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JP4386767B2 - Electrical elements using polymer actuators - Google Patents

Electrical elements using polymer actuators Download PDF

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JP4386767B2
JP4386767B2 JP2004068464A JP2004068464A JP4386767B2 JP 4386767 B2 JP4386767 B2 JP 4386767B2 JP 2004068464 A JP2004068464 A JP 2004068464A JP 2004068464 A JP2004068464 A JP 2004068464A JP 4386767 B2 JP4386767 B2 JP 4386767B2
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Description

本発明は高分子アクチュエータを用いた電気素子に関し、より詳細には接点等を押動する駆動体として高分子アクチュエータを使用した電気素子に関する。   The present invention relates to an electric element using a polymer actuator, and more particularly to an electric element using a polymer actuator as a driver that pushes a contact or the like.

ある種の高分子材料は、これに電圧を印加したり電流を流したりすることによって変形することから、アクチュエータとして利用することが試みられている。たとえば、特許文献1には、イオン性物質を含有する非導電性高分子に電圧を印加すると変形する高分子アクチュエータが開示されている。この高分子アクチュエータは、非導電性高分子を電解質溶液に浸漬し、膨潤させてイオン性物質を含有させた後、乾燥させて短冊状等に形成することができ、短冊状に形成した高分子材料の両面に電極を設けて電圧を印加すると、電極から高分子材料へ電荷が注入され、注入された電荷同士の静電反発によって高分子材料が伸長し、注入された電荷の拡散が遅いことから、高分子材料中に不均一または非対称に電荷が分布して高分子材料が屈曲変形を示す。   Some polymer materials are deformed by applying a voltage or applying a current to the polymer material, so that attempts have been made to use them as actuators. For example, Patent Document 1 discloses a polymer actuator that deforms when a voltage is applied to a non-conductive polymer containing an ionic substance. This polymer actuator can be formed into a strip or the like after a non-conductive polymer is immersed in an electrolyte solution and swollen to contain an ionic substance, and then dried to form a strip or the like. When electrodes are provided on both sides of a material and a voltage is applied, charges are injected from the electrode to the polymer material, the polymer material expands due to electrostatic repulsion between the injected charges, and the diffusion of the injected charge is slow Therefore, charges are distributed nonuniformly or asymmetrically in the polymer material, and the polymer material exhibits bending deformation.

このような高分子材料に電圧を印加して高分子材料が屈曲変形を起こす駆動原理を利用すれば、高分子材料をアクチュエータとして利用することが可能である。高分子材料は非導電性高分子であることから電圧印加時に流れる電流は小さく、ジュール熱によるエネルギー損失が少ないという利点がある。また、この高分子材料は空気中で使用できるという利点があり、高分子膜を貼り合わせたりせずに、単体で屈曲変形を起こすという点で有効活用が可能である。   If a driving principle that causes a bending deformation of the polymer material by applying a voltage to the polymer material is used, the polymer material can be used as an actuator. Since the polymer material is a non-conductive polymer, there is an advantage that a current flowing when a voltage is applied is small and energy loss due to Joule heat is small. Further, this polymer material has an advantage that it can be used in the air, and can be effectively used in that it causes bending deformation alone without attaching a polymer film.

なお、電圧を印加して屈曲変形を生じさせることができる高分子材料として、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン6、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の各種の非導電性材料が報告されている。
特開2001−258275号公報
In addition, as a polymer material capable of causing bending deformation by applying a voltage, various kinds of non-polymer materials such as polyurethane, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, nylon 6, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyacrylonitrile, etc. Conductive materials have been reported.
JP 2001-258275 A

上述した高分子アクチュエータは、小型で薄く形成することができ、両面に蒸着等によって電極を形成することによって、屈曲変形可能なアクチュエータとすることができる。その変形は、電極に電圧を加えるだけで可能であり、電圧の印加向き(正負の向き)を変えることによって屈曲向きを逆にすることができる。
この高分子アクチュエータは、大きな駆動力を発生させることには向かないが、電圧のON−OFFに対する応答性にすぐれていることから、この応答性を有効に利用することが可能であり、またきわめて小型に形成できることから、種々の電気素子に利用することが可能である。
The polymer actuator described above can be made small and thin, and an actuator that can be bent and deformed by forming electrodes on both surfaces by vapor deposition or the like. The deformation is possible only by applying a voltage to the electrode, and the bending direction can be reversed by changing the voltage application direction (positive or negative direction).
Although this polymer actuator is not suitable for generating a large driving force, it has excellent responsiveness to voltage ON-OFF, so that this responsiveness can be used effectively and is extremely Since it can be formed in a small size, it can be used for various electric elements.

このように高分子アクチュエータは、接点等を押動する駆動体として特徴的な機能を備えているものであり、その特徴を利用することによって、従来製品にはない新規な電気素子を構成することが可能である。
本発明は、上述した高分子アクチュエータの特性を効果的に利用した新規な電気素子を提供することを目的としている。
As described above, the polymer actuator has a characteristic function as a driving body that pushes the contact and the like, and by using the feature, a new electric element that does not exist in the conventional product can be configured. Is possible.
An object of the present invention is to provide a novel electric element that effectively utilizes the characteristics of the polymer actuator described above.

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、高分子アクチュエータが形成された可動処理用フィルム層と、電気的な接点が形成された伸縮性を備える接点フィルム層と、前記接点に対向して回路パターンが形成された回路パターン層が、高分子アクチュエータと接点フィルム層との間、接点と回路パターンとの間を離間させて、この順に、基板内に積層して設けられた基板内蔵型の電気素子であって、前記高分子アクチュエータは、先端側が可動端となる舌片状に形成され、直流電圧を印加した際に、前記接点フィルム層を押動し、直流電圧を遮断した際に元の形状に復帰して、前記回路パターンと接点とを電気的に接離させることを特徴とする。
The present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
That is, a movable processing film layer on which a polymer actuator is formed, an elastic contact film layer on which an electrical contact is formed, and a circuit pattern layer on which a circuit pattern is formed facing the contact, A substrate built-in type electric element provided by laminating the polymer actuator and the contact film layer, the contact and the circuit pattern in this order, and laminating the substrate in this order. The tip side is formed in a tongue-like shape that becomes a movable end, and when the DC voltage is applied, the contact film layer is pushed, and when the DC voltage is cut off, the original shape is restored, and the circuit pattern and The contact point is electrically connected and separated .

また、前記接点フィルム層に舌片部を設けるとともに、該舌片部の先端側に前記接点を設け、前記高分子アクチュエータにより前記舌片部を押動して回路パターンと接点とを電気的に接離させることを特徴とする。 In addition, a tongue piece is provided on the contact film layer, the contact is provided on a tip side of the tongue piece, and the tongue portion is pushed by the polymer actuator to electrically connect the circuit pattern and the contact. It is made to contact and separate .

また、前記接点フィルム層に、前記回路パターンと接点とを電気的に接離させた際に電気的に接離される回路パターンが設けられていることを特徴とする。 The contact film layer may be provided with a circuit pattern that is electrically contacted and separated when the circuit pattern and the contact are electrically contacted and separated .

また、基板の内部に平行平板型のキャパシタを構成する導体と可動導体とを基板の厚さ方向に離間させて設け、高分子アクチュエータにより前記可動導体を前記導体に接離する向きに押動して、キャパシタンスを可変とした基板内蔵型の電気素子であって、前記可動導体が、前記導体に対向して伸縮性を有する接点フィルム層に形成され、該接点フィルム層の前記導体に対向する面とは反対面側に、高分子アクチュエータが形成された可動処理フィルム層が設けられ、前記高分子アクチュエータは、先端側が可動端となる舌片状に設けられ、直流電圧を印加した際に、前記接点フィルム層を押動し、直流電圧を遮断した際に元の形状に復帰して、前記可動導体を前記導体に接離する向きに押動することを特徴とする。 In addition, a conductor constituting a parallel plate type capacitor and a movable conductor are provided in the substrate so as to be spaced apart from each other in the thickness direction of the substrate, and the movable conductor is pushed in a direction in which the conductor is in contact with and separated from the conductor. A substrate-embedded electric element having a variable capacitance, wherein the movable conductor is formed on a contact film layer having elasticity in opposition to the conductor, and the surface of the contact film layer facing the conductor A movable processing film layer on which a polymer actuator is formed is provided on the side opposite to the surface, and the polymer actuator is provided in a tongue-like shape with the tip side serving as a movable end, and when a DC voltage is applied, When the contact film layer is pushed and the DC voltage is cut off, the contact film layer returns to its original shape, and the movable conductor is pushed toward and away from the conductor .

また、前記導体と可動導体の間に、キャパシタンスを増大させるための高誘電体層あるいは導体層が設けられていることが有効である。 It is also effective to provide a high dielectric layer or a conductor layer for increasing the capacitance between the conductor and the movable conductor.

本発明に係る高分子アクチュエータを用いた電気素子は、高分子アクチュエータを駆動体として利用したきわめて小型の製品として基板内に組み込むことが可能であり、リレー部品等の電気素子として基板内に組み込んで搭載することが可能となる。 Electric element using a polymer actuator according to the present invention can be incorporated into very small products and to group the plate using a polymer actuator as a drive member, the substrate as an electrical element of the relay parts and the like It can be installed and mounted.

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する
図1は高分子アクチュエータを利用した電気素子として、電気接点のON−OFFを制御する接点部品(リレー部品)として構成した例を示す。同図で10が電気的絶縁体からなる支持体であり、12が支持体10に立設した固定接触子、14が固定接触子12に対向させて支持体10に並設した可動接触子である。可動接触子14は固定接触子12に対し先端側が接離可能に支持体10に支持されており、常時は頂部に形成した接点14aが固定接触子12の接点12aから離間するように成形して設けられている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings .
FIG. 1 shows an example in which an electric element using a polymer actuator is configured as a contact part (relay part) for controlling ON / OFF of an electric contact. In the figure, reference numeral 10 denotes a support made of an electrical insulator, 12 is a fixed contact that is erected on the support 10, and 14 is a movable contact that is arranged in parallel with the support 10 so as to face the fixed contact 12. is there. The movable contact 14 is supported by the support 10 so that the tip end side of the movable contact 14 can be brought into and out of contact with the fixed contact 12, and the contact 14 a formed on the top is always formed so as to be separated from the contact 12 a of the fixed contact 12. Is provided.

