CN104335376B - 压电器件及压电器件的制造方法 - Google Patents

压电器件及压电器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明中,提供一种压电器件,其具有:至少一层的膜状高分子压电材料;在高分子压电材料的主面设置的第1导电体;在高分子压电材料的与主面的第1导电体相反侧的面设置的第2导电体;设置在高分子压电材料的宽度方向的一方的端面上,并以与第1导电体导通且不与第2导电体接触的方式配置的第1端面导电体;和设置在高分子压电材料的一方的端面以外的另一方的端面上,并以与第2导电体导通且不与第1导电体和第1端面导电体接触的方式配置的第2端面导电体。

Description

压电器件及压电器件的制造方法
技术领域
本发明涉及压电器件以及压电器件的制造方法。
背景技术
作为压电材料,以往,多数使用了作为陶瓷材料的PZT(PBZrO3-PbTiO3系固溶体),但是PZT含有铅,因此开始使用环境负荷低,而且富于柔软性的高分子压电材料。
现在已知的高分子压电材料主要大致区分为以下2种。即,以尼龙11、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚脲等为代表的极化型高分子,与以聚偏二氟乙烯(β型)(PVDF)、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))(75/25)等为代表的强介电性高分子这2种。
然而,高分子压电材料,在压电性方面不及PZT,因而要求压电性的提高。因此,从各种观点考虑,尝试提高高分子压电材料的压电性。
例如,作为强介电性高分子的PVDF、和P(VDF-TrFE)即使在高分子中也具有优异的压电性,压电常数d31为20pC/N以上。由PVDF和P(VDF-TrFE)形成的膜材料,通过拉伸操作,使高分子链沿拉伸方向取向后,通过电晕放电等向膜的表里赋予异种电荷,从而在膜面垂直方向产生电场,使位于高分子链侧链的包含氟的永久偶极沿电场方向平行地取向,赋予压电性。然而,在极化了的膜表面,在消除取向的方向,易于附着空气中的水、离子那样的异种电荷,极化处理中一致了的永久偶极的取向缓和,存在压电性经时地显著降低等实用上的课题。
PVDF是在上述高分子压电材料中压电性最高的材料,但介电常数在高分子压电材料中比较高,为13左右,因此将压电d常数除以介电常数而得的值的压电g常数(每单位应力的开路电压)变小。此外,PVDF虽然从电向声音的转换效率良好,但是关于从声音向电的转换效率,期待改善。
近年来,除了上述的高分子压电材料以外,还着眼于使用多肽、聚乳酸等具有光学活性的高分子。已知聚乳酸系高分子仅通过机械的拉伸操作而表现压电性。
在具有光学活性的高分子中,聚乳酸那样的高分子晶体的压电性是由存在于螺旋轴方向的C=O键的永久偶极引起的。特别是聚乳酸,侧链相对于主链的体积分率小,单位体积的永久偶极的比例大,在具有螺旋手性的高分子中可以说是理想的高分子。
已知仅通过拉伸处理而表现压电性的聚乳酸,不需要极化处理,且压电系数经过数年也不减少。
如上所述,聚乳酸具有各种压电特性,因此报告了使用各种聚乳酸的高分子压电材料。
例如公开了,通过对聚乳酸的成型物进行拉伸处理,在常温下,显示10pC/N左右的压电系数的高分子压电材(例如,参照日本特开平5-152638号公报)。
此外也报告了,为了使聚乳酸晶体高取向,通过被称为锻造法的特殊取向方法而表现出18pC/N左右的高压电性(例如,参照日本特开2005-213376号公报)。
发明内容
发明所要解决的课题
在使用上述日本特开平5-152638号公报和日本特开2005-213376号公报所示的压电材料而制成压电器件时,期望以高效率、易于形成电气布线的方式配置电极。例如,为了高效率地配置电极,可以考虑在压电材料的端面形成电极。本申请发明人发现,通过电极的配置,压电材料的压电常数d14有大幅降低的可能性。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供在高分子压电材料的端面形成导电体时,高分子压电材料的压电常数d14不会大幅降低的压电器件、以及压电器件的制造方法。
用于解决课题的方法
用于实现上述课题的具体方法如下。
<1>.一种压电器件,其具有:
至少一层的膜状高分子压电材料,
在所述高分子压电材料的主面设置的第1导电体,
在所述高分子压电材料的与主面的所述第1导电体相反侧的面设置的第2导电体,
设置于所述高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,并以与所述第1导电体导通且不与所述第2导电体接触的方式配置的第1端面导电体,和
设置于所述高分子压电材料的所述一方的端面以外的另一方的端面,并以与所述第2导电体导通且不与所述第1导电体和所述第1端面导电体接触的方式配置的第2端面导电体。
<2>.根据<1>所述的压电器件,将在所述高分子压电材料的主面设置的所述第1导电体的面积与在相反侧的面设置的所述第2导电体的面积之和设为D1,将主面的未设置所述第1导电体的面积与相反侧的面的未设置所述第2导电体的面积之和设为D2时,
D1/D2为10以上。
<3>.根据<1>或<2>所述的压电器件,所述高分子压电材料包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,且由DSC法获得的结晶度为20%~80%。
<4>.根据<1>~<3>的任一项所述的压电器件,其具备将所述高分子压电材料与所述第1导电体或所述第2导电体进行粘接的粘接层,所述粘接层的由在频率0.01Hz测定的25℃时的动态粘弹性测定获得的拉伸储存弹性模量E’为1×102~1×109Pa。
这里,在由动态粘弹性测定获得剪切储存弹性模量G’的情况下,使用E’=G’×3的式子,换算成E’。
<5>.根据<1>~<4>的任一项所述的压电器件,所述粘接层的由在频率0.01Hz测定的25℃时的动态粘弹性测定获得的拉伸储存弹性模量E’为1×106Pa以上,并且损耗角正切为0.03以上。
这里,在由动态粘弹性测定获得剪切储存弹性模量G’的情况下,使用E’=G’×3的式子,换算成E’。
<6>.根据<1>~<5>的任一项所述的压电器件,在所述高分子压电材料的主面侧形成的所述第2导电体的面,沿着厚度方向依次叠层有至少一层的膜状的其它高分子压电材料和所述其它高分子材料的主面侧的第3导电体,所述第1端面导电体延伸到所述其它高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,并且所述第2端面导电体延伸到所述其它高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,所述第3导电体以与所述第1端面导电体导通且不与所述第2端面导电体接触的方式配置。
<7>.根据<1>~<6>的任一项所述的压电器件,所述高分子压电材料对可见光线的透射雾度为0.0%~50%。
<8>.根据<3>~<7>的任一项所述的压电器件,所述螺旋手性高分子为具有包含下述式(1)所示重复单元的主链的聚乳酸系高分子,
<9>.根据<3>~<8>的任一项所述的压电器件,所述高分子压电材料与所述其它高分子压电材料由以所述螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成,所述高分子压电材料的单轴拉伸方向以与所述其它高分子压电材料的单轴拉伸方向交叉的方式配置。
<10>.根据<3>~<8>所述的压电器件,所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的一方由以所述螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成,并且所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的另一方由以所述螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层形成,所述高分子压电材料的单轴拉伸方向以与所述其它高分子压电材料的单轴拉伸方向同方向地配置。
<11>.根据<3>~<10>的任一项所述的压电器件,所述螺旋手性高分子的光学纯度为95.00%ee以上。
<12>.一种压电器件的制造方法,是制造<1>~<5>的任一项所述的压电器件的方法,其具备下述工序:在膜状高分子压电材料的主面,除去宽度方向的另一方的端部而形成第1导电体,并且在与所述第1导电体相反侧的面,除去宽度方向的一方的端部而形成第2导电体的工序;在所述高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,以与所述第1导电体接触且不与所述第2导电体接触的方式形成第1端面导电体的工序;和在所述高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,以与所述第2导电体接触且不与所述第1导电体接触的方式形成第2端面导电体的工序。
<13>.一种压电器件的制造方法,是制造<6>所述的压电器件的方法,其具备下述工序:在膜状高分子压电材料的主面,除去宽度方向的另一方的端部而形成第1导电体,并且在与所述第1导电体相反侧的面,除去宽度方向的一方的端部而形成第2导电体的工序;在膜状其它高分子压电材料的主面,除去宽度方向的另一方的端部而形成第3导电体的工序;使所述其它高分子压电材料的与主面的所述第3导电体相反侧的面、与所述高分子压电材料的形成有所述第2导电体的面介由粘接层而粘接的工序;在所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,以与所述第1导电体和所述第3导电体接触且不与所述第2导电体接触的方式形成第1端面导电体的工序;和在所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,以与所述第2导电体接触且不与所述第1导电体和所述第3导电体接触的方式形成第2端面导电体的工序。
发明的效果
根据本发明涉及的压电器件以及压电器件的制造方法,在高分子压电材料的端面形成导电体时,高分子压电材料的压电常数d14不会大幅降低。
附图说明
图1是显示本发明的第1实施方式的压电器件的截面图。
图2是显示本发明的第2实施方式的压电器件的截面图。
图3是显示本发明的第3实施方式的压电器件的截面图。
图4是图3所示的压电器件的分解构成图。
图5是显示由以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的3层而形成图3所示的压电器件中使用的高分子压电材料的例子的图,是显示各高分子压电材料的单轴拉伸方向的示意性分解立体图。
图6是显示按照以螺旋手性高分子的L体、螺旋手性高分子的D体、螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层的顺序叠层图3所示的压电器件中使用的高分子压电材料的例子的图,是显示各高分子压电材料的单轴拉伸方向的示意性分解立体图。
图7A是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第3高分子压电材料(膜A)的表面的图。
图7B是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第2高分子压电材料(膜B)的表面的图。
图7C是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第1高分子压电材料(膜C)的表面的图。
图8A是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第3高分子压电材料(膜A)的背面的图。
图8B是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第2高分子压电材料(膜B)的背面的图。
图8C是显示本发明的第1实施方式的压电器件中使用的第1高分子压电材料(膜C)的背面的图。
图9是显示本发明的第4实施方式的压电器件的概略构成的平面图。
图10是显示本发明的第5实施方式的压电器件的概略构成的平面图。
图11是显示本发明的第6实施方式的压电器件的概略构成的平面图。
图12是显示实施例1、2和比较例1的叠层膜中的D1/D2与压电常数d14的关系的图。
具体实施方式
《第1实施方式》
以下,参照附图对本发明涉及的压电器件的第1实施方式进行说明。另外,本申请发明的压电器件不限定于后述的第1实施方式那样的仅由在主面配置有导电体的1个高分子压电材料构成的压电器件,也包含将第1实施方式反复叠层那样的、后述那样的将高分子压电材料叠层2层以上而得的压电器件。
<压电器件10的构成>
图1中以截面图显示第1实施方式的压电器件10。
如图1所示,压电器件10具备:膜状第1高分子压电材料(高分子压电材料)12,设置于第1高分子压电材料12的主面(本实施方式中为背面12D)的第1导电体14,和设置于第1高分子压电材料12的表面12C(与第1导电体14相反侧的面)的第2导电体16。
第1高分子压电材料12在俯视图上形成为大致矩形。在第1高分子压电材料12的沿着宽度方向(相对于箭头B所示的主面为平行方向)的一方端部12A的表面12C,未形成第2导电体16。在第1高分子压电材料12的其它表面12C,即第1高分子压电材料12的包含宽度方向的另一方的端部12B侧的表面12C,形成有第2导电体16。在第1高分子压电材料12的沿着宽度方向的另一方端部12B的背面12D,未形成第1导电体14。在第1高分子压电材料12的其它背面12D,即第1高分子压电材料12的包含宽度方向的一方的端部12A侧的背面12D,形成有第1导电体14。
进而,压电器件10具备:设置于第1高分子压电材料12的宽度方向(相对于箭头B所示的主面为平行方向)的一方的端面12E上的第1端面导电体30,和设置于第1高分子压电材料12的宽度方向的另一方的端面(一方的端面12E以外的另一方的端面)12F上的第2端面导电体32。第1端面导电体30,以与第1导电体14接触而导通且不与第2导电体16接触的方式配置。第2端面导电体32,以与第2导电体16接触而导通且不与第1导电体14接触的方式配置。本实施方式中,第1端面导电体30与第2端面导电体32设置于第1高分子压电材料12的宽度方向的两侧,两者不接触。
另外,第2端面导电体32不限定于设置于第1高分子压电材料12的宽度方向的另一方的端面12F,例如,可以设置于与第1高分子压电材料12的一方的端面12E正交的端面(一方的端面12E以外的另一方的端面)。该情况下,第1端面导电体30与第2端面导电体32优选以不接触的方式设置。
压电器件10中,由第1导电体14与第1端面导电体30形成一方的电极62(本实施方式中,例如-电极),由第2导电体16和第2端面导电体32形成另一方的电极64(本实施方式中,例如+电极)。构成电极62的第1端面导电体30和构成电极64的第2端面导电体32,介由引线44而连接有电路46。电路46,例如,通过向电极62和电极64施加规定的电压,以第1高分子压电材料12为主在与厚度方向正交的方向上变形。
压电器件10中,将设置于第1高分子压电材料12的主面(背面12D)上的第1导电体14的面积与设置于第1高分子压电材料12的相反侧的面(表面12C)上的第2导电体16的面积之和设为D1。此外,将第1高分子压电材料12的主面(背面12D)的未设置第1导电体14的部分的面积与第1高分子压电材料12的相反侧的面(表面12C)的未设置第2导电体16的部分的面积之和设为D2。此时,优选以D1/D2为10以上的方式构成。D1/D2更优选为15以上,进一步优选为17以上。另外,如果D1/D2在上述范围内,则导电体的形状、主面的未设置导电体的部分的面积的形状没有限制。
此外,第1高分子压电材料12优选包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,由DSC法获得的结晶度为20%~80%。此外也优选包含不是上述螺旋手性高分子而是强介电性高分子的PVDF、和P(VDF-TrFE)的方式。此外,高分子压电材料不需要由1种材质构成,例如,2种高分子压电材料不介由导电体而叠层成的材料也可以作为本申请发明的高分子压电材料使用。
通过使压电器件10为上述构成,在第1高分子压电材料12的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,第1高分子压电材料12的压电常数d14不会大幅降低。
另外,在本实施方式中,所谓高分子压电材料通常是指在25℃通过位移法测定得到的压电常数d14为1pm/V以上的材料。
这里,所谓“压电常数d14”,是压电系数的张量之一,在向拉伸了的材料的拉伸轴方向施加剪切应力时,在剪切应力的方向发生极化时,将每单位剪切应力产生的电荷密度定义为d14。压电常数d14的数值越大,则表示压电性越高。
本实施方式中,简称为“压电常数”时,是指“压电常数d14”。
这里,压电常数d14是通过以下的方法算出的值。即,将相对于拉伸方向倾斜45°的方向作为长度方向的矩形膜制成试验片。在该试验片的主面的表里整面设置电极层,向该电极施加施加电压E(V)时,将膜的长度方向的应变量设为X。将施加电压E(V)除以膜的厚度t(m)而得的值设为电场强度E(V/m),将施加E(V)时的膜的长度方向的应变量设为X时,d14为由2×应变量X/电场强度E(V/m)定义的值。
此外,复数压电系数d14作为“d14=d14’-id14””而算出,“d14’”与“id14””由东洋精机制作所公司制“Rheolograph-Solid S-1型”获得。“d14’”表示复数压电系数的实数部,“id14””表示复数压电系数的虚数部,d14’(复数压电系数的实数部)相当于本实施方式中的压电常数d14
另外,复数压电系数的实数部越高,则显示压电性越优异。
压电常数d14中有由位移法测定得到的压电常数(单位:pm/V)和通过共振法而测定得到的压电常数(单位:pC/N)。
<第1实施方式的压电器件的制造方法>
接下来,对于本发明涉及的压电器件的制造方法,以第1实施方式为例进行说明。
在第1高分子压电材料12的表面12C,除去宽度方向的一方的端部12A侧而设置第2导电体16。第2导电体16,例如,将第1高分子压电材料12的表面的端部12A侧掩蔽,由金属蒸镀或导电性聚合物形成。另外,可以将第2导电体16介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第1高分子压电材料12的表面。
进而,在第1高分子压电材料12的背面12D,除去宽度方向的另一方的端部12B侧而设置第1导电体14。第1导电体14通过与第2导电体16同样的方法形成。
然后,在第1高分子压电材料12的宽度方向的一方的端面12E形成第1端面导电体30。第1端面导电体30以与第1导电体14接触且不与第2导电体16接触的方式形成。
此外,在第1高分子压电材料12的宽度方向的另一方的端面12F形成第2端面导电体32。第2端面导电体32以与第2导电体16接触且不与第1导电体14接触的方式形成。
第1端面导电体30与第2端面导电体32例如通过在第1高分子压电材料12宽度方向两侧的端面涂布导电糊而形成。
根据这样的压电器件10的制造方法,在第1高分子压电材料12的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低。
<本实施方式的高分子压电材料>
这里,对本实施方式的高分子压电材料进行说明。高分子压电材料,如上所述,优选包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,由DSC法得到的结晶度为20%~80%。此外高分子压电材料也优选包含作为强介电性高分子的PVDF、和P(VDF-TrFE)的方式。另外,本申请中作为主要特别优选的方式对高分子压电材料包含螺旋手性高分子的方式进行说明,但也不排除高分子压电材料不含螺旋手性高分子而包含作为强介电性高分子的PVDF、和P(VDF-TrFE)的方式。
〔具有光学活性的螺旋手性高分子〕
所谓具有光学活性的螺旋手性高分子,是指分子结构为螺旋结构的具有分子光学活性的高分子。
作为具有光学活性的螺旋手性高分子(以下,也称为“光学活性高分子”),可以举出例如多肽、纤维素衍生物、聚乳酸系树脂、聚氧化丙烯、聚(β-羟基丁酸)等。
作为上述多肽,可举出例如聚(戊二酸γ-苄基酯)、聚(戊二酸γ-甲基酯)等。
