JP5510448B2 - 圧電発電装置 - Google Patents
圧電発電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5510448B2 JP5510448B2 JP2011504622A JP2011504622A JP5510448B2 JP 5510448 B2 JP5510448 B2 JP 5510448B2 JP 2011504622 A JP2011504622 A JP 2011504622A JP 2011504622 A JP2011504622 A JP 2011504622A JP 5510448 B2 JP5510448 B2 JP 5510448B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- surface electrode
- unimorph
- wiring
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 60
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 52
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 41
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 description 34
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 18
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 18
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012672 LiTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N potassium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [K+].[O-][Nb](=O)=O UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/304—Beam type
- H10N30/306—Cantilevers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/186—Vibration harvesters
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
マイクロ圧電発電については各種検討されているが、振動板と錘を組み合わせたユニモルフ構造が基本となっている。
Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Lyon, France,
June 10-14, 2007, p.891-894
本発明は、発電効率の高い圧電発電装置を提供することを目的とする。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。
図1は、第1実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図、図2は、図1に示す圧電発電装置の内部を示す平面図である。
図1、図2において、アルミナ、ステンレス、繊維強化プラスチック(FRP)等の強度の高い材料から形成された基板1上には、圧電体基板2が配置されている。
なお、ユニモルフ圧電体セル2aの数は、図1,図2では7つ示されているが、これに限るものではない。
以上のような1つのユニモルフ圧電体セル2aとその両面の第1、第2表面電極3、4は一つの発電動作部となる。
圧電体基板2上の複数の表面電極3、4のうち最も外側の両端寄りの第1表面電極3と第2表面電極4にはそれぞれ第1、第2配線5a、5bが接続されている。第1、第2配線5a、5bは、例えば、はんだを使用して接続してもよいし、ワイヤボンディングにより接続してもよい。
さらに、錘7は、比重及びヤング率の高い材料から形成することが好ましく、例えばステンレス、タングステン、鉛等の金属、或いは、ジルコニア等のセラミックが好ましく、また、圧電材料から形成してもよい。
なお、筐体8と基板1により囲まれる空間内は、空気で満たされた状態であってもよいが、窒素等の不活性ガスを封入し、或いは減圧された状態であってもよい。
まず、図3Aに示すように、例えばシリコンの基板1上に圧電体基板2を形成する。圧電体基板2として例えばPZT膜をCVD法により25μmの厚さに形成した後に、これをフォトリソグラフィー法によりパターニングし、例えば奥行きと幅がそれぞれ約5mmとなる大きさにする。PZT膜のヤング率は約65GPaである。
なお、凸状のユニモルフ圧電体セル2aの破損を防ぐために、研磨前に間隙2b内を樹脂などで埋め、研磨後に樹脂を溶剤により除去してもよい。
その後に、図1に示したように、エポキシ系封止剤9を介して外形立方体状の筐体8を基板1の周縁部上に接着固定する。
図4に示す圧電発電装置は、基板101上の支持部102に片持ち梁状に支えられた振動板103の自由端の下に錘104を取り付けた構造を有している。
図5は、第2実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図5において、第1実施形態と同様に、溝状の間隙2bにより分離された複数のユニモルフ圧電体セル2aを有する圧電体基板2が基板1上に取り付けられている。また、第1実施形態と同様に、ユニモルフ圧電体セル2aの一面上には第1表面電極3、他面上には第2表面電極4が形成され、さらに、複数のユニモルフ圧電体セル2aの自由端上には接着層6を介して錘7が載置されている。この場合にも、圧電体基板2の下部がユニモルフ圧電体セル2aの圧電支持部となっている。
なお、本実施形態では、絶縁部2cを介して複数のユニモルフ圧電体セル2aを2つの群に分けたが、複数のユニモルフ圧電体セル2aを3つ以上の群に分け、複数の電極対を形成してもよい。
図6は、第3実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図6において、第1実施形態と同様に、溝状の間隙2b、2dにより分離された複数のユニモルフ圧電体セル2aを有する圧電体基板2が基板1上に取り付けられている。また、第1実施形態と同様に、ユニモルフ圧電体セル2aの一面上には第1表面電極3、他面上には第2表面電極4が形成され、さらに、複数のユニモルフ圧電体セル2aの自由端上には接着層6を介して錘7が載置されている。この場合にも、圧電体基板2の下部がユニモルフ圧電体セル2aの圧電支持部となっている。
これにより、奥行きの広い第2の間隙2dに対して図中右側の群の複数のユニモルフ圧電体セル2aは、第1配線5aと第3配線5cの間に直列に接続されている。また、第2の間隙2dに対して図中左側の群の複数のユニモルフ圧電体セル2aは、第2の配線5bと第4の配線5dの間に直列に接続されている。
図7は、第4実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図7において、第1実施形態と同様に、溝状の間隙2bにより分離された複数のユニモルフ圧電体セル2aを有する圧電体基板2が基板1上に形成されている。また、第1実施形態と同様に、ユニモルフ圧電体セル2aの一面上には第1表面電極3が、他面上には第2表面電極4が形成されている。
続いて、第1実施形態と同様に、接着剤9により筐体8を基板1の上に接着する。
以上の圧電発電装置について、バイブレータを用いて錘7を振動させて加振試験を行ったところ、振動周波数1kHzで800μWの出力が得られた。
図8は、第5実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図8において、ユニモルフ圧電体セル2aを支える圧電体基板2の下部、即ち圧電支持部は、数mm以上の厚みを有し、第1実施形態で説明した基板1の機能を兼ね備えている。
複数のユニモルフ圧電体セル2aの自由端の上には、第1実施形態と同様に、接着層6を介して錘7が取り付けられている。
なお、筐体8と圧電体基板2により区画される空間内は、空気で満たされた状態であってもよいが、窒素等の不活性ガスを封入し、或いは減圧された状態にしてもよい。
また、圧電体基板2が基板1と兼用しているので、図1に示す基板1が不要になり、部品点数を少なくすることができる。
図9は、第6実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図9において、シリコン、セラミック、アルミナ、ステンレス等の強度の高い材料、又はFRP等の樹脂などから形成された基板1上には圧電体基板2が配置されている。圧電体基板2は第1実施形態に示した圧電材料から形成される。
接着層6については、ユニモルフ圧電体セル2aが変形してもユニモルフ圧電体セル2aを基板1から剥離させない材料で形成することが好ましく、ユニモルフ圧電体セル2aよりもヤング率が低くて接着性に優れた接着材、例えばシリコーン弾性樹脂から形成する。
圧電体基板2の上で最も両端寄りの第1表面電極3と第2表面電極4には、第1、第2の配線5a、5bが接続されている。また、基板1の上には、第1実施形態と同様に、圧電体基板2の変位を制限しない広さの内部空間を有する筐体8が封止剤9を介して取り付けられている。
図10は、第7実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図である。
図10において、第1実施形態と同様に、基板1上には圧電体基板2が形成され、圧電体基板2の上部には、互いに溝状の間隙2bを介して対向する複数の板状のユニモルフ圧電体セル2aが形成されている。
また、第1表面電極3aと第2表面電極4aは、圧電セル2aの間を仕切る間隙2bの底面上で互いに電気的に接続されている。
基板1の上には、第1実施形態と同様に、エポキシ系樹脂等の封止剤9を介して筐体8が取り付けられている。
上記の第1、第2表面電極3a、4aと絶縁膜14は例えば次のような方法で形成される。
さらに、図11Aに示すように、ダイシングソー等を使用して絶縁膜14に間隙2bを再び形成し、ユニモルフ圧電体セル2aの一面側で絶縁膜14を薄く残存させるとともに、圧電セル2aの他面側を露出させる。
次に、図11Bに示すように、ユニモルフ圧電体セル2aの露出面と絶縁膜14の上に、例えばスパッタ法により第2の導電膜16を形成する。
以上のように、2層以上の積層構造を有する電極の変形しにくさは、積層構造を構成する各層のヤング率と厚さの積の和で定量的に表すことができる。
図12は、第8実施形態に係る圧電発電装置を示す断面図、図13は、図12に示す圧電発電装置の内部を示す平面図である。
図12、図13において、アルミナ、ステンレス、FRP等の強度の高い材料から形成された基板21上には圧電体基板22が載置されている。圧電体基板22は、例えば第1実施形態において例示した圧電体基板2の材料から選択してもよし、その他の圧電材料を採用してもよい。
なお、第1、第2表面電極24、25は、セラミックス焼成後に、第1〜第7実施形態に示したと同様な方法で、第1表面電極3,3a、第2表面電極4、4aと同じ方法で形成されてもよい。
1つのバイモルフ電圧セル23において、第1表面電極24と第2表面電極26の間の電圧は、第1圧電層22aの両面と第2圧電層22bの両面にそれぞれ発生する電圧の合計となる。
これに対し、図4に示した従来の圧電発電装置では、上下方向の振動周波数を1kHzとした場合に、約40μWの低い電力が出力される。
まず、図14Aに示すようなグリーンシート積層ブロック50を形成する。グリーンシート積層ブロック50は、図15A〜図15Eに示すような同じ平面形状を有する第1〜第5のグリーンシート積層ユニット51〜55を積層することにより形成される。
なお、第1グリーンシート41の下面には、第1導電性プラグ29aの下端に接続される第2端子30が形成されている。
グリーンシート積層ブロック50は大気中で脱脂された後に焼成され、これにより圧電材からなる焼結体が形成される。脱脂のための加熱温度は例えば約400℃であり、焼成のための加熱温度は例えば約1000℃である。
続いて、図12に示した錘34を接着剤33により複数のバイモルフ圧電体セル23の自由端に接着する。
まず、図16Aに示すように、圧電セラミック粉末とバインダー樹脂と可塑剤を含む圧電材からなる厚さ50μmの第4グリーンシート46をドクターブレード法により形成した後に、例えば10mm×5mmの大きさの四角形に切断する。
その後に、図16Dに示すように、溝47dが形成された第7のグリーンシート47を第6のグリーンシート上に載せる。第7のグリーンシートのうち溝47dの両側にはそれぞれ第15、第16及び第17のビアホール47a、47b、47cがパンチにより形成されている。
さらに、図16Eに示すように、溝47d内には、スクリーン印刷により樹脂ペースト40としてアクリル材を充填する。
ところで、第1〜第9のグリーンシート41〜49をそれぞれ幅100mm×奥行き100nmの平面形状に切断し、さらに、その平面領域を10×20に区画する。そして、第1〜第9のグリーンシート41〜49内で区画された領域毎に、図14Aに示した構造の第1〜第5グリーンシート積層ユニット51〜55を形成してもよい。これにより一体化した200個のグリーンシート積層ブロック50が形成される。そして、その一体化したグリーンシート積層ブロック50を焼結することにより、1つの焼結ブロックから400個の圧電素子を同時に形成することができ、大量生産が可能になる。
なお、上記した各実施形態では、圧電体セルを一列に形成した構造を例に挙げて説明しているが、これを複数列形成してもよい。
Claims (10)
- 間隙をおいて配置され、固定端と自由端を有する複数の圧電体と、
複数の前記圧電体のそれぞれの一面に形成される第1表面電極と、
複数の前記圧電体のそれぞれの反対面に形成される第2表面電極と、
複数の前記圧電体を跨ぎ、前記複数の前記圧電体が変形した状態で前記複数の前記圧電体が剥離せず、且つ前記複数の前記圧電体の変形を妨げない材料から形成された接着層により、複数の前記自由端に取り付けられる錘と、を有し、
前記圧電体は第1圧電層と第2圧電層を含み、前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に内部電極を有することを特徴とする圧電発電装置。 - 前記第1圧電層と前記第2圧電層は、前記固定端に対する前記錘の位置の変化により生じる圧電横効果により、第1電極と前記内部電極の間及び第2電極と前記内部電極の間にそれぞれ電位差が生じる圧電材から形成されることを特徴とする請求項1に記載の圧電発電装置。
- 前記第1圧電層と前記第2圧電層内のそれぞれの分極方向は、初期状態で相対的に逆向きに調整されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電発電装置。
- 前記第1圧電層と前記第2圧電層のそれぞれの分極方向は、初期状態で相対的に同じ向きに調整されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電発電装置。
- 複数の前記圧電体の前記固定端は、支持部に一体に形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電発電装置。
- 前記支持部の中には、複数の前記第1表面電極を接続する第1配線と、複数の前記内部電極を接続する第2配線と、複数の前記第2表面電極を接続する第3配線とが形成されていることを特徴とする請求項5に記載の圧電発電装置。
- 前記支持部の表面には、第1の配線に接続する第1端子と、第2の配線に接続する第2の端子と、第3の配線に接続する第3の端子が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の圧電発電装置。
- 前記圧電体と支持部は、1つの焼結体であることを特徴とする請求項3に記載の圧電発電装置。
- 前記間隙の中には、ヤング率が前記圧電体よりも小さい絶縁物が充填されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちいずれか1項に記載の圧電発電装置。
- 前記接着層は、前記複数の前記圧電体よりもヤング率が低い材料で
形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の圧電発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011504622A JP5510448B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-11-25 | 圧電発電装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009066085 | 2009-03-18 | ||
JP2009066085 | 2009-03-18 | ||
JP2011504622A JP5510448B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-11-25 | 圧電発電装置 |
PCT/JP2009/006346 WO2010106598A1 (ja) | 2009-03-18 | 2009-11-25 | 圧電発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010106598A1 JPWO2010106598A1 (ja) | 2012-09-13 |
JP5510448B2 true JP5510448B2 (ja) | 2014-06-04 |
Family
ID=42739272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011504622A Active JP5510448B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-11-25 | 圧電発電装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8207653B2 (ja) |
EP (1) | EP2410649B1 (ja) |
JP (1) | JP5510448B2 (ja) |
WO (1) | WO2010106598A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8283840B2 (en) * | 2009-06-15 | 2012-10-09 | Farrokh Mohamadi | High-efficiency compact miniaturized energy harvesting and storage device |
JPWO2011001515A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2012-12-10 | 富士通株式会社 | 加速度センサ、振動発電デバイス及び加速度センサの製造方法 |
WO2011104772A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 富士通株式会社 | 発電装置、発電方法及び発電装置の製造方法 |
JP2011004598A (ja) * | 2010-09-03 | 2011-01-06 | Seiko Epson Corp | 圧電型発電機および圧電型発電機を用いた電子機器 |