16が可動接触子14の側方に可動接触子14と並列に支持体10に取り付けた高分子アクチュエータである。この高分子アクチュエータ16は樹脂材料を用いて細いフィルム状に形成したものであり、フィルム体の両面間に電圧を印加することによって湾曲変形が生じるように処理されている。本の高分子アクチュエータ16は、プレポリマー法によって形成したポリウレタン膜を0.1重量モル濃度で酢酸ナトリウムを含むメタノール/アセトン=40/60混合溶媒に15時間浸漬し、乾燥させて膜厚0.2mm、幅1mm、長さ5mmのフィルム体に形成したものを使用している。
高分子アクチュエータ16の基部の両面に各々電極17を形成し、高分子アクチュエータ16の基部を支持体10に支持している。電極17には金等の適宜導体材料が使用でき、めっき、蒸着等の適宜方法によって形成することができる。18は電極17から延出する電極端子である。
A polymer actuator 16 is attached to the support 10 in parallel with the movable contact 14 on the side of the movable contact 14. The polymer actuator 16 is formed in a thin film shape using a resin material, and is processed so that bending deformation occurs by applying a voltage between both surfaces of the film body. In the polymer actuator 16 of this example , the polyurethane film formed by the prepolymer method is immersed in a methanol / acetone = 40/60 mixed solvent containing sodium acetate at a 0.1 weight molar concentration for 15 hours and dried to obtain a film thickness of 0. .2mm, 1mm wide and 5mm long film body is used.
Electrodes 17 are formed on both surfaces of the base of the polymer actuator 16, and the base of the polymer actuator 16 is supported on the support 10. An appropriate conductor material such as gold can be used for the electrode 17 and can be formed by an appropriate method such as plating or vapor deposition. Reference numeral 18 denotes an electrode terminal extending from the electrode 17.

の電気素子は、高分子アクチュエータ16の電極端子18に電圧を印加することにより、フィルム体が湾曲する変形を起こし、図1(b)に示すように、可動接触子14が高分子アクチュエータ16によって押動されて接点14aが接点12aに押接され、固定接触子12と可動接触子14とが電気的に導通する。また、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を切ると、可動接触子14の弾性によって可動接触子14が元の位置に復帰し、接点12aと接点14aとが開放される。
なお、本においては、可動接触子14の高分子アクチュエータ16が当接する部位を高分子アクチュエータ16側へ膨出するように湾曲させて形成し、湾曲部14bに高分子アクチュエータ16の可動端が当接して効率的に可動接触子14が押動されるようにした。
In the electric element of this example , the film body is deformed by applying a voltage to the electrode terminal 18 of the polymer actuator 16, and the movable contact 14 is made to be a polymer actuator as shown in FIG. 16, the contact 14 a is pressed against the contact 12 a, and the fixed contact 12 and the movable contact 14 are electrically connected. When the voltage applied to the polymer actuator 16 is turned off, the movable contact 14 returns to the original position due to the elasticity of the movable contact 14, and the contact 12a and the contact 14a are opened.
In this example , the portion of the movable contact 14 with which the polymer actuator 16 abuts is curved so as to bulge toward the polymer actuator 16, and the movable end of the polymer actuator 16 is formed on the curved portion 14b. The movable contact 14 is pushed efficiently by abutting.

高分子アクチュエータ16の湾曲量は高分子アクチュエータ16に印加する電圧によって変わり、本の高分子アクチュエータ16では、電極端子18、18間に300ボルト程度の電圧を印加することによって高分子アクチュエータ16の先端部を0.5mm程度以上湾曲移動させることができた。
このように、本の電気素子は、高分子アクチュエータ16に加える電圧をON−OFF制御することにより、可動接触子14と固定接触子12との電気的導通をON−OFF制御することができ、これによってリレー部品として利用することができる。
The amount of bending of the polymer actuator 16 varies depending on the voltage applied to the polymer actuator 16. In the polymer actuator 16 of this example , by applying a voltage of about 300 volts between the electrode terminals 18, 18, The tip portion could be bent and moved by about 0.5 mm or more.
As described above, the electrical element of this example can control the electrical continuity between the movable contact 14 and the fixed contact 12 by ON / OFF by controlling the voltage applied to the polymer actuator 16. Thus, it can be used as a relay component.

高分子アクチュエータ16はきわめて微細に形成することが可能であり、本の電気素子は、きわめて小型に形成することが可能である。また、高分子アクチュエータ16は電気的応答性に優れること、高分子アクチュエータ16には比較的高電圧を印加する必要はあるものの、消費電流は小さいから電気素子としての消費電力は小さいという利点がある。
なお、本では、高分子アクチュエータ16としてその先端部に可動処理を施していないものを使用した。樹脂材料からなる高分子アクチュエータ16の先端部に可動処理を施さないようにすることで、高分子アクチュエータ16に電圧を印加した際に高分子アクチュエータ16の先端部に湾曲等の変形を起こさせないようにすることができ、これによって高分子アクチュエータ16による駆動作用を効果的に行うことができる。以下のについても本と同様に、高分子アクチュエータ16として、その先端部には可動処理を施していないものを使用している。
The polymer actuator 16 can be formed very finely, and the electric element of this example can be formed extremely small. In addition, the polymer actuator 16 is excellent in electrical responsiveness, and although it is necessary to apply a relatively high voltage to the polymer actuator 16, the current consumption is small, so that the power consumption as an electric element is small. .
In this example , the polymer actuator 16 is used that has not been subjected to movable treatment at its tip. By preventing the distal end portion of the polymer actuator 16 made of a resin material from moving, the distal end portion of the polymer actuator 16 is prevented from being deformed such as bending when a voltage is applied to the polymer actuator 16. Accordingly, the driving action by the polymer actuator 16 can be effectively performed. Also in the following examples , as in this example , as the polymer actuator 16, the tip of the polymer actuator 16 is not subjected to a movable process.

なお、本においては、固定接触子12と可動接触子14とが常時は離間した状態にあり、高分子アクチュエータ16に電圧を印加した際に、固定接触子12に可動接触子14が押接される(a接点)ようにしたが、これとは逆に、固定接触子12と可動接触子14との中間に高分子アクチュエータ16を配置し、固定接触子12と可動接触子14とが常時は接触した状態にあって、高分子アクチュエータ16に電圧を印加した際に固定接触子12から可動接触子14が離間する(b接点)ように構成することも可能である。 In this example , the stationary contact 12 and the movable contact 14 are always separated from each other, and when the voltage is applied to the polymer actuator 16, the movable contact 14 is pressed against the stationary contact 12. On the contrary, a polymer actuator 16 is disposed between the fixed contact 12 and the movable contact 14 so that the fixed contact 12 and the movable contact 14 are always in contact with each other. Can be configured such that when the voltage is applied to the polymer actuator 16, the movable contact 14 is separated from the fixed contact 12 (b contact).

は高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成を示す説明図である。本の電気素子は、図2(a)に示すように、固定接触子12を2つ、可動接触子14を2つ設けて、固定接触子12と可動接触子14とを各々対向させて配置し、一つの高分子アクチュエータ16によって2つの可動接触子14、14を一括して押動して、2つの固定接触子12と2つの可動接触子14との電気的導通を同時にON−OFF制御するように構成した例である。こののように、一つの高分子アクチュエータ16を用いて複数の接点の電気的導通をON−OFF制御するように構成することもできる。 Figure 2 is an explanatory diagram showing a configuration of an electrical device using the high molecular actuator. As shown in FIG. 2 (a), the electric element of this example is provided with two fixed contacts 12 and two movable contacts 14, with the fixed contact 12 and the movable contact 14 facing each other. The two movable contacts 14 and 14 are collectively pushed by one polymer actuator 16 to simultaneously turn on and off the electrical continuity between the two fixed contacts 12 and the two movable contacts 14. It is the example comprised so that it might control. As in this example , a single polymer actuator 16 can be used to turn on and off the electrical continuity of a plurality of contacts.

は高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成を示す説明図である。本の電気素子は、対向して配置した対となる固定接触子12、13の間に可動接触子14を配置し、可動接触子14の接点14aが、常時は一方の固定接触子13の接点13aを弾性的に押接するように設けた例である。高分子アクチュエータ16は上述したと同様に、可動接触子14を一方向から他方向へ押動する位置に設けられ、高分子アクチュエータ16に電圧を印加することによって、高分子アクチュエータ16が可動接触子14を押動して、一方の固定接触子13と可動接触子14の端子間の電気的導通をOFFとし、他方の固定接触子12と可動接触子14の端子間の電気的導通をONとすることができる。 Figure 3 is an explanatory diagram showing a configuration of an electrical device using the high molecular actuator. In the electric element of this example , a movable contact 14 is arranged between a pair of fixed contacts 12 and 13 arranged to face each other, and a contact 14a of the movable contact 14 is always connected to one of the fixed contacts 13. This is an example in which the contact point 13a is elastically pressed. Similar to the above-described example , the polymer actuator 16 is provided at a position where the movable contactor 14 is pushed from one direction to the other direction. The child 14 is pushed to turn off the electrical continuity between the terminals of the one fixed contact 13 and the movable contact 14 and to turn on the electrical continuity between the other fixed contact 12 and the terminals of the movable contact 14. It can be.

この電気素子は、高分子アクチュエータ16に電圧を印加した際にのみ、固定接触子12と可動接触子14とが電気的に導通され、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を切ると、可動接触子14の弾性力によって可動接触子14が一方の固定接触子13に接触する元位置に復帰する。このように、接点を切り替える方式の電気素子(リレー部品)にも高分子アクチュエータ16を利用することができる。なお、固定接触子12、13は一対配置してもよいし、複数対配置してもよい。本では固定接触子12、13を複数対配置し、一つの高分子アクチュエータ16によって可動接触子14を一括して押動するように構成している。 This electric element is electrically connected to the fixed contact 12 and the movable contact 14 only when a voltage is applied to the polymer actuator 16, and when the voltage applied to the polymer actuator 16 is turned off, the movable contact The movable contact 14 is returned to the original position where it contacts the one fixed contact 13 by the elastic force of 14. Thus, the polymer actuator 16 can also be used for an electric element (relay component) that switches contacts. Note that a pair of fixed contacts 12 and 13 may be arranged, or a plurality of pairs may be arranged. In this example , a plurality of pairs of fixed contacts 12 and 13 are arranged, and the movable contact 14 is collectively pushed by one polymer actuator 16.

は高分子アクチュエータを用いた電気素子の他の例を示す。本例の電気素子は、固定接触子12、13を対向させて所定距離離間させて配置し、その中間に高分子アクチュエータ16を配置したものである。本において特徴的な構成は、高分子アクチュエータ16自体に、上述したにおける可動接触子14と同様な作用をさせることにある。
図4(a)に示すように、高分子アクチュエータ16は対向して配置されている固定接触子12、13の中間に、常時は一方の固定接触子13に接触するように配置され、電極17に電圧を印加することによって高分子アクチュエータ16が湾曲して可動端が他方の固定接触子12に接触するように設けられている。
Figure 4 shows another example of an electrical device using the high molecular actuator. In the electric element of this example, the stationary contacts 12 and 13 are arranged to face each other and separated from each other by a predetermined distance, and the polymer actuator 16 is arranged between them. A characteristic configuration in this example is that the polymer actuator 16 itself has the same action as the movable contact 14 in the above-described example .
As shown in FIG. 4 (a), the polymer actuator 16 is arranged between the stationary contacts 12 and 13 arranged opposite to each other so as to always contact one stationary contact 13, and the electrode 17 When the voltage is applied to the polymer actuator 16, the polymer actuator 16 is bent so that the movable end contacts the other stationary contact 12.

高分子アクチュエータ16は可動端の両面に導体被膜16aが設けられたものである。導体被膜16aは、高分子アクチュエータのフィルム体の表面にたとえば金やアルミニウムなどを蒸着して形成することができる。導体被膜16aは一方の固定接触子13の接点に接触することにより、隣接する端子13a、13b間と、13c、13d間が電気的に導通するように設けられ、同様に他方の固定接触子12の接点に接触することによって、隣接する端子間が電気的に導通するように設けられている。
図4(a)は、高分子アクチュエータ16に電圧が印加されていない状態で、固定接触子13の接点に高分子アクチュエータ16の一方の面に設けられた導体被膜16aが接触している状態を示す。
The polymer actuator 16 is provided with a conductor coating 16a on both surfaces of the movable end. The conductor coating 16a can be formed by depositing, for example, gold or aluminum on the surface of the film body of the polymer actuator. The conductor coating 16a is provided so as to be electrically connected between the adjacent terminals 13a and 13b and between the terminals 13c and 13d by contacting the contact of one fixed contact 13, and similarly, the other fixed contact 12 is provided. By contacting the contact points, the adjacent terminals are electrically connected.
FIG. 4A shows a state in which the conductor coating 16 a provided on one surface of the polymer actuator 16 is in contact with the contact of the fixed contact 13 in a state where no voltage is applied to the polymer actuator 16. Show.

図4(c)は、高分子アクチュエータ16を側面方向から見た状態である。隣接する端子同士が電気的に導通するように、フィルム体にスリット16bが設けられていることを示す。なお、スリット16bを設けるかわりに、導体被膜16aのパターンを、隣接する2つの固定接触子12同士または固定接触子13同士のみが電気的に導通される形状に分割して設けておいてもよい。
また、フィルム体の表面に設ける導体被膜16aは、単なる導通パターンでなく、所要の回路パターンとして形成することも可能であり、フィルム体の表面に半導体素子や回路部品を前記回路パターンと電気的に接続して搭載することもできる。高分子アクチュエータ16の可動端に可動処理を施さないようにしてフィルム体の変形を防止することにより、フィルム体に回路パターンを形成したり回路部品を搭載したりしやすくなる。
FIG. 4C shows a state in which the polymer actuator 16 is viewed from the side surface direction. It shows that the slit 16b is provided in the film body so that adjacent terminals are electrically connected to each other. Instead of providing the slit 16b, the pattern of the conductor coating 16a may be divided and provided in a shape in which only two adjacent fixed contacts 12 or only the fixed contacts 13 are electrically connected. .
In addition, the conductor coating 16a provided on the surface of the film body can be formed as a required circuit pattern instead of a simple conduction pattern. A semiconductor element or a circuit component is electrically connected to the circuit pattern on the surface of the film body. It can be connected and installed. By preventing the film body from being deformed by not performing the movable process on the movable end of the polymer actuator 16, it becomes easy to form a circuit pattern or mount a circuit component on the film body.

では、固定接触子12、13を4個ずつ対向させて配置したが、さらに多数個の固定接触子を配置するように形成することも可能である。また、本では固定接触子12、13のすべてに対して、一度に高分子アクチュエータ16を接離させるようにしているが、固定接触子12、13の隣接するそれぞれの2つを一組として個別に高分子アクチュエータ16を配置し、これらの高分子アクチュエータ16を個別に制御するようにして、2つの固定接触子ごとに電気的導通をON−OFF制御するように構成することもできる。 In this example , four fixed contacts 12 and 13 are arranged to face each other, but it is also possible to form a larger number of fixed contacts. Further, in this example , the polymer actuator 16 is brought into and out of contact with all of the fixed contacts 12 and 13 at a time, but two adjacent adjacent contacts of the fixed contacts 12 and 13 are taken as a set. It is also possible to arrange the polymer actuators 16 individually and control these polymer actuators 16 individually so that the electrical continuity is controlled on and off for each of the two fixed contacts.

述した電気素子では、高分子アクチュエータを電気接点をON−OFF制御するものとして使用しているが、図5、6では高分子アクチュエータをバリアブルキャパシタの構成部品として使用する例を示す。
の電気素子は、平行平板型キャパシタの電極板32、33間に移動体として導体板30を設け、導体板30を電極板32、33の間で挿抜してキャパシタンスを変化させる駆動体として高分子アクチュエータ16を使用している。
Above I mentioned the electrical elements, but are used as the ON-OFF controlling the electrical contacts of the polymer actuator, an example of using in FIGS polymer actuator as a component of the variable capacitor.
The electric element of this example is provided with a conductor plate 30 as a moving body between the electrode plates 32 and 33 of the parallel plate capacitor, and as a driver that changes the capacitance by inserting and removing the conductor plate 30 between the electrode plates 32 and 33. A polymer actuator 16 is used.

図5(b)は本の電気素子の正面図である。短冊状のフィルム体に形成された高分子アクチュエータ16は、基部の両面に電極17が設けられ、支持体10にその基部を固定して、電極端子18に電圧を印加しない通常時においては電極板32、33の間に導体板30を挿入した状態となるように設定されている。
導体板30は高分子アクチュエータ16の可動端側に取り付けられており、図5(a)の平面図に示すように、高分子アクチュエータ16のフィルム体に抜け止めして取り付けられている。
5 (b) is a front view of an electrical device of the present embodiment. The polymer actuator 16 formed in a strip-shaped film body is provided with electrodes 17 on both sides of the base portion, the base portion is fixed to the support 10, and an electrode plate is normally applied when no voltage is applied to the electrode terminal 18. The conductive plate 30 is set between 32 and 33.
The conductor plate 30 is attached to the movable end side of the polymer actuator 16, and is attached to the film body of the polymer actuator 16 so as not to be detached, as shown in the plan view of FIG.

電極板32、33は、支持体10と一体に形成された支持側板10aから延出する支持板34、34に、導体板30を挿抜する間隔をあけて板面が平行になるように支持されている。32a、33aは電極板32、33と電気的に接続して支持板34の外方まで引き出された接続端子である。
図5(c)は電気素子の左側面図であり、導体板30が電極板32、33に挟まれて配置されていることを示す、図5(d)は電気素子の右側面図であり、高分子アクチュエータ16が短冊状に形成されていることを示す。
The electrode plates 32 and 33 are supported so that the plate surfaces are parallel to the support plates 34 and 34 extending from the support side plate 10 a formed integrally with the support body 10 with an interval for inserting and removing the conductor plate 30. ing. Reference numerals 32 a and 33 a are connection terminals that are electrically connected to the electrode plates 32 and 33 and drawn out to the outside of the support plate 34.
5 (c) is a left side view of the electric element, and shows that the conductor plate 30 is disposed between the electrode plates 32 and 33. FIG. 5 (d) is a right side view of the electric element. This indicates that the polymer actuator 16 is formed in a strip shape.

図5(b)に示した状態で高分子アクチュエータ16に電圧を印加すると、高分子アクチュエータ16は、図6に示すように、電極板32、33間から導体板30を抜き出す方向に湾曲するように変形する(湾曲位置)。また、高分子アクチュエータ16への印加電圧を切ると、高分子アクチュエータ16は図5(b)に示す元の状態に復帰する(復帰位置)。電極板32、33間のキャパシタンスは、電極板32、33間を挿抜させる導体板30の移動量(面積)によって変わるから、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を制御することによって、導体板30の移動量を制御することができ、これにともなって電極板32、33間のキャパシタンスを変えることができる。   When a voltage is applied to the polymer actuator 16 in the state shown in FIG. 5B, the polymer actuator 16 bends in the direction of extracting the conductor plate 30 from between the electrode plates 32 and 33 as shown in FIG. Deforms to (curved position). When the voltage applied to the polymer actuator 16 is turned off, the polymer actuator 16 returns to the original state shown in FIG. 5B (return position). Since the capacitance between the electrode plates 32 and 33 varies depending on the amount of movement (area) of the conductor plate 30 that inserts and removes between the electrode plates 32 and 33, by controlling the voltage applied to the polymer actuator 16, The amount of movement can be controlled, and the capacitance between the electrode plates 32 and 33 can be changed accordingly.

こうして、本の接続端子32a、33aに電気回路の導線を接続し、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を調節することによって、電気回路のバリアブルキャパシタとして使用することができる。
なお、高分子アクチュエータ16をバリアブルキャパシタを構成する駆動部品として使用する方法は、図5に示す構成に限られるものではない。たとえば、本では電極板32、33間に導体板30を挿抜させる構造としたが、この導体板30にかえて高誘電体板を挿抜させるようにすることもできる。また、他の形態として、2枚の電極板の中間に高分子アクチュエータを配置し、高分子アクチュエータに電圧を印加することによって、2枚の電極板間で高分子アクチュエータを平板形状から湾曲形状に変形させ、これによってバリアブルキャパシタとすることもできる。
In this way, by connecting the conductor of the electric circuit to the connection terminals 32a and 33a of this example and adjusting the voltage applied to the polymer actuator 16, it can be used as a variable capacitor of the electric circuit.
Note that the method of using the polymer actuator 16 as a driving component constituting a variable capacitor is not limited to the configuration shown in FIG. For example, in this example , the conductor plate 30 is inserted and removed between the electrode plates 32 and 33, but a high dielectric plate can be inserted and removed instead of the conductor plate 30. As another form, a polymer actuator is arranged between two electrode plates, and a voltage is applied to the polymer actuator to change the polymer actuator from a flat plate shape to a curved shape between the two electrode plates. It can also be deformed, thereby making a variable capacitor.

なお、上述した各においては、高分子アクチュエータ16に電圧を印加し、高分子アクチュエータ16を駆動体として種々の機能を発揮させるようにしている。この場合、高分子アクチュエータ16には直流電圧を加えたり切ったりして、断続して電圧を印加するようにしているが、高分子アクチュエータ16に印加させる電圧を連続的に増減調節する方法で印加し制御することも可能である。高分子アクチュエータ16に印加する電圧については、以下の実施形態においても同様に制御することができる。 In each example described above, a voltage is applied to the polymer actuator 16, so as to exhibit the various functions of the polymer actuator 16 as a drive member. In this case, the DC voltage is applied to or cut off from the polymer actuator 16 to apply the voltage intermittently, but the voltage applied to the polymer actuator 16 is applied by a method of continuously increasing or decreasing the voltage. It is also possible to control. The voltage applied to the polymer actuator 16 can be similarly controlled in the following embodiments.

(実施の形態
図7は薄形の基板内に高分子アクチュエータを組み込んだ電気素子の実施の形態を示す。図7は基板40の断面図を示すものであり、図7(a)は高分子アクチュエータ16に電圧を印加していない状態、図7(b)は高分子アクチュエータ16に電圧を印加した状態を示す。
基板40は、基板の最外層を構成する所定の強度を備えたケーシング層42、44と、絶縁フィルム層46と、一方の面に接点50が設けられた接点フィルム層48と、可動処理用フィルム層52との5層構成からなる。ケーシング層42の接点50に対向する内面には所定の回路パターン54が形成されている。
(Embodiment 1 )
FIG. 7 shows an embodiment of an electric element in which a polymer actuator is incorporated in a thin substrate. 7 shows a cross-sectional view of the substrate 40. FIG. 7 (a) shows a state where no voltage is applied to the polymer actuator 16, and FIG. 7 (b) shows a state where a voltage is applied to the polymer actuator 16. Show.
The substrate 40 includes casing layers 42 and 44 having a predetermined strength constituting the outermost layer of the substrate, an insulating film layer 46, a contact film layer 48 provided with a contact 50 on one surface, and a movable processing film. It consists of five layers with the layer 52. A predetermined circuit pattern 54 is formed on the inner surface of the casing layer 42 facing the contact 50.

図7では、説明上、各層の層間を若干あけて描いているが、これらの各層は電気的絶縁性を有する接着剤層によって相互に接着されている。このように、ケーシング層42、44と、絶縁フィルム層46と、接点フィルム層48と、可動処理用フィルム層52とを積層して多層に形成する方法としては、たとえば各層間に接着性フィルムを介在せて加熱および加圧してラミネートしたり、対向する各層の一方側に接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、各層を相互に位置合わせし、加熱および加圧して一体化したりして基板状に形成する方法を利用することができる。 In FIG. 7, for the sake of explanation, the layers are drawn with a slight gap between them, but these layers are bonded to each other with an adhesive layer having electrical insulation. As described above, as a method of laminating the casing layers 42, 44, the insulating film layer 46, the contact film layer 48, and the movable processing film layer 52 to form a multilayer, for example, an adhesive film is formed between the respective layers. or laminated by applying heat and pressure by interposing, after an adhesive is applied to one side of the opposing layers to form an adhesive layer, aligning the layers to each other, and integrated heating and pressurizing or Then, a method of forming a substrate can be used.

図8(b)に可動処理用フィルム層52の平面図(図7(a)のY−Y’矢視図)を示す。高分子アクチュエータ16は、可動処理用フィルム層52をコの字状に窓抜きした窓52a内に舌片状に突出して形成され可動処理が施されている。
高分子アクチュエータ16の基部の両面に電極17を設けた構成は、上述した各実施形態における構成と同様である。可動処理用フィルム層52の両面に、電極17に電気的に接続する配線パターン17aを設け、配線パターン17aに電極端子18を接続する。電極端子18に電圧を印加することによって高分子アクチュエータ16は、可動端が接点フィルム層48を押す向きに湾曲する。
FIG. 8B shows a plan view of the movable processing film layer 52 (viewed along the arrow YY ′ in FIG. 7A). The polymer actuator 16 is formed so as to project in a tongue-like shape in a window 52a obtained by opening a movable processing film layer 52 in a U-shape, and is subjected to a movable process.
The configuration in which the electrodes 17 are provided on both surfaces of the base portion of the polymer actuator 16 is the same as the configuration in each embodiment described above. A wiring pattern 17a electrically connected to the electrode 17 is provided on both surfaces of the movable processing film layer 52, and the electrode terminal 18 is connected to the wiring pattern 17a. By applying a voltage to the electrode terminal 18, the polymer actuator 16 is bent so that the movable end pushes the contact film layer 48.

図8(d)は可動処理用フィルム層52に設ける高分子アクチュエータ16の他の例を示す。図8(d)に示す高分子アクチュエータ16は可動端側を平面形状で先細状に形成したものである。高分子アクチュエータ16の可動端側を徐々に幅狭に形成することによって高分子アクチュエータ16の可動端側の自重を軽くし、高分子アクチュエータ16の自重によるたわみを減らし、動作速度を向上させることが可能となる。   FIG. 8D shows another example of the polymer actuator 16 provided on the movable processing film layer 52. The polymer actuator 16 shown in FIG. 8 (d) has a movable end side formed into a tapered shape in a planar shape. By gradually forming the movable end side of the polymer actuator 16 to be narrow, the weight of the movable end side of the polymer actuator 16 is reduced, the deflection due to the weight of the polymer actuator 16 is reduced, and the operation speed is improved. It becomes possible.

53は可動処理用フィルム層52に設けたスリットである。可動処理用フィルム層52には高分子アクチュエータ16を隣接させて多数個形成することが可能である。スリット53は高分子アクチュエータ16を動作させた際に、隣接する高分子アクチュエータ16(駆動体)に可動処理用フィルム層52を介して応力が波及することを防止する目的で設けられている。電気素子を平面的に多数個形成するような場合に、隣接する電気素子間で応力が影響を及ぼし合うことを防止する構成を設けることは重要である。
また、このスリット53の位置で複数の電気素子に分割することにより、電気素子を容易に量産化することも可能である。
Reference numeral 53 denotes a slit provided in the movable processing film layer 52. A large number of polymer actuators 16 can be formed adjacent to the movable processing film layer 52. The slit 53 is provided for the purpose of preventing stress from spreading to the adjacent polymer actuator 16 (driving body) via the movable processing film layer 52 when the polymer actuator 16 is operated. In the case where a large number of electrical elements are formed on a plane, it is important to provide a configuration that prevents stress from affecting each other between adjacent electrical elements.
Further, by dividing into a plurality of electric elements at the position of the slit 53, the electric elements can be easily mass-produced.

可動処理用フィルム層52はポリウレタン膜等の樹脂フィルムからなり、電圧を印加することによって部分的に可動となるように処理することが可能である。可動処理用フィルム層52に高分子アクチュエータ16を形成する方法としては、可動処理用フィルム層52で高分子アクチュエータ16として機能させる部位のみを可動処理するように形成することもできるし、可動処理用フィルム層52全体を可動処理し、高分子アクチュエータ16として機能させる部位のみに電圧が印加されるように形成することもできる。
実際に図7に示すような電気素子を形成する際には、可動処理用フィルム層52やケーシング層42、44として大判のワークを使用し、同一形状の電気素子を同時に多数個作り込んだ後、個片の電気素子に切断して製品とする方法が効率的である。大判の可動処理用フィルムに所定のパターンで窓抜き加工を施したり、蒸着法によって電極17を形成したりすることは容易に可能である。
The movable processing film layer 52 is made of a resin film such as a polyurethane film, and can be processed to be partially movable by applying a voltage. As a method of forming the polymer actuator 16 in the movable processing film layer 52, it is possible to form only the part that functions as the polymer actuator 16 in the movable processing film layer 52, or for the movable processing. The entire film layer 52 can be movably processed so that a voltage is applied only to a portion that functions as the polymer actuator 16.
When actually forming an electric element as shown in FIG. 7, after using a large-sized work as the movable processing film layer 52 and the casing layers 42 and 44, and simultaneously forming a large number of electric elements having the same shape. The method of cutting into individual electrical elements to make a product is efficient. It is possible to easily perform window cutting processing in a predetermined pattern on a large-sized movable processing film or to form the electrode 17 by vapor deposition.

接点フィルム層48は回路パターン54に押接される接点50が設けられている層であり、高分子アクチュエータ16の押動力を利用して接点50を回路パターン54に接離させる作用をなす。すなわち、接点フィルム層48は高分子アクチュエータ16が裏面(接点50が設けられている面の反対面)を押圧した際に、接点50を回路パターン54に押接させ(図7(b)の状態)、高分子アクチュエータ16が元位置に復帰した際に接点50を回路パターン54から離間させる(図7(a)の状態)。このような作用をなすため、接点フィルム層48は容易に弾性変形が可能で、伸縮性の優れた材料、たとえばエラストマによって形成するのがよい。   The contact film layer 48 is a layer provided with a contact 50 that is pressed against the circuit pattern 54, and acts to contact and separate the contact 50 from the circuit pattern 54 using the pressing force of the polymer actuator 16. That is, the contact film layer 48 presses the contact 50 against the circuit pattern 54 when the polymer actuator 16 presses the back surface (the surface opposite to the surface on which the contact 50 is provided) (the state of FIG. 7B). ) When the polymer actuator 16 returns to the original position, the contact 50 is separated from the circuit pattern 54 (state shown in FIG. 7A). In order to achieve such an action, the contact film layer 48 can be easily elastically deformed and is preferably formed of a material having excellent stretchability, for example, an elastomer.

