專利名稱：壓電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電泵，特別涉及對于其雙壓電晶片型的壓電振子的配線構(gòu)造。
背景技術(shù)：
通過使板狀的壓電振子振動而得到泵作用的壓電泵，由壓電振子形成可變?nèi)莘e室，在連接到該可變?nèi)莘e室中的一對流路中設(shè)有流動方向不同的一對止回閥(允許流向可變?nèi)莘e室的液體流的止回閥和允許來自可變?nèi)莘e室的液體流的止回閥)。如果使壓電振子振動，則可變?nèi)莘e室的容積變化，隨之反復(fù)進(jìn)行一對止回閥中的一個關(guān)閉而另一個打開的動作，從而得到泵作用。該壓電泵可以做成薄型，所以可以用作例如水冷筆記本電腦的冷卻水循環(huán)泵。
壓電振子是將壓電體層疊在隔片(導(dǎo)電性薄壁金屬板)的上下面的至少一個上而成。壓電體在其上下方向上被賦予分級特性，有如下的性質(zhì)如果在上下面間賦予與該分級方向同向或反向的正負(fù)極性，則一個表面積擴(kuò)大而另一個表面積擴(kuò)大。因此，如果使賦予壓電體的上下面的正負(fù)極性相互反轉(zhuǎn)，則反復(fù)進(jìn)行上下面中的一個延伸而另一個收縮的循環(huán)，隔片(シム)進(jìn)行振動。
在將壓電體層疊在隔片的上下面兩者上的雙壓電晶片型中，使隔片的上下面的壓電體的分級特性為同一方向。即、使與隔片接觸的上下面的一對壓電體的分級特性分別成為不同極性，使一對壓電體的露出面分別成為不同極性。這樣，如果使上下面的壓電體的分級特性為同一方向，則在向隔片與隔片上下面的一對壓電體的露出面之間交互地施加正負(fù)電壓時，能夠使隔片的位移量增大。
在該雙壓電晶片型壓電振子中，雖然向成為共用電極的隔片的配線比較容易，但如何進(jìn)行對隔片的上下面的壓電體的電配線就成為問題。在以前，對上下面的壓電體的露出面分別配線，在泵外將該各個配線結(jié)線。因此，配線作業(yè)性較差，進(jìn)而，如果以引線配線，則還有因隔片振動而易發(fā)生斷線事故的問題。此外，由于壓電振子構(gòu)成了冷卻水(液體)出入的可變?nèi)莘e室，所以如果圓形截面的引線附著在表面上，則通過O環(huán)等進(jìn)行的密封就變得困難。另一方面，如果使用接觸在壓電體的整個表面上的薄板進(jìn)行配線，則會犧牲隔片的柔性，難以得到良好的泵作用。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開公報2002-16300號專利文獻(xiàn)2日本專利公開公報2002-39074號發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于意識到以上問題而被作出的，其目的是得到一種使用了雙壓電晶片型壓電振子的壓電泵，其對隔片的上下面的壓電體的露出面的配線作業(yè)較容易、耐久性較好、不會犧牲隔片的柔性而能得到良好的泵作用。
本發(fā)明是著眼于以下情況而被作出的，在用于壓電泵的雙壓電晶片型壓電振子上，利用上下面的壓電體的露出面通常為相同電位的性質(zhì)，若由單一的電極引出部件而在上下面的壓電體上配線，則配線作業(yè)會變得容易。
即、本發(fā)明提供一種壓電泵，其是由將壓電體分別層疊在由導(dǎo)電性金屬薄板構(gòu)成的隔片的上下面的雙壓電晶片型壓電振子形成可變?nèi)莘e室、通過在該壓電振子的隔片與上下面的壓電體的各自的露出面之間交替地施加正負(fù)電位而使該壓電振子振動、從而得到泵作用，其特征在于，設(shè)有單一的電極引出部件，該電極引出部件具有與壓電振子的上下面的壓電體的露出面接觸并結(jié)合的一對觸頭、連接該一對觸頭的連接邊框、和一個配線連結(jié)部。
電極引出部件優(yōu)選為，在將其一對觸頭結(jié)合到壓電體上之前的成形狀態(tài)下呈平面狀，通過在連接邊框處彎折而將該一對觸頭結(jié)合到一對壓電體的露出面上。
電極引出部件還優(yōu)選為，使一對觸頭平面形狀相同，與位于壓電振子的外側(cè)的配線連結(jié)部一側(cè)的基部的平面寬度相比，與壓電振子的壓電體的接觸結(jié)合部的寬度形成得較窄。例如可以做成平面三角形狀。
優(yōu)選為，使隔片的配線連接突起在電極引出部件的一對觸頭之間延伸，在該配線連接突起上形成有用來確保與電極引出部件的連接邊框之間的間隙的絕緣用凹部。
還優(yōu)選為，在隔片的配線連接突起與電極引出部件的一對觸頭之間分別插入絕緣板材，通過熱收縮管將這些配線連接突起、一對觸頭及絕緣板材被包覆而機(jī)械地被固定著，從而提高絕緣性及一體性。
此外，如果在隔片的配線連接突起上，形成分別結(jié)合在該配線連接突起和電極引出部件的配線連結(jié)部上的、用來勾掛(掛止)引線的一對凹部，則能夠簡單地防止引線的脫落。
在隔片的配線連接突起與電極引出部件的配線連結(jié)部上，在引線的焊錫部分的位置上形成有貫通孔，能夠提高焊錫強(qiáng)度。該一對焊錫部的貫通孔的平面位置可以不同。
為了提高壓電體與電極引出部件的電接觸性及結(jié)合作業(yè)性，優(yōu)選為，在壓電體的露出面上形成有膜狀電極，電極引出部件由金屬箔構(gòu)成，在與其一對觸頭的膜狀電極的接觸面上具有低熔點(diǎn)金屬鍍層。通過在一對觸頭上設(shè)置低熔點(diǎn)金屬鍍層，就能夠通過熱壓接容易地將該一對觸頭同時結(jié)合到上下面的壓電體的露出面(膜狀電極)上。
電極引出部件的金屬箔可以由銅、銀、鐵及含有它們中至少一種的合金的任一種構(gòu)成，低熔點(diǎn)金屬鍍層可以由錫焊鍍層、無銻錫焊鍍層、無鉛錫焊鍍層、及銻鍍層的任一種構(gòu)成。此外，壓電振子的隔片由不銹鋼、黃銅、鐵或銅為主要成分的合金的任一種構(gòu)成。
壓電振子的隔片的厚度可以為0.05～0.3mm左右，壓電體的厚度可以為0.1～0.5mm左右，電極引出部件的厚度可以為0.01～0.05mm左右。
根據(jù)本發(fā)明的壓電泵，對隔片的上下面的壓電體的露出面的電配線變得容易。


圖1表示適用根據(jù)本發(fā)明的壓電振子的壓電泵的一個實(shí)施例的縱剖面圖。
圖2是模式的將圖1的壓電泵的壓電振子部分剖面的主要部分放大剖面圖。
圖3是沿圖2的III-III線的剖面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓電振子的模式分解剖面圖。
圖5是表示電極引出部件的其他形狀例的平面圖。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的壓電泵的壓電振子的隔片和電極引出部件的的另一實(shí)施例的、分解狀態(tài)的主要部分的模式立體圖。
圖7是同一平面圖。
圖8是圖7的正視圖。
圖9是同一裝配配線完了狀態(tài)的立體圖。
圖10是安裝了熱收縮管和合成樹脂膜的狀態(tài)的立體圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示具有壓電振子的壓電泵的一例。殼體10由上殼體10a和下殼體10b構(gòu)成，壓電振子11液密封地被夾持支承在上殼體10a和下殼體10b之間。壓電振子11的厚度雖被夸張地顯示，但實(shí)際的厚度為不到1.5mm。在上殼體10a中形成有凹部13，該凹部13用來在與該壓電振子11之間形成可變?nèi)莘e室12。
在上殼體10a上，開口有冷卻水(液體)的入口通道14A和出口通道14B，入口通道14A連通到入口側(cè)存液室15A，出口通道14B連通到出口側(cè)存液室15B。隔板16A、16B分別位于入口側(cè)存液室15A與可變?nèi)莘e室12之間和出口側(cè)存液室15B與可變?nèi)莘e室12之間，在該兩隔板16A、16B上設(shè)有傘形閥(止回閥)17A、17B。傘形閥(アンブレラ)17A允許從入口通道14A(入口側(cè)存液室15A)向可變?nèi)莘e室12的液體流而不允許相反方向的液體流，傘形閥17B允許從可變?nèi)莘e室12向出口通道14B(出口側(cè)存液室15B)的液體流而不允許相反方向的液體流。
如果以上的壓電泵的壓電振子11正反向彈性變形，則在可變?nèi)莘e室12的容積擴(kuò)大的行程中，由于傘形閥17A打開而傘形閥17B關(guān)閉，所以液體從冷卻水入口通道14A(入口側(cè)存液室15A)流入到可變?nèi)莘e室12內(nèi)；在可變?nèi)莘e室12的容積縮小的行程中，由于傘形閥17B打開而傘形閥17A關(guān)閉，所以液體從可變?nèi)莘e室12向出口通道14B(出口側(cè)存液室15B)流出。因而，通過使壓電振子11正反向連續(xù)地彈性變形(振動)，能夠得到泵作用。
壓電振子11如圖2、圖4中模式地表示，包括中心部的圓形隔片111和在其上下面(表面、背面)層疊形成的壓電體112。隔片111由導(dǎo)電性的金屬薄板材料、例如厚度0.2mm左右的不銹鋼薄板構(gòu)成。壓電體112由例如厚度0.3mm左右的PZT(Pb(Zr、Ti)O3)構(gòu)成，因而在其正反方向?qū)嵤┓旨壧幚?。該分級處理在位于隔?11的上下面的一對壓電體112中為相互同向。即、在圖4中，如果將一對壓電體112的分級方向用箭頭a或b表示，則在隔片111的厚度方向上實(shí)施同向的分級處理。
一對壓電體112的隔片111一側(cè)的面與該隔片111整面導(dǎo)通地粘接，在與隔片111一側(cè)相反的露出面上，整面形成膜狀電極113。該膜狀電極113可以通過例如印刷(屏蔽燒固)導(dǎo)電膏(銀膏)而形成。這些膜狀電極的材料或形成方法為各種公知的材料或形成方法。
以上的壓電振子11已知為雙壓電晶片型的壓電振子，將隔片111作為一個共用電極，將一對壓電體112的露出面(膜狀電極113)作為另一個共用電極，如果施加交變電場，則反復(fù)進(jìn)行上下面中的一個伸長而另一個縮短的動作(振動)，得到上述的壓電泵作用。
本實(shí)施例以向以上的壓電振子11的一對壓電體112的露出面(膜狀電極113)的配線結(jié)構(gòu)為特征，使用單一的電極引出部件18向一對膜狀電極113配線。電極引出部件18具有對應(yīng)于一對膜狀電極113的一對觸頭181、連接該觸頭181間的連接邊框182和配線連結(jié)部183。該電極引出部件18由例如厚度0.01～0.05mm左右的銅箔構(gòu)成，成型狀態(tài)為平面狀。此外，在觸頭181的與膜狀電極113的接觸部上形成有低熔點(diǎn)金屬鍍層(例如錫焊鍍層)185。該低熔點(diǎn)金屬鍍層185僅形成與膜狀電極113的接觸部就可以，其形成區(qū)域的例子在圖4、圖5中加影線表示。
以上的電極引出部件18在與壓電振子11的膜狀電極113連接時，沿著設(shè)定在連接邊框182上的彎折線186彎折，使其一對觸頭181(低熔點(diǎn)金屬鍍層185)與膜狀電極113接觸，通過在施加接觸壓力的狀態(tài)下加熱能夠進(jìn)行結(jié)合。換言之，低熔點(diǎn)金屬鍍層185和膜狀電極113從可以如以上那樣熱壓接的材料中選擇。對于配線連結(jié)部183的配線(引線或FPC)在此后進(jìn)行。
在隔片111一側(cè)，沿徑向突出形成有配線連接突起(徑向突出板狀部)114，通過該配線連接突起114進(jìn)行與配線連接部183成對的異極的配線(引線或FPC)。配線連接突起114除了如圖4中實(shí)線所示那樣使其與配線連接部183周向位置一致地設(shè)置，也可以如同圖中點(diǎn)劃線所示那樣使周向位置不同地設(shè)置。另外，不言而喻，在電極引出部件18上，可以根據(jù)需要而在與配線連接突起114的對置部等上形成絕緣膜。
具有以上的電極引出部件18的壓電振子11還有利于保持可變?nèi)莘e室12的液密性。即、壓電振子11如圖1中說明的那樣，被夾固在上殼體10a與下殼體10b之間，用于保持可變?nèi)莘e室12的液密性的O環(huán)19接觸在其上下面的一面的周邊上。此時，由于電極引出部件18(觸頭181)為薄壁的平面(箔)狀，所以與將截面圓形的引線錫焊在膜狀電極13上的情況相比，與O環(huán)19之間不易產(chǎn)生間隙，容易保持液密性(參照圖3)。
此外，為了使電極引出部件18與可變?nèi)莘e室12內(nèi)的液體絕緣，可以將膜狀電極113與電極引出部件18的整體再用絕緣薄板(包覆膜)覆蓋。設(shè)置這種絕緣薄板也能得到同樣的效果。
圖5(A)、圖5(B)表示電極引出部件18的其它形狀例。在這些電極引出部件18中，對與圖4中所說明的部分相同功能(作用)的部分賦予相同的符號而省略其說明。
圖6至圖10表示根據(jù)本發(fā)明的壓電泵的壓電振子的隔片與電極引出部件的其它實(shí)施方式。電極引出部件180與上述實(shí)施方式同樣，具有一對觸頭1811、連接該觸頭1811之間的連接邊框1812、和配線連接部1813，一對觸頭1811與連接邊框1812呈コ字狀截面。一對接觸端子1811，其位于壓電振子11的外側(cè)的配線接觸部1813一側(cè)較寬，呈具有朝向壓電振子11的中心部寬度逐漸變窄的平面的大致三角形狀部的相同形狀。即、在觸頭1811中，與壓電振子11的膜狀電極113的錫焊部1131的寬度最窄，朝著壓電振子11的外側(cè)寬度增加。如果這樣設(shè)定觸頭1811的形狀，則觸頭1811(電極引出部件180)很少會妨礙壓電振子11的動作。
在壓電振子11的隔片111上形成的向徑向突出的配線連接突起114在該一對觸頭1811之間延伸。在該配線連接突起114上形成有絕緣用凹部1141，該絕緣用凹部1141用來在連接一對觸頭1811的連接邊框1812之間確保間隙。
呈環(huán)狀的襯墊絕緣環(huán)115位于呈圓形的隔片111的上下，從該上下一對襯墊絕緣環(huán)115夾固著在一對觸頭1811與配線連接突起114之間延伸的帶狀絕緣板材1151，來防止隔片111與電極引出部件180的短路。帶狀絕緣板材1151同時防止電極引出部件180的連接邊框1812向隔片111的絕緣用凹部1141一側(cè)移動，從而使絕緣更可靠。
在隔片111的配線連接突起114上，位于比絕緣用凹部1141更靠近壓電振子11的外側(cè)，在配線連接突起114的寬度方向的兩側(cè)對稱地形成有一對引線勾掛凹部1143和1144，在比一個引線勾掛凹部1143靠內(nèi)側(cè)形成有錫焊用貫通孔1145。
在電極引出部件180的配線連接部1813上，對應(yīng)于配線連接突起114的錫焊用貫通孔1145而形成有錫焊用貫通孔1814。該錫焊用貫通孔1145與1814的平面位置不同，分別錫焊著引線21和22。錫焊用貫通孔1145與1814能夠提高錫焊強(qiáng)度，通過使其平面位置不同而能夠?qū)崿F(xiàn)整體的薄型化。此外，引線21和22勾掛在引線勾掛凹部1143和1144上，提高了導(dǎo)引線21與22的抗松脫性。
電極引出部件180如以上那樣，以包圍隔片111的配線連接突起114和帶狀絕緣板材1151的方式結(jié)合。結(jié)合后，通過合成樹脂制(絕緣性)的熱收縮管23(圖10)將電極引出部件180、配線連接突起114及帶狀絕緣板材1151包覆。熱收縮管23將電極引出部件180、帶狀絕緣板材1151及配線連接突起114一體化，從而提高了配線部相對于壓電振子11的絕緣性及機(jī)械一體性。
進(jìn)而，在壓電振子11的表面上粘接著PPS薄膜(絕緣性薄膜)24(圖6、圖10)。該P(yáng)PS薄膜24具有向電極引出部件180上方延伸的徑向舌片24a，防止觸頭1811與壓電振子11的膜狀電極113的脫離。
根據(jù)以上的隔片111圍繞著配線連接突起114及電極引出部件180的配線結(jié)構(gòu)，能夠做成不妨礙壓電振子11的動作而可靠地進(jìn)行向隔片111及膜狀電極113的配線結(jié)構(gòu)。
圖6至圖10中說明的實(shí)施例的電極引出部件180的材料、厚度、加工方法、表面處理等要素與對于前面的實(shí)施例的電極引出部件18的說明相同。
從以上的說明中可知，本發(fā)明的要點(diǎn)在于對壓電振子11的一對壓電體112的露出面(膜狀電極113)的配線結(jié)構(gòu)(電極引出部件18)。因而，壓電振子11自身的構(gòu)成、或傘形閥(止回閥)17A、17B等的構(gòu)成沒有限定。例如，壓電振子11已知有將壓電體112做成層疊結(jié)構(gòu)而降低驅(qū)動電壓的結(jié)構(gòu)等，本發(fā)明當(dāng)然也可以使用這些壓電振子(壓電體)。
權(quán)利要求
1.一種壓電泵，其是由將壓電體分別層疊在由導(dǎo)電性金屬薄板構(gòu)成的隔片的上下面的雙壓電晶片型壓電振子形成可變?nèi)莘e室、通過在該壓電振子的隔片與上下面的壓電體的各自的露出面之間交替地施加正負(fù)電位而使該壓電振子振動、從而得到泵的作用，其特征在于，設(shè)有單一的電極引出部件，該電極引出部件具有與上述壓電振子的上下面的壓電體的露出面接觸并結(jié)合的一對觸頭、連接該一對觸頭的連接邊框、和一個配線連結(jié)部。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電泵，上述電極引出部件在將其一對觸頭結(jié)合到壓電體上之前的成形狀態(tài)下呈平面狀，通過在上述連接邊框處彎折而將該一對觸頭結(jié)合到一對壓電體的露出面上。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電泵，上述電極引出部件的一對觸頭的平面形狀相同，與位于壓電振子的外側(cè)的上述配線連結(jié)部一側(cè)的基部的平面寬度相比，與壓電振子的壓電體的接觸結(jié)合部的寬度形成得較窄。
4.如權(quán)利要求3所述的壓電泵，上述隔片的配線連接突起在上述電極引出部件的一對觸頭之間延伸，在該配線連接突起上形成有用來確保與上述電極引出部件的連接邊框之間的間隙的絕緣用凹部。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電泵，在隔片的上述配線連接突起與上述電極引出部件的一對觸頭之間分別插入絕緣板材，通過熱收縮管將這些配線連接突起、一對觸頭及絕緣板材被包覆而機(jī)械地被固定著。
6.如權(quán)利要求4所述的壓電泵，在隔片的上述配線連接突起上，形成有分別結(jié)合在該配線連接突起和電極引出部件的配線連結(jié)部上的、用來勾掛引線的一對凹部。
7.如權(quán)利要求4所述的壓電泵，在隔片的上述配線連接突起與上述電極引出部件的配線連結(jié)部上，在引線的錫焊部分的位置上形成有貫通孔。
8.如權(quán)利要求1所述的壓電泵，在上述壓電體的露出面上形成有膜狀電極，上述電極引出部件由金屬箔構(gòu)成，在與其一對觸頭的膜狀電極的接觸面上具有低熔點(diǎn)金屬鍍層。
9.如權(quán)利要求8所述的壓電泵，上述金屬箔是由銅、銀、鐵及含有它們中至少一種的合金的任一種構(gòu)成的。
10.如權(quán)利要求8所述的壓電泵，上述低熔點(diǎn)金屬鍍層由錫焊鍍層、無銻錫焊鍍層、無鉛錫焊鍍層、及銻鍍層的任一種構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的壓電泵，上述壓電振子的隔片由不銹鋼、黃銅、鐵或銅為主要成分的合金的任一種構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1所述的壓電泵，上述壓電振子的隔片的厚度為0.05～0.3mm，壓電體的厚度為0.1～0.5mm，電極引出部件的厚度為0.01～0.05mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用雙壓電晶片型壓電振子的壓電泵，其對隔片的上下面的壓電體的露出面的配線作業(yè)較容易、耐久性較好、不犧牲隔片的柔性而能夠得到良好的泵作用。在壓電泵中使用的雙壓電晶片型壓電振子中，利用上下面的壓電體的露出面總為同電位的性質(zhì)，通過單一的電極引出部件而在上下面的壓電體上進(jìn)行配線。
文檔編號H01L41/08GK1630116SQ20041010078
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者大西人司, 佐藤昭, 中島二郎, 川瀨恭一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社