专利名称：振子的布线构造及压电泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及振子的布线构造及具备该布线构造的压电泵。
背景技术：
作为具有振子的装置，例如有压电泵。压电泵在平板状的压电振子与壳体之间形成可变容积室，通过使压电振子振动，使可变容积室的容积变化而得到泵作用。更具体地讲，在与可变容积室相连的一对流路中，设有流动方向不同的一对止回阀(允许向可变容积室的流体流的止回阀和允许来自可变容积室的流体流的止回阀)，如果通过压电振子的振动而使可变容积室的容积变化，则随之反复进行一对止回阀的一个关闭而另一个打开的动作，从而得到泵作用。这样的压电泵产生了能够做成薄型的特征，例如用作水冷笔记本电脑或水冷台式电脑的冷水循环泵。
压电振子是将压电体层叠在垫片(导电性薄金属板)的内外两面的至少一面上而成的。压电体在其内外两面方向上被赋予了分极特性，具有如果对内外两面间施加与该分极方向相同方向或相反方向的正负极性、则一个表面积扩大而另一个表面积缩小的性质。因此，如果使施加给压电体的内外两面的正负极性交替地反转，则重复内外两面的一面伸长而另一面收缩的循环，垫片振动。
对该压电振子的布线如日本专利特开2006-105027号及特开2006-144761号中看到那样，以往是将导线焊接在垫片及压电体(形成在表面上的膜状电极)上而进行的。但是，在反复进行不到1mm(100μm量级)振幅的振动的压电振子中，可知会因长期的使用而在压电振子表面的膜状电极和导线的焊接部分上发生连接不良。由于焊锡固定在膜状电极和垫片上，所以如果反复进行微振动，则成为在其固定界面上发生剥离的原因。该问题并不限于压电振子，对于平板状的振子且表面具有电极的水晶等的振子也适合。
发明内容
本发明基于上述问题认识，其目的是得到振子与导线的连接可靠性(耐久性)较高的布线构造。此外，本发明的目的是得到压电振子与导线的连接可靠性较高的压电泵。
本发明着眼于利用导电性粘合材料来代替焊接，另一方面，根据仅通过导电性粘合材料难以得到连接部的足够的可靠性的认识，来实现本发明。
即，本发明是一种振子的布线构造，对形成于振子的表面的膜状电极导通连接导线前端的连接端子，通过导电性粘合材料将连接端子与膜状电极粘合，使施加将该连接端子按压在膜状电极上的方向的力的按压部件抵接在该连接端子上。
导电性粘合材料例如可以使用在粘合材料层中混入了导电性金属粉(例如Ni粉)的导电性粘合双面胶带。也可以使用中心具有金属箔(例如Cu箔)的粘合双面胶带。这些都可以使用市售品。此外，所谓的“粘合”，是指即使剥下来还能够再次粘合的性质，与如果剥下来则没有再粘接性的“粘接”相区别。上述那样的导电性粘合材料利用该粘合材料层的弹性，适当地吸收压电振子的振动而防止应力的集中，来提高压电振子与导线的连接可靠性。
按压部件优选地使用弹力性良好的橡胶材料，其中，优选为三元乙丙橡胶(EPDM)。
导线优选为柔软性较高的FPC。
本发明是一种压电泵，具有压电振子、在与该压电振子之间形成可变容积室的壳体、和对形成在压电振子的表面的膜状电极供电的导线，通过经由该导线对压电振子供电，使该压电振子振动，从而得到泵作用，通过导电性粘合材料将导线前端的连接端子与膜状电极粘合，并且，在壳体侧设有施加将该连接端子按压在膜状电极上的方向的力的按压部件。
在该技术方案中，按压部件也可以由与壳体一体地形成的树脂材料构成。
压电振子可以使用仅在中心部的垫片的内外两面的一面上设有压电体的单压电晶片型、和设在内外两面的两面上的双压电晶片型的任一种。在更优选的技术方案中，使用双压电晶片型压电元件，导线可以使用以同电位与形成于该内外两面的压电体表面上的膜状电极连接的FPC。
此外，呈平面圆形的双压电晶片型压电元件可以在其周缘上具备决定该双压电晶片型压电元件的整体厚度的由橡胶材料构成的衬垫绝缘环。在这样的压电元件中，如果按压部件由与该衬垫绝缘环相同的橡胶材料构成，则容易进行避免应力集中的(使应力分散到两者上)的设计，是优选的。
图1是表示使用压电振子的压电泵的原理的纵剖视图。
图2是表示将本发明的布线构造应用在双压电晶片型的压电振子中的实施方式的示意分解立体图。
图3是表示具有应用了该布线构造的压电振子的压电泵的具体的一实施方式的分解立体图。
图4是该布线构造的要部的俯视图。
图5是沿着图4的V-V线的剖视图。
图6是图5的要部的放大图。
具体实施例方式
图示实施方式是将本发明应用在压电泵中的实施方式，图1中表示压电泵的原理图。壳体10由上壳体10a和下壳体10b构成，在两个壳体10a、10b上，在其对置面上分别形成有凹部11a、11b、和沿着该凹部11a、11b的密封环槽12a、12b。在该上壳体10a和下壳体10b之间夹装着压电振子20，使其内外两面与插入在密封环槽12a、12b中的密封环13a、13b抵接，在凹部11a与压电振子20之间形成可变容积室P。在凹部11b与压电振子20之间也形成容积可变的室，但该室不发挥泵作用。这里，压电振子20的厚度被夸张地描绘了，而实际的厚度是不到1.5mm，凹部11a、11b的形状也是该压电振子20能够沿着的较浅的形状。
在上壳体10a上，开口有液体的入口端口14A和出口端口14B，入口端口14A与入口侧液体积存室15A连通，出口端口14B与出口侧液体积存室15B连通。隔壁16A、16B分别位于入口侧液体积存室15A与可变容积室P之间、出口侧液体积存室15B与可变容积室P之间，在该两个隔壁16A、16B上设有伞阀(止回阀)17A、17B。伞阀17A是允许从入口端口14A(入口侧液体积存室15A)向可变容积室P的流体流而不允许其相反的流体流、伞阀17B是允许从可变容积室P向出口端口14B(出口侧液体积存室15B)的流体流而不允许其相反的流体流的止回阀。
以上的压电泵如果压电振子20正反地弹性变形(振动)，则在可变容积室P的容积扩大的行程中，由于伞阀17A打开而伞阀17B关闭，所以液体从冷却水入口端口14A(入口侧液体积存室15A)流入到可变容积室P内，在可变容积室P的容积缩小的行程中，由于伞阀17B打开而伞阀17A关闭，所有液体从可变容积室P向出口端口14B(出口侧液体积存室15B)流出。因而，通过使压电振子20正反地连续弹性变形(振动)而得到泵作用。
图2至图6表示将具有以上动作原理的压电泵更具体化的实施方式。本实施方式的压电振子20如图2(以及图5、图6)所示，是双压电晶片型，具备中心部的圆形的垫片111、和层叠形成在其内外两面的压电体112。垫片111由导电性的金属薄板材料、例如厚度0.2mm左右的42合金薄板构成。压电体112由例如厚度0.3mm左右的PZT(Pb(Zr、Ti)O3)构成，在其内外两面方向实施了分极处理。
该分极处理在位于垫片111的内外两面的一对压电体112上是相互相同的方向。即，在图2中，如果用箭头a或b表示一对压电体112的分极方向，则在垫片111的厚度方向上实施了相同方向的分极处理。换言之，与垫片接触的内外两面的一对压电体的分极特性分别为异极，一对压电体的露出面分别为异极。这样，如果使内外两面的压电体的分极特性为相同方向，则在对垫片、垫片内外两面的一对压电体的露出面之间交替地施加正负电压时，能够增大垫片的位移量。
一对压电体112的垫片111侧的面与该垫片111整面导通地粘接，在与垫片111侧相反侧的露出面上，整面地形成有膜状电极113。该膜状电极113例如通过印刷(筛选烧结(スクリ一ン焼成))导电糊料(金糊料)、或溅镀导电性良好的金属而形成。在垫片111上，形成有在径向上突出的布线连接突起114。膜状电极113通过由金材料构成，能够避免在例如银材料时成为问题的迁移的问题。
呈环状而包围压电体112的衬垫绝缘环115位于呈圆形的垫片111的上下。该衬垫绝缘环115规定压电振子20的整体的最大厚度，由橡胶材料(例如EPDM)构成。
以上的呈圆形的双压电晶片型的压电振子20以垫片111为一个电极、以一对压电体112的露出面(膜状电极113)为另一个共用电极而施加交变电场。在本实施方式中，为了对该压电体112(膜状电极113)布线，通过导电性粘合双面胶带(导电性粘合材料)21将FPC22内的导线23的前端端子23a粘合。导电性粘合双面胶带21可以使用市售品(例如(株)ソニ一ケミカル制导电性粘合双面胶带T4420W、(株)寺冈制作所制导电性铜箔双面粘合胶带8321、8322)。与内外两面的压电体112(膜状电极113)导通的导线23相互导通，是同电位。此外，在垫片111的布线连接突起114上，钎焊连接着与FPC22内的导线23成对的导线24。布线连接突起114由于不振动，所以只要钎焊连接就可以。
在压电振子20(压电体112)的表面，在如以上那样通过导电性粘合双面胶带21粘合导线23后，粘接PPS薄膜(绝缘性薄膜)116(图2)。在图3及图4中，没有描绘该PPS薄膜116。
在壳体10a和10b上，对应于该导线连接端子23a和导电性粘合双面胶带21的粘合位置而支撑有按压橡胶(按压部件)25。即，在壳体10a和10b上形成有凹部26，在该凹部26内嵌入有按压橡胶25。在将壳体10a与10b闭合的状态下，该按压橡胶25赋予将导线23的连接端子23a按压在压电体112(膜状电极113)上的方向的力。该按压橡胶25由与压电振子20的衬垫绝缘环115相同的橡胶材料(例如EPDM)构成。压电振子20由衬垫绝缘环115和按压橡胶25支撑在壳体10上。因而，如果使这些衬垫绝缘环115和按压橡胶25由相同的橡胶材料构成，则衬垫绝缘环115与按压橡胶25具有同等的弹性，所以能够防止应力集中在衬垫绝缘环115与按压橡胶25的任一个上而给压电振子20的振动带来不良影响等。因而，能够在设定各种尺寸的基础上进行在该按压橡胶25和衬垫绝缘环115上产生的(使其产生的)应力设定。
根据对以上的压电振子20的压电体112(膜状电极113)的导线23的连接端子23a的布线构造，连接端子23a由导电性粘合双面胶带21粘合，并且连接端子23a总是被按压橡胶25向压电体112(导电性粘合双面胶带21)侧弹性地按压，所以能够得到稳定的导通连接。换言之，如果压电振子20的振幅较大，则考虑按压橡胶25的弹性，设定各种尺寸，以使得总是用适当的力将连接端子23a向导电性粘合双面胶带21一侧按压。
此外，在本实施方式中，相对于以平面圆形为基本形状的压电振子20，如图3及图4所示，将可变容积室P的形状、即壳体的凹部11a、11b与密封部件130(与图1的密封环13a和13b对应，在图3至图6中赋予单一的130的标号)做成比压电振子20小的(将压电振子20的一部分裁剪为弧状的)非圆形，在可变容积室P的外侧，将连接端子23a连接在压电振子20的压电体112(膜状电极113)上。
即，划分可变容积室P的密封部件130形成具有由超过半圆的圆的一部分构成的大圆弧部分130(C)、和将该大圆弧部分的两端部用直线连结的直线部分130(L)的变形D型形状。直线部分130(L)的位置设定在能够在该直线部分130(L)的外侧确保对压电体112的布线区域的范围内尽可能靠外侧，且尽可能使大圆弧部分130(C)较大。通过尽可能地靠外侧，能够将泵效率的降低抑制为最小。此外，从其他角度来看，设定在当压电振子20往复运动时不会给该直线部分130(L)留下永久应变的位置上。即，将该直线部分130(L)的位置设定为，使得当在以上的呈圆形的双压电晶片型的压电振子20的垫片111与一对压电体112的露出面(膜状电极113)之间施加交变电场而进行振动时，该压电振子20的振幅在其中心部最大、随着向周缘部前进而变小，但不会给直线部分130(L)留下永久应变。并且，如果将导线23布线连接在该直线部分130(L)的外侧，则可以不使该导线23与密封部件130交叉，不会使密封部件130局部变形，所以能够提高其耐久性。另外，直线部分130(L)的外侧的压电振子20的振幅为100μm左右，根据本实施方式的布线连接构造，即使受到这样的较大的位移也能够适当地吸收该位移带来的应力，能够可靠地实现导线23与压电体112(膜状电极113)的导通。
在图示实施方式中，与壳体10a、10b另外地设置由橡胶材料构成的按压部件25，但例如也可以在由树脂材料构成的壳体10a、10b上一体地设置按压部件。此外，图示的压电振子20的形状构造是一例，当然是有自由度的，更不用说伞阀(止回阀)17A、17B等的结构了。压电振子20除了单压电晶片型以外，还已知有将压电体112做成层叠构造来降低驱动电压的类型等，本发明当然也可以使用这些压电元件。进而，只要是平板状的振子、且表面具有膜状电极的振子(例如水晶振子)，就能够同样地应用本发明。按压部件可以设在或支撑在对置于这样的振子的固定部件上。
根据本发明，能够得到振子与导线的连接可靠性(耐久性)较高的布线构造。如果应用到压电泵的对压电振子的布线构造中，则能够得到可靠性较高的长寿命的压电泵。
权利要求
1.一种振子的布线构造，对形成于振子的表面的膜状电极导通连接导线前端的连接端子，其特征在于，通过导电性粘合材料将上述连接端子与膜状电极粘合，使施加将该连接端子按压在膜状电极上的方向的力的按压部件抵接在该连接端子上。
2.如权利要求1所述的振子的布线构造，其特征在于，上述导电性粘合材料由导电性粘合双面胶带构成。
3.如权利要求1所述的振子的布线构造，其特征在于，上述按压部件由橡胶材料构成。
4.如权利要求3所述的振子的布线构造，其特征在于，上述橡胶材料由三元乙丙橡胶构成。
5.如权利要求1所述的振子的布线构造，其特征在于，上述振子是压电振子。
6.如权利要求1所述的振子的布线构造，其特征在于，上述导线是FPC。
7.一种压电泵，具有压电振子、在与该压电振子之间形成可变容积室的壳体、和对形成在上述压电振子的表面上的膜状电极供电的导线，通过经由该导线对压电振子供电，使该压电振子振动，从而得到泵作用，其特征在于，通过导电性粘合材料将上述导线前端的连接端子与膜状电极粘合，并且，在上述壳体侧设有施加将上述连接端子按压在膜状电极上的方向的力的按压部件。
8.如权利要求7所述的压电泵，其特征在于，上述按压部件由与上述壳体一体地形成的树脂材料构成。
9.如权利要求7所述的压电泵，其特征在于，上述按压部件由比上述壳体软质的橡胶材料作为另外的部件而构成，被该壳体支撑。
10.如权利要求7所述的压电泵，其特征在于，上述压电振子是具有中心部的垫片、和在该垫片的内外两面分别具有压电体的双压电晶片型的压电元件，上述导线是以同电位与形成于该内外两面的压电体表面上的上述膜状电极连接的FPC。
11.如权利要求10所述的压电泵，其特征在于，上述双压电晶片型压电元件呈平面圆形，在其周缘上具备决定该双压电晶片型压电元件的整体厚度的由橡胶材料构成的衬垫绝缘环，上述按压部件由与该衬垫绝缘环相同的橡胶材料构成。
12.如权利要求9所述的压电泵，其特征在于，上述橡胶材料由三元乙丙橡胶构成。
13.如权利要求11所述的压电泵，其特征在于，上述橡胶材料由三元乙丙橡胶构成。
全文摘要
本发明涉及振子的布线构造及压电泵，其着眼于利用导电性粘合材料来代替焊接，另一方面，根据仅通过导电性粘合材料难以得到连接部的足够的可靠性的认识，通过导电性粘合材料将连接端子与膜状电极粘合，并且使施加将该连接端子按压在膜状电极上的方向的力的按压部件抵接在该连接端子上，来得到振子与导线的连接可靠性(耐久性)较高的布线构造。
文档编号F04B43/02GK1983658SQ20061016848
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月15日
发明者石川润, 山田聪 申请人:阿尔卑斯电气株式会社