JP7464056B2 - 圧電センサ - Google Patents
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Description
第1の電極、第2の電極と圧電膜は、保護膜に被覆され、
複数の圧電膜が、第1の電極と第2の電極とを介して、直列に接続され、
可撓性基材が曲折され、複数の圧電膜が積層されるように配置された、圧電センサである。
<1.一実施の形態>
<2.変形例>
以下に説明する実施の形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
「構造」
一実施の形態の圧電センサ1は自在に曲折させることができる。そのために、圧電センサ1は可撓性基材を基板としている。可撓性基材は例えば、金属箔11である。金属箔11の素材は例えば、42アロイやコバールなどのような、線膨張係数が後述する圧電膜14になるべく近いものが好ましいが、その他の金属材料でもよい。金属箔11の厚さは10μm以上100μm以下である。縁応力低減による対屈曲性向上の観点から、金属箔11の厚さは10μm以上50μm以下であることが好ましい。
一実施形態の圧電センサ1の作製方法について説明する。まず、可撓性基材として、金属箔11を用意した。金属箔11の一主面の全部に絶縁膜12を成膜した。絶縁膜12は酸化膜、窒化膜、酸窒化膜などの絶縁材料である。そして、図2Aに示すように、第1の電極13を周期的に成膜した。隣り合う第1の電極13同士に一定の間隔を隔てて隣接している。第1の電極13は上述のように金属材料である。
図3のように、圧電膜14が3つある圧電センサ2を用意し、圧電膜14のない部分(圧電膜14と当該圧電膜14に隣接する圧電膜14との間の第1の電極13がある部分)を曲折させて、圧電膜14が図3に示される一点鎖線上のほぼ同じ位置に積層されるように配置した。3つの圧電膜14は直列接続(3直列)である。ほぼ同じ位置に積層された圧電膜14について、圧電膜14の上に錘を載せ1200Nの力を掛けながら、錘の上からAEセンサにて正弦波振動を与えて、圧電センサ2から発生する電圧の波形を計測した。正弦波振動の周波数は270kHzとした。AEセンサから圧電センサ2までの距離は錘を挟んで約10cmとした。さらに、積層させた状態のまま、3つの圧電膜14一つひとつについて、同様に圧力を掛けながら、正弦波振動を与えて、圧電膜14一つひとつから出力される個別の電圧の波形を計測した。
直列接続をした2つの圧電膜を並置した圧電センサを用意し、1つの錘で2つの圧電膜14に力を掛けながら実施例と同様の正弦波振動を与えて、圧電センサから発生する電圧の波形を計測した。さらに、2つの圧電膜を並置したまま、実施例と同様に力を掛けながら、正弦波振動を与えて、圧電膜14一つひとつから出力される個別の電圧の波形を計測した。
並列接続をした2つの圧電膜14を、圧電膜14が実施例のようにほぼ同じ位置に積層されるように配置した圧電センサを用意し、実施例と同様に力を掛けながら正弦波振動を与えて、圧電センサから発生する電圧の波形を計測した。さらに、並列接続をせずに、ほぼ同じ位置に積層されるように配置したまま、実施例と同様に圧力を掛けながら、正弦波振動を与えて、圧電膜14一つひとつから出力される個別の電圧の波形を計測した。
以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
(1)
可撓性基材の一面に、第1の電極と第2の電極に挟まれて圧電膜が配置され、
前記第1の電極、前記第2の電極と前記圧電膜は、保護膜に被覆され、
複数の前記圧電膜が、前記第1の電極と前記第2の電極とを介して、直列に接続され、
前記可撓性基材が曲折され、複数の前記圧電膜が積層されるように配置された、圧電センサ。
(2)
可撓性基材の一面に、前記第1の電極は間隔をあけて繰り返し被覆され、
前記第1の電極の一部に、前記圧電膜が被覆され、
前記圧電膜に被覆された前記第1の電極に隣接する第1の電極と、前記圧電膜とに前記第2の電極が被覆された(1)に記載の圧電センサ。
(3)
前記可撓性基材が曲折された箇所は、前記圧電膜と当該圧電膜に隣接する圧電膜との間の前記第1の電極がある部分である(1)又は(2)に記載の圧電センサ。
(4)
前記圧電膜の数が奇数の場合、前記圧電センサの片端にある圧電膜が覆われていない部分が曲折され、取出し電極が同じ向きに揃えられた(1)から(3)の何れかに記載の圧電センサ。
(5)
前記圧電膜の素材は、PZT、AlN、ZnOの何れか、又は、金属をドープしたPZT、AlN、ZnOの何れかである(1)から(4)の何れかに記載の圧電センサ。
(6)
前記圧電膜の厚さは、100nmから10μmである(1)から(5)の何れかに記載の圧電センサ。
(7)
前記可撓性基材は、厚さが10μm以上100μm以下であり、表面に絶縁膜を成膜した金属箔である(1)から(6)の何れかに記載の圧電センサ。
(8)
前記可撓性基材は、厚さが10μm以上200μm以下のポリイミド樹脂である(1)から(6)の何れかに記載の圧電センサ。
(9)
前記保護膜は、酸化膜又は窒化膜若しくは酸窒化膜である(1)から(8)の何れかに記載の圧電センサ。
Claims (9)
- 可撓性基材の一面に、第1の電極と第2の電極に挟まれて圧電膜が配置され、
前記第1の電極、前記第2の電極と前記圧電膜は、保護膜に被覆され、
複数の前記圧電膜が、前記第1の電極と前記第2の電極を介して、直列に接続され、
前記可撓性基材が曲折され、複数の前記圧電膜が積層されるように配置された、圧電センサ。 - 可撓性基材の一面に、前記第1の電極が間隔をあけて繰り返し被覆され、
前記第1の電極の一部に、前記圧電膜が被覆され、
前記圧電膜に被覆された前記第1の電極に隣接する第1の電極と、前記圧電膜とを前記第2の電極が被覆した請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記可撓性基材が曲折された箇所は、前記圧電膜と当該圧電膜に隣接する圧電膜との間の前記第1の電極がある部分である請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記第1の電極が取出し電極とされ、前記圧電センサの片端にある圧電膜が覆われていない部分が曲折され、曲折箇所の数が奇数とされ、前記取出し電極が同じ向きに揃えられた請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記圧電膜の素材は、PZT、AlN、ZnOの何れか、又は、金属をドープしたPZT、AlN、ZnOの何れかである請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記圧電膜の厚さは、100nmから10μmである請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記可撓性基材は、厚さが10μm以上100μm以下であり、表面に絶縁膜を成膜した金属箔である請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記可撓性基材は、厚さが10μm以上200μm以下のポリイミド樹脂である請求項1に記載の圧電センサ。
- 前記保護膜は、酸化膜又は窒化膜若しくは酸窒化膜である請求項1に記載の圧電センサ。
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Citations (10)
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---|---|---|---|---|
JP2007514130A (ja) | 2003-09-18 | 2007-05-31 | オクルースカン・アクチエンゲゼルシャフト | 力の測定用トランスデューサ |
WO2009119820A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 圧電素子、圧力センサ及び圧電素子の製造方法 |
JP2011087423A (ja) | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Murata Mfg Co Ltd | アクチュエータ及びアクチュエータを製造する方法 |
WO2013122110A1 (ja) | 2012-02-15 | 2013-08-22 | バンドー化学株式会社 | 圧電素子、アクチュエータ素子、アクチュエータ、発電素子、発電デバイス及び可撓性シート |
JP2014219341A (ja) | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 積水化学工業株式会社 | 圧電型振動センサー |
JP2016508210A (ja) | 2012-11-02 | 2016-03-17 | ノキア テクノロジーズ オーユー | 圧力感知装置及びその組立方法 |
US20160190427A1 (en) | 2014-12-30 | 2016-06-30 | University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University | Nanofiber web piezoelectric material obtained by electrospinning polylactic acid, method of producing same, piezoelectric sensor comprising same, and method of manufacturing the piezoelectric sensor |
US20170077839A1 (en) | 2015-09-15 | 2017-03-16 | The Regents Of The University Of Michigan | Energy harvesting for leadless pacemakers |
US20180337325A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Apple Inc. | Multi-element piezo sensor for in-bed physiological measurements |
WO2019069730A1 (ja) | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 株式会社村田製作所 | 折り畳み構造に用いられる押圧センサ及び電子機器 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155409A (en) * | 1991-07-11 | 1992-10-13 | Caterpillar Inc. | Integral conductor for a piezoelectric actuator |
DE102008002492A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Faltaktor oder Faltsensor sowie Herstellungsverfahren für einen Faltaktor oder Faltsensor |
JP2019007749A (ja) * | 2017-06-20 | 2019-01-17 | ヤマハ株式会社 | 圧力センサー |
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007514130A (ja) | 2003-09-18 | 2007-05-31 | オクルースカン・アクチエンゲゼルシャフト | 力の測定用トランスデューサ |
WO2009119820A1 (ja) | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 圧電素子、圧力センサ及び圧電素子の製造方法 |
JP2011087423A (ja) | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Murata Mfg Co Ltd | アクチュエータ及びアクチュエータを製造する方法 |
WO2013122110A1 (ja) | 2012-02-15 | 2013-08-22 | バンドー化学株式会社 | 圧電素子、アクチュエータ素子、アクチュエータ、発電素子、発電デバイス及び可撓性シート |
JP2016508210A (ja) | 2012-11-02 | 2016-03-17 | ノキア テクノロジーズ オーユー | 圧力感知装置及びその組立方法 |
JP2014219341A (ja) | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 積水化学工業株式会社 | 圧電型振動センサー |
US20160190427A1 (en) | 2014-12-30 | 2016-06-30 | University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University | Nanofiber web piezoelectric material obtained by electrospinning polylactic acid, method of producing same, piezoelectric sensor comprising same, and method of manufacturing the piezoelectric sensor |
US20170077839A1 (en) | 2015-09-15 | 2017-03-16 | The Regents Of The University Of Michigan | Energy harvesting for leadless pacemakers |
US20180337325A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Apple Inc. | Multi-element piezo sensor for in-bed physiological measurements |
WO2019069730A1 (ja) | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 株式会社村田製作所 | 折り畳み構造に用いられる押圧センサ及び電子機器 |
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