JP2008148518A - 高分子静電型アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層と各接続端子とが容易かつ確実に接続される高分子静電型アクチュエータおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】コネクタユニット30、40は、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とが積層された本体20の側面に接続している。これにより、本体20は、導電層21、23、25、27および絶縁層22、24、26の周縁部における端面が平坦となった単純な膜形状とすることができる。そのため、本体20を形成する場合、例えば導電層21、23、25、27のパターニングあるいは接着などの複雑な工程を必要としない。したがって、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とを連続して塗布することにより本体20が形成され、製造工数を低減することができる。
【選択図】図1
【解決手段】コネクタユニット30、40は、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とが積層された本体20の側面に接続している。これにより、本体20は、導電層21、23、25、27および絶縁層22、24、26の周縁部における端面が平坦となった単純な膜形状とすることができる。そのため、本体20を形成する場合、例えば導電層21、23、25、27のパターニングあるいは接着などの複雑な工程を必要としない。したがって、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とを連続して塗布することにより本体20が形成され、製造工数を低減することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、高分子静電型アクチュエータおよびその製造方法に関する。
特許文献1には、絶縁膜の両面に配線部を形成し、この配線部間に電圧を印加することで電気エネルギーを運動エネルギーに変換する高分子静電型アクチュエータが開示されている。このような高分子静電型アクチュエータでは、配線部と絶縁膜とからなる層を複数積層して取り出す運動エネルギーの増大を図っている(例えば、特許文献1の段落「0130」参照)。複数の配線部と絶縁膜とを積層する場合、各配線部には電極端子となる金属ピンが接続される。このとき、金属ピンは、ある電極側の配線部に接しつつ、他の電極側の配線部に接しないように設ける必要がある。その結果、絶縁層に形成された配線部をパターニングし、金属ピンと各電極の配線部とを適切に接続する必要がある。
特許文献1に開示されている高分子静電型アクチュエータの場合、平坦な絶縁膜を形成し、この平坦な絶縁膜にパターン化された電極を形成している(例えば、特許文献1の図7Bから図7F参照)。絶縁膜を平坦に形成することにより、電極の近傍においても絶縁膜の厚さは均一となり、絶縁膜の厚さの不均一によって生じる絶縁破壊は避けられる。
しかしながら、上述のような特許文献1に開示されている高分子静電型アクチュエータの製造方法では、導電層および絶縁膜を積層する間に、パターンの転写および接着という工程を繰り返す必要がある。特に、積層段数が増加すると、パターンの転写工程および接着工程を積層段数に応じて増加する必要がある。その結果、製造工程の増大、および歩留まりの低下を招くという問題がある。
そこで、本発明の目的は、製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層と各接続端子とが容易かつ確実に接続される高分子静電型アクチュエータおよびその製造方法を提供することにある。
(1)請求項1記載の発明は、導電層と絶縁層とが交互に積層された本体と、前記本体の側面に接続され、板状の基板、前記基板の一方の面に設けられている配線部、および前記配線部から前記本体側へ突出し前記導電層に接続される接続端子を有するコネクタユニットと、を備える。
コネクタユニットは、本体の側面に接続される。そのため、導電層と絶縁層とが交互に積層された本体には、コネクタユニットに接続するための導電層に加工を必要としない。これにより、本体は、導電層と絶縁層とを単に積層すればよい。その結果、複数の導電層および絶縁層を形成する場合でも、本体は容易に形成される。また、コネクタユニットの接続端子は、板状の基板から突出している。そのため、本体の側面からコネクタユニットを接続するとき、所定の導電層にコネクタユニットの接続端子を押し当てることにより、導電層と接続端子とは電気的に接続される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
コネクタユニットは、本体の側面に接続される。そのため、導電層と絶縁層とが交互に積層された本体には、コネクタユニットに接続するための導電層に加工を必要としない。これにより、本体は、導電層と絶縁層とを単に積層すればよい。その結果、複数の導電層および絶縁層を形成する場合でも、本体は容易に形成される。また、コネクタユニットの接続端子は、板状の基板から突出している。そのため、本体の側面からコネクタユニットを接続するとき、所定の導電層にコネクタユニットの接続端子を押し当てることにより、導電層と接続端子とは電気的に接続される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(2)請求項2記載の発明では、前記コネクタユニットは、前記本体の反対側の面から前記本体を視認可能である。
これにより、本体の側面にコネクタユニットを接続するとき、コネクタユニットを通して本体の導電層が認識可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
これにより、本体の側面にコネクタユニットを接続するとき、コネクタユニットを通して本体の導電層が認識可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(3)請求項3記載の発明では、前記基板は、透明または半透明な材質で形成されている。
これにより、透明または半透明の基板を通して本体の導電層が視認可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
これにより、透明または半透明の基板を通して本体の導電層が視認可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(4)請求項4記載の発明では、前記配線部は、少なくとも一部が透明な材質で形成されている。
これにより、配線部の一部を通して本体の導電層が視認可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
これにより、配線部の一部を通して本体の導電層が視認可能である。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(5)請求項5記載の発明では、前記接続端子は、前記本体側の端部に行くにしたがって細くなる尖鋭部を有する。
これにより、コネクタユニットを本体の側面に押し当てることにより、コネクタユニットの接続端子は本体の導電層に突き刺さる。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
これにより、コネクタユニットを本体の側面に押し当てることにより、コネクタユニットの接続端子は本体の導電層に突き刺さる。したがって、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(6)請求項6記載の発明は、前記導電層と前記接続端子とが接続している部分を除く前記本体の周縁部に設けられ、前記導電層間を絶縁する絶縁部をさらに備える。
これにより、複数の導電層および絶縁層を積層したとき、本体の周縁部を経由した絶縁層を挟んで対向する導電層間の放電が低減される。したがって、供給する電気エネルギーに対する運動エネルギーの変換効率を向上することができる。
これにより、複数の導電層および絶縁層を積層したとき、本体の周縁部を経由した絶縁層を挟んで対向する導電層間の放電が低減される。したがって、供給する電気エネルギーに対する運動エネルギーの変換効率を向上することができる。
(7)請求項7記載の発明では、前記本体は、周縁部において前記導電層と前記絶縁層とがほぼ均一な面を形成している。
上述のように本体の側面からコネクタユニットを接続するため、例えば従来の金属ピンなどの端子を接続するために段差を設ける必要がない。そのため、本体の周縁部は、絶縁層と導電層とが均一な面を形成している。したがって、本体の導電層および絶縁層を容易に形成することができる。
上述のように本体の側面からコネクタユニットを接続するため、例えば従来の金属ピンなどの端子を接続するために段差を設ける必要がない。そのため、本体の周縁部は、絶縁層と導電層とが均一な面を形成している。したがって、本体の導電層および絶縁層を容易に形成することができる。
(8)請求項8記載の発明は、前記本体と前記コネクタユニットとを接続するとき前記本体を支持する保持治具を備え、前記保持治具は前記本体の周縁部を支持する支持部材である。
本体を駆動する場合、本体はあらかじめ周縁部を支持し、本体に張力を加える必要がある。そこで、本体とコネクタユニットとを接続するとき本体を支持している保持治具を、本体の周縁部を支持する支持部材としている。これにより、本体を保持治具で保持しつつコネクタユニットを接続すると、そのまま本体は支持部材である保持治具によって支持され、本体に所定の張力が加わる。したがって、加工工数および部品点数を低減することができる。
本体を駆動する場合、本体はあらかじめ周縁部を支持し、本体に張力を加える必要がある。そこで、本体とコネクタユニットとを接続するとき本体を支持している保持治具を、本体の周縁部を支持する支持部材としている。これにより、本体を保持治具で保持しつつコネクタユニットを接続すると、そのまま本体は支持部材である保持治具によって支持され、本体に所定の張力が加わる。したがって、加工工数および部品点数を低減することができる。
(9)請求項9記載の発明は、導電層と絶縁層とを交互に積層した本体を形成する工程と、基板上に配線部および前記配線部から突出する接続端子を有するコネクタユニットを形成する工程と、前記本体に、前記本体の側面から前記コネクタユニットを押し当て、前記導電層に前記接続端子を接続する工程と、を含む。
コネクタユニットは、本体の側面に接続される。そのため、本体にコネクタユニットを接続するとき、本体にコネクタユニットの接続端子を押し当てることにより、本体の導電層とコネクタユニットの接続端子とは電気的に接続される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
コネクタユニットは、本体の側面に接続される。そのため、本体にコネクタユニットを接続するとき、本体にコネクタユニットの接続端子を押し当てることにより、本体の導電層とコネクタユニットの接続端子とは電気的に接続される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、本体の各導電層とコネクタユニットの各接続端子とを容易かつ確実に接続することができる。
(10)請求項10記載の発明では、前記本体を形成する工程では、前記導電層および前記絶縁層を、連続して塗布することにより積層する。
これにより、本体を形成する場合、例えばパターニング、パターン転写あるいは接着などの工程は必要としない。したがって、本体を容易に形成することができる。
これにより、本体を形成する場合、例えばパターニング、パターン転写あるいは接着などの工程は必要としない。したがって、本体を容易に形成することができる。
(11)請求項11記載の発明では、前記コネクタユニットは、フォトリソグラフィ技術を利用して形成する。
フォトリソグラフィ技術を利用することにより、基板、配線部および配線部から突出する接続端子を有するコネクタユニットは容易に形成される。また、本体の導電層および絶縁層の積層段数が増加し、接続端子間の距離が微小な場合でも、コネクタユニットは高精度に形成される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、簡単な工程でコネクタユニットを形成することができる。
フォトリソグラフィ技術を利用することにより、基板、配線部および配線部から突出する接続端子を有するコネクタユニットは容易に形成される。また、本体の導電層および絶縁層の積層段数が増加し、接続端子間の距離が微小な場合でも、コネクタユニットは高精度に形成される。したがって、製造工数の増大を招くことなく、簡単な工程でコネクタユニットを形成することができる。
(12)請求項12記載の発明では、前記本体と前記コネクタユニットとを接続した後、前記本体の周縁部に絶縁部を形成する段階をさらに含む。
これにより、複数の導電層および絶縁層を積層したとき、本体の周縁部を経由した絶縁層を挟んで対向する導電層間の放電が低減される。したがって、供給する電気エネルギーに対する運動エネルギーの変換効率を向上することができる。
これにより、複数の導電層および絶縁層を積層したとき、本体の周縁部を経由した絶縁層を挟んで対向する導電層間の放電が低減される。したがって、供給する電気エネルギーに対する運動エネルギーの変換効率を向上することができる。
以下、本発明による高分子静電型アクチュエータの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高分子静電型アクチュエータ(以下、高分子静電型アクチュエータを「アクチュエータ」と省略する。)を図1に示す。図1は、第1実施形態によるアクチュエータを示す部分断面図である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による高分子静電型アクチュエータ(以下、高分子静電型アクチュエータを「アクチュエータ」と省略する。)を図1に示す。図1は、第1実施形態によるアクチュエータを示す部分断面図である。
アクチュエータ10は、本体20と、コネクタユニット30、40と、絶縁部11とを備えている。アクチュエータ10は、コネクタユニット30、40を経由して電源12に接続される。本体20は、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とが交互に積層されている。導電層21、23、25、27は、例えばシリコンエラストマーにカーボン粒子を分散させた樹脂などで形成されている。絶縁層22、24、26は、例えばシリコンエラストマーやポリウレタンなどの柔軟で誘電率の高い材料で形成されている。本体20は、コネクタユニット30、40が接続される周縁部の側面において導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とがほぼ均一な面を形成している。すなわち、本体20の周縁部において、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26との間には、段差は形成されない。
本体20は、厚さが数μmから数mm程度に設定されている。また、導電層21、23、25、27および絶縁層22、24、26の厚さは、数μmから数十μm程度に設定されている。本体20の厚さおよび形状は、任意に設定することができる。図1には四層の導電層21、23、25、27と三層の絶縁層22、24、26とを積層する構成を示しているが、これは一例であり、本体20の積層数は任意に変更することができる。なお、導電層21、23、25、27および絶縁層22、24、26は、上記の例示したものに限らず、例えば市販の材料など、任意の材料で形成することができる。
導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とを交互に積層することにより、絶縁層22は導電層21、23によって挟み込まれ、絶縁層24は導電層23、25によって挟み込まれ、絶縁層26は導電層25、27によって挟み込まれる。絶縁層22、24、26は、誘電率の高い材料で形成されている。そのため、絶縁層22、24、26を挟む二つの導電層間に電圧を印加することにより、静電力が発生し、絶縁層22、24、26に歪みが生じる。この歪みを変位として取り出すことにより、導電層21、23、25、27に印加する電気エネルギーを運動エネルギーへ変換することができる。導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とを交互に積層する場合、絶縁層22、24、26を挟んで対向する導電層21、23、25、27間の極は逆になる。すなわち、図1に示す本体20の場合、導電層21を正極とすれば導電層25は正極となり、導電層23および導電層27は負極となる。以下、導電層21および導電層25を正極とし、導電層23および導電層27を負極とする例を説明する。なお、正極と負極とは、当然に入れ換え可能である。
コネクタユニット30、40は、本体20の側面に設けられている。第1実施形態の場合、アクチュエータ10は、正極側の導電層21および導電層25に接続されるコネクタユニット30と、負極側の導電層23および導電層27に接続されるコネクタユニット40とを備えている。コネクタユニット30とコネクタユニット40とは、本体20を挟んで両端部に設けてもよく、隣り合って設けてもよい。コネクタユニット30とコネクタユニット40との配置は、本体20の形状に応じて任意に設定することができる。例えば四角形状の本体20の場合、図2(A)に示すように本体20を挟んで対向する辺にそれぞれコネクタユニット30、40を配置してもよく、図2(B)に示すように本体20の同一の辺に二つのコネクタユニット30、40を配置してもよく、図2(C)に示すように本体20の隣り合う辺にそれぞれコネクタユニット30、40を配置してもよい。なお、本体20は、四角形状に限らず、例えば多角形状、円形状、楕円形状、その他の任意の形状でもよい。また、コネクタユニット30、40の配置も、本体20の形状に応じて任意に設定することができる。
コネクタユニット30は、図1および図3(A)に示すように基板31、配線部32および接続端子33、34を有している。同様に、コネクタユニット40は、図1および図3(B)に示すように基板41、配線部42および接続端子43を有している。図3(A)および図3(B)は、それぞれコネクタユニット30およびコネクタユニット40を本体20側から見た概略図である。コネクタユニット40は、接続端子43、44の位置を除いてコネクタユニット30と同一の構成である。第1実施形態の場合、基板31、41は、例えばガラス、セラミックまたは樹脂などの絶縁材料、またはシリコンなどで形成されている。基板31、41を形成するセラミックは、例えばアルミナやジルコニアなどを適用可能である。また、基板31、41を形成する樹脂は、例えばエポキシやポリイミドなどを適用可能である。
基板31、41の一方の面、すなわち本体20側の面には、配線部32、42が形成されている。配線部32、42は、例えばアルミニウム、銅、ニッケルや金、またはこれらの合金などの導電性の材料によって薄膜状に形成されている。コネクタユニット30の場合、接続端子33、34は基板31の板面からほぼ垂直に突出している。同様に、コネクタユニット40の場合、接続端子43、44は基板41の板面からほぼ垂直に突出している。コネクタユニット30の場合、接続端子33、34は配線部32と電気的に接続されている。コネクタユニット40の場合、接続端子43、44は配線部42と電気的に接続されている。接続端子33、34および接続端子43、44は、例えば配線部32、42と同一または異なる導電性の材料によって形成されている。
本体20の導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とを交互に積層する場合、上述のように導電層21と導電層25、および導電層23と導電層27とは同一の極となる。そのため、コネクタユニット30の場合、接続端子33が導電層21に接続し、接続端子34が導電層25に接続している。また、コネクタユニット40の場合、接続端子43が導電層23に接続し、接続端子44が導電層27に接続している。
コネクタユニット30、40は、いずれも本体20の側面に押し当てられている。そのため、コネクタユニット30の接続端子33、34およびコネクタユニット40の接続端子43、44は、本体20の各導電層21、23、25、27に接している。これにより、コネクタユニット30の接続端子33、34およびコネクタユニット40の接続端子43、44と、本体20の導電層21、23、25、27とは、電気的に接続される。
絶縁部11は、図1に示すように本体20の周縁部に設けられている。絶縁部11は、本体20の周縁部を覆っている。絶縁部11は、本体20の周縁部においてコネクタユニット30、40を含んで設けられている。絶縁部11は、本体20の周縁部を覆うことにより、本体20の周縁部を経由した各導電層21、23、25、27間での放電および電流のリークを防止する。絶縁部11により各導電層21、23、25、27間での放電および電流のリークを防止することにより、エネルギーの変換効率を高めることができる。
絶縁部11は、本体20の絶縁層22、24、26を構成する材料と同一の材料を適用してもよく、例えばシリコーン接着剤などの自己接着性のある絶縁材料を適用してもよい。また、絶縁部11に接着性の材料を適用することにより、本体20とコネクタユニット30、40とを絶縁部11で固定してもよい。
次に、上記の構成によるアクチュエータ10の製造方法について説明する。
(本体20の形成)
図4に示すように、導電層51および絶縁層52を交互に積層することにより、積層膜50が形成される。積層膜50は、例えばカーボン粒子を分散させたシリコーン樹脂からなる導電層51と、シリコーン樹脂からなる絶縁層52とを交互に積層することにより形成される。導電層51を形成するシリコーン樹脂に混合するカーボン粒子の割合は、例えば導電層51に要求される抵抗値および導電層51の柔軟性などに応じて任意に設定される。
(本体20の形成)
図4に示すように、導電層51および絶縁層52を交互に積層することにより、積層膜50が形成される。積層膜50は、例えばカーボン粒子を分散させたシリコーン樹脂からなる導電層51と、シリコーン樹脂からなる絶縁層52とを交互に積層することにより形成される。導電層51を形成するシリコーン樹脂に混合するカーボン粒子の割合は、例えば導電層51に要求される抵抗値および導電層51の柔軟性などに応じて任意に設定される。
第1実施形態の場合、例えば電極に接続するために積層膜50の導電層51には加工が必要とされない。そのため、導電層51と絶縁層52とは、例えばダイコーター、グラビアコーター、カレンダーロール、スピンコーター、スプレーコーターまたはディップコーターなどの簡易な手法により積層することができる。すなわち、導電層51と絶縁層52とを交互に連続塗布することにより、導電層51と絶縁層52とが複数積層された積層膜50が得られる。ここで、得られた積層膜50は、必要に応じて熱処理してもよい。積層膜50を熱処理することにより、積層膜50は硬化される。そして、得られた積層膜50は、例えば図4の「cut」線に示す位置で所定の形状に切断される。積層膜50を所定の形状に切断することにより、本体20が得られる。積層膜50の導電層51は、本体20の導電層21、23、25、27となる。また、積層膜50の絶縁層52は、本体20の絶縁層22、24、26となる。形成した積層膜50、および所定の形状に切断された積層膜50は、周縁部の端面すなわち側面において導電層51と絶縁層52とが同一の面を形成している。したがって、積層膜50の端面において、導電層51と絶縁層52との間に段差は形成されない。
(コネクタユニット30の形成)
第1実施形態によるコネクタユニット30の形成の一例について図5および図6に基づいて説明する。コネクタユニット30は、フォトリソグラフィ工程を利用して形成される。
図5(A)に示すように、基板60の一方の面には下地膜61が形成される。下地膜61は、例えば金属をスパッタあるいは蒸着することにより形成される。なお、下地膜61は、形成しなくてもよい。基板60に下地膜61が形成されると、図5(B)に示すようにパターニングされたレジスト62が形成される。このときパターニングされたレジスト62は、配線部32の形状にパターン化されている。レジスト62がパターニングされると、図5(C)に示すようにレジスト62のパターンに沿って配線部63が形成される。配線部63は、例えば銅、ニッケルまたは金およびこれらの合金などで形成されている。配線部63は、これらの金属または合金をめっきすることにより形成される。図5(A)に示す工程で形成した下地膜61は、基板60と配線部63との接合性を向上させる。
第1実施形態によるコネクタユニット30の形成の一例について図5および図6に基づいて説明する。コネクタユニット30は、フォトリソグラフィ工程を利用して形成される。
図5(A)に示すように、基板60の一方の面には下地膜61が形成される。下地膜61は、例えば金属をスパッタあるいは蒸着することにより形成される。なお、下地膜61は、形成しなくてもよい。基板60に下地膜61が形成されると、図5(B)に示すようにパターニングされたレジスト62が形成される。このときパターニングされたレジスト62は、配線部32の形状にパターン化されている。レジスト62がパターニングされると、図5(C)に示すようにレジスト62のパターンに沿って配線部63が形成される。配線部63は、例えば銅、ニッケルまたは金およびこれらの合金などで形成されている。配線部63は、これらの金属または合金をめっきすることにより形成される。図5(A)に示す工程で形成した下地膜61は、基板60と配線部63との接合性を向上させる。
配線部63が形成されると、図5(D)に示すようにレジスト62が除去される。レジスト62が除去されると、図6(E)に示すようにパターニングされたレジスト64が形成される。このときパターニングされたレジスト64は、接続端子33、34の形状にパターン化されている。レジスト64がパターニングされると、図6(F)に示すようにレジスト64のパターンに沿って接続端子65が形成される。接続端子65は、配線部63と同一または配線部63と異なる金属または合金で形成されている。接続端子65は、金属または合金をめっきすることにより形成される。
接続端子65が形成されると、図6(G)に示すようにレジスト64が除去される。レジスト64が除去されると、図6(H)に示すように下地膜61が配線部63に合わせてエッチングされる。なお、下地膜61は、エッチングしなくてもよい。また、図5(A)に示す工程おいて下地膜61を形成しない場合、図6(H)に示す工程は省略することができる。下地膜61の処理が完了すると、必要に応じて基板60を所定の形状に切断することにより、コネクタユニット30が形成される。その結果、配線部63は配線部32となり、接続端子65は接続端子33、34となる。また、配線部63は、銅などに代えてアルミニウムを用いてパターニング、スパッタリングおよびリフトオフして形成してもよい。
コネクタユニット40も、以上と同様の工程により形成される。
コネクタユニット40も、以上と同様の工程により形成される。
(アクチュエータ10の形成)
図4に示す工程で形成された本体20は、図7に示すように保持治具13によって保持される。保持治具13は、本体20の周縁部を保持し、本体20を固定する。固定された本体20に、図5および図6に示す工程で形成されたコネクタユニット30が接続される。コネクタユニット30は、本体20の側面に接続される。コネクタユニット30は、接続端子33、34が本体20の導電層21、25に重なるように位置合わせをされながら本体20の側面に押し当てられる。コネクタユニット30の接続端子33、34を本体20の導電層21、25に押し当てることにより、接続端子33、34と導電層21、25とは電気的に接続される。同様に、コネクタユニット40の接続端子43、44も、本体20の導電層23、27に接続される。
図4に示す工程で形成された本体20は、図7に示すように保持治具13によって保持される。保持治具13は、本体20の周縁部を保持し、本体20を固定する。固定された本体20に、図5および図6に示す工程で形成されたコネクタユニット30が接続される。コネクタユニット30は、本体20の側面に接続される。コネクタユニット30は、接続端子33、34が本体20の導電層21、25に重なるように位置合わせをされながら本体20の側面に押し当てられる。コネクタユニット30の接続端子33、34を本体20の導電層21、25に押し当てることにより、接続端子33、34と導電層21、25とは電気的に接続される。同様に、コネクタユニット40の接続端子43、44も、本体20の導電層23、27に接続される。
本体20にコネクタユニット30、40が押し当てられた後、本体20の導電層21、23、25、27とコネクタユニット30、40の接続端子33、34、43、44とが固定される。導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とは、例えば導電性の接着剤によって接着することにより固定される。導電性の接着剤としては、例えばシリコーン系の接着剤などの導電性接着剤が適用される。また、導電ペーストや導電フィルムを介在させて、導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とを仮接続し、導電ペーストや導電フィルムを硬化させることにより、導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とを固定してもよい。さらに、例えばNCP(Non Conductive Paste)やNCF(Non Conductive Film)のような方法で導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とを固定してもよい。さらにまた、コネクタユニット30、40に保持治具13と接続する部位を設け、コネクタユニット30、40と保持治具13とを機械的に接続することにより、導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とを固定してもよい。この場合、保持治具13は、本体20の周縁部を支持する支持部材となる。支持部材となる保持治具13は、張力を加えた状態で本体20を支持している。このように張力を加えた状態で本体20を保持することにより、本体20に張力を加えるための後工程を必要としない。
導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とが固定されると、図8に示すように絶縁部11が形成される。絶縁部11は、絶縁材料を本体20の周縁部に塗布することにより形成される。絶縁部11を形成する材料としては、例えば絶縁性のシリコーン系接着剤などが適用される。絶縁部11となる絶縁材料を塗布するとき、絶縁部11への気泡の混入を避けるために例えば真空脱泡を実施してもよい。
導電層21、23、25、27と接続端子33、34、43、44とが固定され、絶縁部11が形成されると、保持治具13が取り外される。一方、保持治具13は、本体20の周縁部を支持する支持部材として利用してもよい。この場合、保持治具13は取り外す必要がない。また、保持治具13は、例えば図2に示すように本体20の周縁部を支持する支持部材となる。支持部材となる保持治具13は、張力を加えた状態で本体20を支持している。このように張力を加えた状態で本体20を保持することにより、本体20に張力を加えるための後工程を必要としない。
以上のように、第1実施形態では、本体20の側面にコネクタユニット30、40を接続している。これにより、本体20は、導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とが積層され、例えば図7に示すように導電層21、23、25、27および絶縁層22、24、26の周縁部における端面が平坦となった単純な膜形状となる。そのため、本体20を形成する場合、例えば導電層21、23、25、27のパターニングあるいは接着などの複雑な工程を必要としない。したがって、例えばダイコーターなどの汎用の機器を利用することができ、製造工数を低減することができる。また、本体20は、厚さが均一な導電層21、23、25、27と絶縁層22、24、26とが積層された構造である。そのため、絶縁層22、24、26には、局所的に厚さが異なる部位が形成されない。これにより、絶縁層22、24、26の膜減りが低減される。したがって、膜減りした絶縁層22、24、26を通した放電が防止され、本体20の絶縁破壊を防止することができる。
また、第1実施形態では、本体20の側面にコネクタユニット30、40が接続している。これにより、コネクタユニット30の接続端子33、34およびコネクタユニット40の接続端子43、44は、本体20の各導電層21、23、25、27に簡単に接続される。例えばフォトリソグラフィ工程を利用することにより、コネクタユニット30、40は複数の接続端子が狭小な間隔で形成される。したがって、本体20が薄くかつ多層化された場合でも、コネクタユニット30、40の接続端子と本体20の各導電層とを容易かつ確実に接続することができる。
(第2、第3実施形態)
本発明の第2、第3実施形態によるアクチュエータをそれぞれ図9または図10に示す。
第2実施形態では、図9(A)に示すようにコネクタユニット70は、基板71および配線部72が透光性を有している。すなわち、基板71は例えばガラスなどの透明な材料で形成され、配線部72は例えばITO(酸化インジウムスズ)あるいはIZO(酸化インジウム亜鉛)などの透明な導電材料で形成されている。一方、接続端子73、74は、第1実施形態と同様に金属または合金で形成されている。これにより、図9(B)に示すように、コネクタユニット70の基板71および配線部72は透明または半透明となり、基板71および配線部72を通して接続端子73、74および本体20の導電層21、23、25、27が視認可能である。
本発明の第2、第3実施形態によるアクチュエータをそれぞれ図9または図10に示す。
第2実施形態では、図9(A)に示すようにコネクタユニット70は、基板71および配線部72が透光性を有している。すなわち、基板71は例えばガラスなどの透明な材料で形成され、配線部72は例えばITO(酸化インジウムスズ)あるいはIZO(酸化インジウム亜鉛)などの透明な導電材料で形成されている。一方、接続端子73、74は、第1実施形態と同様に金属または合金で形成されている。これにより、図9(B)に示すように、コネクタユニット70の基板71および配線部72は透明または半透明となり、基板71および配線部72を通して接続端子73、74および本体20の導電層21、23、25、27が視認可能である。
第3実施形態では、図10(A)に示すようにコネクタユニット80は、基板81が透光性を有している。すなわち、基板81は、例えばガラスなどの透明な材料で形成されている。一方、配線部82および接続端子83、84は、第1実施形態と同様に不透明な金属または合金で形成されている。また、第3実施形態では、接続端子83、84は、図10(B)に示すように幅が配線部82よりも大きく設定されている。これにより、透明な基板81側からコネクタユニット80を見たとき、配線部82から接続端子83、84は幅方向に突出して視認される。
以上のように、第2実施形態および第3実施形態では、コネクタユニット70、80の基板71、81を通して接続端子73、74、83、84および本体20の導電層21、23、25、27を視認可能である。これにより、コネクタユニット70、80を本体20に接続するとき、コネクタユニット70の接続端子73、74またはコネクタユニット80の接続端子83、84と本体20の導電層21、23、25、27とは容易に位置合わせされる。したがって、コネクタユニット70の接続端子73、74またはコネクタユニット80の接続端子83、84と、本体20の導電層21、23、25、27とを容易かつ確実に接続することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態によるアクチュエータを図11に示す。
図11に示すようにコネクタユニット90は、基板91の板面と平行に配線部92から突出する接続端子93、94を有している。すなわち、コネクタユニット90の接続端子93、94は、基板91の板面と平行に突出させてもよい。
本発明の第4実施形態によるアクチュエータを図11に示す。
図11に示すようにコネクタユニット90は、基板91の板面と平行に配線部92から突出する接続端子93、94を有している。すなわち、コネクタユニット90の接続端子93、94は、基板91の板面と平行に突出させてもよい。
第4実施形態のように、コネクタユニット90の基板91と接続端子93、94との位置関係は、任意に変更することができる。そのため、例えばアクチュエータ10の周辺の形状に応じて、第1実施形態のコネクタユニット30、40の形状と第4実施形態のコネクタユニット90の形状とを使い分けることができる。また、接続端子93、94の先端が尖っているため、コネクタユニット90を本体20に押し当てたとき、接続端子93、94は導電層21、25に突き刺さり、コネクタユニット90と本体20とは容易に接続することができる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態によるアクチュエータを図12に示す。
第5実施形態では、図12に示すようにコネクタユニット100は、基板101、配線部102および接続端子103、104を有している。基板101は、絶縁材料で板状に形成され、板厚方向に貫く穴部105、106を有している。配線部102は、基板101の本体20とは反対側の面に設けられている。穴部105、106には、導電性の接続端子103、104が埋め込まれている。これにより、接続端子103、104は、本体20側が基板101の本体20側の面に露出し、その反対側が配線部102に接続している。
本発明の第5実施形態によるアクチュエータを図12に示す。
第5実施形態では、図12に示すようにコネクタユニット100は、基板101、配線部102および接続端子103、104を有している。基板101は、絶縁材料で板状に形成され、板厚方向に貫く穴部105、106を有している。配線部102は、基板101の本体20とは反対側の面に設けられている。穴部105、106には、導電性の接続端子103、104が埋め込まれている。これにより、接続端子103、104は、本体20側が基板101の本体20側の面に露出し、その反対側が配線部102に接続している。
第5実施形態によるコネクタユニット100は、本体20に押し当てることにより、穴部に埋め込まれた接続端子103、104が本体20の導電層21、23、25、27に接続される。このとき、コネクタユニット100は、接続端子103、104以外の部分において、絶縁材料から形成された基板101が本体20に接する。すなわち、接続端子103、104以外の部分では、本体20の周縁部がコネクタユニット100の基板101によって覆われる。これにより、本体20の周縁部における導電層21、23、25、27間の放電はコネクタユニット100の基板101によって防止される。したがって、本体20の周縁部への絶縁材の塗布が不要となり、製造工数を低減することができる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態によるアクチュエータを図13に示す。
図13に示す第6実施形態によるコネクタユニットは、第1実施形態の変形である。図13に示すようにコネクタユニット30の接続端子33、34は、本体20側の先端に尖鋭部35を有している。尖鋭部35は、接続端子33、34の基板31側から本体20側の端部へ行くにしたがって細くなっている。すなわち、接続端子33、34は、本体20側の端部が尖っている。そのため、コネクタユニット30を本体20に押し当てたとき、接続端子33、34は本体20の導電層21、25へ突き刺さり、コネクタユニット30と本体20とは容易に接続される。したがって、コネクタユニット30と本体20との接続をより容易にすることができる。
本発明の第6実施形態によるアクチュエータを図13に示す。
図13に示す第6実施形態によるコネクタユニットは、第1実施形態の変形である。図13に示すようにコネクタユニット30の接続端子33、34は、本体20側の先端に尖鋭部35を有している。尖鋭部35は、接続端子33、34の基板31側から本体20側の端部へ行くにしたがって細くなっている。すなわち、接続端子33、34は、本体20側の端部が尖っている。そのため、コネクタユニット30を本体20に押し当てたとき、接続端子33、34は本体20の導電層21、25へ突き刺さり、コネクタユニット30と本体20とは容易に接続される。したがって、コネクタユニット30と本体20との接続をより容易にすることができる。
なお、第6実施形態に限らず上述の複数の実施形態において、接続端子の先端に尖鋭部を設けてもよい。
10:アクチュエータ、11:絶縁部、13:保持治具(支持部材)、20:本体、21、23、25、27、51:導電層、22、24、26、52:絶縁層、30、40、70、80、90、100:コネクタユニット、31、41、71、81、91、101:基板、32、42、72、82、92、102:配線部、33、34、43、44、73、74、83、84、93、94、103、104:接続端子、35:尖鋭部
Claims (12)
- 導電層と絶縁層とが交互に積層された本体と、
前記本体の側面に接続され、板状の基板、前記基板の一方の面に設けられている配線部、および前記配線部から前記本体側へ突出し前記導電層に接続される接続端子を有するコネクタユニットと、
を備える高分子静電型アクチュエータ。 - 前記コネクタユニットは、前記本体の反対側の面から前記本体を視認可能である請求項1記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記基板は、透明または半透明な材質で形成されている請求項2記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記配線部は、少なくとも一部が透明な材質で形成されている請求項2または3記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記接続端子は、前記本体側の端部に行くにしたがって細くなる尖鋭部を有する請求項1から4のいずれか一項記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記導電層と前記接続端子とが接続している部分を除く前記本体の周縁部に設けられ、前記導電層間を絶縁する絶縁部をさらに備える請求項1から5のいずれか一項記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記本体は、周縁部において前記導電層と前記絶縁層とがほぼ均一な面を形成している請求項1から6のいずれか一項記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 前記本体と前記コネクタユニットとを接続するとき前記本体を支持する保持治具を備え、前記保持治具は前記本体の周縁部を支持する支持部材である請求項1から7のいずれか一項記載の高分子静電型アクチュエータ。
- 導電層と絶縁層とを交互に積層した本体を形成する工程と、
基板上に配線部および前記配線部から突出する接続端子を有するコネクタユニットを形成する工程と、
前記本体に、前記本体の側面から前記コネクタユニットを押し当て、前記導電層に前記接続端子を接続する工程と、
を含む高分子静電型アクチュエータの製造方法。 - 前記本体を形成する工程では、
前記導電層および前記絶縁層を、連続して塗布することにより積層する請求項9記載の高分子静電型アクチュエータの製造方法。 - 前記コネクタユニットは、フォトリソグラフィ技術を利用して形成する請求項9記載の高分子静電型アクチュエータの製造方法。
- 前記本体と前記コネクタユニットとを接続した後、前記本体の周縁部に絶縁部を形成する段階をさらに含む請求項9から11のいずれか一項記載の高分子静電型アクチュエータの製造方法。
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