JP5520239B2 (ja) * | 2011-02-01 | 2014-06-11 | パナソニック株式会社 | 発電デバイスおよびそれを用いた発電モジュール |
CN103233966B (zh) * | 2012-12-21 | 2015-06-03 | 珠海一多监测科技有限公司 | 具有测温功能的智能螺栓 |
KR101338392B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2013-12-06 | 퍼스텍주식회사 | 압전 소자를 가지는 하이브리드 발전기 |
US9226481B1 (en) | 2013-03-14 | 2016-01-05 | Praveen Paripati | Animal weight monitoring system |
US9837933B2 (en) * | 2013-06-28 | 2017-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Energy harvester using mass and mobile device including the energy harvester |
US9444031B2 (en) * | 2013-06-28 | 2016-09-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Energy harvester using mass and mobile device including the energy harvester |
JP6432722B2 (ja) * | 2013-07-30 | 2018-12-05 | 俊 保坂 | 半導体センサー・デバイスおよびその製造方法 |
CN103884437B (zh) * | 2014-03-25 | 2016-11-02 | 杨志强 | 具有天线功能的散热器以及包括该散热器的测温装置 |
JP6406538B2 (ja) * | 2014-06-17 | 2018-10-17 | Toto株式会社 | トイレ装置用のリモコン装置 |
KR101691552B1 (ko) * | 2014-11-04 | 2016-12-30 | 삼성전자주식회사 | 에너지 하베스터 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003159697A (ja) * | 2000-12-22 | 2003-06-03 | Ngk Insulators Ltd | マトリクス型アクチュエータ |
JP2005318774A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Katsumi Ikeda | 圧電デバイスを利用した発電機能付携帯電話 |
JP2006067643A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電デバイスおよびこれを備える圧電スイッチ |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3549590B2 (ja) | 1994-09-28 | 2004-08-04 | 和廣 岡田 | 加速度・角速度センサ |
JP3289634B2 (ja) * | 1997-02-27 | 2002-06-10 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 圧電型電源装置 |
JP3539184B2 (ja) * | 1998-03-04 | 2004-07-07 | セイコーエプソン株式会社 | 発電装置及び電子機器 |
JP3965515B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2007-08-29 | 日本碍子株式会社 | 圧電/電歪デバイス及びその製造方法 |
US6542658B2 (en) | 2000-12-22 | 2003-04-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical switch |
JP3826137B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2006-09-27 | オリンパス株式会社 | 圧電アクチュエータ |
US7239066B2 (en) * | 2004-06-17 | 2007-07-03 | Par Technologies, Llc | Piezoelectric generators and methods of operating same |
JP4699826B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2011-06-15 | 日本碍子株式会社 | 一次元圧電アクチュエータアレイ |
JP2007049874A (ja) | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Fujinon Corp | アクチュエータ |
US7345407B2 (en) * | 2005-11-18 | 2008-03-18 | Adaptivenergy, Llc. | Human powered piezoelectric power generating device |
US8330154B2 (en) * | 2005-12-20 | 2012-12-11 | Georgia Tech Research Corporation | Piezoelectric and semiconducting coupled nanogenerators |
KR100817319B1 (ko) * | 2006-11-01 | 2008-03-27 | 한국과학기술연구원 | 이동형 기기의 전력 발생장치 및 이를 구비한자가발전시스템 |
WO2008150536A2 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Wayne State University | Piezo devices with air-spaced cantilever |
JP4971393B2 (ja) * | 2008-12-08 | 2012-07-11 | 韓國電子通信研究院 | ナノ圧電素子及びその形成方法 |
US8487514B2 (en) * | 2009-09-10 | 2013-07-16 | Romy Fain | Apparatus and method for harvesting energy |