作为上述纤维素衍生物,可举出例如乙酸纤维素、氰基乙基纤维素等。
关于光学活性高分子,从提高高分子压电材料的压电性的观点考虑,光学纯度优选为95.00%ee以上,更优选为99.00%ee以上,进一步优选为99.99%ee以上。优选为100.00%ee。通过使光学活性高分子的光学纯度为上述范围,表现压电性的高分子晶体的填充性变高,其结果是可以认为压电性变高。
在本实施方式中,光学活性高分子的光学纯度是以下述式算出的值。
光学纯度(%ee)=100×|L体量-D体量|/(L体量+D体量)
即,将““光学活性高分子的L体的量〔质量%〕与光学活性高分子的D体的量〔质量%〕的量的差(绝对值)”除以“光学活性高分子的L体的量〔质量%〕与光学活性高分子的D体的量〔质量%〕的合计量”而得的数值”,再乘以“100”而得的值,设为光学纯度。
另外,光学活性高分子的L体的量〔质量%〕与光学活性高分子的D体的量〔质量%〕,使用通过使用了高效液相色谱(HPLC)的方法而获得的值。对于具体的测定的详细内容,如后所述。
在以上的光学活性高分子中,从提高光学纯度,提高压电性的观点考虑,优选为具有包含下述式(1)所示重复单元的主链的化合物。
作为将上述式(1)所示重复单元作为主链的化合物,可举出聚乳酸系树脂。其中,优选为聚乳酸,最优选为L-乳酸的均聚物(PLLA)或D-乳酸的均聚物(PDLA)。
所谓上述聚乳酸系树脂是指“聚乳酸”、“L-乳酸或D-乳酸与可共聚的多官能性化合物的共聚物”或两者的混合物。
上述“聚乳酸”为乳酸通过酯键而聚合,长长连接成的高分子,已知可以通过经由丙交酯的丙交酯法,以及在溶剂中将乳酸在减压下加热,一边除去水一边进行聚合的直接聚合法等来制造。作为上述“聚乳酸”,可举出L-乳酸的均聚物、D-乳酸的均聚物、包含L-乳酸和D-乳酸的至少一方的聚合物的嵌段共聚物、以及包含L-乳酸和D-乳酸的至少一方的聚合物的接枝共聚物。
作为上述“可共聚的多官能性化合物”,可以举出乙醇酸、二甲基乙醇酸、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、2-羟基丙酸、3-羟基丙酸、2-羟基戊酸、3-羟基戊酸、4-羟基戊酸、5-羟基戊酸、2-羟基己酸、3-羟基己酸、4-羟基己酸、5-羟基己酸、6-羟基己酸、6-羟基甲基己酸、扁桃酸等羟基羧酸;乙交酯、β-甲基-δ-戊内酯、γ-戊内酯、ε-己内酯等环状酯;草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、对苯二甲酸等多元羧酸以及它们的酸酐;乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、四亚甲基二醇、1,4-己烷二甲醇等多元醇;纤维素等多糖类;以及α-氨基酸等氨基羧酸等。
作为上述“乳酸与可共聚的多官能性化合物的共聚物”,可举出具有能够生成螺旋晶体的聚乳酸链区的、嵌段共聚物或接枝共聚物。
上述聚乳酸系树脂可以通过例如日本特开昭59-096123号公报和日本特开平7-033861号公报所记载的将乳酸直接脱水缩合而获得的方法、美国专利2,668,182号和4,057,357号等所记载的使用作为乳酸的环状二聚体的丙交酯而进行开环聚合的方法等来制造。
进而,通过上述各制造方法而获得的光学活性高分子,为了使光学纯度为95.00%ee以上,例如,在通过丙交酯法制造聚乳酸的情况下,优选将通过晶析操作而使光学纯度提高到了95.00%ee以上的光学纯度的丙交酯进行聚合。
〔光学活性高分子的重均分子量〕
本实施方式涉及的光学活性高分子的重均分子量(Mw)为5万~100万。
如果光学活性高分子的重均分子量的下限小于5万,则在将光学活性高分子制成成型体时的机械强度变得不充分。光学活性高分子的重均分子量的下限优选为10万以上,进一步优选为20万以上。另一方面,如果光学活性高分子的重均分子量的上限超过100万,则将光学活性高分子制成成型体时的膜等的挤出成型等成型变难。重均分子量的上限优选为80万以下,进一步优选为30万以下。
此外,上述光学活性高分子的分子量分布(Mw/Mn),从高分子压电材料的强度的观点考虑,优选为1.1~5,更优选为1.2~4。进一步优选为1.4~3。
另外,聚乳酸系高分子的重均分子量Mw与分子量分布(Mw/Mn),使用凝胶渗透色谱(GPC),通过下述GPC测定方法进行测定。
-GPC测定装置-
Waters公司制GPC-100
-柱-
昭和电工公司制,Shodex LF-804
-样品的调制-
将聚乳酸系高分子在40℃溶解于溶剂(例如,氯仿)中,准备浓度1mg/ml的样品溶液。
-测定条件-
将样品溶液0.1ml在溶剂〔氯仿〕、温度40℃、1ml/分钟的流速的条件下导入到柱中。
用差示折射计测定在柱中被分离了的样品溶液中的样品浓度。利用聚苯乙烯标准试样制成通用标准曲线,算出聚乳酸系高分子的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn)。
聚乳酸系高分子可以使用市售的聚乳酸,可举出例如,PURAC公司制的PURASORB(PD,PL)、三井化学公司制的LACEA(H-100,H-400)等。
使用聚乳酸系树脂作为光学活性高分子时,为了使聚乳酸系树脂的重均分子量(Mw)为5万以上,优选通过丙交酯法或直接聚合法来制造光学活性高分子。
〔其它成分〕
本实施方式的高分子压电材料,在不损害本实施方式的效果的限度内,除了螺旋手性高分子以外,还可以含有聚偏二氟乙烯、以聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂为代表的公知的树脂、二氧化硅、羟基磷灰石、蒙脱石等无机填料、酞菁等公知的结晶成核剂等其它成分。
-无机填料-
例如,为了使高分子压电材料成为抑制了气泡等空隙的发生的透明的膜,可以在高分子压电材料中纳米分散羟基磷灰石等无机填料,但为了使无机填料纳米分散,凝集块的粉碎需要大的能量,此外,在填料不纳米分散的情况下,有时膜的透明度降低。当本实施方式涉及的高分子压电材料含有无机填料时,无机填料的含量相对于高分子压电材料全部质量优选小于1质量%。
另外,在高分子压电材料包含螺旋手性高分子以外的成分的情况下,螺旋手性高分子以外的成分的含量,相对于高分子压电材料全部质量,优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下。
-结晶促进剂(结晶成核剂)-
结晶促进剂只要是被认为有结晶化促进效果的结晶促进剂,就没有特别限定,但优选选择具有如下晶体结构的物质,所述晶体结构具有与聚乳酸的晶格的面间隔接近的面间隔。其原因是,面间隔越接近的物质,作为成核剂的效果越高。
可举出例如,作为有机系物质的苯基磺酸锌、多磷酸三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸酯、苯基膦酸锌、苯基膦酸钙、苯基膦酸镁、无机系物质的滑石、粘土等。
其中,最优选为面间隔与聚乳酸的面间隔类似,可获得良好的结晶形成促进效果的苯基膦酸锌。另外,所使用的结晶促进剂可以使用市售品。具体而言,可举出例如,苯基膦酸锌;Ecopromote(日产化学工业(株)制)等。
关于结晶成核剂的含量,相对于螺旋手性高分子100重量份,通常为0.01~1.0重量份,优选为0.01~0.5重量份,从更良好的结晶促进效果和维持生物质度的观点考虑,特别优选为0.02~0.2重量份。结晶成核剂的上述含量如果小于0.01重量份,则结晶促进的效果不充分,如果超过1.0重量份,则变得不易控制结晶化的速度,有高分子压电材料的透明性降低的倾向。
另外,关于高分子压电材料,从透明性的观点考虑,优选不含螺旋手性高分子以外的成分。
<高分子压电材料的制造>
本实施方式的高分子压电材料通过将已经说明的聚乳酸系高分子等螺旋手性高分子以及根据需要的其它成分进行混合,制成混合物来获得。
混合物优选进行熔融混炼。
具体而言,例如,在将2种螺旋手性高分子进行混合的情况下、在螺旋手性高分子中混合上述无机填料、结晶成核剂的情况下,使用熔融混炼机〔东洋精机公司制,Laboplastomill mixer〕,将混合的螺旋手性高分子在混合机转速30rpm~70rpm、180℃~250℃的条件下进行5分钟~20分钟熔融混炼,从而可以获得多种螺旋手性高分子的掺混体、螺旋手性高分子与无机填料等其它成分的掺混体。
<高分子压电材料的制造方法>
本实施方式的高分子压电材料例如能够通过下述制造方法来制造,所述制造方法具备下述工序:将包含螺旋手性高分子的非晶状态的片加热而获得预结晶化片的第一工序,和以上述预结晶化片为主向单轴方向进行拉伸的第二工序。具体而言,可以通过日本特许4934235号公报、国际公开第2010/104196小册子所记载的方法来制造。
<高分子压电材料的物性>
通过使用本实施方式的高分子压电材料,在高分子压电材料的宽度方向两侧的端面形成一对端面导电体(电极)时,高分子压电材料的压电常数d14不会大幅降低。
〔压电常数(位移法)〕
在本实施方式中,高分子压电材料的压电常数是指如下测定的值。
将高分子压电材料,在拉伸方向(MD方向)上切割成40mm,在与拉伸方向正交的方向(TD方向)上切割成40mm,制作矩形的试验片。
在ULVAC公司制溅射薄膜形成装置JSP-8000的试验台上放置所得的试验片,通过旋转泵使涂布机室内为真空状态(例如,10-3Pa以下)。然后,使Ag(银)靶在施加电压280V、溅射电流0.4A)的条件下,对试验片的一个面进行500秒溅射处理。接着,对试验片的另一个面在同样的条件下进行500秒溅射处理,在试验片的两面被覆Ag,形成Ag的导电层。
对于在两面形成有Ag的导电层的40mm×40mm的试验片,在相对于高分子压电材料的拉伸方向(MD方向)成45°的方向上切割成32mm,在与成45°的方向正交的方向上切割成5mm,切出32mm×5mm的矩形的膜。将其作为压电常数测定用样品。
通过keyence公司制激光分光干涉型位移计SI-1000计测向所得的样品施加10Hz、300Vpp的交流电压时的、膜的位移的最大值与最小值的差分距离(difference distance)。将计测的位移量(mp-p)除以膜的基准长度30mm而得的值设为应变量,将该应变量除以施加于膜的电场强度((施加电压(V))/(膜厚))而得的值再乘以2而得的值设为压电常数d14
压电常数越高,则相对于施加于高分子压电材料的电压的、上述材料的位移越大,相反地相对于施加于高分子压电材料的力,所产生的电压越大,作为高分子压电材料是有用的。
具体而言,在25℃时通过位移法测定得到的压电常数d14优选为4pm/V以上,更优选为5pm/V以上,进一步优选为6pm/V以上,进一步更优选为8pm/V以上。
压电常数的上限没有特别限定,但从后述的透明性等的平衡的观点考虑,使用了螺旋手性高分子的压电材料中,优选为50pm/V以下,更优选为30pm/V以下。
〔结晶度〕
高分子压电材料的结晶度是通过DSC法而求出的,本实施方式的高分子压电材料的结晶度为20~80%,优选为50~70%。如果结晶度处于上述范围,则高分子压电材料的压电性、透明性的平衡好,而且拉伸高分子压电材料时,不易引起泛白、断裂,易于制造。
〔透明性(内部雾度)〕
高分子压电材料的透明性例如可以通过目视观察、雾度测定来评价。关于高分子压电材料的雾度,相对于可见光线的透射雾度优选为0.0%~50%,更优选为0.05%~30%。这里,雾度是对于厚度0.05mm的高分子压电材料,依照JIS-K7105,使用雾度测定机〔(有)东京电色制,TC-HIII DPK〕在25℃测定时的值,测定方法的详细内容在实施例中如后所述。高分子压电材料的雾度越低越好,但从与压电常数等的平衡的观点考虑,优选为0.01%~10%,进一步优选为0.1%~5%。另外,本申请中所谓“雾度”或“透射雾度”,是指本发明的高分子压电材料的内部雾度。所谓内部雾度是指在实施例中如后述那样将由上述高分子压电材料的外表面的形状引起的雾度除外的雾度。
<压电器件的结构>
本申请发明的压电器件中,将在高分子压电材料的主面设置的导电体的面积与在高分子压电材料的相反侧的面设置的导电体的面积之和设为D1。此外,将高分子压电材料的主面的未设置导电体的部分的面积与高分子压电材料的相反侧的面的未设置导电体的部分的面积之和设为D2。此时,将D1除以D2而得的D1/D2优选为10以上。D1/D2更优选为15以上,进一步优选为17以上。另外,如果D1/D2在上述范围内,则导电体的形状、主面的未设置导电体的部分的面积的形状没有限制。
本申请发明的压电器件中,与仅在高分子压电材料的一面有导电体的部分的面积即D2所对应的部位为成为一面电极的范围,为几乎不变形的部位。如果与该D2对应的部位的体积的比例多,则可以认为高分子压电材料的变形被压制。即,与几乎不变形的部位即D2对应的部位的附近,由于高分子压电材料的变形被压制,因此优选D1/D2大。如果D1/D2为10以上,则高分子压电材料的变形不易被压制,压电性变高。
此外,作为本申请发明的压电器件的导电体(电极),没有特别限制,但可使用例如,ITO、ZnO、IZO(注册商标)、铝等金属、导电性聚合物等。设置于高分子压电材料的主面(特别是表面侧)的导电体(电极)优选为具有透明性的导电体。这里,关于导电体,所谓具有透明性,具体而言,是指内部雾度为20%以下(全光线透射率为80%以上)。
本实施方式的压电器件10中,在第1高分子压电材料12的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低。
<形成粘接层的粘接剂>
虽然省略图示,但第1高分子压电材料12的背面12D与第1导电体14、第1高分子压电材料12的表面12C与第2导电体16可以介由粘接层而接合。作为形成粘接层(图2的粘接层18、图3的粘接层18、24也同样)的粘接剂,可使用例如丙烯酸系树脂、聚氨酯树脂、纤维素系、乙酸乙烯酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、尼龙-环氧系、氯乙烯树脂、氯丁橡胶系、氰基丙烯酸酯系、有机硅系、改性有机硅系、水性高分子-异氰酸酯系、丁苯橡胶系、腈橡胶系、缩醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、溴树脂、淀粉系、聚酯树脂、聚烯烃树脂等。
此外,导电体与粘接层可以使用具有两功能的同一材料。作为那样的导电性粘接剂,可使用例如,使导电性填料分散了的热固性树脂、热塑性树脂;使导电性高分子分散了的热固性树脂、热塑性树脂等。
作为导电性填料,可举出碳纤维、碳纳米纤维、炭黑、多层碳纳米管、单层碳纳米管、富勒烯等碳化合物;金、银、铜、铝等金属;氧化硅、氧化钛、氧化锆、ITO等金属氧化物。
作为导电性高分子,可举出聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩(或在其中掺杂有聚苯乙烯磺酸)等。
〔粘接剂的动态粘弹性和损耗角正切的测定〕
粘接剂的动态粘弹性和损耗角正切的测定方法,对干燥后,在25℃能够自支持膜化的粘接剂(在25℃为固体的粘接剂)与在25℃不能自支持膜化的粘接剂(在25℃接近于液态的状态的粘接剂)不同。
干燥后,在25℃能够自支持膜化的粘接剂的情况下,在Teflon(注册商标)制膜上涂布粘接剂进而重叠Teflon(注册商标)制膜后,用设定于80℃的压制机压制30分钟而干燥,获得粘接剂膜。将该膜切出5mm×30mm,使用测定装置(Rheometrics公司制RSA2),在测定温度25℃、测定频率0.01Hz的条件下测定动态固体粘弹性(拉伸模式),获得拉伸储存弹性模量E’(Pa)和损耗角正切。
另一方面,干燥后,在25℃不能自支持膜化的粘接剂的情况下,即在25℃接近于液态的状态的粘接剂的情况下,在测定夹具上涂布粘接剂后,用设定为80℃的烘箱干燥30分钟,在测定夹具上形成粘接层。使用测定装置(TAInstruments公司制ARES),在测定温度25℃、测定频率0.01Hz的条件下测定该粘接层的动态固体粘弹性(剪切模式),获得剪切储存弹性模量G’(Pa)和损耗角正切。
动态固体粘弹性测定中,测定相当于弹性的储存弹性模量E’或G’(Pa)、相当于粘性的损耗弹性模量E”或G”(Pa)、和为损耗弹性模量E”或G”与储存弹性模量E’或G’的比且反映振动吸收性的损耗角正切(tanδ)。
这里,从动态固体粘弹性测定获得剪切储存弹性模量G’的情况下,使用“E’=G’×3”的式子,可以换算成作为剪切储存弹性模量G’的3倍的值的E’。
粘接层的由在频率0.01Hz测定的25℃时的动态粘弹性测定获得的拉伸储存弹性模量E’(获得剪切储存弹性模量G’的情况下,剪切储存弹性模量G’的3倍的值“G’×3”)优选为1×102~1×109Pa,更优选为1×103~1×108Pa,进一步优选为1×104~1×107Pa。如果拉伸储存弹性模量E’为1×102Pa以上,则叠层膜对物理力的耐性变高(不易损坏)。如果拉伸储存弹性模量E’为1×109Pa以下,则压电器件变得易于位移,压电性变高。换言之,如果拉伸储存弹性模量E’小于1×102Pa,则有叠层膜对物理力的耐性变得不足的可能性,如果拉伸储存弹性模量E’大于1×109Pa,则压电器件变得不易位移。
此外,优选为粘接层的由在频率0.01Hz测定的25℃时的动态粘弹性测定获得的拉伸储存弹性模量E’为1×106Pa以上,并且损耗角正切为0.03以上。测定得到的压电器件的位移量为与高分子压电材料的厚度方向正交的方向的位移量。粘接层由于存在于高分子压电材料的厚度方向,因此,对于测定得到的位移量,不承担传递位移的作用。不如说是与压电器件的未形成导电体的部分(面积为D2)相同那样地,粘接层是否压制高分子压电材料的位移成为重点。即,优选使用拉伸储存弹性模量E’低的粘接剂(例如,1×105Pa以下),或拉伸储存弹性模量E’高但损耗角正切大,可以追随高分子压电材料的位移那样的粘接剂。在拉伸储存弹性模量E’高的粘接剂的情况下(例如,1×106Pa以上),损耗角正切优选为0.03以上,更优选为0.08以上,进一步优选为0.40以上。
〔叠层膜中的粘接层的厚度〕
根据下述式,计算构成压电器件的叠层膜中的粘接层的厚度。
粘接层的厚度=叠层膜的厚度-粘接剂涂布前的膜厚的和
这里,所谓粘接剂涂布前的膜厚的和,是指粘接剂涂布前的各膜单独的厚度的和。另外,粘接剂涂布前的膜厚的和,在高分子压电材料由单层膜构成的情况下,是指高分子压电材料单独的厚度。
关于粘接层的厚度,为了抑制高分子压电材料的位移的压制,可以认为优选尽量薄,但根据拉伸储存弹性模量E’或剪切储存弹性模量G’的3倍的值G’×3、损耗角正切不同,适合的粘接层的厚度不同。
如以上所说明地那样,在本申请发明的压电器件中,可使用压电常数d14大,透明性优异的高分子压电材料。因此,压电器件可以在扬声器、头戴式耳机、麦克风、水中麦克风、超声波转换器、超声波应用计测器、压电振子、机械过滤器、压电变压器、延迟装置、传感器、加速度传感器、冲击传感器、振动传感器、压敏传感器、触觉传感器、电场传感器、声压传感器、显示器、鼓风机、泵、可变焦镜头、隔音材料、防音材料、键盘、音响设备、信息处理机、计测设备、医用设备等各种领域中利用。
此外,本申请发明的压电器件,在高分子压电材料的宽度方向两侧的端面形成一对端面导电体(电极)时,高分子压电材料的压电常数d14不会大幅降低。因此,可以应用于扬声器、触摸面板等上述各种压电器件中。特别是,本申请发明的压电器件,在端面电极连接了引线的情况下,在压电器件的主面不配置引线,因此适合于要求压电器件的主面方向的透明性的用途中。具体而言,具备具有透明性的导电体(电极)的压电器件适合应用于扬声器、触摸面板、执行器(actuator)等中。
《第2实施方式》
接下来,对本发明涉及的压电器件的第2实施方式进行说明。另外,关于与上述的第1实施方式相同的构成部分,附上同一编号而省略其说明。
如图2所示,压电器件50具备:膜状第1高分子压电材料(高分子压电材料)12,设置于第1高分子压电材料12的主面(本实施方式中为背面12D)的第1导电体14,和设置于第1高分子压电材料12的表面12C(与第1导电体14相反侧的面)的第2导电体16。此外,压电器件50具备:介由粘接层18而在设置于第1高分子压电材料12的表面12C上的第2导电体16表面粘接的膜状第2高分子压电材料(其它高分子压电材料)20。压电器件50具备:在第2高分子压电材料20的表面20C(与粘接层18相反侧的面)沿厚度方向设置的第3导电体22。
此外,压电器件50具备:在第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20的宽度方向(相对于箭头B所示的主面为平行方向)的一方的端面12E、20E上连续设置的第1端面导电体30。进而,压电器件50具备:在第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20的宽度方向的另一方的端面12F、20F上连续设置的第2端面导电体32。第1端面导电体30,以与第1导电体14和第3导电体22接触而导通且不与第2导电体16接触的方式配置。第2端面导电体32,以与第2导电体16接触而导通且不与第1导电体14和第3导电体22接触的方式配置。
压电器件50中,由第1导电体14、第3导电体22和第1端面导电体30形成一方的电极52(本实施方式中,例如-电极),由第2导电体16与第2端面导电体32形成另一方的电极54(本实施方式中,例如+电极)。构成电极52的第1端面导电体30与构成电极54的第2端面导电体32中,介由引线44而连接有电路46。
压电器件50中,将在第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20)的主面设置的导电体的面积与在第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20)的相反侧的面设置的导电体的面积之和设为D1。此外,将第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20)的主面的未设置导电体的部分的面积与第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20)的相反侧的面的未设置导电体的部分的面积之和设为D2。此时,将D1除以D2而得的D1/D2优选为10以上。
另外,2层结构时,关于各个高分子压电材料,D1/D2优选为10以上。D1/D2更优选为15以上,进一步优选为17以上。另外,如果D1/D2在上述范围内,则导电体的形状、主面的未设置导电体的部分的面积的形状没有限制。
此外,一般而言,构成压电器件的高分子压电材料,如果压电常数d14相同,则其位移量与电场强度成比例。此外,在使用了相同电源的情况下,如果高分子压电材料的厚度为1/2,则高分子压电材料的位移量为约2倍。因此,如果叠层高分子压电材料,则位移大,表观的压电常数d14变大。例如,如果叠层2层高分子压电材料,则理想地,可以认为表观的压电常数d14接近于约2倍。
然而,一般而言,在叠层多个高分子压电材料的情况下,需要使导电体(电极)介于各高分子压电材料之间,因此难以高效率地进行电极的配置与布线对电极的连接。
通过使压电器件50为上述构成,在第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20的叠层膜的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低。此外,在叠层膜的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低,因此,即使使高分子压电材料叠层,也能够有效地进行电压的施加或电流的取出。
<压电器件50的制造方法>
接下来,对本发明涉及的压电器件50的制造方法的第2实施方式进行说明。
在第2高分子压电材料20的表面20C,除去宽度方向的另一方的端部20B侧而设置第3导电体22。第3导电体22,例如,将第2高分子压电材料20的表面的端部20B侧掩蔽,通过金属蒸镀或导电性聚合物来形成。另外,可以将第3导电体22介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第2高分子压电材料20的表面。
在第1高分子压电材料12的表面12C,除去宽度方向的一方的端部12A侧而设置第2导电体16。第2导电体16通过与第3导电体22同样的方法来形成。另外,可以将第2导电体16介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第1高分子压电材料12的表面。
进而,在第1高分子压电材料12的背面12D,除去宽度方向的另一方的端部12B侧而设置第1导电体14。第1导电体14通过与第2导电体16同样的方法来形成。
然后,在第2高分子压电材料20的背面涂布用于形成粘接层18的粘接剂,使第1高分子压电材料12的表面12C的第2导电体16贴合。
进而,在叠层有第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20等的叠层膜的宽度方向的一方的端面12E、20E侧沿着厚度方向形成第1端面导电体30。第1端面导电体30,以与第1导电体14和第3导电体22接触且不与第2导电体16接触的方式形成。
此外,在叠层有第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20等的叠层膜的宽度方向的另一方的端面12F、20F侧沿着厚度方向形成第2端面导电体32。第2端面导电体32以与第2导电体16接触且不与第1导电体14和第3导电体22接触的方式形成。
第1端面导电体30和第2端面导电体32,例如,通过在叠层有第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20等的叠层膜的端面涂布导电糊来形成。
根据这样的压电器件50的制造方法,在叠层有第1高分子压电材料12和第2高分子压电材料20等的叠层膜的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低。此外,在叠层膜的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低,因此,即使使高分子压电材料叠层,也能够有效地进行电压的施加或电流的取出。
《第3实施方式》
接下来,对本发明涉及的压电器件的第3实施方式进行说明。另外,对于与上述第1和第2实施方式相同的构成部分,附上同一编号而省略其说明。
<压电器件100的构成>
图3中,以截面图显示第3实施方式的压电器件100。图4中,以分解构成图显示第3实施方式的压电器件100。
如图3和图4所示,压电器件100具备:作为膜状高分子压电材料的一例的第1高分子压电材料12、沿厚度方向设置于第1高分子压电材料12的主面(本实施方式中为背面12D)的第1导电体14、和沿厚度方向设置于第1高分子压电材料12的表面12C(与第1导电体14相反侧的面)的第2导电体16。此外,压电器件100具备:介由粘接层18而在设置于第1高分子压电材料12的表面12C上的第2导电体16表面粘接的膜状第2高分子压电材料(其它高分子压电材料)20。此外,压电器件100具备:沿厚度方向设置于第2高分子压电材料20的表面20C(与粘接层18相反侧的面)的第3导电体22。
此外,压电器件100具备:介由粘接层24而在设置于第2高分子压电材料20的表面20C上的第3导电体22表面粘接的膜状第3高分子压电材料26。进而,压电器件100具备:沿厚度方向设置于第3高分子压电材料26的表面26C(与粘接层24相反侧的面)的第4导电体28。
即,压电器件100中,在相对于第1高分子压电材料12的背面12D(主面)为正交的方向(箭头A所示的厚度方向),依次叠层有第1导电体14、第1高分子压电材料12、第2导电体16、粘接层18、第2高分子压电材料20、第3导电体22、粘接层24、第3高分子压电材料26和第4导电体28。该压电器件100成为具备第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的3层结构。
第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26从俯视图上分别形成为大致矩形(参照图7A、图7B、图7C)。在第1高分子压电材料12的沿着宽度方向(相对于箭头B所示的主面为平行方向)的一方的端部12A的表面12C,未形成第2导电体16(参照图7C)。在第1高分子压电材料12的其它表面12C,即第1高分子压电材料12的包含宽度方向的另一方的端部12B侧的表面12C形成有第2导电体16。在第1高分子压电材料12的沿着宽度方向的另一方的端部12B的背面12D,未形成第1导电体14(参照图8C)。在第1高分子压电材料12的其它背面12D,即第1高分子压电材料12的包含宽度方向的一方的端部12A侧的背面12D,形成有第1导电体14。
在第2高分子压电材料20的沿着宽度方向的另一方的端部20B的表面20C,未形成第3导电体22(参照图7B)。在第2高分子压电材料20的其它表面20C,即第2高分子压电材料20的包含宽度方向的一方的端部20A侧的表面20C形成有第3导电体22。
在第3高分子压电材料26的沿着宽度方向的一方的端部26A的表面26C,未形成第4导电体28(参照图7A)。在第3高分子压电材料26的其它表面26C,即第3高分子压电材料26的包含宽度方向的另一方的端部26B侧的表面26C形成有第4导电体28。
进而,如图3所示,压电器件100具备:在第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的宽度方向(相对于箭头B所示的主面为平行方向)的一方的端面12E、20E、26E上连续设置的第1端面导电体30。压电器件100具备:在第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的宽度方向的另一方的端面12F、20F、26F上连续设置的第2端面导电体32。第1端面导电体30,以与第1导电体14和第3导电体22接触而导通且不与第2导电体16和第4导电体28接触的方式配置。第2端面导电体32,以与第2导电体16和第4导电体28接触而导通且不与第1导电体14和第3导电体22接触的方式配置。
压电器件100中,由第1导电体14、第3导电体22和第1端面导电体30形成一方的电极40(本实施方式中,例如-电极),由第2导电体16、第4导电体28和第2端面导电体32形成另一方的电极42(本实施方式中,例如+电极)。构成电极40的第1端面导电体30与构成电极42的第2端面导电体32中,介由引线44而连接有电路46。电路46,例如,通过向电极40和电极42施加规定的电压,以第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26为主在与厚度方向正交的方向上变形。
如图3所示,压电器件100中,将在第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20、或第3高分子压电材料26)的主面上设置的导电体的面积与在第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20、或第3高分子压电材料26)的相反侧的面上设置的导电体的面积之和设为D1。此外,将第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20、或第3高分子压电材料26)的主面的未设置导电体的部分的面积与第1高分子压电材料12(或第2高分子压电材料20、或第3高分子压电材料26)的相反侧的面的未设置导电体的部分的面积之和设为D2。此时,将D1除以D2而得的D1/D2优选为10以上。
另外,3层结构时,对于各高分子压电材料,D1/D2优选为10以上。此外,D1/D2更优选为15以上,进一步优选为17以上。另外,如果D1/D2在上述范围内,则导电体的形状、主面的未设置导电体的部分的面积的形状没有限制。
此外,第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26,包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,通过DSC法获得的结晶度为20%~80%。
通过使压电器件100为上述构成,在叠层有第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的叠层膜的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的压电常数d14不会大幅降低。此外,在叠层膜的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低,因此,即使使第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26叠层,也能够有效地进行电压的施加或电流的取出。
<压电器件100的制造方法>
接下来,对压电器件的制造方法的第3实施方式进行说明。
在图7A~图7C和图8A~图8C中,显示出压电器件100的制造方法的第3实施方式。
如图7A所示,膜状第3高分子压电材料26在俯视图上(从第3高分子压电材料26的表面26C观察)形成为矩形。即,第3高分子压电材料26具备:对置配置的一对长边1a、1c,以及与长边1a、1c大致正交的一对短边1b、1d。第3高分子压电材料26的长边1a,例如,配置在相对于第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向)在图中的下方侧成约45°的方向上。另外,关于第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向),不限定于本实施方式,能够变更。
在第3高分子压电材料26的表面26C,除去宽度方向上的一方的长边1c侧的端部而设置有第4导电体28。第4导电体28,例如,通过将第3高分子压电材料26的表面26C的长边1c侧的端部掩蔽,设置金属蒸镀或导电性聚合物而形成。另外,可以将第4导电体28介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第3高分子压电材料26的表面26C。此外,如图8A所示,在第3高分子压电材料26的背面26D,未形成导电体。
如图7B所示,膜状第2高分子压电材料20在俯视图上形成为矩形,具备长边2a、2c和短边2b、2d。第2高分子压电材料20的长边2a,例如,配置在相对于第2高分子压电材料20的单轴拉伸方向F(MD方向)在图中的上方侧成约45°的方向上。即,第2高分子压电材料20的单轴拉伸方向F(MD方向)为,相对于第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向)为交叉(本实施方式中为正交)的方向。另外,关于第2高分子压电材料20的单轴拉伸方向F(MD方向),不限定于本实施方式,能够变更。
在第2高分子压电材料20的表面20C,除去宽度方向上的另一方的长边2a侧的端部而设置有第3导电体22。第3导电体22,通过与第4导电体28同样的方法来形成。另外,可以将第3导电体22介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第2高分子压电材料20的表面20C。如图8B所示,在第2高分子压电材料20的背面20D,未形成导电体。
如图7C所示,膜状第1高分子压电材料12在俯视图上形成为矩形,具备长边3a、3c和短边3b、3d。第1高分子压电材料12的长边3a,例如,配置在相对于第1高分子压电材料12的单轴拉伸方向E(MD方向)在图中的下方侧成约45°的方向上。第1高分子压电材料12的单轴拉伸方向E(MD方向)为,与第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向)基本相同的方向。另外,关于第1高分子压电材料12的单轴拉伸方向E(MD方向),不限定于本实施方式,能够变更。
在第1高分子压电材料12的表面12C,除去长边3c侧的端部而设置有第2导电体16。第2导电体16通过与第4导电体28同样的方法来形成。另外,可以将第2导电体16介由粘接剂所形成的粘接层而粘接于第1高分子压电材料12的表面12C。
如图8C所示,在第1高分子压电材料12的背面12D,除去长边3a侧的端部而设置有第1导电体14。第1导电体14通过与第2导电体16同样的方法来形成。
然后,如图3和图4所示,在第2高分子压电材料20的背面20D涂布用于形成粘接层18的粘接剂,使第1高分子压电材料12的表面12C的第2导电体16贴合。此时,以长边3a与长边2a、长边3c与长边2c、短边3b与短边2b、短边3d与短边2d重叠的方式贴合。进而,在第3高分子压电材料26的背面26D涂布用于形成粘接层24的粘接剂,使第2高分子压电材料20的表面20C的第3导电体22贴合。关于形成粘接层18、24的粘接剂,在下文说明。
进而,如图3和图4所示,在叠层有第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20、和第3高分子压电材料26等的叠层膜的宽度方向的一方(长边3c、2c、1c侧)的端面12E、20E、26E沿着厚度方向形成第1端面导电体30。此外,在叠层有第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20、和第3高分子压电材料26等的叠层膜的宽度方向的另一方(长边3a、2a、1a侧)的端面12F、20F、26F沿着厚度方向形成第2端面导电体32。第1端面导电体30和第2端面导电体32,例如,通过在第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的端面涂布导电糊来形成。
根据这样的压电器件100的制造方法,在叠层有第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26等的叠层膜的宽度方向两侧的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的压电常数d14不会大幅降低。此外,在叠层膜的端面形成第1端面导电体30和第2端面导电体32时,压电常数d14不会大幅降低,因此,即使使高分子压电材料叠层,也能够有效地进行电压的施加或电流的取出。
此外,压电器件100中,作为高分子压电材料,例如,在使用了以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层、或以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层的情况下,如果使电场的方向反向,则发生相反的变形。此外,以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层、与以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层,相对于电场成为相反的变形。因此,在叠层高分子压电材料的情况下,需要考虑电压的方向、高分子压电材料的单轴拉伸方向(MD方向)、以及以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层或以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层,以使各高分子压电材料的位移的方向一致的方式配置。
作为以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层,例如,有以L-乳酸的均聚物(PLLA)等作为主成分的层,作为以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层,例如,有以D-乳酸的均聚物(PDLA)作为主成分的层。
图3所示的压电器件100中,按照构成电极40的第1导电体14、第1高分子压电材料12、构成电极42的第2导电体16、第2高分子压电材料20、构成电极40的第3导电体22、第3高分子压电材料26、构成电极42的第4导电体28的顺序进行配置。因此,第2高分子压电材料20的电压的方向与第1高分子压电材料12、第3高分子压电材料26的电压的方向相反。
例如,如图5所示,第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26由以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成时,优选使第2高分子压电材料20的单轴拉伸方向F(MD方向)与第1高分子压电材料12、第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向)交叉(本实施方式中为正交)的方式配置。由此,可以使第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的位移的方向一致。另外,如果为“以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层”,则可以包含其它成分,例如,可以包含L体和D体。这里,以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层中,优选至少包含70%以上螺旋手性高分子的L体。
此外,例如,如图6所示,第1高分子压电材料12和第3高分子压电材料26由以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成,并且第2高分子压电材料20由以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层形成时,优选将第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的单轴拉伸方向E(MD方向)配置在基本相同的方向上。由此,可以使第1高分子压电材料12、第2高分子压电材料20和第3高分子压电材料26的位移的方向一致。
这里,以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层中,优选至少包含70%以上螺旋手性高分子的D体。另外,如果为“以螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层”或“以螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层”,则可以包含其它成分,例如,可以包含L体和D体。
《其它实施方式》
另外,第1实施方式~第3实施方式的压电器件中,对高分子压电材料为1层、2层、3层的情况进行了说明,但不限定于这些,可以为叠层有4层以上高分子压电材料的结构。即,本发明中,高分子压电材料不限定于1层或2层,高分子压电材料可以为3层以上,只要是具备本发明的构成,就能够适用。
叠层4层以上高分子压电材料的结构中,优选为在各高分子压电材料的主面侧间存在有导电体的叠层膜。进而,在各高分子压电材料之间在厚度方向配置的多个导电体,优选交替地与第1端面导电体(一方的电极)、第2端面导电体(另一方的电极)导通。由此,即使在叠层4层以上的高分子压电材料的情况下,也可以高效地配置电极。
此外,第1实施方式~第3实施方式的压电器件中,在矩形的高分子压电材料的主面的端部沿着长度方向设置未设置导电体的部位,但不限定于此。例如,如图9所示,可以在矩形的高分子压电材料112的主面的端部沿着与长度方向正交的方向,设置未设置导电体114的部位116。该情况下,例如,优选在高分子压电材料112的长度方向的两侧的端面设置第1端面导电体30和第2端面导电体32。
此外,第1实施方式~第3实施方式的压电器件中,在与矩形的高分子压电材料的长度方向正交的方向的两侧具备第1端面导电体和第2端面导电体,但不限定于此。例如,也可以为在高分子压电材料的长度方向的端面具备第1端面导电体或第2端面导电体的构成。即,高分子压电材料的“宽度方向”的含义不限定于与高分子压电材料的长度方向正交的方向,还包含高分子压电材料的长度方向。
此外,如图10所示,可以为在高分子压电材料12的宽度方向(与长度方向正交的方向)的一方的端面具备第1端面导电体130,并且在高分子压电材料12的一方的端面以外的另一方的端面(例如,与一方的端面正交的端面)以不与第1端面导电体130接触的方式具备第2端面导电体132的构成。同样地,如图11所示,可以为在高分子压电材料112的宽度方向(长度方向)的一方的端面具备第1端面导电体134,并且在高分子压电材料112的一方的端面以外的另一方的端面(例如,与一方的端面正交的端面)以不与第1端面导电体134接触的方式具备第2端面导电体136的构成。
实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明的实施方式,但本实施方式只要不超出其主旨,则不限定于以下的实施例。
〔制造例1〕
使三井化学(株)制聚乳酸系树脂(注册商标LACEA,H-400(重均分子量Mw:20万)10g和氯仿(和光纯药工业株式会社制,和光一级)200g在室温溶解而制成聚乳酸溶液。接下来,使相对于上述聚乳酸100重量份为1重量份的作为稳定剂(B)的碳化二亚胺化合物的CARBODILITE(日清纺chemical株式会社,LA-1)、和氯仿10g在室温溶解,制成稳定剂溶液。
将上述聚乳酸溶液和上述稳定剂溶液在室温混合,搅拌30分钟。将该溶液在50℃、0.2个大气压放置12小时,干燥,获得了混合固体。将混合固体在205℃进行1分钟热压后,用设定为20℃的压制机压制而获得了骤冷膜。将上述骤冷膜的对置的2边用夹具固定,在与固定的2边正交的方向(MD方向)上一边加热至70℃一边单轴拉伸至3.3倍,获得了拉伸膜。将所得的拉伸膜在130℃退火600秒后,骤冷,获得了膜状高分子压电材料。
〔实施例1〕
从表面观察由制造例1制作的膜状高分子压电材料,在相对于高分子压电材料的单轴拉伸方向(MD方向)成45°的方向切割为30mm的长度,在与成45°的方向正交的方向切割为40mm的长度,切出宽度30mm×长度40mm的膜。此时,将膜的4边如图7A所示设为1a、1b、1c、1d。将膜的1c侧的端部的宽度2mm×长度40mm用Kapton带(日东电工株式会社,P-221)掩蔽,使用蒸镀装置(株式会社昭和真空,SIP-600)对膜表面蒸镀铝(导电体)而制作膜A(相当于第3高分子压电材料26)。
另外,如图8A所示,在膜A的背面未蒸镀铝。
从表面观察由制造例1制作的膜状高分子压电材料,在与相对于高分子压电材料的拉伸方向(MD方向)成45°的方向正交的方向切割为30mm的长度,在成45°的方向切割成40mm的长度,切出宽度30mm×长度40mm的膜。此时,将膜的4边如图7B所示设为2a、2b、2c、2d。将膜的2a侧的端部宽度2mm×长度40mm用Kapton带掩蔽,使用蒸镀装置对膜表面蒸镀铝而制作膜B(相当于第2高分子压电材料20)。
另外,如图8B所示,在膜B的背面未蒸镀铝。
从表面观察由制造例1制作的膜状高分子压电材料,在相对于高分子压电材料的拉伸方向(MD方向)成45°的方向切割成30mm的长度,在与成45°的方向正交的方向切割成40mm的长度,切出宽度30mm×长度40mm的膜。此时,将膜的4边如图7C所示设为3a、3b、3c、3d。将膜的3c侧的端部的宽度2mm×长度40mm用Kapton带掩蔽,使用蒸镀装置对膜表面蒸镀铝。
进而,如图8C所示,对于膜背面,将3a侧的端部的宽度2mm×长度40mm用Kapton带掩蔽,使用蒸镀装置对膜背面蒸镀铝而制作膜C(相当于第1高分子压电材料12)。
在室温在膜C的表面涂布作为粘接剂的JA-7562(住友3M株式会社),与膜B的背面粘合。此时,以3a与2a、3b与2b、3c与2c、3d与2d重叠的方式粘合。进而,在粘合了的膜的表面涂布JA-7562,与膜A的背面粘合。此时,以2a与1a、2b与1b、2c与1c、2d与1d重叠的方式粘合。将该膜用设定为80℃的压制机压制30分钟并干燥。将该膜的1a侧切割成宽度1mm×长度40mm,将1c侧切割成宽度1mm×长度40mm,将1b侧切割成宽度28mm×长度4mm,将1d侧切割成宽度28mm×长度4mm,获得了宽度28mm×长度32mm的叠层膜。进而,在叠层膜的1a侧端面、和1c侧端面的整面,涂布作为端面导电体的银糊(株式会社nilaco Ag-400150),在室温干燥30分钟。
〔实施例2〕
使膜A、膜B、膜C的宽度为20mm,除此以外,与实施例1同样地进行,获得了宽度18mm×长度32mm的叠层膜。
〔比较例1〕
使膜A、膜B、膜C的宽度为10mm,除此以外,与实施例1同样地进行,获得了宽度8mm×长度32mm的叠层膜。
〔实施例3〕
作为粘接剂使用Arabic yamato(yamato株式会社),除此以外,与实施例1同样地操作,制作叠层膜。
〔实施例4〕
作为粘接剂使用SK Dyne 1499(总研化学株式会社),除此以外,与实施例1同样地操作,制作叠层膜。
〔比较例2〕
作为粘接剂使用Arabic yamato,除此以外,与比较例1同样地操作,制作叠层膜。
〔比较例3〕
作为粘接剂使用SK Dyne 1499,除此以外,与比较例1同样地操作,制作叠层膜。
〔比较例4〕
作为粘接剂使用EW2050(住友3M株式会社),除此以外,与比较例1同样地操作,制作叠层膜。
<物性测定和评价>
关于如上所述而获得的实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜,测定D1/D2、叠层膜中的粘接层的厚度(μm)、压电常数d14(pm/V)。此外,测定实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜中使用的粘接剂的储存弹性模量(Pa)、损耗角正切。将其结果示于表1中。
此外,关于由制造例1制作的膜状高分子压电材料(叠层前的高分子压电材料),测定压电常数d14、结晶度和内部雾度。
另外,具体而言,如下测定。
[表1]
〔D1/D2〕
实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜中,将设置于高分子压电材料(3层结构中为各高分子压电材料)的主面的导电体的面积与设置于高分子压电材料(3层结构中为各高分子压电材料)的相反侧的面的导电体的面积之和设为D1(mm2)。此外,将第1高分子压电材料12的主面的未设置导电体的部分的面积与第1高分子压电材料12的相反侧的面的未设置导电体的部分的面积之和设为D2(mm2)。进而,算出将D1除以D2而得的D1/D2。
〔叠层膜中的粘接层的厚度〕
测定实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜的厚度(μm),按照下述式,计算叠层膜中的粘接层的厚度(μm)。
粘接层的厚度=叠层膜的厚度-粘接剂涂布前的膜厚的和
〔储存弹性模量和损耗角正切〕
干燥后,在25℃能够自支持膜化的粘接剂的情况下,在Teflon(注册商标)制膜上涂布粘接剂进而重叠Teflon(注册商标)制膜后,用设定为80℃的压制机压制30分钟并干燥,获得了粘接剂膜。将该膜切出5mm×30mm,使用测定装置(Rheometrics公司制RSA2)在测定温度25℃、测定频率0.01Hz的条件下测定动态固体粘弹性(拉伸模式),获得了拉伸储存弹性模量E’(Pa)和损耗角正切。
干燥后,在25℃不能够自支持膜化的粘接剂的情况下,在测定夹具上涂布粘接剂后,用设定为80℃的烘箱干燥30分钟,在测定夹具上形成粘接层。使用测定装置(TAInstruments公司制ARES)在测定温度25℃、测定频率0.01Hz的条件下测定该粘接层的动态固体粘弹性(剪切模式),获得了剪切储存弹性模量G’(Pa)和损耗角正切。
由动态固体粘弹性测定获得剪切储存弹性模量G’的情况下,使用“E’=G’×3”的式子,使剪切储存弹性模量G’乘以3倍而换算成E’。
〔压电常数d14(采用位移法)〕
通过keyence公司制激光分光干涉型位移计SI-1000计测对实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜施加10Hz、300Vpp的交流电压时的、膜的位移的最大值与最小值的差分距离。
将计测的位移量(mp-p)除以膜的基准长度30mm而得的值设为应变量,将该应变量除以施加于膜的电场强度((施加电压(V))/(膜厚))而得的值再乘以2而得的值设为压电常数d14(pm/V)。
〔结晶度〕
将制造例1的膜状高分子压电材料准确称量5mg,使用差示扫描型量热计(perkinelmer公司制DSC-1),在升温速度10℃/分钟的条件下测定,获得了熔化吸热曲线。由所得的熔化吸热曲线获得了结晶度。
〔雾度(内部雾度)〕
本申请所谓的“雾度”或“透射雾度”,是指本发明的高分子压电材料的内部雾度,测定方法通过一般的方法测定。具体而言,制造例1的膜状高分子压电材料的内部雾度值,在下述测定条件下使用下述装置,测定厚度方向的光透射性,从而测定。关于高分子压电材料的内部雾度(以下,也称为内部雾度(H1)),预先在2块玻璃板之间仅夹持硅油(信越化学工业株式会社制信越silicone(商标),型号:KF96-100CS)而测定雾度(H2),接下来将用硅油均匀地涂覆表面的膜用2块玻璃板夹持而测定雾度(H3),如下述式那样地得到它们的差,从而获得了高分子压电材料的内部雾度(H1)。
内部雾度(H1)=雾度(H3)-雾度(H2)
为了测定高分子压电材料的雾度值,对于雾度(H2)和雾度(H3),在下述测定条件下使用下述装置,测定厚度方向的光透射性,从而算出高分子压电材料的内部雾度(H1)。
测定装置:东京电色公司制,HAZE METER TC-HIIIDPK
试样尺寸:宽度3mm×长度30mm,厚度0.05mm
测定条件:依照JIS-K7105
测定温度:室温(25℃)
关于由制造例1制作的膜状高分子压电材料(叠层前的高分子压电材料),测定压电常数d14、结晶度和内部雾度,结果压电常数d14为6pm/V,结晶度为37.1%,内部雾度为0.7%。
作为实施例1、2和比较例1中使用的粘接剂,将JA-7562单独涂布在测定夹具上而形成厚度323μm的粘接层后,动态粘弹性测定(剪切模式)的结果是,所得的剪切储存弹性模量G’为1.67×104Pa,G’×3(=E’)为5.01×104Pa,损耗角正切为0.485。
作为实施例3和比较例2中使用的粘接剂,由Arabic yamato单独制作厚度237μm的膜后,动态粘弹性测定(拉伸模式)的结果是,所得的拉伸储存弹性模量E’为2.37×108Pa,损耗角正切为0.491。
作为实施例4和比较例3中使用的粘接剂,将SK Dyne 1499单独涂布在测定夹具上而形成厚度85μm的粘接层后,动态粘弹性测定(剪切模式)的结果是,所得的剪切储存弹性模量G’为3.22×103Pa,G’×3(=E’)为9.66×103Pa,损耗角正切为0.075。
作为比较例4中使用的粘接剂,由EW2050单独制作厚度91μm的膜后,动态粘弹性测定(拉伸模式)的结果是,所得的拉伸储存弹性模量E’为2.48×108Pa,损耗角正切为0.024。
实施例1~实施例4、比较例1~比较例4的叠层膜叠层有3层高分子压电材料。此外,制造例1中制作的膜状高分子压电材料,压电常数d14为6pm/V,因此叠层膜的压电常数d14优选接近于18pm/V。
此外,表1所示的实施例1、2和比较例1的叠层膜中,将使用了相同粘接剂JA-7562的情况下的D1/D2与压电常数d14的关系的图表示于图12中。
如表1和图12所示,实施例1~4的叠层膜中,在叠层膜的宽度方向两侧的端面形成由银糊形成的端面导电体时,压电常数d14都不会大幅降低。
日本申请2012-128295公开的全部内容通过参照而并入到本说明书中。
关于本说明书所记载的全部文献、专利申请和技术标准,各个文献、专利申请和技术标准通过参照而被并入,与具体并且分别记载的情况同等程度地通过参照并入到本说明书中。

Claims (10)

1.一种压电器件,其具有:
至少一层的膜状高分子压电材料,
在所述高分子压电材料的主面设置的第1导电体,
在所述高分子压电材料的与主面的所述第1导电体相反侧的面设置的第2导电体,
设置于所述高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,并以与所述第1导电体导通且不与所述第2导电体接触的方式配置的第1端面导电体,
设置于所述高分子压电材料的所述一方的端面以外的另一方的端面,并以与所述第2导电体导通且不与所述第1导电体和所述第1端面导电体接触的方式配置的第2端面导电体,和
将所述高分子压电材料与所述第1导电体或所述第2导电体进行粘接的粘接层,
将在所述高分子压电材料的主面设置的所述第1导电体的面积与在相反侧的面设置的所述第2导电体的面积之和设为D1,将主面的未设置所述第1导电体的面积与相反侧的面的未设置所述第2导电体的面积之和设为D2时,D1/D2为17以上,
所述粘接层的由在频率0.01Hz测定的25℃时的动态粘弹性测定获得的拉伸储存弹性模量E’为1×106Pa以上,并且损耗角正切为0.03以上。
2.根据权利要求1所述的压电器件,所述高分子压电材料包含重均分子量为5万~100万的具有光学活性的螺旋手性高分子,且由DSC法获得的结晶度为20%~80%。
3.根据权利要求1所述的压电器件,在所述高分子压电材料的主面侧形成的所述第2导电体的面,沿着厚度方向依次叠层有至少一层的膜状的其它高分子压电材料和所述其它高分子材料的主面侧的第3导电体,
所述第1端面导电体延伸到所述其它高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,并且所述第2端面导电体延伸到所述其它高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,
所述第3导电体以与所述第1端面导电体导通且不与所述第2端面导电体接触的方式配置。
4.根据权利要求1所述的压电器件,所述高分子压电材料对可见光线的透射雾度为0.0%~50%。
5.根据权利要求2所述的压电器件,所述螺旋手性高分子为具有包含下述式(1)所示重复单元的主链的聚乳酸系高分子,
6.根据权利要求2所述的压电器件,在所述高分子压电材料的主面侧形成的所述第2导电体的面沿着厚度方向叠层有至少一层的膜状的其它高分子压电材料,
所述高分子压电材料与所述其它高分子压电材料由以所述螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成,
所述高分子压电材料的单轴拉伸方向以与所述其它高分子压电材料的单轴拉伸方向交叉的方式配置。
7.根据权利要求2所述的压电器件,在所述高分子压电材料的主面侧形成的所述第2导电体的面沿着厚度方向叠层有至少一层的膜状的其它高分子压电材料,
所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的一方由以所述螺旋手性高分子的L体作为主要成分的层形成,并且
所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的另一方由以所述螺旋手性高分子的D体作为主要成分的层形成,
所述高分子压电材料的单轴拉伸方向以与所述其它高分子压电材料的单轴拉伸方向同方向地配置。
8.根据权利要求2所述的压电器件,所述螺旋手性高分子的光学纯度为95.00%ee以上。
9.一种压电器件的制造方法,是制造权利要求1或权利要求2所述的压电器件的方法,其具备下述工序:
在膜状高分子压电材料的主面,除去宽度方向的另一方的端部而形成第1导电体,并且在与所述第1导电体相反侧的面,除去宽度方向的一方的端部而形成第2导电体的工序,
在所述高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,以与所述第1导电体接触且不与所述第2导电体接触的方式形成第1端面导电体的工序,和
在所述高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,以与所述第2导电体接触且不与所述第1导电体接触的方式形成第2端面导电体的工序。
10.一种压电器件的制造方法,是制造权利要求3所述的压电器件的方法,其具备下述工序:
在膜状高分子压电材料的主面,除去宽度方向的另一方的端部而形成第1导电体,并且在与所述第1导电体相反侧的面,除去宽度方向的一方的端部而形成第2导电体的工序,
在膜状其它高分子压电材料的主面除去宽度方向的另一方的端部而形成第3导电体的工序,
使所述其它高分子压电材料的与主面的所述第3导电体相反侧的面、与所述高分子压电材料的形成有所述第2导电体的面,介由粘接层而粘接的工序,
在所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的宽度方向的一方的端面,以与所述第1导电体和所述第3导电体接触且不与所述第2导电体接触的方式形成第1端面导电体的工序,和
在所述高分子压电材料和所述其它高分子压电材料的宽度方向的另一方的端面,以与所述第2导电体接触且不与所述第1导电体和所述第3导电体接触的方式形成第2端面导电体的工序。
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