CN107924987B

CN107924987B - 柔性基板、压电器件以及电子设备

Info

Publication number: CN107924987B
Application number: CN201680044731.3A
Authority: CN
Inventors: 木原尚志; 山口喜弘
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: WO2017047485A1; US10444869B2; CN107924987A; JPWO2017047485A1; US20180129315A1; JP6361831B2

Abstract

柔性基板具备：基板，向第一方向弯曲；绝缘体，配置在上述基板上；第一电极，配置在上述绝缘体的第一主面侧；以及第二电极，配置在与上述第一电极同一面上。在上述第一主面存在形成有上述第一电极和上述第二电极的形成区域以及与上述第一电极和上述第二电极相邻的非形成区域，上述非形成区域具有沿着同与上述第一方向正交的第二方向不同的方向延伸的部位。

Description

柔性基板、压电器件以及电子设备

技术领域

本发明涉及具备挠性的基体材料的柔性基板、具备该柔性基板的压电器件以及具备该压电器件的电子设备。

背景技术

以往，作为具备挠性的基体材料的电子器件，例如公开了如专利文献1那样的柔性基板。

专利文献1的柔性基板为在背面形成铜箔，并且弯曲部位的铜箔被除去的结构。由此，由于除去铜箔的部位变得比周围柔软，所以能够容易地弯曲。

专利文献1：日本特开平8－116140号公报

在如专利文献1的柔性基板那样的在背面形成铜箔的结构中，一般对该铜箔涂覆抗蚀剂等绝缘层。

然而，在铜箔形成部和铜箔非形成部，与铜箔的厚度相应地产生阶梯差。因此，有在使柔性基板弯曲时应力集中于阶梯差的部分的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种防止应力集中于特定的部位的柔性基板、压电器件以及电子设备。

本发明的柔性基板的特征在于，是具备如下部件的柔性基板：基板，向第一方向弯曲；绝缘体，配置在上述基板上；第一电极，配置在上述绝缘体的第一主面侧；以及第二电极，配置在与上述第一电极同一面上，在上述第一主面上，存在形成有上述第一电极和上述第二电极的形成区域以及与上述第一电极和上述第二电极相邻的非形成区域，上述非形成区域具有沿着同与上述第一方向正交的第二方向不同的方向延伸的部位。

在柔性基板向第一方向弯曲的情况下，假设若非形成区域沿着与该第一方向正交的第二方向形成，则存在应力集中，抗蚀剂等绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。但是，由于本发明的柔性基板具有非形成区域沿着与第二方向不同的方向延伸的部位，从而能够将应力分散，减少绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。

特别是，优选第一电极以及第二电极的彼此的相邻部位在俯视时呈梳齿状。由于非形成区域成为梳齿状，从而能够延长使应力分散的部分(梳齿状的电极的部分)，形状的调整变得容易。

另外，更为优选第一电极以及第二电极的成为梳齿状的部位的各端部的位置在第一方向上错开。由此，能够进一步使应力分散。

根据本发明，能够防止应力集中于特定的部位。

附图说明

图1是电子书写工具的立体图。

图2是电子书写工具的剖视图。

图3是电子书写工具的功能框图。

图4的(A)是部分透过俯视图，图4的(B)是剖视图。

图5是从图4的(A)的压电传感器20除去压电薄膜21以及第三电极25后的状态的俯视图。

图6是表示以往的例子的俯视图。

图7是变形例1所涉及的压电传感器20的俯视图。

图8是变形例2所涉及的压电传感器20的俯视图。

图9是变形例3所涉及的压电传感器20的俯视图。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式所涉及的电子书写工具10的立体图。图2是图1所示的电子书写工具10的剖视图。图2是电子书写工具10中的安装有压电传感器20的区域的剖视图。图3是图1所示的电子书写工具10的功能框图。

如图1所示，电子书写工具10具备压电传感器20以及壳体101。进一步，如图2、图3所示，电子书写工具10具备检测部30。

电子书写工具10是电子设备的一个例子，压电传感器20是压电器件的一个例子。

壳体101是圆筒状。壳体101由绝缘性材料构成。如图2所示，在壳体101的内部设置有支柱103。如图1所示，在壳体101的长边方向(与圆周方向正交的方向)的一端设置有顶端越来越细的端部102。

此外，壳体101具有能够将其变形传递至压电传感器20的程度的强度(刚性)即可，可以是金属。

压电传感器20具备具有挠性的基体材料26。如图2所示，基体材料26以弯曲成沿着壳体101的内壁面的圆周方向的状态安装于壳体101的内壁面。因此，在压电传感器20的各部位，因基体材料26弯曲而产生应力。

压电传感器20与检测部30连接。检测部30安装于支柱103。检测部30检测压电传感器20的输出电压，来检测壳体101是否被用户保持。

以下，对压电传感器20的详细内容进行说明。图4的(A)是压电传感器20的俯视图。其中，在图4的(A)中，以透过的方式显示压电薄膜21以及第三电极25。图4的(B)是图4的(A)中所示的A－A线的剖视图。图5是从图4的(A)所示的压电传感器20的俯视图中除去压电薄膜21以及第三电极25后的状态的俯视图。

压电传感器20具备压电薄膜21、第一电极24、第二电极29、第三电极25以及基体材料26。

基体材料26具有挠性。基体材料26的材料例如是聚酰亚胺树脂、液晶聚合物薄膜或者PET薄膜等。在基体材料26的表面上形成有第一电极24以及第二电极29。

基体材料26、第一电极24以及第二电极29构成柔性基板(柔性印刷布线板)。第一电极24、第二电极29以及第三电极25由铜箔等金属膜构成。

压电薄膜21具有第一主面以及第二主面。第一电极24具有与压电薄膜21的第一主面连接的宽幅部241和与宽幅部241连接的窄幅部242。宽幅部241经由未图示的粘着剂粘贴于压电薄膜21的第一主面。

另一方面，在压电薄膜21的第二主面经由未图示的粘着剂粘贴有第三电极25。第三电极25是膜状的电极，进行粘贴以便覆盖压电薄膜21的第二主面。第二电极29与第三电极25电连接。

第一电极24以及第二电极29与设置有检测部30的基板31上的各种电极电连接，并与检测部30电连接。在本例中，第二电极29以及第三电极为接地电极，第一电极24为用于检测在压电薄膜21上产生的电荷的信号电极。

压电薄膜21的材料例如是PLLA(L型聚乳酸)。PLLA是手性高分子，主链具有螺旋结构。PLLA单轴延伸，若分子取向，则具有压电性。单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的类别。

另外，PLLA在基于延伸等的分子的取向处理中产生压电性，无需像PVDF等其他聚合物、压电陶瓷那样，进行极化处理。即，不属于铁电体的PLLA的压电性不是像PVDF、PZT等铁电体那样通过离子的极化来体现的，而是源于分子的特征性的结构亦即螺旋结构。

因此，PLLA不会产生在其他铁电性的压电体中产生的热电性。进一步，PVDF等有随着时间的推移出现压电常数的变动，而根据情况压电常数显著降低的情况，但PLLA的压电常数随着时间的推移极其稳定。

若在PLLA的延伸方向上取3轴，并在与3轴方向垂直的方向上取1轴以及2轴，则PLLA中存在d14的压电常数(剪切的压电常数)。切出条纹状的压电薄膜21，使得1轴方向为厚度方向，相对于3轴方向(延伸方向)呈45°的角度的方向为长边方向。由此，若压电薄膜21沿长边方向伸缩，则压电薄膜21沿厚度方向极化。

在以上的结构中，如图5所示，在基体材料26的上表面存在形成有第一电极24和第二电极29的形成区域以及与第一电极24和第二电极29相邻的非形成区域260。而且，非形成区域260沿着同与基体材料26弯曲的第一方向(Y方向)正交的第二方向(X方向)不同的方向延伸。

即，假设若如图6所示，非形成区域260沿着X方向形成，则在基体材料26向Y方向弯曲的情况下，由于该非形成区域260的厚度比形成区域的厚度薄，所以存在应力集中，抗蚀剂等绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。

但是，在本实施方式的基体材料26中，非形成区域260沿着与X方向不同的方向延伸。在图5的例子中，非形成区域260沿着相对于X方向向Y方向侧倾斜约20°的θ方向延伸。因此，在基体材料26向Y方向弯曲的情况下，应力不会集中于非形成区域260，能够减少绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。此外，非形成区域260也可以沿相对于X方向向Y方向侧倾斜了约－20°的方向延伸。

接下来，图7是变形例1所涉及的压电传感器20的俯视图(除去压电薄膜21以及第三电极25后的状态的俯视图)。该变形例1中的非形成区域260A也沿着与X方向不同的方向延伸。即，非形成区域260A存在沿着相对于X方向向Y方向侧倾斜了约20°的方向延伸的部位和沿着相对于X方向向Y方向侧倾斜了约－20°的方向延伸的部位。

因此，假设即使使基体材料26如扭曲那样地弯曲，非形成区域260A沿着与弯曲方向正交的方向延伸的部位减少，能够减少绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。

接下来，图8是变形例2所涉及的压电传感器20的俯视图(除去压电薄膜21以及第三电极25后的状态的俯视图)。该变形例2中的非形成区域260B也具有沿着与X方向不同的方向延伸的部位。

在本例中，第一电极24以及第二电极29的彼此的相邻部位在俯视时呈梳齿状。由此，非形成区域260B存在沿着X方向延伸的部位和沿着Y方向延伸的部位。

关于非形成区域260B，由于与图6所示的例子相比沿着X方向延伸的部位减少，所以在基体材料26向Y方向弯曲的情况下，应力也不会集中于非形成区域260B，能够减少绝缘层剥离或产生裂缝的可能性。另外，图7的非形成区域具有在Y方向上凸出的部位，但由于非形成区域260B是平坦的，所以在基体材料26向Y方向弯曲的情况下，对贴合部件以及基体材料26的影响变小。

接下来，图9是变形例3所涉及的压电传感器20的俯视图(除去压电薄膜21以及第三电极25后的状态的俯视图)。该变形例3中的非形成区域260C也具有沿着与X方向不同的方向延伸的部位。

在变形例3中，第一电极24以及第二电极29的彼此的相邻部位在俯视时呈梳齿状。由此，非形成区域260C存在沿着X方向延伸的部位和沿着Y方向延伸的部位。

进一步，在变形例3中，第一电极24以及第二电极29的呈梳齿状的部位的各端部的位置在Y方向上错开。因此，非形成区域260C中沿着X方向延伸的各部位在Y方向上错开。

因此，非形成区域260C与图8所示的例子相比，能够进一步防止应力的集中。当然，在图7所示的例子中，非形成区域260A的各端部的位置也可以在Y方向上错开。

此外，在上述的实施方式中，作为以使基体材料弯曲的状态安装于壳体的电子设备的一个例子示出了电子书写工具10，但并不限于该例。在实施时，例如能够应用于鼠标、平板终端、智能手机等其他电子设备。

另外，在本实施方式中，作为压电器件的一个例子示出了压电传感器20，但并不限于此。例如，作为压电器件的一个例子能够应用于压电致动器。另外，在本实施方式中，作为绝缘体的一个例子示出了压电薄膜，但若为例如设置电介质和多个电极的柔性基板(例如电容器)，就能够应用本发明的结构。

另外，如图2所示，检测部30安装于壳体101的内部，但并不限于此。检测部30也可以配置于壳体101的外部。在配置于壳体101的外部的方式下，压电传感器20和检测部30通过有线或者无线连接即可。

另外，在上述的实施方式中，示出了对压电传感器20使用聚乳酸的压电薄膜21的例子，但并不限于此。在实施时，也能够使用PVDF等其他压电薄膜。

此外，在本实施方式中，示出了将作为接地电极的第三电极25配置于压电薄膜21的上表面并与形成于基体材料26的上表面的第二电极29电连接的结构，但接地电极的配置并不限于本例。例如，也可以将接地电极配置于基体材料26的下表面。该情况下，因为会用接地电极覆盖第一电极的两个主面，所以能够减少外来噪声的影响。

另外，在本实施方式中，关于作为信号电极的第一电极24和作为接地电极的第二电极29的相邻部位的非形成区域的形状说明了各种方式，但例如在同一面上设置多个信号电极的情况下，关于这些信号电极间的相邻部位，也能够采用上述各种非形成区域的形状。

另外，在图8和图9中，呈梳齿状的部位的端部为矩形形状，但该端部的角部也可以为圆弧状。该情况下，能够抑制应力集中于角部。

附图标记说明

10…电子书写工具；20…压电传感器；21…压电薄膜；24…第一电极；29…第二电极；25…第三电极；26…基体材料；30…检测部；31…基板；101…壳体；102…端部；103…支柱；241…宽幅部；242…窄幅部；260、260A、260B、260C…非形成区域。

Claims

1.一种柔性基板，具备：

基体材料，向第一方向弯曲；

绝缘体，配置在上述基体材料上；

第一电极，配置在上述绝缘体的第一主面侧；以及

第二电极，配置在与上述第一电极同一面上，

在上述第一主面存在形成有上述第一电极和上述第二电极的形成区域以及与上述第一电极和上述第二电极相邻的非形成区域，

上述非形成区域具有沿着同与上述第一方向正交的第二方向不同的方向延伸的部位，

上述第二电极是与配置在上述绝缘体的第二主面侧的第三电极电连接的接地电极。

2.根据权利要求1所述的柔性基板，其中，

上述第一电极以及上述第二电极的彼此的相邻部位在俯视时呈梳齿状。

3.根据权利要求2所述的柔性基板，其中，

上述第一电极以及上述第二电极的成为上述梳齿状的部位的各端部的位置在上述第一方向上错开。

4.一种压电器件，是由权利要求1～3中任一项所述的柔性基板构成的压电器件，其中，

上述绝缘体是压电体，

上述第一电极是压电检测用电极，

上述第二电极是与配置在上述压电体的第二主面侧的第三电极电连接的接地电极。

5.一种电子设备，是具备权利要求4所述的压电器件的电子设备，其中，

上述基体材料以弯曲的状态安装于上述电子设备的壳体的内壁面。