-
2009
- 2009-11-25 EP EP09841805.6A patent/EP2410649B1/en active Active
- 2009-11-25 JP JP2011504622A patent/JP5510448B2/ja active Active
- 2009-11-25 WO PCT/JP2009/006346 patent/WO2010106598A1/ja active Application Filing
-
2011
- 2011-09-13 US US13/231,144 patent/US8207653B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003159697A (ja) * | 2000-12-22 | 2003-06-03 | Ngk Insulators Ltd | マトリクス型アクチュエータ |
JP2005318774A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Katsumi Ikeda | 圧電デバイスを利用した発電機能付携帯電話 |
JP2006067643A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電デバイスおよびこれを備える圧電スイッチ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8207653B2 (en) | 2012-06-26 |
EP2410649A1 (en) | 2012-01-25 |
EP2410649B1 (en) | 2017-05-17 |
JPWO2010106598A1 (ja) | 2012-09-13 |
WO2010106598A1 (ja) | 2010-09-23 |
EP2410649A4 (en) | 2013-10-09 |
US20120007470A1 (en) | 2012-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5510448B2 (ja) | 圧電発電装置 | |
US8674588B2 (en) | Electric power generation device, electric power generation method, and electric power generation device manufacturing method | |
US20180029078A1 (en) | Piezoelectric vibrating module and electronic device having the same | |
JP5116250B2 (ja) | 積層圧電素子及びその製造方法、並びに振動波駆動装置 | |
JP4295238B2 (ja) | 圧電音響発生装置 | |
CN109390461B (zh) | 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 | |
CN109285943B (zh) | 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 | |
JP2009165212A (ja) | 圧電体を用いた発電素子およびそれを用いた発電装置 | |
US20070120448A1 (en) | Multilayered piezoelectric element and method of manufacturing the same | |
CN105375813A (zh) | 压电驱动装置及其驱动方法、机器人及其驱动方法 | |
JP6247501B2 (ja) | 圧電型memsスイッチを備えた集積回路装置の製造方法 | |
JP2015170848A (ja) | 圧電素子及びこれを含む圧電振動子 | |
JP2016051894A (ja) | 圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール | |
CN109119529B (zh) | 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 | |
EP2566038A1 (en) | Vibration power generation device and method for manufacturing same | |
JP2015216373A (ja) | 圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール | |
JP2019009414A (ja) | 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器 | |
CN109273589B (zh) | 层叠压电元件、压电振动装置和电子设备 | |
CN104205387A (zh) | 压电振动元件、使用其的压电振动装置以及便携终端 | |
US11557712B2 (en) | Vibration generating device and electronic equipment | |
EP2555175A1 (en) | Transducer module | |
JP2019057563A (ja) | 積層型圧電素子及び振動デバイス | |
KR20160007029A (ko) | 압전 소자 및 이를 포함하는 압전 진동 모듈 | |
JP7116388B2 (ja) | 積層圧電素子、圧電振動装置、及び電子機器 | |
JP5586248B2 (ja) | 圧電積層部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130514 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130827 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131025 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140310 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5510448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |