换能器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够在不使用挥发型粘合剂以及有机溶剂的条件下进行制造并且能够通过与焊料、熔接不同的方法来确保电极片与引线之间的电连接的换能器。在片材主体部(10)中，电介质层(11)和第一电极片(12)通过由熔接材料形成的第一主熔接层(13)而接合。通过第一夹具(23)将第一引线(21)的第一导通部(21b)固定在片材主体部(10)上。第一夹具(23)具备：多个第一脚部(23a)，它们在厚度方向上将片材主体部(10)贯通；第一连结部(23b)，其将多个第一脚部(23a)的基端彼此连结，且配置为跨越第一导通部(21b)；以及多个第一返回部(23c)，它们从多个第一脚部(23a)各自的前端折弯而形成，并与片材主体部(10)的第二表面卡止。

Transducer and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】换能器及其制造方法
本专利技术涉及一种换能器及其制造方法。
技术介绍
在专利文献1中，公开了通过焊接、熔接将引线连接在多层型压电致动器中的丝网状的外部电极的自由端上的结构。在专利文献2中公开了通过焊料、导电性树脂等导电性接合材料将引线电连接在层叠型压电元件的外部电极的端部并利用树脂将外部电极的端部与引线之间的连接部覆盖的结构。在专利文献3中，公开了一种在聚合物压电体中埋入有多孔片状的电极的压电元件。通过用丙酮等有机溶剂对聚合物压电体膜或聚合物压电体片的表面进行处理，然后在处理表面上层叠多孔片状的电极并进行压接来制造该压电元件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2012-500486号公报专利文献2：日本特许第5465337号公报专利文献3：日本特许第3105645号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在专利文献1、2中，引线不与用于使换能器发挥功能的电极片连接，而是与向外部延伸的外部电极连接。如果能够使引线与电极片直接接触而不是与外部电极连接的话，则能够实现换能器的低成本化。虽然电极片随着换能器整体的变形而变形，但是即使在这样的情况下，也需要维持引线与电极片电连接的状态。尤其是在电极片为具有贯通孔这样的形状的情况下，仅通过焊接、熔接将引线与电极片接合的话，并不充分，因此应用更可靠的接合方法是问题之一。进一步地，需要将焊接、熔接的加热温度设为电极片的耐热温度以下。例如，已知有通过在聚乙烯等树脂纤维的表面镀敷铜、镍等导电性材料而形成的电极片。在这样的电极片中，尤其是树脂的熔融温度较低，因此需要将焊接、熔接的加热温度设为该熔融温度以下。另一方面，由于近年来的环境问题而使用无铅焊料，但是无铅焊料的熔融温度为高温。由于满足两者的条件的加热温度的范围较窄，因此使电极片与引线良好地电连接并不容易。因此，通过与焊料、熔接不同的方法来确保电极片与引线的电连接是问题之一。另外，近年来，作为环境对策而要求抑制挥发性有机化合物(VOC)的排出。因此，要求不使用挥发型粘合剂，并且还要求不使用有机溶剂。进一步地，与利用压电效应的结构不同的、利用电极之间的静电电容的换能器受到关注。静电型的换能器的静电电容因电介质材料而不同。假设在用有机溶剂对聚合物的电介质的表面进行处理并压接电极的情况下，在压接部位残留有机溶剂的成分。残留的有机溶剂的成分有可能对静电电容产生影响。其结果是，由于残留的有机溶剂的成分的影响，有可能无法得到如设计那样的静电容量。另外，为了能够将静电型的换能器安装于各种部位，要求不仅具有柔软性，还具有伸缩性。例如，在安装对象如自由曲面等那样具有各种形状并沿着安装对象的表面安装制造成平面状的换能器的情况下，对于换能器而言，柔软性以及伸缩性是非常重要的要素。如果不具有柔软性以及伸缩性，则无法将换能器工整地安装在自由曲面的安装对象上。而且，如上所述，在使用挥发型粘合剂、有机溶剂的情况下，挥发型粘合剂、有机溶剂的成分有可能对换能器的柔软性以及伸缩性造成影响。因此，从柔软性以及伸缩性的观点出发，也要求不使用挥发型粘合剂以及有机溶剂。因此，由于上述的各种理由，在静电型的换能器中，能够在不使用挥发型粘合剂以及有机溶剂的条件下进行制造是问题之一。另外，在将引线连接于电极的部位处，引线以及连接引线的导电性接合材料在静电片的面法线方向上突出。因此，在配置引线的部位，与未配置引线的部位相比，厚度以引线以及导电性接合材料的厚度的量增厚。尤其是在静电片的两面分别配置引线的情况下，厚度以引线以及导电性接合材料的厚度的2倍的量增厚。因此，在配置引线的部位使厚度变薄是问题之一。另外，在静电型的换能器中，将电极片一体地埋设在电介质层中是有效的。但是，如专利文献3那样，在埋设有电极片的状态下，不容易将引线与电极片进行电连接。因此，将电极片与引线容易地电连接是问题之一。本专利技术的目的之一在于提供一种能够在不使用挥发型粘合剂以及有机溶剂的条件下进行制造并且能够通过与焊料、熔接不同的方法来确保电极片与引线之间的电连接的换能器及其制造方法。用于解决问题的手段本专利技术所涉及的换能器之一具备构成静电型的换能器的片材主体部、配置在所述片材主体部的第一表面侧的第一引线以及将所述第一引线固定于所述片材主体部的第一夹具。所述片材主体部具备：电介质层；第一电极片，其具备多个第一贯通孔，且配置于所述电介质层的第一表面侧，以至少一部分从所述电介质层的所述第一表面露出的状态配置；以及第一主熔接层，其由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第一表面侧的至少一部分或者作为独立构件而与所述电介质层的所述第一表面接合，并通过所述熔接材料的熔接而将所述电介质层和所述第一电极片接合。所述第一引线具备以与所述第一电极片的露出面接触的状态配置的第一导通部。所述第一夹具具备：多个第一腿部，它们在厚度方向上将所述片材主体部贯通，且以所述片材主体部的第一表面侧为基端，以所述片材主体部的第二表面侧为前端；第一连结部，其将所述多个第一腿部的所述基端彼此连结，且配置为跨越所述第一引线的所述第一导通部，所述第一引线的所述第一导通部介于所述第一连结部与所述第一电极片的所述露出面之间；以及多个第一返回部，它们从所述多个第一腿部各自的所述前端折弯而形成，并与所述片材主体部的所述第二表面卡止。根据上述换能器，通过熔接材料的熔接而将电介质层和第一电极片接合。由于熔接材料不是挥发型粘合剂以及有机溶剂，因此能够在不使用挥发型粘合剂以及有机溶剂的条件下制造换能器。因而，在换能器的制造中，能够实现抑制VOC的排出。在此，就第一主熔接层而言，在将电介质层的原材料的一部分构成为熔接材料的情况下，第一主熔接层包括使用与电介质层不同的熔接材料的情况。进一步地，第一夹具将第一引线固定在片材主体部上。即，在不应用焊料、熔接的条件下，将第一引线固定在片材主体部上。与焊接、熔接相比，能够使第一夹具的第一连结部的厚度变薄。因而，在第一引线与第一电极片连接的部位，能够使厚度变薄。附图说明图1是表示构成第一例的换能器1的静电片的立体图。图2是构成第一例的换能器1的静电片的俯视图。图3是第一例的换能器1的换能器部10a的剖视图。图4是图2的IV-IV剖视图。图5是图4的V-V剖视图。图6是第一例的换能器1中的、第一例的端子部的示意性俯视图。图7图6的VII-VII剖视图。图8是第一例的换能器1中的、第二例的端子部的示意性俯视图。图9是图8的IX-IX剖视图。图10是第一例的换能器1中的、第三例的端子部的示意性俯视图。图11是图10的XI-XI剖视图。图12是表示第一例的换能器1中的静电片的制造方法中的层叠体形成工序的状态的图。图13是表示第一例的换能器1中的静电片的制造方法中的加压加热工序的状态的图。图14是表示第一例的换能器1中的静电片的制造方法中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换能器，其具备构成静电型的换能器的片材主体部、配置在所述片材主体部的第一表面侧的第一引线以及将所述第一引线固定于所述片材主体部的第一夹具，所述换能器的特征在于，/n所述片材主体部具备：/n电介质层；/n第一电极片，其具备多个第一贯通孔，且配置于所述电介质层的第一表面侧，以至少一部分从所述电介质层的所述第一表面露出的状态配置；以及/n第一主熔接层，其由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第一表面侧的至少一部分或者作为独立构件而与所述电介质层的所述第一表面接合，并通过所述熔接材料的熔接而将所述电介质层和所述第一电极片接合，/n所述第一引线具备以与所述第一电极片的露出面接触的状态配置的第一导通部，/n所述第一夹具具备：/n多个第一腿部，它们在厚度方向上将所述片材主体部贯通，且以所述片材主体部的第一表面侧为基端，以所述片材主体部的第二表面侧为前端；/n第一连结部，其将所述多个第一腿部的所述基端彼此连结，且配置为跨越所述第一引线的所述第一导通部，所述第一引线的所述第一导通部介于所述第一连结部与所述第一电极片的所述露出面之间；以及/n多个第一返回部，它们从所述多个第一腿部各自的所述前端折弯而形成，并与所述片材主体部的所述第二表面卡止。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171130 JP 2017-229920;20180925 JP 2018-178216;201.一种换能器，其具备构成静电型的换能器的片材主体部、配置在所述片材主体部的第一表面侧的第一引线以及将所述第一引线固定于所述片材主体部的第一夹具，所述换能器的特征在于，
所述片材主体部具备：
电介质层；
第一电极片，其具备多个第一贯通孔，且配置于所述电介质层的第一表面侧，以至少一部分从所述电介质层的所述第一表面露出的状态配置；以及
第一主熔接层，其由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第一表面侧的至少一部分或者作为独立构件而与所述电介质层的所述第一表面接合，并通过所述熔接材料的熔接而将所述电介质层和所述第一电极片接合，
所述第一引线具备以与所述第一电极片的露出面接触的状态配置的第一导通部，
所述第一夹具具备：
多个第一腿部，它们在厚度方向上将所述片材主体部贯通，且以所述片材主体部的第一表面侧为基端，以所述片材主体部的第二表面侧为前端；
第一连结部，其将所述多个第一腿部的所述基端彼此连结，且配置为跨越所述第一引线的所述第一导通部，所述第一引线的所述第一导通部介于所述第一连结部与所述第一电极片的所述露出面之间；以及
多个第一返回部，它们从所述多个第一腿部各自的所述前端折弯而形成，并与所述片材主体部的所述第二表面卡止。


