(57)【要約】【課題】  本発明は、各種電子機器内のＬＳＩなどのチップ周辺を局所的に冷却する圧電素子からなる、丈夫で冷却性能の優れた、圧電ファン装置を提供するものである。【解決手段】  かゝる本発明は、１枚の片面側にのみ電極が形成された板状圧電素子１１１と板状圧電素子１１１より長い長さを有しこの板状圧電素子１１１をその電極側とは反対側で接着させた弾性金属板１１２とからなる圧電ファン部１１０の一端側又は途中を、支持部１３０で片持ち型に支持・固定すると共に、板状圧電素子１１１の外側の電極１１４及び弾性金属板１１２に交流電圧を印加する交流回路１２０を備えた圧電ファン装置において、板状圧電素子１１１と弾性金属板１１２とを接着する接着層１１３を導電性接着層とした圧電ファン装置１００Ａにあり、これにより、電極１１４が片側だけでよく、電極材料（Ａｇ）の低減効果、製造工程数の低減効果が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の片面側にのみ電極が形成された板状圧電素子と前記板状圧電素子より長い長さを有しこの板状圧電素子をその電極側とは反対側で接着させた弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記板状圧電素子の外側面の電極及び前記弾性金属板に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置であって、前記板状圧電素子と弾性金属板とを接着する接着層を導電性接着層としたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項２】
２枚の片面側にのみ電極が形成された板状圧電素子と前記両板状圧電素子より長い長さを有しこれらの板状圧電素子をその電極側とは反対側で挟んで接着させた弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記両板状圧電素子の外側面の電極に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置であって、前記板状圧電素子と弾性金属板とを接着する接着層を導電性接着層としたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２記載の圧電ファン装置を製造する製造方法であって、片面側にのみ電極を形成した板状圧電素子を用い、この板状圧電素子の電極側とは反対側を、導電性接着層により前記弾性金属板に接着させることを特徴とする圧電ファン装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器内のＬＳＩやＣＰＵなどのチップ周辺を局所的に冷却する圧電素子からなる圧電ファン装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器に組み込まれているＬＳＩやＣＰＵなどのチップは、局所的な発熱源となっているため、製品によっては適宜冷却することが必要とされる。このような要求に答えるものとして、多数の放熱片などを有する単なる放熱体（板）なども使用されているが、小型で、より効率的な冷却ができる、圧電素子（セラミック素子）を用いた圧電ファン装置が提供されている（例えば引用文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３２３８８２号
【０００３】
圧電ファン装置の概略構造を示すと、図５の如くである。この装置では、２枚の板状圧電素子（通常ＰＺＴなどからなるセラミック素子）１１、１１を、これより長さの長い弾性金属板１２の両面に接着層１３、１３を介して貼り付けてある。この両板状圧電素子１１、１１はその両面に電極１４、１４が形成されていて、弾性金属板１２と一体化された形で圧電ファン部１０とする一方、これらの両板状圧電素子１１、１１の外側の電極１４、１４と弾性金属板１２との間には、交流電圧を印加するための交流回路２０を接続すると共に、圧電ファン部１０の一端（中央などの途中も可）を、固定部品である支持部３０で、片持ち型として支持・固定してある。
【０００４】
そして、この圧電ファン装置は、通常図６に示す工程を経て製造されている。
先ず、板状圧電素子１１を用意し〔図６（ａ）〕、この片面側に電極１４を形成する〔図２（ｂ）〕と共に、他方の片面側にも電極１４を形成する〔図６（ｃ）〕。次に、この２枚を、弾性金属板１２の一端側に配置させ〔図６（ｄ）〕、接着剤の接着層１３、１３により、弾性金属板１２の両面側に接着させている〔図６（ｅ）〕。
【０００５】
この圧電ファン装置の場合、交流電圧を印加すると、片方の板状圧電素子１１が伸びるときには、他方の板状圧電素子１１が縮み、逆に、片方の板状圧電素子１１が縮むと、他方の板状圧電素子１１が伸びるため、圧電ファン部１０は、全体として正逆方向に交互に屈曲運動するようになる。
【０００６】
従って、圧電ファン装置を、電子機器内のＬＳＩやＣＰＵなどのチップ周辺に組み付けて、交流電圧として、共振周波数となる正弦波を加えれば、弾性金属板１２の自由端（遊端）側が扇子状に振動するため、冷却風が発生する。つまり、所望のファン機能が得られる。ファン機能を高めるため、必要により、弾性金属板１２の自由端側にプラスチック製などの薄板からなる振動板を設けることも行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような構造の圧電ファン装置は、電磁障害などもなく、ＬＳＩやＣＰＵなどの発熱源に近接して設置することができ、かつ、小型で、構造が簡単であるという利点があるものの、以下のような問題点があった。
【０００８】
つまり、この装置では、通常板状圧電素子１１の両面に電極１４、１４を形成させた後、弾性金属板１２に貼り付けているため、一つの素子に付き、２個の電極１４、１４を形成する必要があった。また、通常電極としては、高価なＡｇ金属を用い、スクリーン印刷法などにより形成しているため、電極コストが嵩むという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その特徴とする点は、板状圧電素子として、片面にのみ電極を形成したものを用いるものとし、弾性金属板との接着では、電極側とは反対側を導電性接着剤で接着することにより、高価な電極材料の低減、製造工程数の低減により、コストダウンを図った圧電ファン装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の本発明は、１枚の片面側にのみ電極が形成された板状圧電素子と前記板状圧電素子より長い長さを有しこの板状圧電素子をその電極側とは反対側で接着させた弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記板状圧電素子の外側面の電極及び前記弾性金属板に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置であって、前記板状圧電素子と弾性金属板とを接着する接着層を導電性接着層としたことを特徴とする圧電ファン装置にある。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、２枚の片面側にのみ電極が形成された板状圧電素子と前記両板状圧電素子より長い長さを有しこれらの板状圧電素子をその電極側とは反対側で挟んで接着させた弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記両板状圧電素子の外側面の電極に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置であって、前記板状圧電素子と弾性金属板とを接着する接着層を導電性接着層としたことを特徴とする圧電ファン装置にある。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記請求項１又は２記載の圧電ファン装置を製造する製造方法であって、片面側にのみ電極を形成した板状圧電素子を用い、この板状圧電素子の電極側とは反対側を、導電性接着層により前記弾性金属板に接着させることを特徴とする圧電ファン装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電ファン装置及びその製造方法によると、板状圧電素子として、片面にのみ電極を形成したものを用いるものとし、弾性金属板との接着では、電極側とは反対側（電極のない側）を導電性接着剤で接着することにより、高価な電極材料の低減、製造工程数の低減により、コストダウンを図った圧電ファン装置、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る圧電ファン装置の一例を示したものである。
図中、１００Ａは圧電素子が１枚のモノモルフ型の圧電ファン装置、１１０は１枚の板状圧電素子１１１を、これより長さの長い弾性金属板１１２の片面側に接着層１１３を介して貼り付けて、さらに、板状圧電素子１１１の外側に電極１４を設けてなる圧電ファン部、１２０は板状圧電素子１１１と弾性金属板１１２との間に交流電圧を印加するための交流回路、１３０は圧電ファン部１１０の一端側（中央などの途中も可）を片持ち型に支持する固定部品からなる支持部である。なお、弾性金属板１１２の自由端側には、ファン機能を高めるため、必要により、プラスチック製などの薄板からなる振動板を適宜設けることができる。
【００１５】
上記板状圧電素子１１１は、ＰＺＴなどのセラミック素子からなり、後述の製造方法から明らかなように、その片面側にのみ電極１１４を形成した後、弾性金属板１１２に貼り付けてある。この電極１１４が片面側のみであることで、高価な電極材料（Ａｇ金属などの）の低減効果が得られる。また、弾性金属板１１２との接着面側に電極がないため、電極に代るものとして、接着層１１３の接着剤として、導電性接着剤、例えばベース材料の樹脂中に導電性フィラーを添加してなる接着剤を用いてある。つまり、導電性接着層としてある。導電性接着剤の場合、通常エポキシ系樹脂などとＡｇ粒子との組み合わせのものが多いが、Ａｇ金属のみの電極に比較して、少なくとも樹脂成分の分だけ、Ａｇ材料の使用量が低減される。勿論、Ａｇ材料より安価な金属材料や炭素などを導電性フィラーとして用いる場合には、より大きなコストダウンが得られる。
【００１６】
ここで、板状圧電素子１１１の具体的な形状（大きさ）としては、例えばその長さを１０ｍｍ程度とした場合、支持部１３０の幅は５ｍｍ程度、弾性金属板１１２の長さ（自由端側とは反対側の支持部１３０の片面側からの長さ）は２０ｍｍ程度となる。
【００１７】
このモノモルフ型の圧電ファン装置１００Ａにおいて、交流電圧を印加すると、後述する、２枚の板状圧電素子で弾性金属板を挟んだ構造のバイモルフ型のもの比較して、屈曲運動が小さいものの、そのファン機能により、所定の冷却性能が得られる。
【００１８】
図２は、この圧電ファン装置１００Ａの製造方法を示したものである。
先ず、板状圧電素子１１１を用意し〔図２（ａ）〕、この片面側に電極１１４を形成する〔図２（ｂ）〕。次に、これを、弾性金属板１１２の一端側に配置させ〔図２（ｃ）〕、導電性接着剤の接着層１１３により、弾性金属板１１２の片面側に直接接着させるとよい〔図２（ｄ）〕。これにより、圧電ファン部１１０が得られる。この後、図１のように組み付けることで、完成品が得られる。この製造方法では、板状圧電素子１１１の電極形成が１工程で済むため、工程数の低減効果が得られる。
【００１９】
図３は、本発明に係る圧電ファン装置の他の例を示したものであり、基本的には、上記図１のものと同様であるが（構造や大きさ）、この圧電ファン装置１００Ｂは、弾性金属板１１２の両面を挟み込む形で、２枚の板状圧電素子１１１、１１１を貼り付けた、バイモルフ型のものである。この場合も、板状圧電素子１１１の接着層１１３は、図１のものと同様導電性接着層としてある。この結果、導電性接着剤が、エポキシ系樹脂などとＡｇ粒子との組み合わせからなるものであっても、２箇所の接着層１１３部分で、高価なＡｇ材料の使用量を低減させることができる。勿論、Ａｇ材料より安価な金属材料や炭素などを導電性フィラーとして用いる場合には、より一層大きなコストダウンが得られる。
【００２０】
このバイモルフ型の圧電ファン装置１００Ｂの場合、交流電圧を印加すると、上述したモノモルフ型のもの比較して、より大きな屈曲運動が得られるため、より良好な冷却性能が得られる。
【００２１】
図４は、この圧電ファン装置１００Ｂの製造方法を示したものである。
先ず、板状圧電素子１１１を用意し〔図４（ａ）〕、この片面側に電極１１４を形成する〔図４（ｂ）〕。次に、この２枚を、弾性金属板１１２の一端側に配置させ〔図４（ｃ）〕、導電性接着剤の接着層１１３、１１３により、弾性金属板１１２の両面側に直接接着させるとよい〔図４（ｄ）〕。これにより、圧電ファン部１１０が得られる。この後、図２のように組み付けることで、完成品が得られる。この製造方法では、板状圧電素子１１１の電極形成が１工程で済むため、工程数の低減効果が得られる。
【００２２】
〈実施例・比較例〉
因みに、本発明と同構造のモノモルフ型及びバイモルフ型の圧電ファン装置（実施例１〜６）と従来と同構造（弾性金属板の両面側に電極を形成したもの）のモノモルフ型及びバイモルフ型及び圧電ファン装置（比較例１〜６）のサンプルを作って、ファン機能を比較したところ、表１の如くであった。
【００２３】
上記サンプルの装置では、板状圧電素子は市販品のＰＺＴ系のセラミック素子（厚さ＝０．２０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍ）を用い、本発明の実施例タイプでは、この板状圧電素子の片面側にＡｇ電極をスクリーン印刷法により形成した。従来の比較例タイプでは、この板状圧電素子の両面側にＡｇ電極をスクリーン印刷法により形成した。
そして、いずれの場合も、これらの板状圧電素子を、ＳＵＳ３０１板の弾性金属板に接着層により貼り付けた。ただし、実施例タイプの場合、接着層はエポキシ系樹脂からなる導電性接着剤（導電性フィラー＝Ａｇ）を用いた。なお、セラミック素子の長さは１０ｍｍ、幅は５ｍｍ、弾性金属板の長さ（自由端側とは反対側の支持部の端面側からの長さ）は２０ｍｍとした。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
そして、これらの各サンプルの装置に交流電圧（２００Ｖｐｐ）を印加して振幅を求めたところ、表１に示すように、本発明の実施例タイプのものも、従来の比較例タイプのものもとほぼ同等の振幅がえられていることが分かる。つまり、導電性接着層が、スクリーン印刷法によるＡｇ電極と、ほぼ同等の性能を発揮しているたとが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る圧電ファン装置の一例を示した概略説明図である。
【図２】図１の装置の製造方法の一例を示した概略工程説明図である。
【図３】本発明に係る圧電ファン装置の他の例を示した概略説明図である。
【図４】図２の装置の製造方法の一例を示した概略工程説明図である。
【図５】従来の圧電ファン装置を示した概略斜視図である。
【図６】図５の装置の製造方法を示した概略工程説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００Ａ〜１００Ｂ・・・圧電ファン装置、１１０・・・圧電ファン部、１１１・・・板状圧電素子、１１２・・・弾性金属板、１１３・・・接着層（導電性接着層）  、１１４・・・電極、１２０・・・交流回路、１３０・・・支持部
【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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【図６】
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