接点フィルム層48が容易に変形できる材料からなる場合、あるいは高分子アクチュエータ16による押圧力が十分である場合には、接点フィルム層48は面的に高分子アクチュエータ16を覆うように形成してかまわないが、高分子アクチュエータ16による押圧力が弱い場合には、図8(a)(図7(a)のZ−Z’矢視図)に示すように、接点50を支持する支持部48aの周囲に透孔を設け、細幅の吊り片49によって支持部48aを支持するように形成するのがよい。吊り片49を介して支持部48a(接点50)を支持することにより、高分子アクチュエータ16の押圧力によって容易に接点50を押動させることができ、回路パターン54に接点50を押接させることが容易に可能となる。
なお、接点50は回路パターン54に接触した際に回路パターン54と電気的な導通がとれる材料であれば適宜材料によって形成でき、金めっき、金蒸着等の適宜方法によって形成することができる。
When the contact film layer 48 is made of a material that can be easily deformed, or when the pressing force by the polymer actuator 16 is sufficient, the contact film layer 48 may be formed so as to cover the polymer actuator 16 in a surface. However, when the pressing force by the polymer actuator 16 is weak, as shown in FIG. 8 (a) (the ZZ ′ arrow view of FIG. 7 (a)), the support portion 48a for supporting the contact 50 is provided. It is preferable that a through hole is provided around and the support portion 48 a is supported by a narrow suspension piece 49. By supporting the support portion 48 a (contact point 50) via the hanging piece 49, the contact point 50 can be easily pushed by the pressing force of the polymer actuator 16, and the contact point 50 is pushed against the circuit pattern 54. Is easily possible.
The contact 50 can be formed of any material as long as it is a material that can be electrically connected to the circuit pattern 54 when it contacts the circuit pattern 54, and can be formed by an appropriate method such as gold plating or gold deposition.

絶縁フィルム層46は、回路パターン54と接点50とを電気的に絶縁するとともに、通常時において、接点50が回路パターン54に接触しないように接点50と回路パターン54とを離間させるスペーサとして設けられている。絶縁フィルム層46で接点50と対向する部位については、所定の大きさの透孔が設けられ、透孔内に接点50を配置して接点50が回路パターン54(ケーシング層42)に対向するように設けられる。
図8(c)(図7(a)のX−X’矢視図)は、ケーシング層42に設けられている回路パターン54の例を示す。本実施形態の回路パターン54は先端部が若干離間して配置された一対のパターンからなるものである。接点フィルム層48に設けられている接点50は、回路パターン54に押接された際に、回路パターン54の一対の先端部と交差して双方の回路パターン54を導通するように設けられている。本実施形態において接点50が平面形状で細長に形成されているのは、離間して配置されている回路パターン54の先端部間と交差させるようにするためである。
The insulating film layer 46 is provided as a spacer that electrically insulates the circuit pattern 54 and the contact 50 and separates the contact 50 and the circuit pattern 54 so that the contact 50 does not contact the circuit pattern 54 in a normal state. ing. About the site | part which opposes the contact 50 in the insulating film layer 46, the through-hole of a predetermined magnitude | size is provided, the contact 50 is arrange | positioned in a through-hole, and the contact 50 opposes the circuit pattern 54 (casing layer 42). Provided.
FIG. 8C (an XX ′ arrow view in FIG. 7A) shows an example of a circuit pattern 54 provided in the casing layer 42. The circuit pattern 54 of the present embodiment is composed of a pair of patterns whose tip portions are arranged slightly apart. The contact 50 provided on the contact film layer 48 is provided so as to cross the pair of tip portions of the circuit pattern 54 and to conduct both circuit patterns 54 when pressed against the circuit pattern 54. . In the present embodiment, the reason why the contacts 50 are formed in an elongated shape in a planar shape is to intersect with the tip portions of the circuit patterns 54 that are spaced apart.

図示例の回路パターン54は、接点50が回路パターン54に押接された際に、電気的な導通がとられる例として示したものであり、回路パターン54は任意の形状に形成することができる。また、接点50と回路パターン54との接続も1点だけに限らず、複数点で回路パターン54と接続されるようにすることも可能である。
図8(c)では、回路パターン54を端子55に電気的に接続するようにパターン形成しているが、ケーシング層42に回路パターン54を形成する方法は、銅張り樹脂基板等からなる配線基板の従来の製造工程において、樹脂基板の表面に被着されている銅箔をエッチング等によって所定の配線パターンに形成するといった従来方法を利用することが可能であり、製品に合わせて任意のパターンを形成したり、微細なパターンに形成したりすることも容易である。
The circuit pattern 54 in the illustrated example is shown as an example in which electrical connection is obtained when the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54, and the circuit pattern 54 can be formed in an arbitrary shape. . Further, the connection between the contact 50 and the circuit pattern 54 is not limited to one point, and it is also possible to connect the circuit pattern 54 at a plurality of points.
In FIG. 8 (c), the circuit pattern 54 is formed so as to be electrically connected to the terminal 55. However, a method of forming the circuit pattern 54 on the casing layer 42 is a wiring board made of a copper-clad resin substrate or the like. In the conventional manufacturing process, it is possible to use a conventional method of forming a predetermined wiring pattern by etching or the like on a copper foil applied to the surface of a resin substrate. It is easy to form or to form a fine pattern.

図7(b)は、高分子アクチュエータ16に電圧を印加し、高分子アクチュエータ16が湾曲変形して接点フィルム層48を押動し、接点50が回路パターン54に押接された状態を示す。接点50が回路パターン54に押接されることにより、図8(c)に示すように、回路パターン54が電気的に導通された状態になる。また、高分子アクチュエータ16への印加電圧を切ると、高分子アクチュエータ16は元位置に復帰し、接点50が回路パターン54から離間する。
こうして、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を制御することによって、回路パターンの電気的導通をON−OFF制御することが可能となる。
FIG. 7B shows a state in which a voltage is applied to the polymer actuator 16, the polymer actuator 16 is curved and deformed to push the contact film layer 48, and the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54. When the contact point 50 is pressed against the circuit pattern 54, the circuit pattern 54 is in an electrically conductive state as shown in FIG. When the voltage applied to the polymer actuator 16 is turned off, the polymer actuator 16 returns to the original position, and the contact 50 is separated from the circuit pattern 54.
Thus, by controlling the voltage applied to the polymer actuator 16, it is possible to ON / OFF control the electrical continuity of the circuit pattern.

本実施形態の電気素子は、高分子アクチュエータ16がきわめて薄く、小型に形成できることから、薄形の基板内に高分子アクチュエータ16を組み込んだ小型部品として形成することができる。基板内に高分子アクチュエータ16が組み込まれて、密閉された状態となることから、高分子アクチュエータ16が外気によって経年変化することを防止することができる。また、従来の配線基板を製造する方法を利用して容易に量産することが可能であり、製品の種々のバリエーションに容易に対応することができるという利点がある。   The electric element of this embodiment can be formed as a small component in which the polymer actuator 16 is incorporated in a thin substrate because the polymer actuator 16 is extremely thin and can be formed in a small size. Since the polymer actuator 16 is incorporated in the substrate and is in a hermetically sealed state, the polymer actuator 16 can be prevented from aging due to outside air. In addition, there is an advantage that it can be easily mass-produced using a conventional method of manufacturing a wiring board, and can easily cope with various variations of products.

(実施の形態
図9は基板内に高分子アクチュエータを組み込んだ電気素子の他の実施形態を示す。
本実施形態においても、基板40がケーシング層42、44、絶縁フィルム層46、接点フィルム層48および可動処理用フィルム層52の5層構造からなること、可動処理用フィルム層52に設けられた高分子アクチュエータ16により接点フィルム層48を押動して、接点50をケーシング層42の内面に設けられた回路パターン54に押接する構成とした点は、上述した実施の形態6の電気素子と同様である。
上記実施の形態と相違している構成は、図11に示すように、接点フィルム層48に舌片部48bを形成し、舌片部48bの先端部に接点50を設けて、舌片部48bを高分子アクチュエータ16によって押動するように構成した点である。図11(a)は、舌片部48bを平面形状で矩形状に形成した例、図11(b)は舌片部48bを平面形状で先細に形成した例である。図11(b)に示すように舌片部48bを先細状に形成することで舌片部48bが曲がりやすくなる。51は舌片部48bの基部に設けたスリット孔である。スリット孔51を設けることで舌片部48bがさらに曲がりやすくなり、自重を軽減することができる。
(Embodiment 2 )
FIG. 9 shows another embodiment of an electrical element incorporating a polymer actuator in the substrate.
Also in this embodiment, the substrate 40 has a five-layer structure of the casing layers 42 and 44, the insulating film layer 46, the contact film layer 48, and the movable processing film layer 52, and the height provided in the movable processing film layer 52 is high. The point that the contact film layer 48 is pushed by the molecular actuator 16 and the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54 provided on the inner surface of the casing layer 42 is the same as the electric element of the sixth embodiment described above. is there.
As shown in FIG. 11, the configuration different from the above embodiment is that a tongue piece 48b is formed in the contact film layer 48, a contact 50 is provided at the tip of the tongue piece 48b, and the tongue piece 48b. Is configured to be pushed by the polymer actuator 16. FIG. 11A shows an example in which the tongue piece 48b is formed in a rectangular shape in a planar shape, and FIG. 11B shows an example in which the tongue piece 48b is formed in a tapered shape in a planar shape. As shown in FIG. 11B, the tongue piece 48b is easily bent by forming the tongue piece 48b in a tapered shape. Reference numeral 51 denotes a slit hole provided at the base of the tongue piece 48b. By providing the slit hole 51, the tongue piece portion 48b is more easily bent, and its own weight can be reduced.

図10(a)は、高分子アクチュエータ16に電圧が印加されておらず、舌片部48bを高分子アクチュエータ16が押動していない状態、図10(b)は、高分子アクチュエータ16に電圧が印加され、高分子アクチュエータ16が湾曲変形して可動端が舌片部48bを押動して接点50を回路パターン54に押接している状態を示す。このように、本実施形態においても高分子アクチュエータ16に印加する電圧を制御することにより、回路パターン54における電気的導通のON−OFFを制御することができる。
なお、図9、10では、高分子アクチュエータ16の可動端を舌片部48bの可動端に対向させて配置しているが、高分子アクチュエータ16の可動端と舌片部48bの可動端とが同じ向きに延出するように高分子アクチュエータ16と舌片部48bとを配置し、舌片部48bの裏面(下側)から高分子アクチュエータ16を湾曲させるように変形させ、高分子アクチュエータ16と同じ向きに舌片部48bを湾曲させるように舌片部48bを押動することによって接点50を回路パターン54に押接させることも可能である。
10A shows a state where no voltage is applied to the polymer actuator 16, and the polymer actuator 16 does not push the tongue piece 48b. FIG. 10B shows a state where the voltage is applied to the polymer actuator 16. Is applied, the polymer actuator 16 is bent and deformed, and the movable end pushes the tongue piece portion 48 b to push the contact 50 against the circuit pattern 54. Thus, also in this embodiment, by controlling the voltage applied to the polymer actuator 16, it is possible to control the ON / OFF of the electrical continuity in the circuit pattern 54.
9 and 10, the movable end of the polymer actuator 16 is disposed so as to face the movable end of the tongue piece portion 48b. However, the movable end of the polymer actuator 16 and the movable end of the tongue piece portion 48b are arranged. The polymer actuator 16 and the tongue piece 48b are arranged so as to extend in the same direction, and the polymer actuator 16 is deformed so as to bend from the back surface (lower side) of the tongue piece 48b. It is also possible to press the contact 50 against the circuit pattern 54 by pushing the tongue piece 48b so as to curve the tongue piece 48b in the same direction.

また、上述した実施の形態では、高分子アクチュエータ16を接点フィルム層48が配置された一方側に湾曲させているが、電極17に印加する直流電圧の正負の向きを逆にすることによって、高分子アクチュエータ16を逆向きに湾曲させることができる。したがって、接点フィルム層48、絶縁フィルム層46を高分子アクチュエータ16を挟んで対称に配置し、他方のケーシング層44の内面にも回路パターン54を設けて、高分子アクチュエータ16を他方側にも湾曲させるように駆動することにより、ケーシング層42、44の双方に設けた回路パターン54の電気的導通を高分子アクチュエータ16によって制御するように形成することもできる。 In the first and second embodiments described above, the polymer actuator 16 is curved to one side where the contact film layer 48 is disposed, but the direction of the DC voltage applied to the electrode 17 is reversed. Thus, the polymer actuator 16 can be bent in the opposite direction. Therefore, the contact film layer 48 and the insulating film layer 46 are arranged symmetrically with the polymer actuator 16 in between, the circuit pattern 54 is provided on the inner surface of the other casing layer 44, and the polymer actuator 16 is curved to the other side. By driving in such a manner, the electrical continuity of the circuit pattern 54 provided on both the casing layers 42 and 44 can be controlled by the polymer actuator 16.

また、実施の形態において、接点フィルム層48の一方の面あるいは両面に回路パターンを設けて、接点50をケーシング層42、44の回路パターンに押接した際に、接点フィルム層48に設けた電気回路とケーシング層42、44に設けた電気回路の一方あるいは双方が電気的に導通されるようにすることもできる。 In the first and second embodiments, when a circuit pattern is provided on one or both surfaces of the contact film layer 48 and the contact 50 is pressed against the circuit pattern of the casing layers 42 and 44, the contact film layer 48 is One or both of the provided electric circuit and the electric circuits provided in the casing layers 42 and 44 may be electrically connected.

12は、基板内に高分子アクチュエータを組み込んだ電気素子を示す。
では、接点フィルム層48を省略し、高分子アクチュエータ16自体に接点50を設けたこと、高分子アクチュエータ16を一方側と他方側に湾曲可能に形成したことを特徴とする。
接点50は高分子アクチュエータ16の可動端近傍の両面に形成する。本では高分子アクチュエータ16の可動端の近傍については可動処理を施さないようにしている。162が可動処理を施していない部位であり、接点50はこの可動処理を施していない部位に設ける。高分子アクチュエータ16の全体に可動処理を施すと、高分子アクチュエータ16に電圧を印加した際に、接点50を支持している部位を含めて高分子アクチュエータ16が湾曲変形してしまい、接点50が正確に回路パターン54に押接されなくなる場合があるからである。
Figure 12 shows an electrical element incorporating the polymer actuator in the substrate.
In this example , the contact film layer 48 is omitted, the contact 50 is provided on the polymer actuator 16 itself, and the polymer actuator 16 is formed to be bendable on one side and the other side.
The contacts 50 are formed on both surfaces near the movable end of the polymer actuator 16. In this example , the movable process is not performed in the vicinity of the movable end of the polymer actuator 16. Reference numeral 162 denotes a portion not subjected to the movable treatment, and the contact 50 is provided in a portion not subjected to the movable treatment. When the entire polymer actuator 16 is subjected to a movable process, when a voltage is applied to the polymer actuator 16, the polymer actuator 16 including the part supporting the contact 50 is bent and deformed, and the contact 50 This is because the circuit pattern 54 may not be pressed correctly.

また、この可動処理を施していない部位162については、可動処理用フィルム層52を構成する樹脂材自体の電気的絶縁性を有するから、接点50を確実に電気的に絶縁した状態とすることが可能である。また、高分子アクチュエータ16の表面に回路パターンを形成するような場合も、可動処理を施していない部位162に回路パターンを形成することによって回路パターンを電気的に絶縁した状態で形成することが可能となる。   Further, the portion 162 that has not been subjected to the movable treatment has the electrical insulation of the resin material itself that constitutes the movable treatment film layer 52, so that the contact 50 is surely electrically insulated. Is possible. In addition, even when a circuit pattern is formed on the surface of the polymer actuator 16, it is possible to form the circuit pattern in an electrically insulated state by forming the circuit pattern on the portion 162 where the movable process is not performed. It becomes.

図13は、高分子アクチュエータ16に電圧を印加して、高分子アクチュエータ16を一方側と他方側に湾曲するように変形させ、回路パターン54に接点50が押接される状態を示している。図13(a)は、高分子アクチュエータ16に電圧が印加されていない状態で、高分子アクチュエータ16の両面に設けた接点50が回路パターン54の双方と離間している状態である。図13(b)は、高分子アクチュエータ16に電圧を印加してケーシング層42の内面に設けた回路パターン54に接点50が押接された状態、図13(c)は、図13(b)の状態とは逆向きの電圧を高分子アクチュエータ16に印加してケーシング層44の内面に設けた回路パターン54に接点50が押接された状態を示す。   FIG. 13 shows a state in which a voltage is applied to the polymer actuator 16 to deform the polymer actuator 16 so as to bend to one side and the other side, and the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54. FIG. 13A shows a state in which no voltage is applied to the polymer actuator 16 and the contacts 50 provided on both surfaces of the polymer actuator 16 are separated from both of the circuit patterns 54. FIG. 13B shows a state where the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54 provided on the inner surface of the casing layer 42 by applying a voltage to the polymer actuator 16, and FIG. 13C shows the state shown in FIG. A state in which the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54 provided on the inner surface of the casing layer 44 by applying a voltage in the opposite direction to the polymer actuator 16 is shown.

図14は、高分子アクチュエータ16の一面のみに接点50を設けた例で、高分子アクチュエータ16を一方側にのみ変形するように制御する例である。この場合は、ケーシング層42の内面にのみ回路パターン54を設け、基板40は4層構成となる。
図12、14のいずれの場合も、接点50および回路パターン54は、図8(c)に示したように、接点50が回路パターン54に押接された際に、接点50と回路パターン54とが交差する配置として、回路パターン54の電気的導通をON−OFFするように設けることができる。なお、高分子アクチュエータ16自体に電気的絶縁層を介する等によって接点50と電気的に接続される回路パターンを設け、ケーシング層42、44に設けた回路パターン54と高分子アクチュエータ16に設けた回路パターンとの電気的導通をON−OFF制御するように構成することも可能である。
FIG. 14 is an example in which the contact 50 is provided only on one surface of the polymer actuator 16, and the polymer actuator 16 is controlled to be deformed only on one side. In this case, the circuit pattern 54 is provided only on the inner surface of the casing layer 42, and the substrate 40 has a four-layer structure.
Both cases of 12 and 14, the contacts 50 and circuit pattern 54, as shown in FIG. 8 (c), when the contact 50 is pressed against the circuit pattern 54, the contacts 50 and the circuit pattern 54 Can be provided so that the electrical continuity of the circuit pattern 54 is turned on and off. The polymer actuator 16 itself is provided with a circuit pattern that is electrically connected to the contact 50 by way of an electrical insulating layer, and the circuit pattern 54 provided on the casing layers 42 and 44 and the circuit provided on the polymer actuator 16. It is also possible to configure so that the electrical continuity with the pattern is ON-OFF controlled.

図15は、ケーシング層42、44と高分子アクチュエータ16の双方に回路パターンを設けた例である。図15(b)は、ケーシング層42に設けた回路パターン54の平面図であり、回路パターン54の端部の、接点50が押接される位置に接点50aが設けられている。他方のケーシング層44にも図15(b)と同様な回路パターンおよび接点が設けられている。
図15(a)は、高分子アクチュエータ16および高分子アクチュエータ16が設けられている可動処理用フィルム層52に設けられた回路パターンの平面図を示す。高分子アクチュエータ16の可動端側と両側縁部には可動処理を施していない部位162が設けられており、高分子アクチュエータ16の先端部に設けられた接点50に、可動処理を施していない部位162を経由して回路パターン56が接続されている。高分子アクチュエータ16の裏面に設けられた接点50についても可動処理を施していない部位162を経由して裏面側の接点50に接続する回路パターン56aが設けられている。57、57aは可動処理用フィルム層52に設けた回路パターン56、56aに接続して設けられた端子である。 図15(c)は、高分子アクチュエータ16の他の例を示すもので、可動端側を平面形状で先細状に形成し、高分子アクチュエータ16の自重を軽減して、動作特性を向上させるように形成した例を示す。
FIG. 15 shows an example in which circuit patterns are provided on both the casing layers 42 and 44 and the polymer actuator 16. FIG. 15B is a plan view of the circuit pattern 54 provided on the casing layer 42, and the contact 50 a is provided at the end of the circuit pattern 54 at a position where the contact 50 is pressed. The other casing layer 44 is also provided with a circuit pattern and contacts similar to those in FIG.
FIG. 15A shows a plan view of the circuit pattern provided on the movable actuator film layer 52 provided with the polymer actuator 16 and the polymer actuator 16. Sites 162 that are not subjected to the movable process are provided on the movable end side and both side edges of the polymer actuator 16, and the parts that are not subjected to the movable process at the contact point 50 provided at the tip of the polymer actuator 16. A circuit pattern 56 is connected via 162. A circuit pattern 56 a is also provided for the contact 50 provided on the back surface of the polymer actuator 16 so as to be connected to the contact 50 on the back surface side via a portion 162 that is not subjected to a movable process. Reference numerals 57 and 57a denote terminals provided in connection with the circuit patterns 56 and 56a provided on the movable processing film layer 52. FIG. 15 (c) shows another example of the polymer actuator 16, in which the movable end side is formed into a flat and tapered shape so as to reduce the weight of the polymer actuator 16 and improve the operation characteristics. An example formed is shown below.

