压电元件以及弯曲检测传感器制造技术

本发明专利技术涉及压电元件以及弯曲检测传感器，提供使静电电容增大化的、以电极夹持在一部分包含压电性树脂的薄膜的压电元件。压电部(23)通过在传感器元件(10)中利用信号电极(2)以及基准电位电极(5)夹持薄膜(3)来实现。电容器(24)通过利用信号电极(2)以及基准电位电极(4)夹持介电薄膜(1)来实现。电容器(24)与压电部(23)电并联连接。由此，传感器元件(10)与仅由压电部(23)构成的构成相比，能够使作为元件整体的静电电容增大化至静电电容CT(与CA+CB等值)。

Piezoelectric element and bending detection sensor

The present invention relates to a piezoelectric element and a bending detection sensor, which provides a piezoelectric element which is characterized in that the electrostatic capacitance is enlarged and the electrode is clamped on a part of a film containing a piezoelectric resin. The piezoelectric part (23) is realized by using a signal electrode (2) and a reference potential electrode (a) to hold the thin film (3) in the sensor element (10). The capacitor (24) is realized by holding a dielectric film (1) with a signal electrode (2) and a reference potential electrode (4). The capacitor (24) is electrically connected in parallel with the piezoelectric part (23). Thus, the sensor element (10) is capable of increasing the electrostatic capacitance of the component as a whole as compared to the CT (equivalent to CA+CB), as compared to a composition comprising a piezoelectric portion (23).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以电极夹持在一部分包含压电性树脂的薄膜的压电元件。
技术介绍
近年，已知有例如以电极夹持在一部分包含作为压电性树脂的聚偏氟乙烯的薄膜(以下，仅称为压电薄膜。)的压电元件。例如，专利文献1公开了在电极的两主面配置由聚偏氟乙烯构成的压电薄膜，并且在最外层配置其它的两个电极，从而以电极夹持各压电薄膜而成的压电元件。压电薄膜若在压电元件产生形变，例如产生向规定方向伸缩的形变，则使电荷产生。若在压电薄膜产生电荷，则在夹着压电薄膜的电极间产生电位差。因此，通过利用电压检测电路检测夹着压电薄膜的电极间的电位差，能够检测在压电元件产生了形变。以下，将夹着压电薄膜的电极间的电位差仅称为压电元件的电压。专利文献1：日本特开平6－216422压电性树脂与压电性陶瓷相比，压电薄膜的介电常数ε(F/m)比较小，所以静电电容较小。若单独地将专利文献1所记载的压电元件直接与电压检测电路连接，则产生以下的问题。第一个是在压电元件产生的电压过大。若通过压电元件产生的电压过大，例如超过电压检测电路的驱动电压，则不容易精度良好地检测来自压电元件的输出电压。第二个是由于压电元件的静电电容较小，所以压电元件的电压被与电荷重叠的噪声较大地影响。第三个是由于压电元件的静电电容较小，所以时间常数较小，而电荷较快地从压电元件耗散。即，第三个问题是若电荷较早地从压电元件耗散，则在基于保持于压电元件的电荷，来检测压电元件的电压的电压检测电路中，能够检测电压的时间较短。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供使静电电容增大化的、以电极夹持在一部分包含压电性树脂的薄膜的压电元件。本专利技术的压电元件在层叠方向依次配置第一基准电位电极、在一部分包含压电性树脂的薄膜、信号电极、具有绝缘性的介电薄膜、以及与上述第一基准电位电极电连接的第二基准电位电极，由于上述介电薄膜被上述第二基准电位电极以及上述信号电极夹持从而形成的静电电容比由于包含上述压电性树脂的薄膜被上述第一基准电位电极以及上述信号电极夹持从而形成的静电电容大。在本专利技术的压电元件中，第一基准电位电极和第二基准电位电极与传感器部，或者，检测电路部电连接。从与第一基准电位电极以及信号电极电连接的电压检测电路，作为并列连接了以信号电极以及第一基准电位电极夹持薄膜的具有压电性的压电部、和以信号电极以及第二基准电位电极夹持介电薄膜的电容性元件的复合元件发挥电作用。本专利技术的压电元件由于在具有压电性的压电部电并联连接静电电容比该压电部大的电容性元件，所以能够使作为整体的静电电容增大化。因此，本专利技术的压电元件在电压检测电路中，能够防止压电元件的电压过大而不能够进行检测、压电元件的电压被与电荷重叠的噪声较大地影响、能够检测压电元件的电压的时间变短的情况。静电电容与电极间的介电常数ε(F/m)成正比例，并且与电极间的距离成反比例。因此，为了使静电电容增大化，例如，如以下那样构成压电元件。上述介电薄膜的上述层叠方向的长度比上述薄膜的上述层叠方向的长度短，上述介电薄膜的介电常数比上述薄膜的介电常数高。另外，期望上述信号电极由铜箔构成，上述第一基准电位电极以及上述第二基准电位电极分别由银膏、导电性无纺布等构成。在对信号电极施加偏压的情况下，若由铜形成信号电极，则与银相比铜不容易离子化，所以能够防止信号电极的迁移。另外，压电性树脂也可以是PVDF(聚偏氟乙烯)等铁电材料，上述压电性树脂也可以是聚乳酸。聚乳酸与PVDF等铁电材料不同没有热电性。另外，在聚乳酸不需要极化(极化处理)这一点、以及具有透光性这一点也比PVDF优异。另外，也可以是在使用聚乳酸作为薄膜的情况下，上述薄膜是在上述层叠方向重叠了第一薄膜和第二薄膜的多层薄膜，上述第一薄膜的延伸方向与上述第二薄膜的延伸方向相同，上述第一薄膜以及上述第二薄膜中一方的薄膜由L型聚乳酸构成，另一方的薄膜由D型聚乳酸构成的方式。D型聚乳酸和L型聚乳酸处于镜像异构体的关系。在压电性起因于分子的螺旋结构的聚乳酸中，镜像异构体的PDLA和PLLA的电荷产生的方向(以下，称为电荷方向。)相反。其中，电荷方向是在由聚乳酸构成的薄膜中，从产生负的电荷的一个主面向产生正的电荷的另一个主面的方向。这样，若电荷方向相互相反的第一薄膜以及第二薄膜重叠，则若压电元件向与层叠方向正交的方向伸缩，则在第一薄膜以及第二薄膜间电荷抵消。若压电元件向层叠方向弯曲，则第一薄膜以及第二薄膜的各电荷方向一致，各电荷相加。由此，压电元件仅在向层叠方向弯曲时，在信号电极以及第一基准电位电极间产生电位差。上述的电荷方向并不限定于聚乳酸的组成，也根据薄膜的延伸方向变化。具体而言，也可以是上述薄膜是在上述层叠方向重叠了第一薄膜和第二薄膜的多层薄膜，上述第一薄膜的延伸方向与上述第二薄膜的延伸方向正交，上述第一薄膜以及上述第二薄膜分别由L型聚乳酸构成，或者，由D型聚乳酸构成的方式。若延伸方向相互正交，则第一薄膜以及第二薄膜的聚乳酸的分子的取向方向相互正交，所以电荷方向相互相反。另外，若具备仅在向层叠方向弯曲时使电荷产生的压电元件、和基于保持于上述压电元件的电荷检测该压电元件的电压的电路，则成为检测弯曲的弯曲检测传感器。弯曲检测传感器例如，能够作为佩戴于生物体的皮肤表面，并检测皮肤表面的法线方向的位移的生物体传感器使用。本专利技术的压电元件通过由基准电位电极以及信号电极夹持介电薄膜来形成电容性元件，该电容性元件与压电部电并联连接，所以能够使元件整体的静电电容增大化。附图说明图1(A)是实施方式1所涉及的生物体传感器的立体图，图1(B)是用于说明生物体传感器的使用例的图。图2是在纵深方向观察到的传感器元件的侧视图。图3是表示生物体传感器的电路例的图。图4是实施方式2所涉及的传感器元件的在纵深方向观察到的侧视图。图5(A)是第一薄膜的俯视图，图5(B)是第二薄膜的俯视图。图6(A)是皮肤的表面向宽度方向伸长时的在纵深方向观察到传感器元件的侧视图，图6(B)是皮肤的表面向高度方向隆起时的在纵深方向观察到的传感器元件的侧视图。图7是实施方式2所涉及的传感器元件的在纵深方向观察到的侧视图。图8是第二薄膜的俯视图。符号说明:1…介电薄膜，2…信号电极，3…薄膜，31、31B、32…薄膜，4、5…基准电位电极，6…连结部，10、10A、10B…传感器元件，20…检测部，21、22…信号线，23…压电部，24…电容器，25…运算放大器，26…电压检测器，30…带子，100…生物体传感器。具体实施方式使用图1(A)、图1(B)、以及图2对实施方式1所涉及的生物体传感器100进行说明。图1(A)是生物体传感器100的立体图，图1(B)是用于说明生物体传感器100的使用例的图。图2是在纵深方向观察到的传感器元件10的侧视图。生物体传感器100例如安装于生物体的皮肤的表面，检测皮肤表面的位移。如图1(A)所示，生物体传感器100具备传感器元件10以及检测部20。传感器元件10以及检测部20经由信号线21以及信号线22电连接。但是，检测部20也可以是不经由信号线，而与传感器元件10直接连结的结构。传感器元件10是与宽度方向以及纵深方向相比高度方向较薄的薄膜状。如图1(B)所示，生物体传感器100以传感器元件10的上表面(高度方向的面)或者下表面(与高度方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件，其中，在层叠方向上依次配置第一基准电位电极、在一部分包含压电性树脂的薄膜、信号电极、具有绝缘性的介电薄膜以及与上述第一基准电位电极电连接的第二基准电位电极，通过由上述第二基准电位电极和上述信号电极夹持上述介电薄膜而形成的静电电容比通过由上述第一基准电位电极和上述信号电极夹持上述薄膜而形成的静电电容大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.18 JP 2014-1658871.一种压电元件，其中，在层叠方向上依次配置第一基准电位电极、在一部分包含压电性树脂的薄膜、信号电极、具有绝缘性的介电薄膜以及与上述第一基准电位电极电连接的第二基准电位电极，通过由上述第二基准电位电极和上述信号电极夹持上述介电薄膜而形成的静电电容比通过由上述第一基准电位电极和上述信号电极夹持上述薄膜而形成的静电电容大。2.根据权利要求1所述的压电元件，其中，上述介电薄膜的上述层叠方向的长度比上述薄膜的上述层叠方向的长度短，上述介电薄膜的介电常数比上述薄膜的介电常数高。3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其中，上述信号电极由铜构成，上述第一基准电位电极以及上述第二基准电位电极分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：河村秀树，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP