JP2020202357A - 圧電センサ及び積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることが可能な圧電センサの提供を課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る圧電センサ１は、シート状の高分子圧電体２と、高分子圧電体２の一方の面に積層される信号電極３と、高分子圧電体２の他方の面に積層されるグランド電極４とを備え、信号電極３が内側となり、グランド電極４が外側となるよう第１の折り目５で折られ、対向する信号電極３同士が接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電センサ及び積層体に関する。

圧電体の圧縮量を検知して電気信号を出力可能な圧電センサが用いられている。この圧電センサは、外部ノイズを拾うことを防止するため、圧電体の両面側にシールド層が設けられることが多い。このような圧電センサとして、シート状の高分子圧電材と、この高分子圧電材の両面に積層される一対の電極とを備え、この一対の電極上にポリエステル等の合成樹脂製の保護層を介してシールド層が積層されたものが発案されている（特開平８−７５５７５号公報参照）。

特開平８−７５５７５号公報

前記公報に記載の圧電センサは、シールド層と一対の電極との間に合成樹脂製の保護層を配置し、この保護層によってシールド層と一対の電極との絶縁性を確保している。しかしながら、このようにシールド層と一対の電極との間に保護層を設けると、センサの柔軟性が低下するおそれがある。また、この構成によると、寄生容量の増加によりセンサの感度が低下する。

本発明の課題は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることが可能な圧電センサ及び積層体を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る圧電センサは、シート状の高分子圧電体と、前記高分子圧電体の一方の面に積層される信号電極と、前記高分子圧電体の他方の面に積層されるグランド電極とを備える圧電センサであって、前記信号電極が内側となり、前記グランド電極が外側となるよう第１の折り目で折られ、対向する前記信号電極同士が接触することを特徴とする。

当該圧電センサは、前記信号電極が前記一方の面に少なくとも２つの部分に分かれて積層されており、前記第１の折り目が前記２つの部分に挟まれる領域に設けられているとよい。

当該圧電センサは、前記第１の折り目で折られた状態で並列に配置されるそれぞれ１つ以上かつ互いに同数の第２の折り目及び第３の折り目を有し、前記第２の折り目と前記第３の折り目とで反対方向に折られているとよい。

前記第２の折り目と前記第３の折り目とが交互に配置されるとよい。

前記信号電極及びグランド電極が、それぞれ１個の電気信号出力用の端子部を有するとよい。

当該圧電センサは、前記グランド電極に直接積層されるシールド層をさらに備えるとよい。

当該圧電センサは、生体振動センサであるとよい。

前記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係る積層体は、シート状の高分子圧電体と、前記高分子圧電体の一方の面に積層される信号電極と、前記高分子圧電体の他方の面に積層されるグランド電極とを備え、前記信号電極は、前記一方の面に少なくとも２つの部分に分かれて積層されている。

本発明の一態様に係る圧電センサは、対向する信号電極同士が接触するよう第１の折り目で折られているので、高分子圧電体の積層方向（前記信号電極が重なり合う方向）における感度を高めることができる。さらに、当該圧電センサは、信号電極が内側となり、グランド電極が外側となるよう第１の折り目で折られているので、別途絶縁層を介在させることなく前記グランド電極にシールド層を積層することが可能である。従って、当該圧電センサは、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧電センサを示す模式的斜視図である。 図２は、図１の圧電センサのＡ−Ａ線断面図である。 図３は、図１の圧電センサとは異なる実施形態に係る圧電センサの図２に対応する模式的断面図である。 図４は、図３の圧電センサを形成可能な積層体の模式的平面図である。 図５は、図４の積層体の模式的底面図である。 図６は、図１及び図３の圧電センサとは異なる実施形態に係る圧電センサを示す模式的斜視図である。 図７は、図６の圧電センサの模式的側面図である。 図８は、図６の圧電センサのＢ−Ｂ線断面図である。 図９は、図６の圧電センサのＣ−Ｃ線断面図である。 図１０は、図６の圧電センサを形成可能な積層体の模式的平面図である。 図１１は、図１０の積層体の模式的底面図である。 図１２は、図１０の積層体を２つ折りに折った状態を示す模式的斜視図である。 図１３は、図１２の状態から図６の圧電センサを形成する途中の状態を示す模式的斜視図である。 図１４は、図１、図３及び図６の圧電センサとは異なる実施形態に係る圧電センサを示す模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
＜圧電センサ＞
図１の圧電センサ１は、シート状の高分子圧電体２と、高分子圧電体２の一方の面に積層される信号電極３と、高分子圧電体２の他方の面に積層されるグランド電極４とを備える。当該圧電センサ１は、グランド電極４を基準電位として、信号電極３の電位を測定することで高分子圧電体２に生じた電位を測定可能である。当該圧電センサ１は、信号電極３が内側となり、グランド電極４が外側となるよう第１の折り目５で折られ、対向する信号電極３同士が接触している。具体的には、図２に示すように、信号電極３は、第１の折り目５によって区画される第１領域３ｂ及び第２領域３ｃを有している。信号電極３は、第１領域３ｂと第２領域３ｃとが対向するよう第１の折り目５で折られている。第１の折り目５で折られた状態で第１領域３ｂと第２領域３ｃとは接触している。

当該圧電センサ１は、高分子圧電体２の一方の面に信号電極３が積層され、高分子圧電体２の他方の面にグランド電極４が積層された１枚の積層体を、信号電極３が内側になるように第１の折り目５で２つ折りに折り畳むことで形成される。対向する信号電極３同士（つまり、第１領域３ｂと第２領域３ｃ）は、例えば導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着されており、これによりこの導電性部材を介して接触している。対向する信号電極３同士は、導電性部材によって接着されることで、電気的に接続された状態で保持されている。当該圧電センサ１は、感度を高める観点から、グランド電極４の外面には合成樹脂フィルム等の絶縁層は積層されないことが好ましい。なお、「折り目（後述の「第２の折り目」及び「第３の折り目」を含む）」とは、折り返しによって形成される屈曲又は湾曲部分をいい、折り線によって明示されるものでなくてもよい。

当該圧電センサ１は、例えば生体振動（生体の内部で発生する振動。可聴域の音波振動に限定されず、非可聴域の低周波振動や超音波振動を含む）を検出可能な生体振動センサである。中でも、当該圧電センサ１は、体内の軟組成を伝わる肉伝導音や骨を伝わる骨伝導音を集音可能な体内伝導マイクとして好適に用いられる。当該圧電センサ１は、高分子圧電体２が可撓性を有することで人体に密着して配置可能である。当該圧電センサ１は、高分子圧電体２が生体振動に応じて容易に変形可能であるため、例えば人体の喉に貼着することで体内伝導マイクとして好適に用いることができる。なお、当該圧電センサ１は、グランド電極４の外面側に、人体等に貼着可能な貼着部を有していてもよい。この貼着部は、例えば両面テープ等で構成される。

（高分子圧電体）
高分子圧電体２は可撓性を有する。これにより、当該圧電センサ１は全体として可撓性を有する。高分子圧電体２は、例えば展開状態で平面視矩形状である。高分子圧電体２としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等の高分子圧電材料を用いたシート体が挙げられる。このシート体は、多孔質とすることによってより可撓性を高めることができる。

また、高分子圧電体２としては、合成樹脂を主成分とし、分極処理を施した比較的剛性の低い多孔質シートを用いることも好ましい。当該圧電センサ１は、高分子圧電体２としてこの多孔質シートを用いることで、圧縮変形が容易となり、エネルギーの小さい圧力変化をより確実に検出することができる。前記分極処理方法としては、例えば直流又はパルス状の高電圧を印加して電荷を注入する方法、γ線や電子線等の電離性放射線を照射して電荷を注入する方法、コロナ放電処理により電荷を注入する方法等が挙げられる。

前記多孔質シートの主成分としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。中でも、折り曲げが容易であると共に圧電定数を大きくできる観点からポリプロピレン（ＰＰ）が特に好ましい。なお、主成分とは、質量換算で最も含有量の大きい成分をいう。

高分子圧電体２の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、高分子圧電体２の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。高分子圧電体２の平均厚さが前記下限に満たないと、高分子圧電体２の強度が不十分となるおそれがある。逆に、高分子圧電体２の平均厚さが前記上限を超えると、高分子圧電体２の変形能が小さくなり感度が不十分となるおそれがある。

（信号電極）
信号電極３は、高分子圧電体２の一方の面に積層されており、より詳しくは高分子圧電体２に対してその厚さ方向に荷重を付加した場合に正（プラス）に帯電する側の面に積層されている。信号電極３は、前記一方の面の略全面に積層されている。信号電極３は、１個の電気信号出力用の端子部（第１端子部３ａ）を有する。第１端子部３ａは、信号配線（不図示）と接続可能に構成される。

信号電極３の材質としては、導電性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銅、ニッケル等の金属や、カーボン等を挙げることができる。

信号電極３の高分子圧電体２への積層方法としては、特に限定されず、例えば金属の蒸着、カーボン導電インクの印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。

信号電極３の平均厚さとしては、特に限定されず、積層方法にもよるが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。信号電極３の平均厚さが前記下限に満たないと、信号電極３の強度が不十分となるおそれがある。逆に、信号電極３の平均厚さが前記上限を超えると、高分子圧電体２への振動の伝達を阻害するおそれがある。

（グランド電極）
グランド電極４は、高分子圧電体２の他方の面に積層されており、より詳しくは高分子圧電体２に対してその厚さ方向に荷重を付加した場合に負（マイナス）に帯電する側の面に積層されている。グランド電極４は、前記他方の面の略全面に積層されている。グランド電極４は、高分子圧電体２の展開状態における平面視で、その投影領域内に信号電極３を内包するよう積層されることが好ましい。これにより、信号電極３に外部ノイズが印加されることを抑制しやすい。

グランド電極４は、１個の電気信号出力用の端子部（第２端子部４ａ）を有する。第２端子部４ａは、第１端子部３ａと平面視で重なり合わない位置に形成されている。これにより、第１端子部３ａ及び第２端子部４ａの重なり合いに起因するＳ／Ｎ比の低下等の不都合を防止することができる。

第２端子部４ａは、グランド配線（不図示）と接続可能に構成される。当該圧電センサ１は、前記グランド配線を接地することで、グランド電極４を基準電位として信号電極３の電位を測定するよう構成される。当該圧電センサ１は、高分子圧電体２を第１の折り目５で折り畳んだ状態で信号電極３が高分子圧電体２の内側で対向する一方、グランド電極４が高分子圧電体２の外側で高分子圧電体２を挟んで信号電極３と対向する。そのため、当該圧電センサ１は、グランド電極４が電磁シールドの機能を果たし、信号電極３に外部ノイズが印加されることを低減することができる。その結果、当該圧電センサ１は、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。

グランド電極４の材質、積層方法及び平均厚さとしては、信号電極３と同様とすることができる。

＜利点＞
当該圧電センサ１は、対向する信号電極３同士が接触するよう第１の折り目５で折られているので、高分子圧電体２の積層方向（信号電極３が重なり合う方向）における感度を高めることができる。さらに、当該圧電センサ１は、信号電極３が内側となり、グランド電極４が外側となるよう第１の折り目５で折られているので、別途絶縁層を介在させることなくグランド電極４にシールド層を積層することが可能である。従って、当該圧電センサ１は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることができる。また、当該圧電センサ１は、シールド層を積層するための絶縁層を要しないため、製造コストを低減することができる。

［第二実施形態］
＜圧電センサ＞
図３の圧電センサ１１は、シート状の高分子圧電体１２と、高分子圧電体１２の一方の面に積層される信号電極１３と、高分子圧電体１２の他方の面に積層されるグランド電極４とを備える。当該圧電センサ１１は、信号電極１３が内側となり、グランド電極４が外側となるよう第１の折り目１５で折られ、対向する信号電極１３同士が接触している。当該圧電センサ１１は、信号電極１３が高分子圧電体１２の前記一方の面に２つの部分に分かれて積層されている。第１の折り目１５は、この２つの部分に挟まれる領域に設けられている。当該圧電センサ１１は、信号電極１３が２つの部分に分かれ、第１の折り目１５がこの２つの部分に挟まれる領域に設けられる以外、図１の圧電センサ１と同様の構成とすることができる。そのため、以下では図１の圧電センサ１と相違する構成についてのみ説明する。

信号電極１３は、高分子圧電体１２の一方の面上で２つの部分に分断されている。第１の折り目１５は、この２つの部分に挟まれる間の領域、すなわち高分子圧電体１２の信号電極１３が積層されていない領域に設けられている。つまり、当該圧電センサ１１は、高分子圧電体１２の一方の面に、信号電極１３が積層されていない直線状かつ帯状の非積層領域１２ａを有しており、第１の折り目１５は、この非積層領域１２ａに設けられている。非積層領域１２ａは、高分子圧電体１２を２つの領域に等分するように高分子圧電体１２を横断している。

信号電極１３は、非積層領域１２ａを挟んで対置される第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂを有している。当該圧電センサ１１は、第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂが対向するように第１の折り目１５で２つ折りに折り畳まれている。

＜利点＞
当該圧電センサ１１は、高分子圧電体１２の非積層領域１２ａに第１の折り目１５が設けられるので、折り曲げに起因するＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。より具体的に説明すると、第１の折り目１５で高分子圧電体１２の両面に信号電極１３及びグランド電極４が積層されていると、第１の折り目１５で定常的に信号が出力され、Ｓ／Ｎ比が低下する。これに対し、当該圧電センサ１１は、高分子圧電体１２の非積層領域１２ａに第１の折り目１５を設けることで、折り曲げに起因するＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。

＜積層体＞
次に、図４及び図５を参照して、当該圧電センサ１１を形成可能な積層体２０について説明する。当該積層体２０は、シート状の高分子圧電体１２と、高分子圧電体１２の一方の面に積層される信号電極１３と、高分子圧電体１２の他方の面に積層されるグランド電極４とを備える。高分子圧電体１２は、平面視矩形状である。

図４に示すように、信号電極１３は、高分子圧電体１２の一方の面に２つの部分に分かれて積層されている。高分子圧電体１２は、前記一方の面に、信号電極１３が積層されていない直線状かつ帯状の非積層領域１２ａを有している。非積層領域１２ａは、高分子圧電体１２を２つの領域に等分するように高分子圧電体１２を横断している。当該積層体２０は、非積層領域１２ａの延在方向の両端に亘って延びる第１の折り目予定部１５ａを有する。第１の折り目予定部１５ａは前述の第１の折り目１５に対応する位置に設けられている。

信号電極１３は、非積層領域１２ａに分断される第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂを有する。信号電極１３は、１個の電気信号出力用の端子部（第１端子部１３ｃ）を有している。

図５に示すように、グランド電極４は、高分子圧電体１２の他方の面の略全面に積層されている。グランド電極４は、高分子圧電体１２の非積層領域１２ａと平面視で重なり合う部分にも積層されている。グランド電極４は、１個の電気信号出力用の端子部（第２端子部４ａ）を有する。

当該積層体２０から図１の圧電センサ１を形成する手順について説明する。まず、当該積層体２０を第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂが対向するよう第１の折り目予定部１５ａで２つ折りに折り畳む。そして、この折り畳み状態で対向する第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂを導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着する。これにより、図１の圧電センサ１が得られる。なお、第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂは、非積層領域１２ａの延在方向の両端に亘って接着されることが好ましい。

＜利点＞
当該積層体２０は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることが可能な当該圧電センサ１を容易に形成することができる。

［第三実施形態］
＜圧電センサ＞
図６〜図９の圧電センサ２１は、シート状の高分子圧電体２２と、高分子圧電体２２の一方の面に積層される信号電極２３と、高分子圧電体２２の他方の面に積層されるグランド電極２４とを備える。当該圧電センサ２１は、信号電極２３が内側となり、グランド電極２４が外側となるよう第１の折り目２５で折られ、対向する信号電極２３同士が接触している。具体的には、当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２の一方の面に信号電極２３が積層され、高分子圧電体２２の他方の面にグランド電極２４が積層された１枚の積層体を、信号電極２３が内側になるように図６〜図９のＸ方向に折り畳み、さらに２つ折りに折り畳んだ折り畳み体を図６〜図９のＹ方向に複数回折り返すことによってこの積層体を図６〜図９のＺ方向に多層に折り重ねることで形成される。対向する信号電極２３同士は、例えば導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着されており、これによりこの導電性部材を介して接触している。対向する信号電極２３同士は、導電性部材によって接着されることで、電気的に接続された状態で保持されている。また、多層に折り重ねられた状態で対向するグランド電極２４同士も、導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着されていてもよい。当該圧電センサ２１は、感度を高める観点から、グランド電極２４の外面には合成樹脂フィルム等の絶縁層は積層されないことが好ましい。当該圧電センサ２１は、グランド電極２４の外面側に、人体等に貼着可能な貼着部を有していてもよい。

（高分子圧電体）
当該圧電センサ２１は、１枚の高分子圧電体２２を有する。高分子圧電体２２は可撓性を有する。これにより、当該圧電センサ２１は全体として可撓性を有する。高分子圧電体２２は、例えば展開状態で平面視矩形状である。高分子圧電体２２は、折られ方が相違している以外、図１の圧電センサ１の高分子圧電体２と同様の構成とすることができる。

（信号電極）
信号電極２３は、高分子圧電体２２の一方の面に積層されており、より詳しくは高分子圧電体２２に対してその厚さ方向に荷重を付加した場合に正（プラス）に帯電する側の面に積層されている。

図７及び図９に示すように、信号電極２３は、高分子圧電体２２の一方の面に２つの部分に分かれて積層されている。第１の折り目２５は、この２つの部分に挟まれる領域に設けられている。詳しく説明すると、信号電極２３は、高分子圧電体２２の一方の面上で２つの部分に分断されており、第１の折り目２５は、この２つの部分に挟まれる間の領域、すなわち高分子圧電体２２の信号電極２３が積層されていない領域に設けられている。つまり、当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２の一方の面に、信号電極２３が積層されていない直線状かつ帯状の非積層領域２２ａを有しており、第１の折り目２５は、この非積層領域２２ａに設けられている。

信号電極２３は、非積層領域２２ａを挟んで対置される第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂを有している。当該圧電センサ２１は、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂが対向するように第１の折り目２５で２つ折りに折り畳まれている。非積層領域２２ａは、高分子圧電体２２の短手方向の中央部で高分子圧電体２２の長手方向の両端に亘って延びている。当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２が図６〜図９のＺ方向に多層に折り重ねられることで感度を高めることができる。一方、高分子圧電体２２の折り曲げ部分（すなわち第１の折り目２５）で高分子圧電体２２の両面に信号電極２３及びグランド電極２４が積層されていると、この折り曲げ部分で定常的に信号が出力され、Ｓ／Ｎ比が低下する。しかしながら、当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２の非積層領域２２ａに第１の折り目２５を設けることで、折り曲げに起因するＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。

信号電極２３は、１個の電気信号出力用の端子部（第１端子部２３ｃ）を有する。つまり、信号電極２３は、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂに対して１個の第１端子部２３ｃを有する。第１端子部２３ｃは、信号配線（不図示）と接続可能に構成される。当該圧電センサ２１は、信号電極２３の第１部分２３ａと第２部分２３ｂとが接触しているので、高分子圧電体２２を多層に折り重ねることで感度を高めつつも、１個の第１端子部２３ｃのみを設けることで振動を検出することができる。また、当該圧電センサ２１は、単一の第１端子部２３ｃを有するので、第１端子部２３ｃの配置の自由度を高めつつ、第１端子部２３ｃと後述の第２端子部２４ａとの平面視における重なり合いを容易に抑制することができる。これにより、当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２を多層に積層しつつ、第１端子部２３ｃ及び第２端子部２４ａの重なり合いに起因するＳ／Ｎ比の低下等の不都合を容易に防止することができる。

信号電極２３の材質、積層方法及び平均厚さとしては、図１の圧電センサ１の信号電極３と同様とすることができる。

（グランド電極）
グランド電極２４は、高分子圧電体２２の他方の面に積層されており、より詳しくは高分子圧電体２２に対してその厚さ方向に荷重を付加した場合に負（マイナス）に帯電する側の面に積層されている。グランド電極２４は、前記他方の面の略全面に積層されている。グランド電極２４は、高分子圧電体２２の展開状態における平面視で、その投影領域内に信号電極２３を内包するよう積層されることが好ましい。

グランド電極２４は、１個の電気信号出力用の端子部（第２端子部２４ａ）を有する。第２端子部２４ａは、平面視で第１端子部２３ｃと重なり合わない位置に形成されている。当該圧電センサ２１は、信号電極２３及びグランド電極２４が、それぞれ１個の端子部（第１端子部２３ｃ及び第２端子部２４ａ）を有するので、高分子圧電体２２を多層に積層した場合でも第１端子部２３ｃ及び第２端子部２４ａの重なり合いに起因するＳ／Ｎ比の低下等の不都合を容易に防止することができる。

（折り重ね形状）
図６及び図８に示すように、当該圧電センサ２１は、信号電極２３が内側になるよう第１の折り目２５で折られた状態（高分子圧電体２２を最初に２つ折りに折り畳んだ状態）で並列に配置されるそれぞれ１つ以上かつ互いに同数の第２の折り目２６及び第３の折り目２７を有する。本実施形態では、各１個の第２の折り目２６及び第３の折り目２７を有する。第２の折り目２６及び第３の折り目２７は、非積層領域２２ａの延在方向に離間して、高分子圧電体２２を横断するよう配置される。図８に示すように、第２の折り目２６及び第３の折り目２７では高分子圧電体２２の両面に信号電極２３及びグランド電極２４が積層されている。当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２を第１の折り目２５で２つ折りに折り畳んだ折り畳み体を第２の折り目２６及び第３の折り目２７でさらに折ることで、この折り畳み体を図６〜図９のＺ方向（信号電極２３の対向方向）に折り重ねている。

第２の折り目２６と第３の折り目２７とでは互いに反対方向に折られている。これにより、当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６と第３の折り目２７とで＋−反対の信号が定常的に出力される。当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６と第３の折り目２７とが同数であるので、＋の信号と−の信号とを相殺することができる。これにより、当該圧電センサ２１は、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。また、この構成によると、当該圧電センサ２１は、第１端子部２３ｃ及び第２端子部２４ａの個数の増加を抑えることができる。

第２の折り目２６と第３の折り目２７とは交互に配置されている。これにより、当該圧電センサ２１は、非積層領域２２ａの延在方向に沿って蛇腹状（ジグザグ状）に折り返されている。当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６と第３の折り目２７とが交互に配置されることで、第２の折り目２６の変位と第３の折り目２７の変位とを等しくしやすい（換言すると、第２の折り目２６及び第３の折り目２７での折り曲げによる圧縮変形量を等しくしやすい）。その結果、当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６及び第３の折り目２７で出力される信号をより確実に相殺しやすい。

第２の折り目２６及び第３の折り目２７は、互いに同じ長さであることが好ましい。このように、第２の折り目２６及び第３の折り目２７を互いに同じ長さとすることで、第２の折り目２６の変位と第３の折り目２７の変位とを等しくしやすい。なお、「同じ長さ」とは、第２の折り目２６に対する第３の折り目２７の長さ比が０．９以上１．１以下であることをいう。

第２の折り目２６と第３の折り目２７とは平行に配置されることが好ましい。また、第２の折り目２６と第３の折り目２７とは、高分子圧電体２２の短手方向（非積層領域２２ａの延在方向と垂直な方向）に延びていることが好ましい。これにより、当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２が多層に折り重なった状態を安定的に保持しやすい。

第２の折り目２６と第３の折り目２７との間隔は特に限定されるものではない。当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６と第３の折り目２７との間隔を等しくすることで（例えば第２の折り目２６と第３の折り目２７とを非積層領域２２ａの延在方向に等間隔で配置することで）、センサ全体の感度を均等に高めやすい。一方、当該圧電センサ２１は、第２の折り目２６と第３の折り目２７との間隔を調節することで、平面視において積層数の異なる領域を設けることができ、これにより部分的に感度の高い領域を形成することができる。

＜利点＞
当該圧電センサ２１は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることができる。当該圧電センサ２１は、高分子圧電体２２を多層に折り重ねることで、高分子圧電体２２の積層方向における感度を容易に高めることができる。これにより、当該圧電センサ２１は、例えば生体振動センサとして用いやすい。

