(57)【要約】【課題】振動子の表面に形成した膜状電極に対し、リード部材先端の接続端子を導通接続する振動子の配線構造において、振動子とリード部材との接続信頼性（耐久性）が高い配線構造を得る。【解決手段】膜状電極に導電性ゴムを弾接させ、該導電性ゴムにリード部材を導通接続した配線構造。【選択図】  図３
2008274902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子の表面に形成した膜状電極に対し、リード部材先端の接続端子を導通接続する振動子の配線構造において、
上記膜状電極に導電性ゴムを弾接させ、該導電性ゴムにリード部材を導通接続したことを特徴とする振動子の配線構造。
【請求項２】
請求項１記載の振動子の配線構造において、導電性ゴムには、スリットまたは穴が形成されており、このスリットまたは穴に、リード部材の先端を挿入して、該導電性ゴムとリード部材が導通している振動子の配線構造。
【請求項３】
請求項１記載の振動子の配線構造において、導電性ゴムにリード部材の先端が差し込まれて、該導電性ゴムとリード部材が導通している振動子の配線構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の振動子の配線構造において、振動子表面の上記膜状電極は、膜状金電極である振動子の配線構造。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の振動子の配線構造において、導電性ゴムは、体積固有抵抗値１０Ω・ｃｍ以下である振動子の配線構造。
【請求項６】
圧電振動子と、この圧電振動子との間に可変容積室を形成するハウジングと、上記圧電振動子の表面に形成された膜状電極に給電するリード部材とを有し、該リード部材を介して圧電振動子に給電することにより該圧電振動子を振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプにおいて、
上記膜状電極表面に導電性ゴムを接触させ、該導電性ゴムにリード部材を導通接続し、上記ハウジング側に、上記導電性ゴムを膜状電極に押し付ける方向の力を与える押え部材を設けたことを特徴とする圧電ポンプ。
【請求項７】
請求項６記載の圧電ポンプにおいて、上記押え部材は、ハウジングの一部に形成した、上記導電性ゴムを収納する押圧凹部である圧電ポンプ。
【請求項８】
請求項６または７記載の圧電ポンプにおいて、導電性ゴムは、体積固有抵抗値１０Ω・ｃｍ以下である圧電ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子の配線構造及びその配線構造を備えた圧電ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動子を有する装置として、例えば圧電ポンプがある。圧電ポンプは、平板状の圧電振動子とハウジングの間に可変容積室を形成し、圧電振動子を振動させることにより、可変容積室の容積を変化させてポンプ作用を得ている。より具体的には、可変容積室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（可変容積室への流体流を許す逆止弁と可変容積室からの流体流を許す逆止弁）を設けており、圧電振動子の振動により可変容積室の容積が変化すると、それに伴い一対の逆止弁の一方が閉じ他方が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。このような圧電ポンプは、液体ポンプだけでなく気体ポンプとしても用いられている。
【０００３】
圧電振動子は、圧電体を、シム（導電性薄肉金属板）の表裏の少なくとも一方に積層してなっている。圧電体はその表裏方向に分極特性が与えられていて、表裏間に、この分極方向と同一方向または逆方向の正負極性を与えると一方の表面積が拡大し他方の表面積が縮小する性質がある。このため、圧電体の表裏に与える正負極性を交互に反転させると、表裏の一方が伸びて他方が縮むサイクルが繰り返され、シムが振動する。
【特許文献１】特開平10-74992号公報
【特許文献２】特開平07-99788号公報
【特許文献３】特開2002-171005号公報
【特許文献４】特開2001-313428号公報
【特許文献５】特開2000-124519号公報
【特許文献６】特願2005-361151号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この圧電振動子に対する配線は従来、リード部材等リード部材をシム及び圧電体（表面に形成した膜状電極）に半田付けして行っていた。ところが、数十〜１００μｍ未満の振幅の振動が繰り返される圧電振動子では、長期の使用により、圧電振動子表面の膜状電極とリード部材との半田付け部分で、接続不良が発生することが分かった。半田は、膜状電極にリジッドに固定されることから、微振動が繰り返されると、その固定界面に剥離が発生することが原因と考えられる。この問題は、圧電振動子に限らず、平板状の振動子で表面に電極を有する水晶等の振動子についても当てはまる。
【０００５】
また、最近の圧電振動子では、膜状電極として耐食性の高い非常に薄い（例えば厚さ０．１μｍ程度）金ペースト電極が用いられている。この金ペースト膜状電極には事実上半田付けができない。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、振動子とリード部材等リード部材との接続信頼性（耐久性）が高い配線構造を得ることを目的とする。また、本発明は、圧電振動子とリード部材との接続信頼性が高い圧電ポンプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、半田付けに代えて導電性ゴムを用いることに着目し、この導電性ゴムにリード部材を導通させ、かつ導電性ゴムを圧電体（膜状電極）に押し付けることで、圧電体とリード部材との長期の接続信頼性を確保したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、振動子の表面に形成した膜状電極に対し、リード部材先端の接続端子を導通接続する振動子の配線構造において、膜状電極に導電性ゴムを弾接させ、該導電性ゴムにリード部材を導通接続したことを特徴としている。なお、リード部材はワイヤー状の金属製の導電部材や導電部材をパターンニングしたＦＰＣ、もしくは金属製の板状部材等いずれでも良い。
【０００９】
また本発明は、圧電振動子と、この圧電振動子との間に可変容積室を形成するハウジングと、上記圧電振動子の表面に形成された膜状電極に給電するリード部材とを有し、該リード部材を介して圧電振動子に給電することにより該圧電振動子を振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプの態様では、膜状電極表面に導電性ゴムを接触させ、該導電性ゴムにリード部材を導通接続し、上記ハウジング側に、上記導電性ゴムを膜状電極に押し付ける方向の力を与える押え部材を設けたことを特徴としている。
【００１０】
導電性ゴムとリード部材を導通させるには、導電性ゴムに、スリットまたは穴を形成し、このスリットまたは穴に、リード部材の先端を挿入する態様、あるいは、導電性ゴムにスリットや穴を形成することなく、リード部材の先端を直接差し込む態様が好ましい。
【００１１】
本発明の配線構造は、特に、振動子表面の膜状電極が膜状金電極である場合に有用である。
【００１２】
導電性ゴムは、導電性と弾性を備えたゴム材料であればよいが、具体的には、カーボンブラックを添加し、体積固有抵抗を小さくしたＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン-プロピレン-ジエンゴム）、シリコーンゴム、ブチルゴムなどが挙げられる。特にシリコーンゴムはカーボンブラックを大量に添加してもゴム性を維持し、かつ、体積固有抵抗値を１０Ω・ｃｍ以下、さらには５Ω・ｃｍ以下にもできるためより好ましい。
【００１３】
導電性ゴムを振動子（圧電体）表面に押し付けるため、圧電ポンプでは、そのハウジングを用いることが好ましい。例えば硬質プラスチックから構成されるハウジングは、振動子の振動を妨げる可能性があるが、導電性ゴム自体に弾性があるから、その配置位置を平面円形の振動子の周縁とすることにより、その悪影響は殆ど表れない（ポンプ性能には実質的に影響がない）。特に、導電性ゴムを収納し、圧電体表面に押し付けるための押圧凹部をハウジングに設けて押え部材とするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振動子とリード部材との接続信頼性（耐久性）が高い配線構造を得ることができる。圧電ポンプの圧電振動子に対する配線構造に適用すれば、信頼性の高い長寿命の圧電ポンプが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１、図２は、本発明による配線構造を適用する圧電ポンプの一例を示している。本圧電ポンプ１００は、平面円形の圧電振動子１０、アッパハウジング（上蓋）２０、ロアハウジング３０、駆動基板４０及び下蓋５０を備えている。ロアハウジング３０には、圧電振動子１０を受け入れる円形凹部３１が形成されている。円形凹部３１内に収納される圧電振動子１０は、その表裏にガイドリング１１とＯリング１２を当接させた状態で、アッパハウジング２０とロアハウジング３０の間に挟着され、ポンプ室Ｐ（図２）を構成している。
【００１６】
圧電振動子１０は、ポンプ室Ｐ側に臨むシム１０ａと、大気室（アッパハウジング２０）側に臨む圧電体１０ｂとを備えたユニモルフタイプである。シム１０ａは、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ５０μｍ程度のステンレス、４２アロイ等の薄板からなっている。圧電体１０ｂは、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。
【００１７】
ロアハウジング３０には、円形凹部３１内に、圧電振動子１０（円形凹部３１）の平面中心に対する偏心対称位置に位置させて、吸入側液溜室３２と吐出側液溜室３３が形成されている。また、ロアハウジング３０には、この吸入側液溜室３２と吐出側液溜室３３に連通する吸入ポート３４と吐出ポート３５が形成されている。吸入ポート３４と吐出ポート３５は、互いに平行をなしていて、ロアハウジング３０の一つの側面から突出している。３４ａと３５ａは、吸入ポート３４と吐出ポート３５の吸入側液溜室３２と吐出側液溜室３３に対する開口端であり、圧電振動子１０（円形凹部３１）の中心から離れた側に偏心させて、吸入側液溜室３２と吐出側液溜室３３に開口している。
【００１８】
この吸入側液溜室３２とポンプ室Ｐ、吐出側液溜室３３とポンプ室Ｐとの間にはそれぞれ、吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）３６と吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）３７が設けられている。吸入側アンブレラ３６は、吸入側液溜室３２からポンプ室Ｐへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吸入側逆止弁であり、吐出側アンブレラ３７は、ポンプ室Ｐから吐出側液溜室３３への流体流を許してその逆の流体流を許さない吐出側逆止弁である。
【００１９】
吸入側と吐出側のアンブレラ３６、３７は、同一（対称）構造であり、平面円形の傘部３６ａ、３７ａと、この傘部の中心の軸部３６ｂ、３７ｂとを備えている。弁座基板３６ｃ、３７ｃには、この軸部３６ｂ、３７ｂを受け入れて支持する軸孔３６ｄ、３７ｄと、この軸孔３６ｄ、３７ｄの周囲に位置する流路孔３６ｅ、３７ｅが穿設されており、これらの流路孔３６ｅ、３７ｅが傘部３６ａ、３７ａによって覆われている。
【００２０】
図３ないし図５は、例えば以上のように用いられる圧電振動子１０に対する配線（給電）構造の実施形態を示している。シム１０ａ上には、圧電体１０ｂが全面的に導通するように接着されており、圧電体１０ｂの表面（露出面）には、全面的に膜状金電極１０ｃが形成されている。この膜状金電極１０ｃは、例えば、金ペーストを印刷（スクリーン焼成）して形成することができる。膜状金電極１０ｃによると、例えば銀材料で問題となるマイグレーションの問題を回避できる。シム１０ａには、径方向に突出する配線接続突起１０ｄ（図１）が形成されており、この配線接続突起１０ｄに、一対のリード部材の一方のリード部材１５が半田１６によって接続されている（図３）。
【００２１】
これに対し、一対のリード部材の他方のリード部材１７は、平面円形をなす膜状金電極１０ｃの周縁部において、該膜状金電極１０ｃ上に導電性ゴム１８を介して導通接続されている。導電性ゴム１８は、ゴム性を維持して体積固有抵抗値を小さくした導電性ゴムからなっている。例えば、カーボンブラックを添加し、体積固有抵抗を小さくしたＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン-プロピレン-ジエンゴム）、シリコーンゴム、ブチルゴムなどが挙げられる。この導電性ゴム１８は、何らかの押え部材によって力Ｐで圧電体１０ｂ（膜状金電極１０ｃ）側に常時押し付けられている。
【００２２】
導電性ゴム１８は、圧電振動子１０の直径が２５ｍｍ程度のとき、例えば縦横１〜３ｍｍ程度、厚さ１ｍｍ程度の大きさを有するもので、図５（Ａ）に示すように、厚さ方向の中間部に予めスリット１８ａが形成されており、この導電性ゴム１８に、リード部材１７を挿入することで、該リード部材１７との導通が図られている。リード部材１５と１７は、線材やＦＰＣ、板状の金属部材でもよい。ＦＰＣの場合には、絶縁被覆を剥離して剥離部分と絶縁被覆の一部をスリット１８ａ内に挿入する。
【００２３】
図５（Ｂ）は、導電性ゴム１８に、スリット１８ａに代えて、リード部材１７を挿入する穴１８ｂを形成した実施形態、図５（Ｃ）はスリット１８ａも穴１８ｂも形成することなく、硬質材料で形成したリード部材１７を差し込むことで、リード部材１７との導通をとる実施形態である。
【００２４】
アッパハウジング２０には、導電性ゴム１８の上部を受け入れてその平面的な位置を定め、かつ導電性ゴム１８を圧電体１０ｂ（膜状金電極１０ｃ）に押し付ける力を与える押え部材として、押圧凹部２０ａ（図４（Ａ））が形成されている。押圧凹部２０ａの内部には、図４（Ｂ）に示すように、押圧凹部２０ａの底部の面積よりも小さな突起もしくは凸部２０ｂを設け、導電性ゴム１８の位置ずれを防止しつつ、圧電体１０ｂを拘束する面積をより小さくすることも可能である。
【００２５】
以上の圧電ポンプ１００は、シム１０ａと圧電体１０ｂ（リード部材１５と１７）の間に、駆動基板４０を介して、交番電界を印加することにより、圧電振動子１０は平面円形の中央部分の振幅が最も大きくなるように振動する。すると、ポンプ室Ｐの容積が拡大する行程では、吸入側アンブレラ３６の傘部３６ａが弁座基板３６ｃから離れる方向に弾性変形して流路孔３６ｅが開き、吐出側アンブレラ３６の傘部３６ａが弁座基板３６ｃに密着して流路孔３６ｅを閉じるため、吸入ポート３４、吸入側液溜室３２からポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、ポンプ室Ｐの容積が縮小する行程では、吐出側アンブレラ３６の傘部３６ａが流路孔３６ｅを開き、吸入側アンブレラ３６の傘部３６ａが流路孔３６ｅを閉じるため、ポンプ室Ｐから吐出側液溜室３３、吐出ポート３５に液体が流出する。したがって、圧電振動子１０を正逆に連続させて弾性変形させる（振動させる）ことで、ポンプ作用が得られる。
【００２６】
そして、本実施形態によると、振動する圧電体１０ｂ（膜状金電極１０ｃ）に対する給電は、リード部材１７及び導電性ゴム１８を介して行われ、導電性ゴム１８は、一定の力Ｐで圧電体１０ｂ側に押されていて常時弾性変形した状態にあるため、長期に渡り、高い接続信頼性を得ることができる。
【００２７】
以上の実施形態は、液体圧電ポンプ用の圧電振動子１０の配線構造に本発明を適用したものであるが、本発明の配線構造は、気体ポンプ用の圧電振動子の配線構造にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】圧電振動子を有する圧電ポンプの一例を示す分解斜視図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】圧電振動子の圧電体（膜状電極）に対するリード部材の配線構造を示す断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、同リード部材の配線構造の導電性ゴムとハウジングの関係を示す断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は導電性ゴムに対するリード部材の導通構造の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  圧電振動子
１０ａ  シム
１０ｂ  圧電体
１０ｃ  膜状金電極
１０ｄ  配線接続突起
１１  ガイドリング
１２  Ｏリング
１５  リード部材
１６  半田
１７  リード部材
１８  導電性ゴム
１８ａ  スリット
１８ｂ  穴
２０  アッパハウジング
２０ａ  押圧凹部
３０  ロアハウジング
３１  円形凹部
３２  吸入側液溜室
３３  吐出側液溜室
３４  吸入ポート
３５  吐出ポート
３４ａ  ３５ａ  開口端
３６  吸入側アンブレラ
３７  吐出側アンブレラ
Ｐ  ポンプ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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