このように、ケーシング層42、44に回路パターン54を形成し、可動処理用フィルム層52に回路パターン56、56aを設けたことにより、高分子アクチュエータ16に電圧を印加して接点50がケーシング層42あるいはケーシング層44に設けられた接点50aに押接されると、ケーシング層42あるいはケーシング層44に設けられた端子55と可動処理用フィルム層52に設けられた端子57あるいは端子57aとが電気的に導通した状態になり、高分子アクチュエータ16への印加電圧を切ると、ケーシング層42あるいはケーシング層44に設けた端子55と可動処理用フィルム層52に設けた端子57、57a間が電気的に開放される。このように、高分子アクチュエータ16に印加する電圧を制御することによってケーシング層42、44と可動処理用フィルム層52の端子間での電気的導通がON−OFF制御されることになる。   Thus, by forming the circuit pattern 54 on the casing layers 42 and 44 and providing the circuit patterns 56 and 56a on the movable processing film layer 52, a voltage is applied to the polymer actuator 16 so that the contact 50 becomes the casing layer. 42 or the contact 50a provided on the casing layer 44, the terminal 55 provided on the casing layer 42 or the casing layer 44 and the terminal 57 or terminal 57a provided on the movable processing film layer 52 are electrically connected. When the voltage applied to the polymer actuator 16 is cut off, the terminal 55 provided on the casing layer 42 or the casing layer 44 and the terminals 57 and 57a provided on the movable processing film layer 52 are electrically connected. Released. In this way, by controlling the voltage applied to the polymer actuator 16, the electrical continuity between the terminals of the casing layers 42 and 44 and the movable processing film layer 52 is ON / OFF controlled.

(実施の形態
図16は、基板内に高分子アクチュエータを組み込んだ電気素子のさらに他の実施形態を示す。本実施形態の電気素子は、基板内に高分子アクチュエータを組み込み、高分子アクチュエータを利用してバリアブルキャパシタを構成した例である。
平行平板形のキャパシタは、平板間の間隔を変えることによってキャパシタンスを変えることができる。本実施形態では基板40内に平行平板を構成し、高分子アクチュエータによって平行平板の間隔を制御するように構成したものである。
図16において、60は絶縁フィルム層46に形成した導体であり、62は接点フィルム層48に形成した可動導体である。本実施形態においては接点フィルム層48には接点のかわりに可動導体62を形成しているが、上述した実施形態における接点フィルム層48と同一の動きをする層という意味で接点フィルム層と呼ぶことにする。
なお、絶縁フィルム層46はバリアブルキャパシタのキャパシタンスを大きくするため高誘電体材料によって形成するのがよい。また、導体60はケーシング層42の側に形成してもよい。47は可動導体62を絶縁フィルム層46から離間して支持するためのスペーサ層である。
(Embodiment 3 )
FIG. 16 shows yet another embodiment of an electrical element incorporating a polymer actuator in the substrate. The electric element of this embodiment is an example in which a polymer actuator is incorporated in a substrate and a variable capacitor is configured using the polymer actuator.
The parallel plate type capacitor can change the capacitance by changing the distance between the plates. In the present embodiment, parallel plates are formed in the substrate 40, and the interval between the parallel plates is controlled by a polymer actuator.
In FIG. 16, 60 is a conductor formed on the insulating film layer 46, and 62 is a movable conductor formed on the contact film layer 48. In this embodiment, the contact film layer 48 is formed with a movable conductor 62 instead of a contact. However, the contact film layer 48 is referred to as a contact film layer in the meaning of the same movement as the contact film layer 48 in the above-described embodiment. To.
The insulating film layer 46 is preferably formed of a high dielectric material in order to increase the capacitance of the variable capacitor. The conductor 60 may be formed on the casing layer 42 side. Reference numeral 47 denotes a spacer layer for supporting the movable conductor 62 apart from the insulating film layer 46.

図17(a)は、絶縁フィルム層46に設けた導体60の平面図(X矢視図)を示す。本実施形態では導体60を円形に形成している。64は配線パターンを介して導体60と電気的に接続して設けた接続端子である。
図17(b)は、接点フィルム層48に設けた可動導体62の平面図(Z矢視図)を示す。可動導体62も導体60と同様に円形に形成されている。可動導体62には同芯状に円弧状のスリット部を設けているが、これは高分子アクチュエータ16によって接点フィルム層48を押圧した際に、可動導体62が湾曲して変形しやすくするためである。もちろん、可動導体62をベタパターンに形成してもよい。可動導体62は配線パターンを介して接続端子65に電気的に接続される。
FIG. 17A shows a plan view (as viewed in the direction of the arrow X) of the conductor 60 provided on the insulating film layer 46. In this embodiment, the conductor 60 is formed in a circular shape. Reference numeral 64 is a connection terminal provided in electrical connection with the conductor 60 via a wiring pattern.
FIG. 17B shows a plan view (as viewed from the arrow Z) of the movable conductor 62 provided on the contact film layer 48. The movable conductor 62 is also formed in a circular shape like the conductor 60. The movable conductor 62 is provided with a concentric arc-shaped slit portion so that when the contact film layer 48 is pressed by the polymer actuator 16, the movable conductor 62 is bent and easily deformed. is there. Of course, the movable conductor 62 may be formed in a solid pattern. The movable conductor 62 is electrically connected to the connection terminal 65 through a wiring pattern.

図17(b)では、接点フィルム層48の下層側に配置される高分子アクチュエータ16の電極17の配置および電極17と電気的に接続される電極端子18を併せて示している。また、図17(b)では、基板40内に複数個のキャパシタを組み込む場合に、可動導体62等を並列させて配置する例を示している。63は隣接する可動導体62の境界に設けたスリットである。スリット63は高分子アクチュエータ16によって可動導体62が押圧されて湾曲した際に、隣接する可動部(キャパシタ)に応力が伝播しないようにするために設けられている。   FIG. 17B shows the arrangement of the electrodes 17 of the polymer actuator 16 arranged on the lower layer side of the contact film layer 48 and the electrode terminals 18 electrically connected to the electrodes 17. FIG. 17B shows an example in which the movable conductor 62 and the like are arranged in parallel when a plurality of capacitors are incorporated in the substrate 40. Reference numeral 63 denotes a slit provided at the boundary between adjacent movable conductors 62. The slit 63 is provided to prevent stress from being propagated to the adjacent movable portion (capacitor) when the movable conductor 62 is pressed and curved by the polymer actuator 16.

図16(a)は、高分子アクチュエータ16に電圧を印加していない状態で、接点フィルム層48を押圧していない状態、すなわち、可動導体62が導体60からもっとも離間した位置にある状態である。図16(b)は双方の高分子アクチュエータ16、16に電圧を印加し、高分子アクチュエータ16、16によって接点フィルム層48を絶縁フィルム層46に向けて押圧した状態を示す。接点フィルム層48が押圧されることにより、可動導体62が固定側の導体60にもっとも接近した位置にまで移動する。本実施形態では、一つの可動導体62に対して一対の高分子アクチュエータ16を対称配置に設け、高分子アクチュエータ16によって可動導体62を絶縁フィルム層46に対して略平行に移動するようにしている。
本実施形態の電気素子では、このように、高分子アクチュエータ16、16を駆動することによって導体60と可動導体62との間隔が変動し、これにともなってキャパシタンスが変動することからバリアブルキャパシタとして使用することができる。
FIG. 16A shows a state where no voltage is applied to the polymer actuator 16 and the contact film layer 48 is not pressed, that is, a state where the movable conductor 62 is at a position farthest from the conductor 60. . FIG. 16B shows a state in which a voltage is applied to both polymer actuators 16 and 16 and the contact film layer 48 is pressed toward the insulating film layer 46 by the polymer actuators 16 and 16. When the contact film layer 48 is pressed, the movable conductor 62 moves to a position closest to the fixed-side conductor 60. In this embodiment, a pair of polymer actuators 16 are provided symmetrically with respect to one movable conductor 62, and the movable conductor 62 is moved substantially parallel to the insulating film layer 46 by the polymer actuator 16. .
In the electric element of the present embodiment, the distance between the conductor 60 and the movable conductor 62 is changed by driving the polymer actuators 16 and 16 as described above, and the capacitance is changed accordingly. can do.

(実施の形態
図18は、高分子アクチュエータを利用したバリアブルキャパシタの他の実施形態を示す。本実施形態の電気素子は可動導体62を一つの高分子アクチュエータ16によって押動するように設けたことを特徴とする。
図19(a)は、絶縁フィルム層46に設けた導体60の平面図(X矢視図)を示す。本実施形態では導体60および可動導体62を平面形状で矩形状に形成している。図19(b)(Z矢視図)に示すように、接点フィルム層48では可動導体62に隣接して透孔を設け、細幅の吊り片49によって可動導体62を支持して、一つの高分子アクチュエータ16によって容易に可動導体62を押動できるようにしている。接点フィルム層48を高分子アクチュエータ16によって押動することによりキャパシタンスを変動させるようにする作用は実施形態9と同様である。
(Embodiment 4 )
FIG. 18 shows another embodiment of a variable capacitor using a polymer actuator. The electric element of the present embodiment is characterized in that the movable conductor 62 is provided so as to be pushed by one polymer actuator 16.
FIG. 19A shows a plan view (as viewed in the direction of arrow X) of the conductor 60 provided on the insulating film layer 46. In this embodiment, the conductor 60 and the movable conductor 62 are formed in a rectangular shape with a planar shape. As shown in FIG. 19B (Z arrow view), the contact film layer 48 is provided with a through hole adjacent to the movable conductor 62, and the movable conductor 62 is supported by a narrow suspension piece 49, The movable conductor 62 can be easily pushed by the polymer actuator 16. The action of changing the capacitance by pushing the contact film layer 48 with the polymer actuator 16 is the same as that of the ninth embodiment.

以上、本発明に係る高分子アクチュエータを用いた電気素子の各種の実施形態について説明した。これらのうち、実施形態は基板40を多層構造として基板40の内部に高分子アクチュエータ16を組み込んだ基板内蔵型の電気素子として構成したものである。基板40に高分子アクチュエータ16を組み込む工程は、一般的な配線基板の製造工程中に組み入れることが可能である。すなわち、電気部品として使用される配線基板内に高分子アクチュエータを組み込むことによって、電気的接点や電気回路をON−OFFする構造やバリアブルキャパシタを配線基板内に搭載することが可能である。これによって、基板の薄形化を図るとともに、新たな作用および用途の配線基板として提供することが可能である。とくに、上述した基板40内に高分子アクチュエータ16を組み込む方法は、多層に積層する配線基板の従来の製造方法に類似する方法によるから、従来の配線基板の製造方法を容易に適用して量産することが可能である。また、多数個の電気素子を形成した後に分割して個片の電気素子にすることも容易に可能である。 As described above, various embodiments of the electric element using the polymer actuator according to the present invention have been described. Among these, the first to fourth embodiments are configured as an electric element with a built-in substrate in which the substrate 40 has a multilayer structure and the polymer actuator 16 is incorporated in the substrate 40. The process of incorporating the polymer actuator 16 into the substrate 40 can be incorporated during the manufacturing process of a general wiring board. That is, by incorporating a polymer actuator in a wiring board used as an electric component, it is possible to mount a structure or variable capacitor for turning on and off an electrical contact or an electric circuit in the wiring board. As a result, it is possible to reduce the thickness of the substrate and provide it as a wiring substrate for new functions and applications. In particular, the method of incorporating the polymer actuator 16 into the substrate 40 described above is a method similar to the conventional method of manufacturing a multilayered wiring substrate, so that the conventional method of manufacturing a wiring substrate is easily applied for mass production. It is possible. It is also possible to easily form a plurality of electric elements and then divide them into individual electric elements.

高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成例を示す平面図(a)および正面図(b)である。FIG. 2 is a plan view (a) and a front view (b) showing a configuration example of an electric element using a polymer actuator. 高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成例を示す平面図(a)および正面図(b)である。FIG. 2 is a plan view (a) and a front view (b) showing a configuration example of an electric element using a polymer actuator. 高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成例を示す平面図(a)および正面図(b)である。It is a plan view showing a configuration example of an electric device using the polymer actuator (a) and a front view (b). 高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成例を示す平面図(a)、正面図(b)および側面図(c)である。FIG. 2 is a plan view (a), a front view (b), and a side view (c) showing a configuration example of an electric element using a polymer actuator. 高分子アクチュエータを用いた電気素子の構成例を示す平面図(a)、正面図(b)、左側面図(c)、右側面図(c)である。FIG. 2 is a plan view (a), a front view (b), a left side view (c), and a right side view (c) showing a configuration example of an electric element using a polymer actuator. 図5の構成例の動作状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation state of the structural example of FIG. 高分子アクチュエータを基板内に組み込んだ電気素子の第の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the electric element which integrated the polymer actuator in the board | substrate. 高分子アクチュエータ、接点および回路パターンの平面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the planar structure of a polymer actuator, a contact, and a circuit pattern. 高分子アクチュエータを基板内に組み込んだ電気素子の第の実施の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows 2nd Embodiment of the electric element which integrated the polymer actuator in the board | substrate. 高分子アクチュエータの作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of a polymer actuator. 接点フィルム層に設けた舌片部の平面図である。It is a top view of the tongue piece part provided in the contact film layer. 高分子アクチュエータを基板内に組み込んだ電気素子の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the electric element which integrated the polymer actuator in the board | substrate. 高分子アクチュエータの作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of a polymer actuator. 高分子アクチュエータを基板内に組み込んだ電気素子の他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of the electric element which integrated the polymer actuator in the board | substrate. 高分子アクチュエータと接点フィルム層に設けた回路パターンの平面図である。It is a top view of the circuit pattern provided in the polymer actuator and the contact film layer. 高分子アクチュエータを用いた電気素子の第の実施の形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 3rd Embodiment of the electric element using a polymer actuator. 絶縁フィルム層に設けた導体および接点フィルム層に設けた可動導体の平面図である。It is a top view of the conductor provided in the insulating film layer, and the movable conductor provided in the contact film layer. 高分子アクチュエータを用いた電気素子の第の実施の形態の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 4th Embodiment of the electric element using a polymer actuator. 絶縁フィルム層に設けた導体および接点フィルム層に設けた可動導体の平面図である。It is a top view of the conductor provided in the insulating film layer, and the movable conductor provided in the contact film layer.

10 支持体
10a 支持側板
12、13 固定接触子
12a、13a、14a 接点
13 固定接触子
14 可動接触子
14b 湾曲部
16 高分子アクチュエータ
16a 導体被膜
16b スリット
17 電極
18 端子
30 導体板
32、33 電極板
40 基板
42、44 ケーシング層
46 絶縁フィルム層
48 接点フィルム層
50 接点
52 可動処理用フィルム層
53 スリット
54、56、56a 回路パターン
55、55a、57、57a 端子
60 導体
62 可動導体
63 スリット
64、65 接続端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Support body 10a Support side plate 12, 13 Fixed contact 12a, 13a, 14a Contact 13 Fixed contact 14 Movable contact 14b Bending part 16 Polymer actuator 16a Conductive coating 16b Slit 17 Electrode 18 Terminal 30 Conductor plate 32, 33 Electrode plate 40 substrate 42, 44 casing layer 46 insulating film layer 48 contact film layer 50 contact 52 movable processing film layer 53 slit 54, 56, 56a circuit pattern 55, 55a, 57, 57a terminal 60 conductor 62 movable conductor 63 slit 64, 65 Connecting terminal

Claims (5)

高分子アクチュエータが形成された可動処理用フィルム層と、電気的な接点が形成された伸縮性を備える接点フィルム層と、前記接点に対向して回路パターンが形成された回路パターン層が、高分子アクチュエータと接点フィルム層との間、接点と回路パターンとの間を離間させて、この順に、基板内に積層して設けられた基板内蔵型の電気素子であって、
前記高分子アクチュエータは、先端側が可動端となる舌片状に形成され、直流電圧を印加した際に、前記接点フィルム層を押動し、直流電圧を遮断した際に元の形状に復帰して、前記回路パターンと接点とを電気的に接離させることを特徴とする電気素子。
A movable processing film layer on which a polymer actuator is formed, a stretchable contact film layer on which an electrical contact is formed, and a circuit pattern layer on which a circuit pattern is formed facing the contact include a polymer Between the actuator and the contact film layer, the contact and the circuit pattern are separated from each other, and in this order, the board-embedded electric element provided by being laminated in the substrate,
The polymer actuator is formed in a tongue-like shape with the tip side serving as a movable end. When a DC voltage is applied, the contact film layer is pushed, and when the DC voltage is cut off, the polymer actuator returns to its original shape. An electric element characterized in that the circuit pattern and the contact point are electrically connected and separated.
前記接点フィルム層に舌片部を設けるとともに、該舌片部の先端側に前記接点を設け、前記高分子アクチュエータにより前記舌片部を押動して回路パターンと接点とを電気的に接離させることを特徴とする請求項1記載の電子素子。 A tongue piece is provided on the contact film layer, the contact is provided on the tip side of the tongue piece, and the tongue piece is pushed by the polymer actuator to electrically connect and separate the circuit pattern and the contact. The electronic device according to claim 1, wherein: 前記接点フィルム層に、前記回路パターンと接点とを電気的に接離させた際に電気的に接離される回路パターンが設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の電気素子。 The electrical element according to claim 1 or 2 , wherein a circuit pattern that is electrically contacted and separated when the circuit pattern and the contact are electrically contacted and separated is provided on the contact film layer. 基板の内部に平行平板型のキャパシタを構成する導体と可動導体とを基板の厚さ方向に離間させて設け、高分子アクチュエータにより前記可動導体を前記導体に接離する向きに押動して、キャパシタンスを可変とした基板内蔵型の電気素子であって、
前記可動導体が、前記導体に対向して伸縮性を有する接点フィルム層に形成され、
該接点フィルム層の前記導体に対向する面とは反対面側に、高分子アクチュエータが形成された可動処理フィルム層が設けられ、
前記高分子アクチュエータは先端側が可動端となる舌片状に設けられ、直流電圧を印加した際に、前記接点フィルム層を押動し、直流電圧を遮断した際に元の形状に復帰して、前記可動導体を前記導体に接離する向きに押動することを特徴とする電気素子。
Provided a conductor and a movable conductor constituting the internal capacitor of the parallel plate type of the substrate is separated in the thickness direction of the substrate, and pushing in the direction approaching and moving away from said movable conductor to the conductor by the polymer actuator, A board-embedded electrical element with variable capacitance,
The movable conductor is formed in a contact film layer having a stretchability facing the conductor ,
A movable processing film layer on which a polymer actuator is formed is provided on the side of the contact film layer opposite to the surface facing the conductor,
The polymer actuator is provided in a tongue-like shape with the tip side serving as a movable end. When a DC voltage is applied , the polymer actuator pushes the contact film layer and returns to its original shape when the DC voltage is interrupted. The electric element is configured to push the movable conductor in a direction in contact with or away from the conductor.
前記導体と可動導体の間に、キャパシタンスを増大させるための高誘電体層あるいは導体層が設けられていることを特徴とする請求項4記載の電気素子。 5. The electric element according to claim 4, wherein a high dielectric layer or a conductor layer for increasing capacitance is provided between the conductor and the movable conductor.
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