压电设备制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种将复合压电体支承于具有曲面形状的成形树脂体而获得高输出的压电设备。压电设备的特征在于，具备：具有挠性且能够进行热变形的基材(3)；以及配设在基材(3)上的复合压电体(5)，压电设备能够获得与复合压电体(5)的变形对应的输出，复合压电体(5)具有：通过在有机粘结剂中含有压电体粒子而成的压电体层(55)；层叠在压电体层(55)的一面(55a)侧的第一电极层(15)；以及层叠在压电体层(55)的另一面(55b)侧的第二电极层(25)，基材(3)通过镶嵌成形而与具有曲面形状的成形树脂体(1)成为一体。

Piezoelectric equipment

An object of the present invention is to provide a piezoelectric device that supports a composite piezoelectric body in a molded resin body having a curved surface to obtain high output. The characteristics of piezoelectric devices that has a flexible and can be used for the thermal deformation of the substrate (3) is arranged on the substrate; and (3) composite piezoelectric body (5), the piezoelectric device can be obtained with the composite piezoelectric body (5) corresponding to the output of the deformation, composite piezoelectric body (5) has a piezoelectric layer formed by containing piezoelectric particles in organic binder in (55); in the laminated piezoelectric layer (55) side (55A) side of the first electrode layer (15); and in the laminated piezoelectric layer (55) on the other side (55B) the second electrode layer side of the substrate (25), (3) by insert molding and resin forming body with a curved shape (1) as a whole.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电设备
本专利技术涉及用于各种传感器等的压电设备。
技术介绍
压电元件能够进行电能与机械能之间的能量转换，这样的压电元件广泛用于各种传感器。通常所知的压电元件多为使用了陶瓷电介质的压电元件，使用在高温下烧结而制作出的类型。作为这样的压电设备，在专利文献1(现有例1)中，公开了图8所示那样的、通过混入电介质的粉体并使之固化且在高温下进行烧结而成的类型的压电元件800。图8是示意性地表示现有例1的压电元件800的剖视图。如图8所示，就现有例1的压电元件800而言，基材801使用例如氧化锆，上下的导电层(第一导电层810、第二导电层830)使用例如铟-锡-氧化物，压电体层(电介质层)820使用例如钛酸铅或锆钛酸铅，在从450℃至800℃这样的高温下进行热处理来制作。在现有例1那样的压电元件800中，利用的是通过进行烧成而固化的电介质，因此几乎无法用于要求挠性的各种传感器或者用于发电。因此，专利文献2(现有例2)所提出的复合压电体(高分子复合压电体910)逐渐受到关注。图9是示意性地表示现有例2的高分子复合压电体910的剖视图。如图9所示，现有例2的高分子复合压电体(压电复合物)910由复合体916构成，复合体916通过在由氰乙基化聚乙烯醇(氰乙基化PVA)构成的高分子基质912中均匀地分散由强电介质材料构成的压电体粒子914而成，在复合体916的下表面916b设有下部电极920，并且在上表面916a设有上部电极922。并且，复合体916被沿着上下方向进行极化处理(polling)。这样，高分子复合压电体910通过在高分子基质912中均匀地分散有压电体粒子914的复合体而具有柔软性，因此，能够适用于要求挠性的用途。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-151285号公报专利文献2：日本特开2012-142546号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题近年来，对于这样的复合压电体(高分子复合压电体910)，存在着想要进一步增大所获得的输出这样的期望。然而，由于复合压电体是复合体，因此存在着如下课题：无法像现有例1的压电元件800那样容易地增大对输出起到重要影响的厚度。另一方面，还存在着想要将这样的复合压电体以曲面形状使用这样的期望，对于这样的期望，专利技术人等进行了将复合压电体形成于基材并将该基材粘贴于具有曲面形状的基体的尝试。然而，粘贴时涂敷的粘接层的厚度会产生偏差，有时会对输出的特性造成恶劣影响。另外，在为二维以上的曲面形状的情况下，存在着如下课题：难以仿效曲面形状来粘贴基材，从而对输出的特性进一步造成恶劣影响。本专利技术为了解决上述课题而提出，其目的在于提供一种将复合压电体支承于具有曲面形状的成形树脂体而能够获得高输出的压电设备。用于解决课题的方案为了解决该课题，本专利技术的压电设备具备：具有挠性且能够进行热变形的基材；配设在该基材上的复合压电体，所述压电设备能够获得与所述复合压电体的变形对应的输出，其特征在于，所述复合压电体具有：通过在有机粘结剂中含有压电体粒子而成的压电体层；层叠在该压电体层的一面侧的第一电极层；层叠在所述压电体层的另一面侧的第二电极层，所述基材通过镶嵌成形而与具有曲面形状的成形树脂体成为一体。根据上述结构，本专利技术的压电设备构成为，成形树脂体成为复合压电体的基体基材，基体基材的厚度得以增加。因此，在使压电设备以相同的量发生变形的情况下获得的输出变大。另外，即便是二维以上的曲面形状，也能够仿效该形状地形成复合压电体。由此，能够提供将复合压电体支承于具有曲面形状的成形树脂体而获得高输出的压电设备。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，所述压电体粒子是被极化的强电介质，所述压电体粒子的居里温度为250℃以上。根据上述结构，在成形树脂体的镶嵌成形时，即便加热到250℃左右的熔融树脂向模具内流动，也能够使模具内的压电体层的温度为居里温度以下。因此，能够抑制被进行了极化处理的压电体粒子的极化消失的现象。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，所述压电体粒子的居里温度为375℃以上的温度。根据上述结构，在成形树脂体的镶嵌成形时，即便加热至250℃左右的熔融树脂向模具内流动，也能够使模具内的压电体层的温度为居里温度的2/3以下。因此，由于强电介质的去极化的起始去极化温度通常为居里点的2/3左右，因此能够可靠地避免因成形树脂体的镶嵌成形时的热量而使压电体粒子的极化消失的现象，能够获得具有可靠的压电性能的压电设备。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，所述基材由热塑性树脂构成，所述有机粘结剂由热塑性树脂构成，所述第一电极层具有热塑性树脂的第一粘结树脂和分散在该第一粘结树脂中的第一导电性粒子，所述第二电极层具有热塑性树脂的第二粘结树脂和分散在该第二粘结树脂中的第二导电性粒子，所述有机粘结剂的250℃时的熔融粘度为300Pa·s以上。根据上述结构，由于基材、有机粘结剂、第一粘结树脂及第二粘结树脂均由热塑性树脂构成，因此在成形树脂体的镶嵌成形时，通过基材、第一电极层、压电体层及第二电极层软化，由此能够使基材及复合压电体的形状仿效模具的形状地形成。另外，作为位于第一电极层与第二电极层之间的压电体层的有机粘结剂，使用了250℃时的熔融粘度为300Pa·s以上的粘结剂，因此在成形树脂体的镶嵌成形时，即便加热至250℃左右的熔融树脂向模具内流动，压电体层的有机粘结剂的刚性也能在某种程度上被确保，因此也能够防止因镶嵌成形时的热量而使第一电极层与第二电极层发生短路。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，配设有所述复合压电体的所述基材在所述镶嵌成形前被加热且加压而变形成曲面形状，所述有机粘结剂的140℃时的储能模量为1MPa以上且损耗模量为0.1MPa以上。根据上述结构，在使配设有复合压电体的基材热变形为曲面形状的预成型中，即便对复合压电体施加了140℃左右的加热和加压所产生的压力，压电体层也具有耐压的刚性，也能够防止第一电极层与第二电极层之间发生短路。由此，能够获得具有可靠的压电性能的复合压电体，从而提供输出性能更为优异的压电设备。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，在所述基材的与配设有所述复合压电体的一面侧相反的另一面侧，所述基材与所述成形树脂体成为一体。根据上述结构，除了成形树脂体的厚度以外，基材的厚度也成为基体基材的厚度。因此，压电体层的伸展与基体基材的进一步增加了的厚度相应地变大，因此来自复合压电体的输出进一步变大。由此，能够提供灵敏度更高的压电设备。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，在所述基材的一面侧设有覆盖所述复合压电体的由热塑性树脂构成的外覆层。根据上述结构，由于外覆层由热塑性树脂构成，因此在镶嵌成形时，通过外覆层软化而能够仿效成形树脂体的形状地发生变形。另外，由于在基材的一面侧的最外侧设有外覆层，因此能够利用该外覆层来保护复合压电体。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，所述第一电极层及所述第二电极层的表面粗糙度的最大高度(Ry)为所述压电体层的厚度的一半以下。根据上述结构，即便第一电极层及第二电极层中的最突出的位置在第一电极层与第二电极层彼此对置的方向上重叠，也能够防止第一电极层与第二电极层在压电体层内发生短路。另外，本专利技术的压电设备的特征在于，所述压电体粒子为铌酸钾。根据上述结构，能够获得灵敏度特性更好的复合压电体，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电设备，具备：具有挠性且能够进行热变形的基材；以及配设在该基材上的复合压电体，所述压电设备能够获得与所述复合压电体的变形对应的输出，所述压电设备的特征在于，所述复合压电体具有：通过在有机粘结剂中含有压电体粒子而成的压电体层；层叠在该压电体层的一面侧的第一电极层；以及层叠在所述压电体层的另一面侧的第二电极层，所述基材通过镶嵌成形而与具有曲面形状的成形树脂体成为一体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 JP 2015-0092851.一种压电设备，具备：具有挠性且能够进行热变形的基材；以及配设在该基材上的复合压电体，所述压电设备能够获得与所述复合压电体的变形对应的输出，所述压电设备的特征在于，所述复合压电体具有：通过在有机粘结剂中含有压电体粒子而成的压电体层；层叠在该压电体层的一面侧的第一电极层；以及层叠在所述压电体层的另一面侧的第二电极层，所述基材通过镶嵌成形而与具有曲面形状的成形树脂体成为一体。2.根据权利要求1所述的压电设备，其特征在于，所述压电体粒子是被极化的强电介质，所述压电体粒子的居里温度为250℃以上。3.根据权利要求2所述的压电设备，其特征在于，所述压电体粒子的居里温度为375℃以上的温度。4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电设备，其特征在于，所述基材由热塑性树脂构成，所述有机粘结剂由热塑性树脂构成，所述第一电极层具有热塑性树脂的第一粘结树脂和分散在该第一粘结树脂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：不藤平四郎，萩原康嗣，高井大辅，樱井昌司，石田昌大，田原洋，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP