專(zhuān)利名稱(chēng)：振子的布線構(gòu)造及壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振子的布線構(gòu)造及具備該布線構(gòu)造的壓電泵。
背景技術(shù)：
作為具有振子的裝置，例如有壓電泵。壓電泵在平板狀的壓電振子與殼體之間形成可變?nèi)莘e室，通過(guò)使壓電振子振動(dòng)，使可變?nèi)莘e室的容積變化而得到泵作用。更具體地講，在與可變?nèi)莘e室相連的一對(duì)流路中，設(shè)有流動(dòng)方向不同的一對(duì)止回閥(允許向可變?nèi)莘e室的流體流的止回閥和允許來(lái)自可變?nèi)莘e室的流體流的止回閥)，如果通過(guò)壓電振子的振動(dòng)而使可變?nèi)莘e室的容積變化，則隨之反復(fù)進(jìn)行一對(duì)止回閥的一個(gè)關(guān)閉而另一個(gè)打開(kāi)的動(dòng)作，從而得到泵作用。這樣的壓電泵產(chǎn)生了能夠做成薄型的特征，例如用作水冷筆記本電腦或水冷臺(tái)式電腦的冷水循環(huán)泵。
壓電振子是將壓電體層疊在墊片(導(dǎo)電性薄金屬板)的內(nèi)外兩面的至少一面上而成的。壓電體在其內(nèi)外兩面方向上被賦予了分極特性，具有如果對(duì)內(nèi)外兩面間施加與該分極方向相同方向或相反方向的正負(fù)極性、則一個(gè)表面積擴(kuò)大而另一個(gè)表面積縮小的性質(zhì)。因此，如果使施加給壓電體的內(nèi)外兩面的正負(fù)極性交替地反轉(zhuǎn)，則重復(fù)內(nèi)外兩面的一面伸長(zhǎng)而另一面收縮的循環(huán)，墊片振動(dòng)。
對(duì)該壓電振子的布線如日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-105027號(hào)及特開(kāi)2006-144761號(hào)中看到那樣，以往是將導(dǎo)線焊接在墊片及壓電體(形成在表面上的膜狀電極)上而進(jìn)行的。但是，在反復(fù)進(jìn)行不到1mm(100μm量級(jí))振幅的振動(dòng)的壓電振子中，可知會(huì)因長(zhǎng)期的使用而在壓電振子表面的膜狀電極和導(dǎo)線的焊接部分上發(fā)生連接不良。由于焊錫固定在膜狀電極和墊片上，所以如果反復(fù)進(jìn)行微振動(dòng)，則成為在其固定界面上發(fā)生剝離的原因。該問(wèn)題并不限于壓電振子，對(duì)于平板狀的振子且表面具有電極的水晶等的振子也適合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述問(wèn)題認(rèn)識(shí)，其目的是得到振子與導(dǎo)線的連接可靠性(耐久性)較高的布線構(gòu)造。此外，本發(fā)明的目的是得到壓電振子與導(dǎo)線的連接可靠性較高的壓電泵。
本發(fā)明著眼于利用導(dǎo)電性粘合材料來(lái)代替焊接，另一方面，根據(jù)僅通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料難以得到連接部的足夠的可靠性的認(rèn)識(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
即，本發(fā)明是一種振子的布線構(gòu)造，對(duì)形成于振子的表面的膜狀電極導(dǎo)通連接導(dǎo)線前端的連接端子，通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料將連接端子與膜狀電極粘合，使施加將該連接端子按壓在膜狀電極上的方向的力的按壓部件抵接在該連接端子上。
導(dǎo)電性粘合材料例如可以使用在粘合材料層中混入了導(dǎo)電性金屬粉(例如Ni粉)的導(dǎo)電性粘合雙面膠帶。也可以使用中心具有金屬箔(例如Cu箔)的粘合雙面膠帶。這些都可以使用市售品。此外，所謂的“粘合”，是指即使剝下來(lái)還能夠再次粘合的性質(zhì)，與如果剝下來(lái)則沒(méi)有再粘接性的“粘接”相區(qū)別。上述那樣的導(dǎo)電性粘合材料利用該粘合材料層的彈性，適當(dāng)?shù)匚諌弘娬褡拥恼駝?dòng)而防止應(yīng)力的集中，來(lái)提高壓電振子與導(dǎo)線的連接可靠性。
按壓部件優(yōu)選地使用彈力性良好的橡膠材料，其中，優(yōu)選為三元乙丙橡膠(EPDM)。
導(dǎo)線優(yōu)選為柔軟性較高的FPC。
本發(fā)明是一種壓電泵，具有壓電振子、在與該壓電振子之間形成可變?nèi)莘e室的殼體、和對(duì)形成在壓電振子的表面的膜狀電極供電的導(dǎo)線，通過(guò)經(jīng)由該導(dǎo)線對(duì)壓電振子供電，使該壓電振子振動(dòng)，從而得到泵作用，通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料將導(dǎo)線前端的連接端子與膜狀電極粘合，并且，在殼體側(cè)設(shè)有施加將該連接端子按壓在膜狀電極上的方向的力的按壓部件。
在該技術(shù)方案中，按壓部件也可以由與殼體一體地形成的樹(shù)脂材料構(gòu)成。
壓電振子可以使用僅在中心部的墊片的內(nèi)外兩面的一面上設(shè)有壓電體的單壓電晶片型、和設(shè)在內(nèi)外兩面的兩面上的雙壓電晶片型的任一種。在更優(yōu)選的技術(shù)方案中，使用雙壓電晶片型壓電元件，導(dǎo)線可以使用以同電位與形成于該內(nèi)外兩面的壓電體表面上的膜狀電極連接的FPC。
此外，呈平面圓形的雙壓電晶片型壓電元件可以在其周緣上具備決定該雙壓電晶片型壓電元件的整體厚度的由橡膠材料構(gòu)成的襯墊絕緣環(huán)。在這樣的壓電元件中，如果按壓部件由與該襯墊絕緣環(huán)相同的橡膠材料構(gòu)成，則容易進(jìn)行避免應(yīng)力集中的(使應(yīng)力分散到兩者上)的設(shè)計(jì)，是優(yōu)選的。


圖1是表示使用壓電振子的壓電泵的原理的縱剖視圖。
圖2是表示將本發(fā)明的布線構(gòu)造應(yīng)用在雙壓電晶片型的壓電振子中的實(shí)施方式的示意分解立體圖。
圖3是表示具有應(yīng)用了該布線構(gòu)造的壓電振子的壓電泵的具體的一實(shí)施方式的分解立體圖。
圖4是該布線構(gòu)造的要部的俯視圖。
圖5是沿著圖4的V-V線的剖視圖。
圖6是圖5的要部的放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖示實(shí)施方式是將本發(fā)明應(yīng)用在壓電泵中的實(shí)施方式，圖1中表示壓電泵的原理圖。殼體10由上殼體10a和下殼體10b構(gòu)成，在兩個(gè)殼體10a、10b上，在其對(duì)置面上分別形成有凹部11a、11b、和沿著該凹部11a、11b的密封環(huán)槽12a、12b。在該上殼體10a和下殼體10b之間夾裝著壓電振子20，使其內(nèi)外兩面與插入在密封環(huán)槽12a、12b中的密封環(huán)13a、13b抵接，在凹部11a與壓電振子20之間形成可變?nèi)莘e室P。在凹部11b與壓電振子20之間也形成容積可變的室，但該室不發(fā)揮泵作用。這里，壓電振子20的厚度被夸張地描繪了，而實(shí)際的厚度是不到1.5mm，凹部11a、11b的形狀也是該壓電振子20能夠沿著的較淺的形狀。
在上殼體10a上，開(kāi)口有液體的入口端口14A和出口端口14B，入口端口14A與入口側(cè)液體積存室15A連通，出口端口14B與出口側(cè)液體積存室15B連通。隔壁16A、16B分別位于入口側(cè)液體積存室15A與可變?nèi)莘e室P之間、出口側(cè)液體積存室15B與可變?nèi)莘e室P之間，在該兩個(gè)隔壁16A、16B上設(shè)有傘閥(止回閥)17A、17B。傘閥17A是允許從入口端口14A(入口側(cè)液體積存室15A)向可變?nèi)莘e室P的流體流而不允許其相反的流體流、傘閥17B是允許從可變?nèi)莘e室P向出口端口14B(出口側(cè)液體積存室15B)的流體流而不允許其相反的流體流的止回閥。
以上的壓電泵如果壓電振子20正反地彈性變形(振動(dòng))，則在可變?nèi)莘e室P的容積擴(kuò)大的行程中，由于傘閥17A打開(kāi)而傘閥17B關(guān)閉，所以液體從冷卻水入口端口14A(入口側(cè)液體積存室15A)流入到可變?nèi)莘e室P內(nèi)，在可變?nèi)莘e室P的容積縮小的行程中，由于傘閥17B打開(kāi)而傘閥17A關(guān)閉，所有液體從可變?nèi)莘e室P向出口端口14B(出口側(cè)液體積存室15B)流出。因而，通過(guò)使壓電振子20正反地連續(xù)彈性變形(振動(dòng))而得到泵作用。
圖2至圖6表示將具有以上動(dòng)作原理的壓電泵更具體化的實(shí)施方式。本實(shí)施方式的壓電振子20如圖2(以及圖5、圖6)所示，是雙壓電晶片型，具備中心部的圓形的墊片111、和層疊形成在其內(nèi)外兩面的壓電體112。墊片111由導(dǎo)電性的金屬薄板材料、例如厚度0.2mm左右的42合金薄板構(gòu)成。壓電體112由例如厚度0.3mm左右的PZT(Pb(Zr、Ti)O3)構(gòu)成，在其內(nèi)外兩面方向?qū)嵤┝朔謽O處理。
該分極處理在位于墊片111的內(nèi)外兩面的一對(duì)壓電體112上是相互相同的方向。即，在圖2中，如果用箭頭a或b表示一對(duì)壓電體112的分極方向，則在墊片111的厚度方向上實(shí)施了相同方向的分極處理。換言之，與墊片接觸的內(nèi)外兩面的一對(duì)壓電體的分極特性分別為異極，一對(duì)壓電體的露出面分別為異極。這樣，如果使內(nèi)外兩面的壓電體的分極特性為相同方向，則在對(duì)墊片、墊片內(nèi)外兩面的一對(duì)壓電體的露出面之間交替地施加正負(fù)電壓時(shí)，能夠增大墊片的位移量。
一對(duì)壓電體112的墊片111側(cè)的面與該墊片111整面導(dǎo)通地粘接，在與墊片111側(cè)相反側(cè)的露出面上，整面地形成有膜狀電極113。該膜狀電極113例如通過(guò)印刷(篩選燒結(jié)(スクリ一ン焼成))導(dǎo)電糊料(金糊料)、或?yàn)R鍍導(dǎo)電性良好的金屬而形成。在墊片111上，形成有在徑向上突出的布線連接突起114。膜狀電極113通過(guò)由金材料構(gòu)成，能夠避免在例如銀材料時(shí)成為問(wèn)題的遷移的問(wèn)題。
呈環(huán)狀而包圍壓電體112的襯墊絕緣環(huán)115位于呈圓形的墊片111的上下。該襯墊絕緣環(huán)115規(guī)定壓電振子20的整體的最大厚度，由橡膠材料(例如EPDM)構(gòu)成。
以上的呈圓形的雙壓電晶片型的壓電振子20以墊片111為一個(gè)電極、以一對(duì)壓電體112的露出面(膜狀電極113)為另一個(gè)共用電極而施加交變電場(chǎng)。在本實(shí)施方式中，為了對(duì)該壓電體112(膜狀電極113)布線，通過(guò)導(dǎo)電性粘合雙面膠帶(導(dǎo)電性粘合材料)21將FPC22內(nèi)的導(dǎo)線23的前端端子23a粘合。導(dǎo)電性粘合雙面膠帶21可以使用市售品(例如(株)ソニ一ケミカル制導(dǎo)電性粘合雙面膠帶T4420W、(株)寺岡制作所制導(dǎo)電性銅箔雙面粘合膠帶8321、8322)。與內(nèi)外兩面的壓電體112(膜狀電極113)導(dǎo)通的導(dǎo)線23相互導(dǎo)通，是同電位。此外，在墊片111的布線連接突起114上，釬焊連接著與FPC22內(nèi)的導(dǎo)線23成對(duì)的導(dǎo)線24。布線連接突起114由于不振動(dòng)，所以只要釬焊連接就可以。
在壓電振子20(壓電體112)的表面，在如以上那樣通過(guò)導(dǎo)電性粘合雙面膠帶21粘合導(dǎo)線23后，粘接PPS薄膜(絕緣性薄膜)116(圖2)。在圖3及圖4中，沒(méi)有描繪該P(yáng)PS薄膜116。
在殼體10a和10b上，對(duì)應(yīng)于該導(dǎo)線連接端子23a和導(dǎo)電性粘合雙面膠帶21的粘合位置而支撐有按壓橡膠(按壓部件)25。即，在殼體10a和10b上形成有凹部26，在該凹部26內(nèi)嵌入有按壓橡膠25。在將殼體10a與10b閉合的狀態(tài)下，該按壓橡膠25賦予將導(dǎo)線23的連接端子23a按壓在壓電體112(膜狀電極113)上的方向的力。該按壓橡膠25由與壓電振子20的襯墊絕緣環(huán)115相同的橡膠材料(例如EPDM)構(gòu)成。壓電振子20由襯墊絕緣環(huán)115和按壓橡膠25支撐在殼體10上。因而，如果使這些襯墊絕緣環(huán)115和按壓橡膠25由相同的橡膠材料構(gòu)成，則襯墊絕緣環(huán)115與按壓橡膠25具有同等的彈性，所以能夠防止應(yīng)力集中在襯墊絕緣環(huán)115與按壓橡膠25的任一個(gè)上而給壓電振子20的振動(dòng)帶來(lái)不良影響等。因而，能夠在設(shè)定各種尺寸的基礎(chǔ)上進(jìn)行在該按壓橡膠25和襯墊絕緣環(huán)115上產(chǎn)生的(使其產(chǎn)生的)應(yīng)力設(shè)定。
根據(jù)對(duì)以上的壓電振子20的壓電體112(膜狀電極113)的導(dǎo)線23的連接端子23a的布線構(gòu)造，連接端子23a由導(dǎo)電性粘合雙面膠帶21粘合，并且連接端子23a總是被按壓橡膠25向壓電體112(導(dǎo)電性粘合雙面膠帶21)側(cè)彈性地按壓，所以能夠得到穩(wěn)定的導(dǎo)通連接。換言之，如果壓電振子20的振幅較大，則考慮按壓橡膠25的彈性，設(shè)定各種尺寸，以使得總是用適當(dāng)?shù)牧⑦B接端子23a向?qū)щ娦哉澈想p面膠帶21一側(cè)按壓。
此外，在本實(shí)施方式中，相對(duì)于以平面圓形為基本形狀的壓電振子20，如圖3及圖4所示，將可變?nèi)莘e室P的形狀、即殼體的凹部11a、11b與密封部件130(與圖1的密封環(huán)13a和13b對(duì)應(yīng)，在圖3至圖6中賦予單一的130的標(biāo)號(hào))做成比壓電振子20小的(將壓電振子20的一部分裁剪為弧狀的)非圓形，在可變?nèi)莘e室P的外側(cè)，將連接端子23a連接在壓電振子20的壓電體112(膜狀電極113)上。
即，劃分可變?nèi)莘e室P的密封部件130形成具有由超過(guò)半圓的圓的一部分構(gòu)成的大圓弧部分130(C)、和將該大圓弧部分的兩端部用直線連結(jié)的直線部分130(L)的變形D型形狀。直線部分130(L)的位置設(shè)定在能夠在該直線部分130(L)的外側(cè)確保對(duì)壓電體112的布線區(qū)域的范圍內(nèi)盡可能靠外側(cè)，且盡可能使大圓弧部分130(C)較大。通過(guò)盡可能地靠外側(cè)，能夠?qū)⒈眯实慕档鸵种茷樽钚?。此外，從其他角度?lái)看，設(shè)定在當(dāng)壓電振子20往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)給該直線部分130(L)留下永久應(yīng)變的位置上。即，將該直線部分130(L)的位置設(shè)定為，使得當(dāng)在以上的呈圓形的雙壓電晶片型的壓電振子20的墊片111與一對(duì)壓電體112的露出面(膜狀電極113)之間施加交變電場(chǎng)而進(jìn)行振動(dòng)時(shí)，該壓電振子20的振幅在其中心部最大、隨著向周緣部前進(jìn)而變小，但不會(huì)給直線部分130(L)留下永久應(yīng)變。并且，如果將導(dǎo)線23布線連接在該直線部分130(L)的外側(cè)，則可以不使該導(dǎo)線23與密封部件130交叉，不會(huì)使密封部件130局部變形，所以能夠提高其耐久性。另外，直線部分130(L)的外側(cè)的壓電振子20的振幅為100μm左右，根據(jù)本實(shí)施方式的布線連接構(gòu)造，即使受到這樣的較大的位移也能夠適當(dāng)?shù)匚赵撐灰茙?lái)的應(yīng)力，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線23與壓電體112(膜狀電極113)的導(dǎo)通。
在圖示實(shí)施方式中，與殼體10a、10b另外地設(shè)置由橡膠材料構(gòu)成的按壓部件25，但例如也可以在由樹(shù)脂材料構(gòu)成的殼體10a、10b上一體地設(shè)置按壓部件。此外，圖示的壓電振子20的形狀構(gòu)造是一例，當(dāng)然是有自由度的，更不用說(shuō)傘閥(止回閥)17A、17B等的結(jié)構(gòu)了。壓電振子20除了單壓電晶片型以外，還已知有將壓電體112做成層疊構(gòu)造來(lái)降低驅(qū)動(dòng)電壓的類(lèi)型等，本發(fā)明當(dāng)然也可以使用這些壓電元件。進(jìn)而，只要是平板狀的振子、且表面具有膜狀電極的振子(例如水晶振子)，就能夠同樣地應(yīng)用本發(fā)明。按壓部件可以設(shè)在或支撐在對(duì)置于這樣的振子的固定部件上。
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到振子與導(dǎo)線的連接可靠性(耐久性)較高的布線構(gòu)造。如果應(yīng)用到壓電泵的對(duì)壓電振子的布線構(gòu)造中，則能夠得到可靠性較高的長(zhǎng)壽命的壓電泵。
權(quán)利要求
1.一種振子的布線構(gòu)造，對(duì)形成于振子的表面的膜狀電極導(dǎo)通連接導(dǎo)線前端的連接端子，其特征在于，通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料將上述連接端子與膜狀電極粘合，使施加將該連接端子按壓在膜狀電極上的方向的力的按壓部件抵接在該連接端子上。
2.如權(quán)利要求1所述的振子的布線構(gòu)造，其特征在于，上述導(dǎo)電性粘合材料由導(dǎo)電性粘合雙面膠帶構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的振子的布線構(gòu)造，其特征在于，上述按壓部件由橡膠材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的振子的布線構(gòu)造，其特征在于，上述橡膠材料由三元乙丙橡膠構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的振子的布線構(gòu)造，其特征在于，上述振子是壓電振子。
6.如權(quán)利要求1所述的振子的布線構(gòu)造，其特征在于，上述導(dǎo)線是FPC。
7.一種壓電泵，具有壓電振子、在與該壓電振子之間形成可變?nèi)莘e室的殼體、和對(duì)形成在上述壓電振子的表面上的膜狀電極供電的導(dǎo)線，通過(guò)經(jīng)由該導(dǎo)線對(duì)壓電振子供電，使該壓電振子振動(dòng)，從而得到泵作用，其特征在于，通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料將上述導(dǎo)線前端的連接端子與膜狀電極粘合，并且，在上述殼體側(cè)設(shè)有施加將上述連接端子按壓在膜狀電極上的方向的力的按壓部件。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電泵，其特征在于，上述按壓部件由與上述殼體一體地形成的樹(shù)脂材料構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求7所述的壓電泵，其特征在于，上述按壓部件由比上述殼體軟質(zhì)的橡膠材料作為另外的部件而構(gòu)成，被該殼體支撐。
10.如權(quán)利要求7所述的壓電泵，其特征在于，上述壓電振子是具有中心部的墊片、和在該墊片的內(nèi)外兩面分別具有壓電體的雙壓電晶片型的壓電元件，上述導(dǎo)線是以同電位與形成于該內(nèi)外兩面的壓電體表面上的上述膜狀電極連接的FPC。
11.如權(quán)利要求10所述的壓電泵，其特征在于，上述雙壓電晶片型壓電元件呈平面圓形，在其周緣上具備決定該雙壓電晶片型壓電元件的整體厚度的由橡膠材料構(gòu)成的襯墊絕緣環(huán)，上述按壓部件由與該襯墊絕緣環(huán)相同的橡膠材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求9所述的壓電泵，其特征在于，上述橡膠材料由三元乙丙橡膠構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求11所述的壓電泵，其特征在于，上述橡膠材料由三元乙丙橡膠構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及振子的布線構(gòu)造及壓電泵，其著眼于利用導(dǎo)電性粘合材料來(lái)代替焊接，另一方面，根據(jù)僅通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料難以得到連接部的足夠的可靠性的認(rèn)識(shí)，通過(guò)導(dǎo)電性粘合材料將連接端子與膜狀電極粘合，并且使施加將該連接端子按壓在膜狀電極上的方向的力的按壓部件抵接在該連接端子上，來(lái)得到振子與導(dǎo)線的連接可靠性(耐久性)較高的布線構(gòu)造。
文檔編號(hào)F04B43/02GK1983658SQ20061016848
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者石川潤(rùn), 山田聰 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社