JP6004123B2 - Method for manufacturing piezoelectric sensor - Google Patents
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Description
本発明は、押圧されたことを検出する圧電センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric sensor that detects that a pressure is applied.
従来、タッチパネルを備える表示装置では、タッチパネルの一方主面(操作面)でのタッチ位置を検出するだけでなく、操作面での押圧量を検出するために、圧電センサが設けられることがある。 Conventionally, in a display device including a touch panel, a piezoelectric sensor may be provided in order to detect not only a touch position on one main surface (operation surface) of the touch panel but also a pressing amount on the operation surface.
例えば特許文献1には、圧電性シート(圧電フィルム)の両面それぞれに第1検出電極と第2検出電極を設けた板状の圧電センサが開示されている。この圧電センサは例えば、タッチパネルの操作面とは逆側の他方主面に接合される。
For example,
タッチパネルの操作面が押圧されることによって圧電性シート(圧電フィルム)がタッチパネルを介して押圧されると、圧電性シートの第1検出電極と第2検出電極間に電圧が生じる。この圧電センサは、その電圧を検出することで、操作面での押圧量を検出できる。 When the piezoelectric sheet (piezoelectric film) is pressed through the touch panel by pressing the operation surface of the touch panel, a voltage is generated between the first detection electrode and the second detection electrode of the piezoelectric sheet. This piezoelectric sensor can detect the amount of pressing on the operation surface by detecting the voltage.
前記第1検出電極と第2検出電極は、絶縁体で覆って、保護されることが望ましい。そこで、発明者は、第1検出電極および第2検出電極が同じ面に並んで離れて形成されている基板部の第1検出電極上に圧電フィルムを粘着剤で貼付し、基板部を折り返し、第2検出電極を圧電フィルムに粘着剤で貼付し、第1検出電極と第2検出電極の間に圧電フィルムを挟むことにより圧電センサを製造する方法を開発している。 Preferably, the first detection electrode and the second detection electrode are protected by covering with an insulator. Therefore, the inventor affixed a piezoelectric film with an adhesive on the first detection electrode of the substrate portion formed by separating the first detection electrode and the second detection electrode on the same surface, and folded the substrate portion, We have developed a method for manufacturing a piezoelectric sensor by attaching a second detection electrode to a piezoelectric film with an adhesive and sandwiching the piezoelectric film between the first detection electrode and the second detection electrode.
しかしながら、このような構造の圧電センサでは、基板部を折り返して両検出電極の間に圧電フィルムを挟む際に、各検出電極と圧電フィルムとの間に複数の微小な気泡が生じることがある。特に、複数の微小な気泡は、粘着剤の中に補足され易い。 However, in the piezoelectric sensor having such a structure, when the substrate portion is folded and the piezoelectric film is sandwiched between the two detection electrodes, a plurality of minute bubbles may be generated between the detection electrodes and the piezoelectric film. In particular, a plurality of minute bubbles are easily captured in the adhesive.
この場合、複数の微小な気泡によって押圧が緩和され、押圧が圧電フィルムに十分に伝わらなかったり、圧電フィルムと各検出電極とが複数の微小な気泡によって部分的に剥離したりする。すなわち、複数の微小な気泡は、圧電センサに十分な電圧が生じることを妨げる。 In this case, the pressure is relieved by the plurality of minute bubbles, and the pressure is not sufficiently transmitted to the piezoelectric film, or the piezoelectric film and each detection electrode are partially separated by the plurality of minute bubbles. That is, the plurality of minute bubbles prevent a sufficient voltage from being generated in the piezoelectric sensor.
したがって、このような構造の圧電センサでは、押圧を精度良く検出することができないという問題がある。 Therefore, the piezoelectric sensor having such a structure has a problem that the pressure cannot be detected with high accuracy.
本発明の目的は、押圧を精度良く検出することができる圧電センサの製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the piezoelectric sensor which can detect a press accurately.
本発明は、圧電フィルムと基板部とを備える圧電センサの製造方法に関するものである。この圧電センサの製造方法は、少なくとも、用意工程、第1貼付工程、第2貼付工程、および第1プレス工程を有する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric sensor including a piezoelectric film and a substrate portion. This method for manufacturing a piezoelectric sensor includes at least a preparation step, a first sticking step, a second sticking step, and a first pressing step.
用意工程は、第1検出電極および第2検出電極が形成されている基板部を用意する。 The preparing step prepares a substrate portion on which the first detection electrode and the second detection electrode are formed.
第1貼付工程は、基板部の第1検出電極上に圧電フィルムを粘着剤で貼付する。 A 1st sticking process sticks a piezoelectric film with an adhesive on the 1st detection electrode of a board | substrate part.
第2貼付工程は、第2検出電極を圧電フィルムに粘着剤で貼付し、第1検出電極および第2検出電極の間に圧電フィルムを挟む。 In the second attaching step, the second detection electrode is attached to the piezoelectric film with an adhesive, and the piezoelectric film is sandwiched between the first detection electrode and the second detection electrode.
第1プレス工程は、圧電フィルムを挟んだ状態の基板部をプレスする。 In the first pressing step, the substrate portion in a state where the piezoelectric film is sandwiched is pressed.
この製造方法では、第1プレス工程により、第1検出電極と圧電フィルムとの間の複数の微小な気泡を、第1検出電極と圧電フィルムとの間から外部へ排出し、第2検出電極と圧電フィルムとの間の複数の微小な気泡を、第2検出電極と圧電フィルムとの間から外部へ排出することができる。 In this manufacturing method, in the first pressing step, a plurality of minute bubbles between the first detection electrode and the piezoelectric film are discharged from between the first detection electrode and the piezoelectric film to the outside, A plurality of minute bubbles between the piezoelectric film can be discharged to the outside from between the second detection electrode and the piezoelectric film.