2.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，
所述第一引线的所述第一导通部在被所述第一连结部按压于所述第一电极片的所述露出面的状态下与所述第一电极片的所述露出面接触。


3.根据权利要求2所述的换能器，其特征在于，
所述电介质层由弹性体形成，
所述第一夹具处于对所述电介质层进行压缩的状态，
所述第一引线的所述第一导通部在因所述电介质层的反作用力而被按压于所述第一电极片的所述露出面的状态下与所述第一电极片的所述露出面接触。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一夹具由导电性材料形成，
所述第一夹具的所述第一连结部通过与所述第一引线的所述第一导通部接触而与所述第一导通部电连接，
所述第一夹具的所述多个第一腿部通过与所述第一电极片接触而与所述第一电极片电连接，
所述第一引线的所述第一导通部与所述第一电极片通过直接接触而电连接，并且经由所述第一夹具电连接。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一导通部由绞合线形成，所述绞合线以扩展成面状的状态介于所述第一连结部与所述第一电极片的所述露出面之间。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述片材主体部还具备第二电极片，所述第二电极片具备多个第二贯通孔，且配置于所述电介质层的第二表面侧，
所述第二电极片不配置于所述第一夹具所存在的区域。


7.根据权利要求6所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备：
第二引线，其配置于所述片材主体部的第二表面侧；以及
第二夹具，其将所述第二引线固定于所述片材主体部，
所述第二电极片以至少一部分从所述电介质层的所述第二表面露出的状态配置，
所述片材主体部还具备第二主熔接层，所述第二主熔接层由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第二表面侧的至少一部分或者作为独立构件而与所述电介质层的所述第二表面接合，并通过所述熔接材料的熔接而将所述电介质层和所述第二电极片接合，
所述第二引线具备以与所述第二电极片的露出面接触的状态配置的第二导通部，
所述第二夹具具备：
多个第二腿部，它们在厚度方向上将所述片材主体部贯通，且以所述片材主体部的第二表面侧为基端，以所述片材主体部的第一表面侧为前端；
第二连结部，其将所述多个第二腿部的所述基端彼此连结，且配置为跨越所述第二引线的所述第二导通部，所述第二引线的所述第二导通部介于所述第二连结部与所述第二电极片的所述露出面之间；以及
多个第二返回部，它们从所述多个第二腿部各自的所述前端折弯而形成，并与所述片材主体部的所述第一表面卡止。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备第一连接保护层，所述第一连接保护层将所述第一电极片的所述露出面、所述第一引线的所述第一导通部以及所述第一夹具的所述第一连结部覆盖。


9.根据权利要求8所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备第一连接熔接层，所述第一连接熔接层由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第一表面侧的至少一部分或者配置为所述第一连接保护层的一部分或者作为独立构件而与所述电介质层和所述第一连接保护层接合，通过所述熔接材料的熔接将所述电介质层和所述第一连接保护层接合，或者通过所述熔接材料的熔接将所述第一电极片和所述第一连接保护层接合。


10.根据权利要求7所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备第二连接保护层，所述第二连接保护层将所述第二电极片的所述露出面、所述第二引线的所述第二导通部以及所述第二夹具的所述第二连结部覆盖。


11.根据权利要求10所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备第二连接熔接层，所述第二连接熔接层由熔接材料形成，配置为所述电介质层中的所述电介质层的所述第二表面侧的至少一部分或者配置为所述第二连接保护层的一部分或者作为独立构件而与所述电介质层和所述第二连接保护层接合，通过所述熔接材料的熔接将所述电介质层和所述第二连接保护层接合，或者通过所述熔接材料的熔接将所述第二电极片和所述第二连接保护层接合。


12.根据权利要求1～11中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一引线的所述第一导通部缠绕于所述第一电极片。


13.根据权利要求1～11中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述换能器还具备第一熔接限制层，所述第一熔接限制层在所述第一电极片与所述第一主熔接层之间局部地配置，对所述第一主熔接层与所述第一电极片的熔接进行限制，使得所述第一电极片的至少一部分配置于所述第一主熔接层的外部，
所述第一引线与所述第一电极片中的因所述第一熔接限制层而配置于所述第一主熔接层的外部的部分电连接。


14.根据权利要求13所述的换能器，其特征在于，
所述第一熔接限制层由能够限制所述熔接材料的通过的材料形成。


15.根据权利要求13或14所述的换能器，其特征在于，
所述第一熔接限制层的外缘部埋设于所述第一主熔接层。


16.根据权利要求13～15中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一主熔接层配置为在不存在所述第一熔接限制层的区域将所述第一电极片的一部分埋设，使得所述第一电极片的所述一部分不露出在所述第一主熔接层的外部。


17.根据权利要求13～16中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一熔接限制层以与所述第一电极片非接合的状态配置。


18.根据权利要求13～17中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一熔接限制层由具有比所述熔接材料的软化点高的软化点的材料形成。


19.根据权利要求18所述的换能器，其特征在于，
所述第一熔接限制层为树脂片。


20.根据权利要求7所述的换能器，其特征在于，
所述第一导通部与所述第二导通部配置为在所述电介质层的面方向上偏移，
所述片材主体部还具有变形允许部，所述变形允许部形成于所述第一导通部与所述第二导通部的偏移方向上的边界部，
所述变形允许部配置为，使得与所述第一导通部接触的所述第一电极片和与所述第二导通部接触的所述第二电极片在所述电介质层的厚度方向上的距离比变形前的所述第一电极片和所述第二电极片之间的对置距离短。


21.根据权利要求20所述的换能器，其特征在于，
所述变形允许部是从所述电介质层的所述第一表面切割至所述第二表面而成的狭缝，形成所述狭缝的对接面处于在所述电介质层的厚度方向上错开的状态。


22.根据权利要求21所述的换能器，其特征在于，
在所述狭缝的周围，未配置所述第一电极片以及所述第二电极片，或者仅配置有所述第一电极片以及所述第二电极片中的一方。


23.根据权利要求20所述的换能器，其特征在于，
所述电介质层由弹性体形成，
通过所述电介质层的弯曲变形来变形为台阶状而形成所述变形允许部。


24.根据权利要求20～23中任一项所述的换能器，其特征在于，
构成为包括所述第一电极片以及所述第一导通部的第一导电范围和构成为包括所述第二电极片以及所述第二导通部的第二导电范围在所述电介质层的厚度方向上重叠。


25.根据权利要求9所述的换能器，其特征在于，
所述电介质层由热塑性材料形成，
所述第一连接熔接层将所述电介质层的一部分应用为所述熔接材料。


26.根据权利要求25所述的换能器，其特征在于，
所述第一连接保护层由热塑性材料形成，
所述第一连接熔接层将所述电介质层的一部分以及所述第一连接保护层的一部分应用为所述熔接材料。


27.根据权利要求9所述的换能器，其特征在于，
所述第一连接保护层由热塑性材料形成，
所述第一连接熔接层将所述第一连接保护层的一部分应用为所述熔接材料。


28.根据权利要求27所述的换能器，其特征在于，
所述电介质层由非热塑性材料形成，在层叠方向上具有孔。


29.根据权利要求9所述的换能器，其特征在于，
所述电介质层以及所述第一连接保护层由非热塑性材料形成，
所述第一连接熔接层由与所述电介质层以及所述第一连接保护层不同的材料、且是作为热塑性材料的所述熔接材料形成。


30.根据权利要求1～29中任一项所述的换能器，其特征在于，
所述第一电极片为织物或无纺布。


31.根据权利要求1～30中任一项所述的换能器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川浩一，田原新也，中野克彦，那须将树，
申请(专利权)人：住友理工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP