばれる中間層と圧電セラミックスの間に挟まれ硬化されるため電位差が生じる部分が圧電バイモルフの外側に露出することがなくモールド等の処理の必要がない。シム材に使用するプリプレグのテープ状の中間材料は、挟み込むフラットケーブルが圧電セラミックス表面に形成された電極に接している限りにおいてはカーボンファイバーなどの導電性材料でもグラスファイバーなどの絶縁性材料でも構わない。
【００１８】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成になるように線心数３本以上のフラットケーブルを配置し圧電バイモルフを製造する際に駆動電源取り出し電線を同時に接着又は硬化させ形成したことを特徴とする。第３の発明の構成では一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、もう一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、シム材と呼ばれる中間層と少なくとも一方の圧電セラミックス表面に形成された電極間にフラットケーブルをそれぞれ挟み込み形成する。フラットケーブルは同一の絶縁体上に複数の導体が形成されたものでも、複数の導体がそれぞれ形成されたものでも構わない。フラットケーブルの導体の厚さ（厚さ方向の寸法）は０．０５ｍ以下のフラットケーブルであることを特徴とする。このように圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間にフラットケーブルを挟み込んで接着すると防湿性シート表面に段差ができる。この段差が大きいとＯリング上に固定した場合に隙間ができ液漏れを起こすなどの気密性の問題が生じる。しかしながら、厚さが０．０５ｍｍ以下の導体のフラットケーブルを使用すれば生じる段差の影響は少なくなりフッ素樹脂などのエラストマー素材のＯリングで固定すれば液漏れなどの気密性の問題は生じない。したがって、印加する電源の電圧、電流値の許容する範囲でより薄いフラットケーブルを使用することが望ましい。
【００１９】
この構成にすることにより、半田点の厚さが無くなることでより低背型のダイヤフラム用圧電振動子を提供することができる。また、半田付けに関わる脆弱性の影響のないダイヤフラム用圧電振動子を提供することができる。
【００２０】
第４の発明は、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料を使用したことを特徴とする。前記防湿性シートは硬く伸びの少ない素材の場合、圧電バイモルフの変位を妨げ、振動子としての性能を落とすこととなる。また、同様に防湿性シートの厚さが厚くなると圧電バイモルフの変位を妨げ、振動子としての性能を落とすこととなる。少なくとも前記硬度と厚さの範囲で選定する必要がある。言うまでもなく防湿性や強度を考慮して最適な硬さや厚さの防湿性シートにする必要がある。
【００２１】
第５の発明では、第４の発明の高分子材料として、フッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子を用いることができる。
【００２２】
第６の発明では、線心数３本以上のフラットケーブルを配置し圧電バイモルフを製造する際に駆動電源取り出し電線を同時に接着又は硬化させ製造することを特徴とする。この構成では一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、もう一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、シム材と呼ばれる中間層と少なくとも一方の圧電セラミックス表面に形成された電極間にフラットケーブルをそれぞれ挟み込み、加圧硬化させることで１度の処理で圧電振動子を形成する。この構成にすることにより、半田付けの処理が不要になり、作業コストが低滅でき、より安価な圧電振動子を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明の構成によれば、従来のものに比べより薄型のダイヤフラム用の圧電振動子を製造することができ、これまでの振動子では使用できなかった、より低背の用途でも十分な性能のダイヤフラム用の圧電振動子及びその製造方法を提供できる。また、製造方法が簡略化したことで従来のものより安価なダイヤフラム用の圧電振動子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の圧電振動子を示す断面図であり、圧電振動子の全体の形状は円板状の圧電バイモルフからフラットケーブルによる端子が引き出された形状である。図１において、ｌａ、ｌｂは表面に電極が形成された圧電セラミックス板、２はシム材であり、プリプレグを硬化させてなる繊維材料と高分子材料の複合体、３ａ、３ｂは防湿シートであり、４はフラットケーブル、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはフラットケーブルの線心（導線）である。
【００２５】
その製造方法では、（１）シム材２と圧電セラミックス板１ａ及び１ｂとの接合、（２）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂの電極と線心５ｃ及び５ｄとの接合、（３）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂの電極と線心５ａ及び５ｂとの接合、（４）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂと防湿シート３ａ及び３ｂとの接合を一括して行う。
【００２６】
この接合においては、シム材２となるプリプレグが重要な役割を果たす。すなわち、硬化後にシム材２となり弾性板として機能するだけでなく、接合時には圧電セラミックス板１ａ、１ｂ、線心５ｃ、５ｄとの接着剤として機能するプリプレグが用いられる。また、このプリプレグによる接合は、圧電セラミックス板１ａ又は１ｂと防湿シート３ａ又は３ｂとの間の接着と同時に行うため、硬化温度が近いことが望ましい。
【００２７】
また、防湿シート３ａ、３ｂは、防湿機能だけでなく、バイモルフ振動を減衰させず、さらに電気絶縁特性も重要なので、フッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子などの高分子材料を用いる。
【００２８】
ところで、シム材２の導電性が十分であるときは、フラットケーブル４の線心５ｃ又は５ｄのいずれかを省略して、３本の線心（導線）のフラットケーブルを用いることもできる。また、フラットケーブルの線心の厚さ（厚さ方向の寸法）を制限したことにより、電気抵抗が高くなる場合には、圧電セラミックス板の１つの電極に２本以上の線心を接続してもよい。
【実施例】
【００２９】
次に実施例を挙げて、さらに説明する。本実施例の圧電振動子の外形寸法は直径φ３７ｍｍ、厚さ１．４ｍｍであり、その断面は図１のようである。ｌａ、ｌｂは直径３５ｍｍ、厚さ０．３６ｍｍの圧電セラミックス板で表面に直径３３ｍｍ銀電極が形成されている。その素材にはＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材を使用した。比誘電率は４２００、圧電定数はｄ３１＝−２８０×１０−１２ｍ／Ｖである。２は中間層に用いた直径３５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍのカーボンファイバーのシム材、３ａ、３ｂは厚さ０．２ｍｍの防湿シートでＰＴＦＥシートを用いた。４はフラットケーブル、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはフラットケーブルの線心で線厚は０．０３５ｍｍである。本実施例では線心が４本のフラットケーブルを用いた。線心はそれぞれ５ａ、５ｃが圧電セラミックス板１ａの上下の電極に接している。線心５ｂ、５ｄが圧電セラミックス板１ｂの上下の電極に接している。
【００３０】
この圧電振動子の製造方法を示す前に、ほぼ従来技術を用いて試みた比較例について説明する。
【００３１】
図５に比較例のダイヤフラム小型ポンプ用の圧電振動子の断面を示す。外形寸法は直径φ３７ｍｍ、厚さ３．１ｍｍであり、６ａ、６ｂは上記の実施例と同様直径３５ｍｍ、厚さ０．３６ｍｍの圧電セラミックス板で表面に直径３３ｍｍの銀電極が形成されている。ＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材を使用した。７は中間層として用いた厚さ０．２５ｍｍのリン青銅板のシム材、８は総厚３ｍｍのシリコーン樹脂で型に入れて形成した。９は厚さ０．１ｍｍの防水シートでＰＴＦＥシートを用いた。１０ａ、ｌ０ｂ、ｌ０ｃは電線で、電線１０ａはシム材７に、電線１０ｂ、１０ｃはそれぞれ圧電セラミックス板６ａ、６ｂの表面電極に半田付けされ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃが半田点である。
【００３２】
表１に本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用の圧電振動子の比較を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１に示すように本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子を比較すると、従来に比べ本発明では直径は変わらないものの厚さを半分以下にまで低減できる。従来の圧電振動子の場合１１ｂ、１１ｃに示した半田点は連続した電線の高さも考慮すると０．５〜０．７ｍｍ程度になり、この半田点の凸部をモールドで覆い隠すためには製造ばらつきも考慮し圧電セラミックス板表面から１ｍｍ程度の厚さを持たせる必要が生じる。また、シリコーンゴムは吸水率が高く水と接した面から吸水して内部の圧電バイモルフの品質に影響を与える可能性があるため、少なくとも水と接する面には防水シートを貼り付ける必要がある。この結果、圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋モールド厚×２層＋防水フィルム厚、となり、圧電バイモルフ厚：（０．３６×２＋０．２５）ｍｍ、モールド厚：１．０ｍｍ、防水シート厚０．１ｍｍなので、圧電振動子の厚さ＝約１．０ｍｍ＋１．０ｍｍ×２層＋０．１ｍｍ＝約３．１ｍｍ、となる。
【００３５】
これに対し本発明の実施例では圧電セラミックスに防水シート（防湿シート）を直接貼り付けることで、本実施例の圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋防水シート×２層、となり、圧電バイモルフ厚：（０．３６×２＋０．２５）ｍｍ、防水シート厚０．２ｍｍなので、圧電振動子の厚さ＝約１．０ｍｍ＋０．２ｍｍ×２層＝約１．４ｍｍ、となる。これにより約１．７ｍｍの低背化が実現でき薄型ポンプ等の低背化の要求が高い用途に使用が可能になる。
【００３６】
次に、本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子の変位量を比較した。直径３３ｍｍのＯリングで圧電振動子の上下を抑えるようにして固定し、線心５ａ、５ｂと線心５ｃ、５ｄの間に１００Ｖｒｍｓの電圧を印加し、圧電振動子を屈曲振動させ中心の変位量を測定した。その結果、本実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子で変位量に大きな違いは見られず本発明によってダイヤフラム用圧電振動子として十分な性能が得られることが確認できた。
【００３７】
次に本実施例の製造プロセスについて説明する。まず、圧電セラミックス板１ａ、１ｂは下記の工程で製造される。
【００３８】
１）圧電セラミックス原料粉末（ＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材）に有機物のバインダーと有機溶剤を混入して泥漿化する。
２）ドクターブレード法で泥漿をシート化する。
３）必要なシートには内部電極層として銀とパラジュームを主成分とする電極ペーストを印刷し乾燥する。
４）シートを重ねて加熱プレスし、必要な形状に切断する。
５）５００℃から６００℃まで加熱し数時間でバインダー等の有機物を焼却する。
６）密閉容器中で１０００℃から１２００℃の範囲で１時間から６時間焼成を行う。
７）端面に電気端子用及び最外皮部の電極を塗布又は印刷し、５００℃から６００℃で焼き付ける。
８）絶縁オイル中で１００℃程度に加熱し端子間に２〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加して分極処理する。
【００３９】
引き続き、図面に基づいて、次工程を説明する。
【００４０】
図３は本実施例の圧電振動子を示す分解斜視図である。４のフラットケーブルは５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの４本の線心を有している。これらは線心５ａが圧電セラミックス板１ａの上面電極、線心５ｂが圧電セラミックス板１ｂの下面電極、線心５ｃが圧電セラミックス板１ａの下面電極、線心５ｄが圧電セラミックス板１ｂの上面の電極にそれぞれ接するように挟み込む。圧電セラミックス板１ａ、１ｂとシム材２（図１参照）の接着はプリプレグ３２のカーボンファイバーに含浸している半硬化状の接着剤で接着される。またセラミックス板１ａ、１ｂと防湿シート３ａ、３ｂはエポキシ系接着剤を塗布し接着する。すべての部材を貼り合わせた後、加圧しながら１３０℃、９０分加熱し熱硬化させる。このとき、プリプレグ３２のカーボンファイバーに含浸している半硬化状の接着剤と、エポキシ系接着剤は同一の加熱条件で硬化するものを選定することが重要である。
【００４１】
その結果、得られる圧電振動子は図４に外観斜視図で示すように円形バイモルフ４１からフラットケーブル４が出るような構成になっている。
【００４２】
次に本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子の製造プロセスの比較を行う。図２は本発明の実施例と比較例の製造工程の概略を示し、図２（ａ）は本発明の実施例の工程を示すフローチャート、図２（ｂ）は比較例の工程を示すフローチャートである。
【００４３】
このように比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子では半田付け工程やシリコーン樹脂のモールド工程があるため工程が多くなりコストダウンの妨げになっている。他方、本発明では各部材の接着形成が１度の処理で可能なため工程を削減でき、より安価な圧電振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の圧電振動子を示す断面図。
【図２】本発明の実施例と比較例の製造工程の概略を示し、図２（ａ）は本発明の実施例の工程を示すフローチャート、図２（ｂ）は比較例の工程を示すフローチャート。
【図３】実施例の圧電振動子の分解斜視図。
【図４】実施例の圧電振動子の外観斜視図。
【図５】比較例の圧電振動子の断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ，６ａ，６ｂ 圧電セラミックス板
２，７ シム材
３ａ，３ｂ 防湿シート
４ フラットケーブル
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 線心
８ シリコーン樹脂
９ 防水シート
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電線
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 半田点
３２ プリプレグ
４１ 円形バイモルフ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲変形を行う圧電振動子に関し、特にダイヤフラム用圧電振動子として好適な圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラム式小型ポンプなどのダイヤフラムには、圧電セラミックス板からなる振動子（以下、圧電振動子という）を用いたものがある。例えば特許文献１に開示されたようである。
【０００３】
このようなダイヤフラムは、圧電セラミックス板２枚でシムと呼ばれる中間層の板を挟み込む形で構成した圧電バイモルフをシリコーンゴムなどのエラストマー素材で全体をモールドする構成になっていた。そのとき、圧電バイモルフを屈曲振動させるためのリード線は圧電セラミックス板表面に形成された電極に電線を半田付けするなどして構成されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６５９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小型ポンプのダイヤフラム用の圧電振動子は小型化、特に薄型化が求められている。特に燃料電池の燃料供給装置や、点滴などの薬液注入、各種電子機器の水冷用などで薄型ポンプの要求があり、従来からある電磁式のダイヤフラム式小型ポンプや電磁遠心式ポンプでは実現できない薄型領域での応用が期待されている。例えばノートパソコンのＣＰＵ冷却用のダイヤフラム式小型ポンプではスペースの関係で高さ６ｍｍ以下が要求される。そのとき流れを発生させるための逆止弁等の機構部や圧電振動子を固定するためのケーシングに最低でも約４．５ｍｍ必要になるため、圧電振動子の厚さは１．５ｍｍ以下であることが必要になる。
【０００６】
しかしながら、従来のダイヤフラム用の圧電振動子は表面電極に半田で電線を接続し、これをシリコーンゴム等で覆う構成になっているため半田点の高さ以上の厚さにシリコーンゴム等を形成する必要がある。さらに接水面側においては透水を押さえるためＰＴＦＥ（フッ素樹脂）シートなどの防水フィルムを貼り付ける必要がある。このため、従来のダイヤフラム式小型ポンプ用圧電振動子での厚さは、圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋モールド厚×２層＋防水フィルム厚、となり、例えば圧電バイモルフ厚：１．０ｍｍ、モールド厚：１．０ｍｍ、防水フィルム厚：０．１ｍｍとすると、圧電振動子の厚さ＝１．０ｍｍ＋１．０ｍｍ×２層＋０．１ｍｍ＝３．１ｍｍ、となる。その結果、ケーシング厚４．５ｍｍを含めたダイヤフラム式小型ポンプの総厚は７．６ｍｍとなってしまい、前記のノートパソコン冷却用などには使用できないという問題があった。
【０００７】
また、従来この種の用途に使用される圧電バイモルフではシム材と呼ばれる中間層にステンレス系合金や銅系合金などの金属板を用いて構成し、この一部を半田取り付け部として接着部分以外に露出させ、ここで電線などを半田付けすることで駆動電源へのリード線を取り出す構成を取ることが通常であった。しかしながら、半田取り付け部分が圧電セラミックスの外側に露出している上に電圧がかかる部分であるため、シリコーンゴム等の絶縁エラストマー材料でモールドする必要があった。また、半田固定部はシリコーンゴムなどのエラストマー素材で覆う形になっているため圧電振動子の屈曲振動の度に半田点がストレスを受け、連続使用した場合に電線が圧電セラミックス表面電極から剥がれるという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は、ダイヤフラム用の圧電振動子などに用いられ、より薄型で信頼性が高く製造しやすく安価な圧電振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その課題を解決するために、第１の発明の圧電振動子は、２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の表面に接合した防湿性シートとを備える圧電振動子において、前記圧電セラミックス板、前記弾性板及び前記防湿性シートの間の接合面にフラットケーブルの線心を挟み込むことにより前記圧電振動体の電極を引き出すリード線を形成したことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明の圧電振動子は、第１の発明の圧電振動子において、前記弾性板はプリプレグの硬化物からなることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明の圧電振動子は、第１又は第２の発明の圧電振動子において、前記フラットケーブルの線心は３本以上であり、前記線心は厚さ方向の寸法が０．０５ｍｍ以下の導体からなることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明の圧電振動子は、第１から第３のいずれかの発明の圧電振動子において、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料からなることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の圧電振動子は、第４の発明の圧電振動子において、前記高分子材料はフッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子のいずれかであること特徴とする。
【００１４】
第６の発明の圧電振動子の製造方法は、２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の外面に接合した防湿性シートとを備え、前記圧電セラミックス板の主面に形成された電極からはフラットケーブルによってリード線が引き出された圧電振動子の製造方法において、繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグの面と前記圧電セラミックス板の前記電極との間に前記フラットケーブルの線心を挟み込み、前記圧電セラミックス板の他の主面の電極と前記防湿性シートの間に接着剤と共に前記フラットケーブルの他の線心を挟み込んで全体を加圧する工程と、昇温によって前記プリプレグ及び前記接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
発明ごとにさらに説明する。第１の発明では、圧電体の歪み変化を応用する圧電バイモルフの表面に防湿性を有する、シート、ゴム板、樹脂材料等を貼り付ける構成にし、防湿、電気的な絶縁を行うと共に駆動電源への取り出しを前記シート、ゴム板、樹脂材料等と圧電セラミックス板表面電極との間に挟み込んだフラットケーブルで取り出すことを特徴とする。
【００１６】
第１の発明の構成では防湿性シートは防湿、電気的絶縁、フラットケーブル固定の３つの役割を持っている。防湿に関しては、ダイヤフラムの表面の素材として、圧電バイモルフの表面に透水しないようにすることで、圧電バイモルフの保護の効果がある。電気的絶縁に関しては、導電性の液体が接した際に液体と圧電バイモルフ表面電極を電気的に絶縁する効果がある。フラットケーブルの固定に関しては圧電セラミックスの表面に形成された電極に接するようにフラットケーブルを配置し防湿性シートで挟み込み接着することで構成する。従来の半田で電線を固定する方法では半田点の厚さを覆い隠すため、半田点の厚さ以上の厚さのエラストマー素材のモールドが不可欠であるが、本発明のフラットケーブルを挟み込んで接着する方法ではフラットケーブルの厚さを薄いものにすることで、テフロン（登録商標）シートなどの防湿性シートを貼り付けた場合でも表面にできる凹凸は小さく、樹脂性Ｏリングなどで圧電振動子を固定すれば気密の問題は発生しない。この防湿性シートは屈曲振動を行う圧電バイモルフの変位を妨げないようにできるだけ柔らかい素材を用いることが望ましい。
【００１７】
第２の発明は、圧電体の歪み変化を応用する圧電バイモルフにおいて、シム材となる中間層をプリプレグと呼ばれる、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸した半硬化状態のテープ状の中間材料で構成し、前記シム材と圧電体の熱硬化による貼り合わせの際にフラットケーブルを挟み込んで硬化させ駆動電源取り出し電線とすることを特徴とする。第２の発明の構成によれば、圧電セラミックスの表面に形成された電極に接するようにフラットケーブルを配置しプリプレグのテープ状の中間材料で挟み込み接着することでシムと呼ばれる中間層の接着形成と駆動電源取り出し用電線を同時に形成できる構造とする。従来の半田で電線を接続する方法では半田点の電気的絶縁のため、絶縁系エラストマー素材のモールドが不可欠であるが、本発明のフラットケーブルを挟み込んで接着する方法ではフラットケーブルの線材部分はすべてシムと呼ばれる中間層と圧電セラミックスの間に挟まれ硬化されるため電位差が生じる部分が圧電バイモルフの外側に露出することがなくモールド等の処理の必要がない。シム材に使用するプリプレグのテープ状の中間材料は、挟み込むフラットケーブルが圧電セラミックス表面に形成された電極に接している限りにおいてはカーボンファイバーなどの導電性材料でもグラスファイバーなどの絶縁性材料でも構わない。
【００１８】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成になるように線心数３本以上のフラットケーブルを配置し圧電バイモルフを製造する際に駆動電源取り出し電線を同時に接着又は硬化させ形成したことを特徴とする。第３の発明の構成では一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、もう一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、シム材と呼ばれる中間層と少なくとも一方の圧電セラミックス表面に形成された電極間にフラットケーブルをそれぞれ挟み込み形成する。フラットケーブルは同一の絶縁体上に複数の導体が形成されたものでも、複数の導体がそれぞれ形成されたものでも構わない。フラットケーブルの導体の厚さ（厚さ方向の寸法）は０．０５ｍ以下のフラットケーブルであることを特徴とする。このように圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間にフラットケーブルを挟み込んで接着すると防湿性シート表面に段差ができる。この段差が大きいとＯリング上に固定した場合に隙間ができ液漏れを起こすなどの気密性の問題が生じる。しかしながら、厚さが０．０５ｍｍ以下の導体のフラットケーブルを使用すれば生じる段差の影響は少なくなりフッ素樹脂などのエラストマー素材のＯリングで固定すれば液漏れなどの気密性の問題は生じない。したがって、印加する電源の電圧、電流値の許容する範囲でより薄いフラットケーブルを使用することが望ましい。
【００１９】
この構成にすることにより、半田点の厚さが無くなることでより低背型のダイヤフラム用圧電振動子を提供することができる。また、半田付けに関わる脆弱性の影響のないダイヤフラム用圧電振動子を提供することができる。
【００２０】
第４の発明は、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料を使用したことを特徴とする。前記防湿性シートは硬く伸びの少ない素材の場合、圧電バイモルフの変位を妨げ、振動子としての性能を落とすこととなる。また、同様に防湿性シートの厚さが厚くなると圧電バイモルフの変位を妨げ、振動子としての性能を落とすこととなる。少なくとも前記硬度と厚さの範囲で選定する必要がある。言うまでもなく防湿性や強度を考慮して最適な硬さや厚さの防湿性シートにする必要がある。
【００２１】
第５の発明では、第４の発明の高分子材料として、フッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子を用いることができる。
【００２２】
第６の発明では、線心数３本以上のフラットケーブルを配置し圧電バイモルフを製造する際に駆動電源取り出し電線を同時に接着又は硬化させ製造することを特徴とする。この構成では一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、もう一方の圧電セラミックスの表面に形成された電極と防湿性シート間、シム材と呼ばれる中間層と少なくとも一方の圧電セラミックス表面に形成された電極間にフラットケーブルをそれぞれ挟み込み、加圧硬化させることで１度の処理で圧電振動子を形成する。この構成にすることにより、半田付けの処理が不要になり、作業コストが低滅でき、より安価な圧電振動子を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明の構成によれば、従来のものに比べより薄型のダイヤフラム用の圧電振動子を製造することができ、これまでの振動子では使用できなかった、より低背の用途でも十分な性能のダイヤフラム用の圧電振動子及びその製造方法を提供できる。また、製造方法が簡略化したことで従来のものより安価なダイヤフラム用の圧電振動子及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の圧電振動子を示す断面図であり、圧電振動子の全体の形状は円板状の圧電バイモルフからフラットケーブルによる端子が引き出された形状である。図１において、ｌａ、ｌｂは表面に電極が形成された圧電セラミックス板、２はシム材であり、プリプレグを硬化させてなる繊維材料と高分子材料の複合体、３ａ、３ｂは防湿シートであり、４はフラットケーブル、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはフラットケーブルの線心（導線）である。
【００２５】
その製造方法では、（１）シム材２と圧電セラミックス板１ａ及び１ｂとの接合、（２）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂの電極と線心５ｃ及び５ｄとの接合、（３）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂの電極と線心５ａ及び５ｂとの接合、（４）圧電セラミックス板１ａ及び１ｂと防湿シート３ａ及び３ｂとの接合を一括して行う。
【００２６】
この接合においては、シム材２となるプリプレグが重要な役割を果たす。すなわち、硬化後にシム材２となり弾性板として機能するだけでなく、接合時には圧電セラミックス板１ａ、１ｂ、線心５ｃ、５ｄとの接着剤として機能するプリプレグが用いられる。また、このプリプレグによる接合は、圧電セラミックス板１ａ又は１ｂと防湿シート３ａ又は３ｂとの間の接着と同時に行うため、硬化温度が近いことが望ましい。
【００２７】
また、防湿シート３ａ、３ｂは、防湿機能だけでなく、バイモルフ振動を減衰させず、さらに電気絶縁特性も重要なので、フッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子などの高分子材料を用いる。
【００２８】
ところで、シム材２の導電性が十分であるときは、フラットケーブル４の線心５ｃ又は５ｄのいずれかを省略して、３本の線心（導線）のフラットケーブルを用いることもできる。また、フラットケーブルの線心の厚さ（厚さ方向の寸法）を制限したことにより、電気抵抗が高くなる場合には、圧電セラミックス板の１つの電極に２本以上の線心を接続してもよい。
【実施例】
【００２９】
次に実施例を挙げて、さらに説明する。本実施例の圧電振動子の外形寸法は直径φ３７ｍｍ、厚さ１．４ｍｍであり、その断面は図１のようである。ｌａ、ｌｂは直径３５ｍｍ、厚さ０．３６ｍｍの圧電セラミックス板で表面に直径３３ｍｍ銀電極が形成されている。その素材にはＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材を使用した。比誘電率は４２００、圧電定数はｄ３１＝−２８０×１０−１２ｍ／Ｖである。２は中間層に用いた直径３５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍのカーボンファイバーのシム材、３ａ、３ｂは厚さ０．２ｍｍの防湿シートでＰＴＦＥシートを用いた。４はフラットケーブル、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはフラットケーブルの線心で線厚は０．０３５ｍｍである。本実施例では線心が４本のフラットケーブルを用いた。線心はそれぞれ５ａ、５ｃが圧電セラミックス板１ａの上下の電極に接している。線心５ｂ、５ｄが圧電セラミックス板１ｂの上下の電極に接している。
【００３０】
この圧電振動子の製造方法を示す前に、ほぼ従来技術を用いて試みた比較例について説明する。
【００３１】
図５に比較例のダイヤフラム小型ポンプ用の圧電振動子の断面を示す。外形寸法は直径φ３７ｍｍ、厚さ３．１ｍｍであり、６ａ、６ｂは上記の実施例と同様直径３５ｍｍ、厚さ０．３６ｍｍの圧電セラミックス板で表面に直径３３ｍｍの銀電極が形成されている。ＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材を使用した。７は中間層として用いた厚さ０．２５ｍｍのリン青銅板のシム材、８は総厚３ｍｍのシリコーン樹脂で型に入れて形成した。９は厚さ０．１ｍｍの防水シートでＰＴＦＥシートを用いた。１０ａ、ｌ０ｂ、ｌ０ｃは電線で、電線１０ａはシム材７に、電線１０ｂ、１０ｃはそれぞれ圧電セラミックス板６ａ、６ｂの表面電極に半田付けされ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃが半田点である。
【００３２】
表１に本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用の圧電振動子の比較を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１に示すように本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子を比較すると、従来に比べ本発明では直径は変わらないものの厚さを半分以下にまで低減できる。従来の圧電振動子の場合１１ｂ、１１ｃに示した半田点は連続した電線の高さも考慮すると０．５〜０．７ｍｍ程度になり、この半田点の凸部をモールドで覆い隠すためには製造ばらつきも考慮し圧電セラミックス板表面から１ｍｍ程度の厚さを持たせる必要が生じる。また、シリコーンゴムは吸水率が高く水と接した面から吸水して内部の圧電バイモルフの品質に影響を与える可能性があるため、少なくとも水と接する面には防水シートを貼り付ける必要がある。この結果、圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋モールド厚×２層＋防水フィルム厚、となり、圧電バイモルフ厚：（０．３６×２＋０．２５）ｍｍ、モールド厚：１．０ｍｍ、防水シート厚０．１ｍｍなので、圧電振動子の厚さ＝約１．０ｍｍ＋１．０ｍｍ×２層＋０．１ｍｍ＝約３．１ｍｍ、となる。
【００３５】
これに対し本発明の実施例では圧電セラミックスに防水シート（防湿シート）を直接貼り付けることで、本実施例の圧電振動子の厚さ＝圧電バイモルフ厚＋防水シート×２層、となり、圧電バイモルフ厚：（０．３６×２＋０．２５）ｍｍ、防水シート厚０．２ｍｍなので、圧電振動子の厚さ＝約１．０ｍｍ＋０．２ｍｍ×２層＝約１．４ｍｍ、となる。これにより約１．７ｍｍの低背化が実現でき薄型ポンプ等の低背化の要求が高い用途に使用が可能になる。
【００３６】
次に、本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子の変位量を比較した。直径３３ｍｍのＯリングで圧電振動子の上下を抑えるようにして固定し、線心５ａ、５ｂと線心５ｃ、５ｄの間に１００Ｖｒｍｓの電圧を印加し、圧電振動子を屈曲振動させ中心の変位量を測定した。その結果、本実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子で変位量に大きな違いは見られず本発明によってダイヤフラム用圧電振動子として十分な性能が得られることが確認できた。
【００３７】
次に本実施例の製造プロセスについて説明する。まず、圧電セラミックス板１ａ、１ｂは下記の工程で製造される。
【００３８】
１）圧電セラミックス原料粉末（ＮＥＣトーキン製Ｎ−１７材）に有機物のバインダーと有機溶剤を混入して泥漿化する。
２）ドクターブレード法で泥漿をシート化する。
３）必要なシートには内部電極層として銀とパラジュームを主成分とする電極ペーストを印刷し乾燥する。
４）シートを重ねて加熱プレスし、必要な形状に切断する。
５）５００℃から６００℃まで加熱し数時間でバインダー等の有機物を焼却する。
６）密閉容器中で１０００℃から１２００℃の範囲で１時間から６時間焼成を行う。
７）端面に電気端子用及び最外皮部の電極を塗布又は印刷し、５００℃から６００℃で焼き付ける。
８）絶縁オイル中で１００℃程度に加熱し端子間に２〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加して分極処理する。
【００３９】
引き続き、図面に基づいて、次工程を説明する。
【００４０】
図３は本実施例の圧電振動子を示す分解斜視図である。４のフラットケーブルは５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの４本の線心を有している。これらは線心５ａが圧電セラミックス板１ａの上面電極、線心５ｂが圧電セラミックス板１ｂの下面電極、線心５ｃが圧電セラミックス板１ａの下面電極、線心５ｄが圧電セラミックス板１ｂの上面の電極にそれぞれ接するように挟み込む。圧電セラミックス板１ａ、１ｂとシム材２（図１参照）の接着はプリプレグ３２のカーボンファイバーに含浸している半硬化状の接着剤で接着される。またセラミックス板１ａ、１ｂと防湿シート３ａ、３ｂはエポキシ系接着剤を塗布し接着する。すべての部材を貼り合わせた後、加圧しながら１３０℃、９０分加熱し熱硬化させる。このとき、プリプレグ３２のカーボンファイバーに含浸している半硬化状の接着剤と、エポキシ系接着剤は同一の加熱条件で硬化するものを選定することが重要である。
【００４１】
その結果、得られる圧電振動子は図４に外観斜視図で示すように円形バイモルフ４１からフラットケーブル４が出るような構成になっている。
【００４２】
次に本発明の実施例と比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子の製造プロセスの比較を行う。図２は本発明の実施例と比較例の製造工程の概略を示し、図２（ａ）は本発明の実施例の工程を示すフローチャート、図２（ｂ）は比較例の工程を示すフローチャートである。
【００４３】
このように比較例のダイヤフラム小型ポンプ用圧電振動子では半田付け工程やシリコーン樹脂のモールド工程があるため工程が多くなりコストダウンの妨げになっている。他方、本発明では各部材の接着形成が１度の処理で可能なため工程を削減でき、より安価な圧電振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の圧電振動子を示す断面図。
【図２】本発明の実施例と比較例の製造工程の概略を示し、図２（ａ）は本発明の実施例の工程を示すフローチャート、図２（ｂ）は比較例の工程を示すフローチャート。
【図３】実施例の圧電振動子の分解斜視図。
【図４】実施例の圧電振動子の外観斜視図。
【図５】比較例の圧電振動子の断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ，６ａ，６ｂ 圧電セラミックス板
２，７ シム材
３ａ，３ｂ 防湿シート
４ フラットケーブル
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 線心
８ シリコーン樹脂
９ 防水シート
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電線
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 半田点
３２ プリプレグ
４１ 円形バイモルフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の表面に接合した防湿性シートとを備える圧電振動子において、前記圧電セラミックス板、前記弾性板及び前記防湿性シートの間の接合面にフラットケーブルの線心を挟み込むことにより前記圧電振動体の電極を引き出すリード線を形成したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電振動子において、前記弾性板はプリプレグの硬化物からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧電振動子において、前記フラットケーブルの線心は３本以上であり、前記線心は厚さ方向の寸法が０．０５ｍｍ以下の導体からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の圧電振動子において、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項４記載の圧電振動子において、前記高分子材料はフッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子のいずれかであること特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の外面に接合した防湿性シートとを備え、前記圧電セラミックス板の主面に形成された電極からはフラットケーブルによってリード線が引き出された圧電振動子の製造方法において、繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグの面と前記圧電セラミックス板の前記電極との間に前記フラットケーブルの線心を挟み込み、前記圧電セラミックス板の他の主面の電極と前記防湿性シートの間に接着剤と共に前記フラットケーブルの他の線心を挟み込んで全体を加圧する工程と、昇温によって前記プリプレグ及び接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項１】
２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の表面に接合した防湿性シートとを備える圧電振動子において、前記圧電セラミックス板、前記弾性板及び前記防湿性シートの間の接合面にフラットケーブルの線心を挟み込むことにより前記圧電振動体の電極を引き出すリード線を形成したことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電振動子において、前記弾性板はプリプレグの硬化物からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧電振動子において、前記フラットケーブルの線心は３本以上であり、前記線心は厚さ方向の寸法が０．０５ｍｍ以下の導体からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の圧電振動子において、前記防湿性シートはショア硬さＤ８０以下で且つ厚さが０．０１〜０．５０ｍｍの高分子材料からなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項４記載の圧電振動子において、前記高分子材料はフッ素樹脂、ネオプレンゴム、ウレタン系高分子のいずれかであること特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
２枚の圧電セラミックス板で弾性板を挟み込むように接合したバイモルフ型の圧電振動体と、前記圧電セラミックス板の外面に接合した防湿性シートとを備え、前記圧電セラミックス板の主面に形成された電極からはフラットケーブルによってリード線が引き出された圧電振動子の製造方法において、繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸したシート状のプリプレグの面と前記圧電セラミックス板の前記電極との間に前記フラットケーブルの線心を挟み込み、前記圧電セラミックス板の他の主面の電極と前記防湿性シートの間に接着剤と共に前記フラットケーブルの他の線心を挟み込んで全体を加圧する工程と、昇温によって前記プリプレグ及び接着剤を硬化させる工程とを含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３４０３１（Ｐ２００６−３４０３１Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１１４６７（Ｐ２００４−２１１４６７）
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
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