すなわち、この製造方法では、圧電センサに十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、大幅に低減できる。 That is, in this manufacturing method, a plurality of minute bubbles that prevent a sufficient voltage from being generated in the piezoelectric sensor can be greatly reduced.
したがって、この製造方法で製造された圧電センサによれば、押圧を精度良く検出することができる。 Therefore, according to the piezoelectric sensor manufactured by this manufacturing method, it is possible to detect the press with high accuracy.
また、この圧電センサの製造方法において、用意工程は、第1検出電極および第2検出電極が同じ面に並んで離れて形成されている基板部を用意し、
第2貼付工程は、基板部を折り返し、第2検出電極を圧電フィルムに貼付し、第1検出電極および第2検出電極の間に圧電フィルムを挟むことが好ましい。Further, in this method of manufacturing a piezoelectric sensor, the preparing step includes preparing a substrate portion in which the first detection electrode and the second detection electrode are formed side by side on the same surface,
In the second attaching step, it is preferable that the substrate portion is folded, the second detection electrode is attached to the piezoelectric film, and the piezoelectric film is sandwiched between the first detection electrode and the second detection electrode.
また、この圧電センサの製造方法は、第2プレス工程を含むことが好ましい。第2プレス工程は、第2貼付工程に先立って、第1検出電極上に圧電フィルムが貼付された状態の基板部をプレスする。 Moreover, it is preferable that the manufacturing method of this piezoelectric sensor includes a 2nd press process. In the second pressing step, the substrate portion in a state where the piezoelectric film is stuck on the first detection electrode is pressed prior to the second sticking step.
この製造方法により、第1検出電極と圧電フィルムとの間の複数の微小な気泡を、第1検出電極と圧電フィルムとの間から外部へ排出することができる。 With this manufacturing method, a plurality of minute bubbles between the first detection electrode and the piezoelectric film can be discharged to the outside from between the first detection electrode and the piezoelectric film.
すなわち、以上の製造方法では、圧電センサに十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、より低減できる。 That is, in the manufacturing method described above, it is possible to further reduce a plurality of minute bubbles that prevent a sufficient voltage from being generated in the piezoelectric sensor.
したがって、この製造方法で製造された圧電センサによれば、押圧を一層精度良く検出することができる。 Therefore, according to the piezoelectric sensor manufactured by this manufacturing method, pressing can be detected with higher accuracy.
また、この圧電センサの製造方法は、電極形成工程を含むことが好ましい。電極形成工程は、第1検出電極および第2検出電極を基板部の同じ面に並んで離れて形成する。 Moreover, it is preferable that the manufacturing method of this piezoelectric sensor includes an electrode formation process. In the electrode formation step, the first detection electrode and the second detection electrode are formed side by side on the same surface of the substrate portion.
この製造方法では、第1検出電極および第2検出電極が形成された基板部が用意される。 In this manufacturing method, a substrate portion on which a first detection electrode and a second detection electrode are formed is prepared.
また、本発明において、基板部は、フレキシブルプリント基板であることが好ましい。フレキシブルプリント基板は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるため、第2貼付工程において基板部を折り返し易い。 Moreover, in this invention, it is preferable that a board | substrate part is a flexible printed circuit board. Since the flexible printed board is flexible and can be greatly deformed, the board portion is easily folded back in the second attaching step.
また、本発明において、圧電センサは、キラル高分子によって形成された圧電フィルムを有することが好ましい。 In the present invention, the piezoelectric sensor preferably has a piezoelectric film formed of a chiral polymer.
この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。 In this manufacturing method, the piezoelectric sensor can reliably detect the displacement of the piezoelectric film with high sensitivity.
また、本発明において、キラル高分子は、ポリ乳酸であることが好ましい。 In the present invention, the chiral polymer is preferably polylactic acid.
この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。 In this manufacturing method, the piezoelectric sensor can reliably detect the displacement of the piezoelectric film with high sensitivity.
また、本発明において、ポリ乳酸は、L型ポリ乳酸であることが好ましい。 In the present invention, the polylactic acid is preferably L-type polylactic acid.
この製造方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。 In this manufacturing method, the piezoelectric sensor can reliably detect the displacement of the piezoelectric film with high sensitivity.
この発明の製造方法で製造された圧電センサによれば、押圧を精度良く検出することができる。 According to the piezoelectric sensor manufactured by the manufacturing method of the present invention, it is possible to detect the press with high accuracy.
以下、本発明の実施形態に係る圧電センサについて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る圧電センサ100を備える表示装置10の平面図である。図2は、図1に示すA−A線の断面図である。
Hereinafter, a piezoelectric sensor according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of a
表示装置10は、操作板12、スペーサ14A、スペーサ14B、検出板15、板状のセンサ部16、柱状の押し子17、及び柱状のクッション21を備える。表示装置10は、詳細は後述するが、センサ部16及び検出板15を有する圧電センサ100を備える。さらに、表示装置10は、携帯可能な程度の大きさからなる筐体11を備える。表示装置10は、例えばタブレットやスマートフォンである。
The
筐体11は、天面が開口する直方体形状からなる。筐体11には、図1、図2に示すように、筐体11の開口面を塞ぐよう操作板12が嵌め合わされている。操作板12は、液晶パネル、タッチパネル及びカバーガラスが積層された積層体である。操作板12の一方の主面(詳しくは最外層のカバーガラスの一方の主面)が操作面101となる。操作板12は、透光性を有する材料からなる。
The
筐体11内には、図1、図2に示すように、操作面101側から、操作板12、押し子17、センサ部16、検出板15、及びクッション21がこの順番に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、以下では、操作面101の長手方向をX方向と称し、操作面101の短手方向をY方向と称し、操作面101に垂直な方向(即ち筐体11の厚み方向)をZ方向と称することがある。
Hereinafter, the longitudinal direction of the
スペーサ14Aは、筐体11の側面のうちX方向と平行な第1の側面付近に配置されている。スペーサ14Bは、筐体11の第2の側面(第1の側面に対向する側面)付近に配置されている。スペーサ14A及びスペーサ14Bは、筐体11のX方向の略中央部に配置されている。スペーサ14A及びスペーサ14Bの材料は、例えばPET樹脂である。
The spacer 14 </ b> A is disposed in the vicinity of the first side surface parallel to the X direction among the side surfaces of the
検出板15の材料は、SUS(ステンレススチール)である。検出板15は、検出板15の操作面101側の主面が操作板12の操作面101と平行になるように、筐体11の内部にスペーサ14A,スペーサ14B及びクッション21で支持されている。
The material of the
そのため、検出板15と操作板12との間および検出板15と筐体11内部の底面との間にはスペースが形成されている。なお、検出板15は、筐体11のX方向の略中央部に配置されている。検出板15の長手方向は、Y方向に平行になっている。
Therefore, spaces are formed between the
センサ部16の操作面101とは逆側の主面は、検出板15の操作面101側の主面に貼付されている。センサ部16は、センサ部16の操作面101側の主面が操作板12の操作面101と平行になるように、筐体11の内部に配置されている。詳細は後述するが、センサ部16は、検出板15に貼付されて、圧電センサ100の一部を構成する(後述の図3参照)。
The main surface opposite to the
押し子17は、操作板12およびセンサ部16に当接するよう、操作板12とセンサ部16との間に配置されている。押し子17は、Y方向において検出板15の略中央部に配置されている。押し子17は、操作板12から検出板15及びセンサ部16へ応力を伝達する。押し子17の材料は、例えばPET樹脂である。
The
クッション21は、筐体11内部の底面および検出板15に当接するよう、筐体11内部の底面と検出板15との間に配置されている。クッション21は、Y方向において検出板15の略中央部に配置されている。クッション21は、押し子17より柔らかい材料からなる。クッション21の材料は、例えば発泡性フィルムである。
The
クッション21は、Z方向から見て(平面視して)、押し子17とほぼ同一の位置に配置され、押し子17とほぼ同一の形状および大きさを有する。すなわち、クッション21は、Z方向(検出板15の主面に垂直な方向)から見て、押し子17と重なる。
The
クッション21は、検出板15を支持し、センサ部16を介して検出板15を押し子17に押し当てる。これにより、操作板12に反りがあったとしても、操作板12と押し子17の間に隙間を作ることなく、押し子12にかかる押圧を検出板15に確実に伝えることができる。
The
次に、圧電センサ100の構成について詳述する。
Next, the configuration of the
図3は、図1に示す圧電センサ100の平面図である。図4は、図3に示すB−B線の断面図である。図5は、図3に示す圧電センサ100のセンサ部16の分解平面図である。図5(A)は、センサ部16の圧電フィルム31の平面図である。図5(B)は、基板部36及び基板部37を開いて圧電フィルム31を取り外した状態のセンサ部16の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the
図3、図4に示すように、圧電センサ100は、検出板15と、センサ部16と、部品実装部38と、回路部品39と、を備え、筐体11の内部に配置されている。部品実装部38は、フレキシブルプリント基板30の一部である。フレキシブルプリント基板30は、センサ部16の一部を構成する基板部36及び基板部37と部品実装部38とからなる。フレキシブルプリント基板30の材料は、ポリイミド等の樹脂である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
部品実装部38の表主面には、導体パターンである第1端子32および第2端子33が形成されている。さらに、部品実装部38の表主面には、回路部品39が表面実装されている。回路部品39は、第1端子32及び第2端子33を介して第1検出電極34と第2検出電極35とに接続されている。
On the front main surface of the
センサ部16の操作面101とは逆側の主面は、その長手方向がY方向になるように、検出板15の操作面101側の主面に、粘着剤層90によって貼付されている。粘着剤層90は例えば、エポキシ性接着剤で構成される。
The main surface opposite to the
図3〜図5に示すように、センサ部16は、圧電フィルム31、粘着剤層91及び粘着剤層92、第1検出電極34、第2検出電極35、基板部36、及び基板部37を備える。前述したように、フレキシブルプリント基板30は、センサ部16の一部を構成する基板部36及び基板部37と部品実装部38とからなる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
第1検出電極34、第2検出電極35、圧電フィルム31、基板部36、および基板部37は、それぞれ平板状で厚み方向に対向する表主面および裏主面を備える。なお、図4中の上側面を表主面、下側面を裏主面と称する。
The
図4に示すように、基板部37、第2検出電極35、粘着剤層91、圧電フィルム31、粘着剤層92、第1検出電極34、及び基板部36は、この順に表主面側から裏主面側にかけて積層されている。
As shown in FIG. 4, the
具体的には、圧電フィルム31の表主面に第2検出電極35が粘着剤層91を介して積層され、第2検出電極35の表主面にさらに基板部37が積層されている。また、圧電フィルム31の裏主面に第1検出電極34が粘着剤層92を介して積層され、第1検出電極34の裏主面にさらに基板部36が積層されている。
Specifically, the
図5に示すように、第2検出電極35、第1検出電極34、圧電フィルム31、基板部37、および基板部36は、それぞれの平面視した外形状が概略長方形状である。ここでは、基板部37および基板部36の外形状は、圧電フィルム31の外形状より若干大きい。
As shown in FIG. 5, the outer shape of each of the
図3、図5に示すように、基板部36及び基板部37は、フレキシブルプリント基板30の一部である。フレキシブルプリント基板30において基板部37と基板部36との間を区画する位置にはスリット18Aが設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
スリット18Aは、基板部37の長辺(又は基板部36の長辺)と平行に延びている。フレキシブルプリント基板30において、スリット18Aが延びる方向でのスリット18Aの両側には連結部18Bがそれぞれ設けられている。各連結部18Bは、基板部37と基板部36とを連結している。なお、スリット18Aおよび2つの連結部18Bは、必ずしも設けられなくてもよく、その他の形状であってもよい。
The slit 18 </ b> A extends in parallel with the long side of the substrate unit 37 (or the long side of the substrate unit 36). In the flexible printed
基板部37の裏主面には、第2検出電極35が形成されており、基板部36の表主面には、第1検出電極34が形成されている。すなわち、第1検出電極34及び第2検出電極35は、フレキシブルプリント基板30の同じ面に並んで離れて形成されている。
A
図4に示すように、第1検出電極34の表主面には、圧電フィルム31が粘着剤層92によって貼付されている。また、第2検出電極35の裏主面には、圧電フィルム31が粘着剤層91によって貼付されている。
As shown in FIG. 4, the
粘着剤層91及び粘着剤層92は、導電性粘着剤で構成されてもよい。
The pressure-
図5に示すように、第1端子32の一端は、第1検出電極34に接続されている。一方、第1端子32の他端は、回路部品39に接続されている。そして、第2端子33の一端は、第2検出電極35に接続されている。一方、第2端子33の他端は、回路部品39に接続されている。
As shown in FIG. 5, one end of the
したがって、第1検出電極34及び第2検出電極35は、それぞれ第1端子32及び第2端子33を介して回路部品39に電気的に接続されている。
Accordingly, the
次に、圧電フィルム31の構成について詳述する。
Next, the configuration of the
圧電フィルム31は、長辺および短辺に対して約45°を成す方向19へ分子配向している。圧電フィルム31は、L型ポリ乳酸(PLLA)を主材料とするフィルムである。PLLAは、主鎖が螺旋構造を有するキラル高分子であり、所定の軸方向に配向させることで圧電性を発現する性質を有している。この圧電性は、フィルムの厚み方向を第1軸とし、PLLAの分子が配向する方向を第3軸として圧電テンソル成分d14で表わされる。The
この圧電テンソル成分d14を有する圧電フィルム31においては、表主面および裏主面において長辺および短辺に対して交差する方向、具体的には長辺および短辺に対する約45°方向を、PLLAの分子が配向する方向とすることで、厚み方向からの押圧力を検出することができる。In the
ただし、圧電フィルム31における方向19の角度は、長辺および短辺に対して正確な45°に限られることなく、45°に近い任意の角度とすることができる。方向19の角度が、長辺および短辺に対して45°に近い角度であるほど、厚み方向からの押圧力を効率的に検出することができる。
However, the angle of the
したがって、本発明でいう略45°とは、例えば45°±10°程度の45°を中心とする所定範囲の角度をいう。これらの具体的な角度は、変位センサの用途や各部の特性などに基づいて全体の設計に応じて適宜決定するとよい。 Accordingly, the term “approximately 45 °” as used in the present invention refers to an angle within a predetermined range centered on 45 °, for example, about 45 ° ± 10 °. These specific angles may be appropriately determined according to the overall design based on the use of the displacement sensor, the characteristics of each part, and the like.
なお、圧電フィルム31は、PLLAを主材料とするフィルムに限られず、D型ポリ乳酸(PDLA)や、ポリフッ化ビニルデン(PVDF)を主材料とするフィルムであってもよい。ただし、PLLAやPDLAのようなキラル高分子を主材料とする圧電フィルム31の圧電性は、PVDFやPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
The
したがって、キラル高分子は、PVDF等の他のポリマーや、圧電結晶薄膜を用いた圧電セラミックスのように、ポーリング処理によって圧電性を発現させる必要がなく、また、PVDF等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、キラル高分子の圧電定数は経時的に極めて安定している。 Therefore, the chiral polymer does not need to exhibit piezoelectricity by poling treatment like other polymers such as PVDF and piezoelectric ceramics using a piezoelectric crystal thin film, and PVDF or the like has a piezoelectric constant over time. Although fluctuations are observed and in some cases the piezoelectric constant may be significantly reduced, the piezoelectric constant of the chiral polymer is very stable over time.
さらには、キラル高分子は、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じることがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム31は、押圧検出時に検出位置の温度に依存することなく押圧力のみに応じた検出電圧を得ることができる。
Furthermore, the chiral polymer does not generate pyroelectricity that occurs in other ferroelectric piezoelectric materials. Therefore, the
また、キラル高分子はポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム31は、変位量が大きくても破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。
In addition, since the chiral polymer is a polymer and has flexibility, it is not damaged by a large displacement unlike piezoelectric ceramics. Therefore, the
また、PLLAは比誘電率が約2.5と非常に低いため、dを圧電定数とし、εTを誘電率とすると、圧電出力定数(=圧電g定数、g=d/εT)が大きな値となる。ここで、誘電率ε33 T=13×ε0,圧電テンソル成分d31=25pC/NであるPVDFの圧電g定数は、上述の式から、g31=0.2172Vm/Nとなる。Since PLLA has a very low relative dielectric constant of about 2.5, the piezoelectric output constant (= piezoelectric g constant, g = d / ε T ) is large when d is a piezoelectric constant and ε T is a dielectric constant. Value. Here, the piezoelectric g constant of PVDF having a dielectric constant ε 33 T = 13 × ε 0 and a piezoelectric tensor component d 31 = 25 pC / N is g 31 = 0.2172 Vm / N from the above formula.
一方、圧電テンソル成分d14=10pC/NであるPLLAの圧電g定数をg31に換算して求めると、d14=2×d31であるので、d31=5pC/Nとなり、圧電g定数は、g31=0.2258Vm/Nとなる。したがって、圧電テンソル成分d14=10pC/NのPLLAで、PVDFと同様の十分なセンサ感度を得ることができる。On the other hand, when the piezoelectric g constant of PLLA having a piezoelectric tensor component d 14 = 10 pC / N is converted to g 31 , d 14 = 2 × d 31 , so that d 31 = 5 pC / N, and the piezoelectric g constant Is g 31 = 0.2258 Vm / N. Therefore, sufficient sensor sensitivity similar to PVDF can be obtained with PLLA having a piezoelectric tensor component d 14 = 10 pC / N.
そして、本願発明の発明者は、d14=15〜20pC/NのPLLAを実験的に得ており、当該PLLAフィルムを用いれば、非常に高感度に圧電センサ100を構成することができる。The inventor of the present invention has experimentally obtained PLLA with d 14 = 15 to 20 pC / N. If the PLLA film is used, the
図6は、図1に示す表示装置10の主要部の押圧力検出時の断面図である。なお、図6では、操作板12、センサ部16及び検出板15が撓む様子を説明するため、これらの撓みを強調して示している。
6 is a cross-sectional view of the main part of the
ユーザは、図6に示すように、操作板12の操作面101を押圧する。これにより、圧電センサ100のセンサ部16及び検出板15は、操作板12から押し子17を介して厚み方向に押圧され、厚み方向に撓んで圧電フィルム31に電荷が発生する。
The user presses the
すなわち、第1検出電極34と第2検出電極35との間に、押圧力の大きさ(圧電フィルム31の伸長量)に応じた電圧値の検出電圧が、押圧力の方向に応じた電圧極性で生じる。この検出電圧は、押圧検出信号として第1端子32及び第2端子33を介して回路部品39へ入力する(図3参照)。
That is, between the
次に、圧電センサ100の製造方法の一例について説明する。図7は、図1に示す圧電センサ100の製造方法を示すフローチャートである。図8〜図13は、図1に示す圧電センサ100の製造工程を示す平面図である。
Next, an example of a method for manufacturing the
なお、実施の際は、複数個の圧電センサ100を一括で製造するが、本実施形態では、説明を簡略化するため、1個の圧電センサ100を製造する場面について説明する。
In the implementation, a plurality of
まず、図8に示すように、一方主面の全面に銅箔50が貼付されたシート状のフレキシブルプリント基板(FPC)3を用意する(S1)。なお、実施の際、フレキシブルプリント基板3は、センサ部30にノイズをシールドするシールド電極層を設けるために、両主面の全面に銅箔が形成されていてもよい。
First, as shown in FIG. 8, a sheet-like flexible printed circuit board (FPC) 3 having a
なお、両主面の全面に形成する銅箔については、どちらか一方に形成してもある程度のシールド効果を得ることができる。この場合、シグナル電極を挟むようにシールド電極を形成すれば良く、例えば第1検出電極がシグナル電極で第2検出電極がシールド電極層(グランド電極層)の場合、第1検出電極が形成される基材部36の反対側主面に、また第1検出電極がシールド電極層(グランド電極層)で第2検出電極がシグナル電極の場合、第2検出電極が形成される基材部37側の反対側主面に銅箔を形成すると良い。
In addition, about the copper foil formed in the whole surface of both main surfaces, a certain amount of shielding effect can be acquired even if it forms in either one. In this case, the shield electrode may be formed so as to sandwich the signal electrode. For example, when the first detection electrode is the signal electrode and the second detection electrode is the shield electrode layer (ground electrode layer), the first detection electrode is formed. When the first detection electrode is a shield electrode layer (ground electrode layer) and the second detection electrode is a signal electrode on the opposite main surface of the
また、検出板15がSUSなどの金属が用いられている場合は、第1検出電極がシグナル電極で第2検出電極がシールド電極層(グランド電極層)の場合、第1検出電極が形成される基材部36の反対側主面に銅箔を形成し、その銅箔とSUS板とを導電性接着剤などで導通させることによってシールド効果を更に高めることができる。
When the
次に、図9に示すように、エッチングなどにより、フレキシブルプリント基板3の一方主面に導体パターンを形成する(S2)。これにより、第1端子32に接続する第1検出電極34と、第2端子33に接続する第2検出電極35とがフレキシブルプリント基板3の同じ面に並んで離れて形成される。
Next, as shown in FIG. 9, a conductor pattern is formed on one main surface of the flexible printed circuit board 3 by etching or the like (S2). Accordingly, the
次に、フレキシブルプリント基板3をプレス金型で打ち抜き、図10に示す形状のフレキシブルプリント基板30を形成する(S3)。これにより、第1端子32、第2端子33、スリット18A、連結部18B、第1検出電極34、第2検出電極35、基板部36及び基板部37が形成されたフレキシブルプリント基板30が用意される。
Next, the flexible printed circuit board 3 is punched with a press die to form the flexible printed
次に、図11に示すように、基板部36の第1検出電極34上に圧電フィルム31を粘着剤により貼付する(S4)。
Next, as shown in FIG. 11, the
ここで、基板部36の第1検出電極34上に圧電フィルム31を粘着剤により貼付する際に、第1検出電極34と圧電フィルム31との間に複数の微小な気泡が生じることがある。特に、複数の微小な気泡は、粘着剤層92中に補足され易い。
Here, when the
次に、図11に示すように、第1検出電極34上に圧電フィルム31が貼付された状態の基板部36を、例えばローラプレスラミネータ装置を用いてプレスする(S5)。
Next, as shown in FIG. 11, the
次に、図12に示すように、基板部37を折り返し、第2検出電極35を圧電フィルム31に粘着剤により貼付し、第1検出電極34と第2検出電極35の間に圧電フィルム31を挟む(S6)。フレキシブルプリント基板30は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるため、基板部37を折り返し易い。
Next, as shown in FIG. 12, the
なお、フレキシブルプリント基板30を折り返すため、1枚のフレキシブルプリント基板30で形成することになり、本製造方法は、電極パターンの寸法バラつきを軽減することができる。また、フレキシブルプリント基板30上に回路素子を実装する場合、回路素子との電気的接続が容易である。
Since the flexible printed
ここで、基板部37を折り返して第2検出電極35を圧電フィルム31に粘着剤により貼付する際に、第2検出電極35と圧電フィルム31との間に複数の微小な気泡が生じることがある。特に、複数の微小な気泡は、粘着剤層91、92(図4参照)中に補足され易い。
Here, when the
次に、図12に示すように、圧電フィルム31を挟んだ状態の基板部36及び基板部37(即ちセンサ部16)を、例えばローラプレスラミネータ装置を用いてプレスする(S7)。
Next, as shown in FIG. 12, the
次に、図13に示すように、センサ部16の操作面101とは逆側の主面を、検出板15の操作面101側の主面に、接着剤によって貼付する(S8)。これにより、センサ部16は、検出板15に接着剤によって貼付され、センサ部16及び検出板15の複合体が作成される。この接着剤は好ましくは、アクリル系の導電性接着剤である。なお、導電性を有さない接着剤や粘着剤を用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 13, the main surface opposite to the
最後に、図3に示すように、部品実装部38の表主面に回路部品39を表面実装する(S9)。これにより、第1検出電極34と第2検出電極35とは、第1端子32および第2端子33を介して回路部品39に接続される。
Finally, as shown in FIG. 3, the
以上のような工程を経て本実施形態の圧電センサ100は製造することができる。前記S7のプレス工程は、圧電フィルム31を挟んだ状態の基板部36及び基板部37(即ちセンサ部16)をプレスしている。
The
そのため、前記S7のプレス工程は、第1検出電極34と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第1検出電極34と圧電フィルム31との間から外部へ排出し、第2検出電極35と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第2検出電極35と圧電フィルム31との間から外部へ排出することができる。
Therefore, in the pressing step of S7, a plurality of minute bubbles between the
すなわち、この製造方法では、圧電センサ100に十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、大幅に低減できる。
That is, in this manufacturing method, it is possible to significantly reduce a plurality of minute bubbles that prevent the
したがって、この製造方法で製造された圧電センサ100によれば、押圧を精度良く検出することができる。
Therefore, according to the
また、前記S5のプレス工程は、前記S6の工程に先だって、第1検出電極34上に圧電フィルム31が貼付された状態の基板部36をプレスしている。これにより、前記S5のプレス工程は、第1検出電極34と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第1検出電極34と圧電フィルム31との間から外部へ排出することができる。
In the pressing step of S5, the
すなわち、この製造方法では、圧電センサ100に十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、より低減できる。
That is, in this manufacturing method, it is possible to further reduce a plurality of minute bubbles that prevent the
したがって、この製造方法で製造された圧電センサ100によれば、押圧を一層精度良く検出することができる。
Therefore, according to the
また、圧電センサ100の製造方法は、以下の変形例を採用できる。
Moreover, the following modifications can be adopted for the manufacturing method of the
図14は、図1に示す圧電センサ100の製造方法の第1変形例を示すフローチャートである。図14に示す第1変形例の製造方法が図7に示す製造方法と異なる点は、図7のS9に示す回路部品39の実装工程を、圧電フィルム31の貼付工程より前に行う点である。図14に示す第1変形例の製造方法では、S2とS3の間で行っている。
FIG. 14 is a flowchart showing a first modification of the manufacturing method of the
実装工程では、例えばリフロー装置を用いて回路部品39を実装する。そのため、温度の影響を受けやすい材料で圧電フィルム31を形成する場合、圧電フィルム31の貼付工程より前に実装工程を行うことが好ましい。
In the mounting process, the
図15は、図1に示す圧電センサ100の製造方法の第2変形例を示すフローチャートである。図16〜図19は、図15に示す圧電センサ100の製造工程を示す平面図である。図15に示す第2変形例の製造方法が図14に示す第1変形例の製造方法と異なる点は、図14に示すS6の工程を削除し、S31〜S34の工程を追加した点である。以下詳述する。
FIG. 15 is a flowchart showing a second modification of the manufacturing method of the
まず、図8に示すように、一方主面の全面に銅箔50が貼付されたシート状のフレキシブルプリント基板3を用意する(S1)。なお、実施の際、フレキシブルプリント基板3は、センサ部30にノイズをシールドするシールド電極層を設けるために、両主面の全面に銅箔が形成されていてもよい。
First, as shown in FIG. 8, a sheet-like flexible printed circuit board 3 is prepared in which a
次に、エッチングなどにより、フレキシブルプリント基板3の一方主面に導体パターンを形成する(S2)。これにより、第2端子133(図16参照)に接続する第2検出電極35がフレキシブルプリント基板3の表主面に形成される。
Next, a conductor pattern is formed on one main surface of the flexible printed circuit board 3 by etching or the like (S2). Thereby, the
次に、フレキシブルプリント基板3の表主面に回路部品39を表面実装する(S21)。これにより、第2検出電極35は、第2端子133を介して回路部品39に接続される。
Next, the
次に、フレキシブルプリント基板3をプレス金型で打ち抜き、図16に示す形状のフレキシブルプリント基板130を形成する(S3)。これにより、第2端子133、第2検出電極35、及び基板部37が形成されたフレキシブルプリント基板130が用意される。第2端子133はパッドP1を含む。
Next, the flexible printed circuit board 3 is punched with a press die to form the flexible printed
次に、図17に示すように、基板部37の第2検出電極35上に圧電フィルム31を粘着剤により貼付する(S4)。
Next, as shown in FIG. 17, the
ここで、基板部37の第2検出電極35上に圧電フィルム31を粘着剤により貼付する際に、第2検出電極35と圧電フィルム31との間に複数の微小な気泡が生じることがある。特に、複数の微小な気泡は、粘着剤層92中に補足され易い。
Here, when the
次に、図17に示すように、第2検出電極35上に圧電フィルム31が貼付された状態の基板部37を、例えばローラプレスラミネータ装置を用いてプレスする(S5)。
Next, as shown in FIG. 17, the
次に、図8に示すように、一方主面の全面に銅箔50が貼付されたシート状のフレキシブルプリント基板3を用意する(S31)。この工程は、前述のS1の工程と同じ内容である。
Next, as shown in FIG. 8, a sheet-like flexible printed circuit board 3 is prepared in which a
次に、エッチングなどにより、フレキシブルプリント基板3の一方主面に導体パターンを形成する(S32)。この工程は、前述のS2の工程と同じ内容である。これにより、第1端子132(図18参照)に接続する第1検出電極34がフレキシブルプリント基板3の表主面に形成される。
Next, a conductor pattern is formed on one main surface of the flexible printed circuit board 3 by etching or the like (S32). This step has the same contents as the step S2 described above. Thereby, the
次に、フレキシブルプリント基板3をプレス金型で打ち抜き、図18に示す形状のフレキシブルプリント基板230を形成する(S33)。この工程は、前述のS3の工程と同じ内容である。ただし、図18は図16と異なり、導体パターンがフレキシブルプリント基板230の裏面に形成されている様子を示している。これにより、第1端子132、第1検出電極34、及び基板部36が形成されたフレキシブルプリント基板230が用意される。第1端子132はパッドP2を含む。
Next, the flexible printed circuit board 3 is punched with a press die to form the flexible printed
そして、図19に示すように、2枚のフレキシブルプリント基板130、230を、パッドP1、P2が接続するよう粘着剤で貼付する(S34)。パッドP1、P2は、導電性接着剤やハンダ、カシメやワイヤボンディングなどで導通させる。これにより、第1検出電極34と第2検出電極35とは、第1端子132および第2端子133を介して回路部品39に接続される。すなわち、図12と同様のセンサ部16が得られる。
Then, as shown in FIG. 19, two flexible printed
ここで、2枚のフレキシブルプリント基板130、230を粘着剤によって貼付する際に、第1検出電極34と圧電フィルム31との間に複数の微小な気泡が生じることがある。特に、複数の微小な気泡は、粘着剤層91、92(図4参照)中に補足され易い。
Here, when the two flexible printed
以後、図7、図14に示す製造方法と同じ工程(S7、S8、図13)を行う。そのため、説明を省略する。 Thereafter, the same steps (S7, S8, FIG. 13) as the manufacturing method shown in FIGS. 7 and 14 are performed. Therefore, explanation is omitted.
第2変形例においても、以上のような工程を経て本実施形態の圧電センサ100が製造される。S7のプレス工程は、圧電フィルム31を挟んだ状態の基板部36及び基板部37(即ちセンサ部16)をプレスしている。
Also in the second modified example, the
そのため、S7のプレス工程は、第1検出電極34と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第1検出電極34と圧電フィルム31との間から外部へ排出し、第2検出電極35と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第2検出電極35と圧電フィルム31との間から外部へ排出することができる。
Therefore, in the pressing step of S7, a plurality of minute bubbles between the
すなわち、第2変形例の製造方法においても、圧電センサ100に十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、大幅に低減できる。
That is, also in the manufacturing method of the second modified example, it is possible to significantly reduce a plurality of minute bubbles that prevent the
また、前記S5のプレス工程は、前記S6の工程に先だって、第1検出電極34上に圧電フィルム31が貼付された状態の基板部36をプレスしている。これにより、前記S5のプレス工程は、第1検出電極34と圧電フィルム31との間の複数の微小な気泡を、第1検出電極34と圧電フィルム31との間から外部へ排出することができる。
In the pressing step of S5, the
すなわち、第2変形例の製造方法では、圧電センサ100に十分な電圧が生じることを妨げる複数の微小な気泡を、より低減できる。
That is, in the manufacturing method of the second modified example, it is possible to further reduce a plurality of minute bubbles that prevent the
したがって、第2変形例の製造方法で製造された圧電センサ100によれば、押圧を一層精度良く検出することができる。
Therefore, according to the
また、第2変形例の製造方法では、図7のS6の折り曲げを行わない。そのため、第2変形例の製造方法では、電極が折れ曲がる箇所が無く、断線が生じ難い。また、第2変形例の製造方法では、フレキシブルプリント基板の折り曲げによって発生する反力により、スプリングバックと呼ばれる復元方向の変形が無い。また、フレキシブルプリント基板を折り曲げる工程の自動化は困難なため、第2変形例の製造方法は、製造コストを低減できる。 Further, in the manufacturing method of the second modified example, the bending of S6 in FIG. 7 is not performed. Therefore, in the manufacturing method of the second modified example, there is no portion where the electrode bends, and disconnection hardly occurs. Further, in the manufacturing method of the second modified example, there is no deformation in the restoring direction called spring back due to the reaction force generated by bending the flexible printed circuit board. Moreover, since it is difficult to automate the process of bending the flexible printed circuit board, the manufacturing method of the second modification can reduce the manufacturing cost.
なお、第2変形例の製造方法では、回路部品39を実装する実装工程を、圧電フィルム31の貼付工程より前に行っているが、図7に示す製造方法のように圧電フィルム31の貼付工程の後に行っても良い。
In the manufacturing method of the second modified example, the mounting process for mounting the
なお、前記実施形態では、圧電フィルム31の平面形状は長方形状であるが、これに限るものではない。実施の際、圧電フィルムの平面形状は、正方形状、円形状、台形状、平行四辺形状、四角形以上の多角形状、楕円形状、長円形状等、他の平面形状であってもよい。
In the above-described embodiment, the planar shape of the
また、前記実施形態において検出板15の材料は、SUS(ステンレススチール)であるが、これに限るものではない。実施の際は、検出板15の材料は、例えばガラス板でもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the material of the
また、前記実施形態において圧電センサ100は、センサ部16及び検出板15を有するが、これに限るものではない。実施の際は、例えば、センサ部16が検出板15の代わりに操作板12に貼付され、圧電センサ100が、検出板15の代わりに操作板12を有していてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、前記実施形態において押し子17は、操作板12とセンサ部16との間に配置されているが、これに限るものではない。実施の際は、押し子17を配置せず、操作板12とセンサ部16とが直接貼付されていてもよい。
Further, in the embodiment, the
最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Finally, the description of each of the embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
3…フレキシブルプリント基板
10…表示装置
11…筐体
12…操作板
14A,14B…スペーサ
15…検出板
16…センサ部
17…押し子
18A…スリット
18B…連結部
21…クッション
30…フレキシブルプリント基板
31…圧電フィルム
32…第1端子
33…第2端子
34…第1検出電極
35…第2検出電極
36,37…基板部
38…部品実装部
39…回路部品
50…銅箔
90…粘着剤層
91,92…粘着剤層
100…圧電センサ
101…操作面
130、230…フレキシブルプリント基板
132…第1端子
133…第2端子
P1、P2…パッドDESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Flexible printed
Claims (7)
前記基板部の前記第1検出電極上に圧電フィルムを粘着剤で貼付する第1貼付工程と、
前記第2検出電極を前記圧電フィルムに前記粘着剤で貼付し、前記第1検出電極および前記第2検出電極の間に前記圧電フィルムを挟む第2貼付工程と、
前記圧電フィルムを挟んだ状態の前記基板部をプレスする第1プレス工程と、
前記第2貼付工程に先立って、前記第1検出電極上に前記圧電フィルムが貼付された状態の前記基板部をプレスする第2プレス工程と、
を含む、圧電センサの製造方法。 A preparation step of preparing a substrate portion on which the first detection electrode and the second detection electrode are formed;
A first attaching step of attaching a piezoelectric film with an adhesive on the first detection electrode of the substrate portion;
A second attaching step of attaching the second detection electrode to the piezoelectric film with the adhesive, and sandwiching the piezoelectric film between the first detection electrode and the second detection electrode;
A first pressing step of pressing the substrate portion in a state of sandwiching the piezoelectric film;
Prior to the second pasting step, a second pressing step of pressing the substrate portion in a state where the piezoelectric film is pasted on the first detection electrode;
A method for manufacturing a piezoelectric sensor, comprising:
前記第2貼付工程は、前記基板部を折り返し、前記第2検出電極を前記圧電フィルムに貼付し、前記第1検出電極および前記第2検出電極の間に前記圧電フィルムを挟む、
請求項1に記載の圧電センサの製造方法。 The preparing step prepares the substrate part in which the first detection electrode and the second detection electrode are formed on the same surface and separated from each other,
In the second attaching step, the substrate portion is folded, the second detection electrode is attached to the piezoelectric film, and the piezoelectric film is sandwiched between the first detection electrode and the second detection electrode.
The method for manufacturing a piezoelectric sensor according to claim 1.
請求項1又は2に記載の圧電センサの製造方法。 Including an electrode forming step of forming the first detection electrode and the second detection electrode on the substrate portion,
The manufacturing method of the piezoelectric sensor of Claim 1 or 2 .
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