＜積層体＞
次に、図１０〜図１３を参照して、当該圧電センサ２１を形成可能な積層体３０について説明する。図１０及び図１１に示すように、当該積層体３０は、シート状の高分子圧電体２２と、高分子圧電体２２の一方の面に積層される信号電極２３と、高分子圧電体２２の他方の面に積層されるグランド電極２４とを備える。高分子圧電体２２は、平面視矩形状である。

図１０に示すように、信号電極２３は、高分子圧電体２２の一方の面に２つの部分に分かれて積層されている。高分子圧電体２２は、前記一方の面に、信号電極２３が積層されていない直線状かつ帯状の非積層領域２２ａを有している。非積層領域２２ａは、高分子圧電体２２の短手方向の中央で高分子圧電体２２の長手方向の両端に亘って延びている。当該積層体３０は、非積層領域２２ａの延在方向の両端に亘って延びる第１の折り目予定部２５ａを有している。第１の折り目予定部２５ａは前述の第１の折り目２５に対応する位置に設けられている。

信号電極２３は、非積層領域２２ａに分断される第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂを有する。信号電極２３は、１個の電気信号出力用の端子部（第１端子部２３ｃ）を有している。

図１１に示すように、グランド電極２４は、高分子圧電体２２の他方の面の略全面に積層されている。グランド電極２４は、高分子圧電体２２の非積層領域２２ａと平面視で重なり合う部分にも積層されている。グランド電極２４は、１個の電気信号出力用の端子部（第２端子部２４ａ）を有する。

当該積層体３０は、並列に配置されるそれぞれ１つ以上かつ同数の第２の折り目予定部２６ａ及び第３の折り目予定部２７ａを有する。第２の折り目予定部２６ａは前述の第２の折り目２６に対応する位置に設けられ、第３の折り目予定部２７ａは前述の第３の折り目２７に対応する位置に設けられる。

続いて、当該積層体３０から図６の圧電センサ２１を形成する手順について説明する。まず、図１２に示すように、当該積層体３０を第１の折り目予定部２５ａで２つ折りに折り畳む。また、この折り畳み状態で対向する第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂを導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着する。第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、非積層領域２２ａの延在方向の両端に亘って接着されることが好ましい。

次に、図１３に示すように、２つ折りに折り畳まれた当該積層体３０を第２の折り目予定部２６ａ及び第３の折り目予定部２７ａで反対方向に折り曲げ、高分子圧電体２２を多層に折り重ねる。これにより、図６の圧電センサ２１が得られる。第２の折り目予定部２６ａ及び第３の折り目予定部２７ａによる折り曲げによって対向するグランド電極２４同士は、導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によって接着することが好ましい。

＜利点＞
当該積層体３０は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることが可能な当該圧電センサ２１を容易に形成することができる。

［第四実施形態］
＜圧電センサ＞
図１４の圧電センサ３１は、グランド電極４に直接積層されるシールド層３２を備える以外、図１の圧電センサ１と同様の構成とすることができる。そのため、以下ではシールド層３２についてのみ説明する。なお、当該圧電センサ３１は、シールド層３２の外面側に、人体等に貼着可能な貼着部を有していてもよい。

（シールド層）
シールド層３２は、導電性を有する材料から形成される。シールド層３２は、電磁波を遮蔽して信号電極３に外部ノイズが印加されることを抑制する。シールド層３２は、グランド電極４に直接積層されており、より詳しくは絶縁層等の絶縁部材を介在させることなくグランド電極４に積層されている。これにより、シールド層３２はグランド電極４に電気的に接続されている。シールド層３２は、グランド電極４に電気的に接続されることで、グランド電極４と同時に接地可能に構成される。

シールド層３２は、導電性を有する限り、その具体的構成は特に限定されるものではない。シールド層３２は、例えば金属箔によって構成することができる。また、シールド層３２の材質としては、例えば銅、アルミニウム等が挙げられ、酸化等を防止するために例えば金、ニッケル、銀等のめっきが施されていてもよい。シールド層３２は、例えば導電性両面テープ、導電性接着剤等の導電性部材によってグランド電極４に接着することができる。

シールド層３２の平均厚さとしては、その形成方法にもよるが、例えば０．５μｍ以上、２０μｍ以下とすることができる。シールド層３２の平均厚さが前記下限に満たないと、十分な電磁シールド効果が得られないおそれがある。逆に、シールド層３２の平均厚さが前記上限を超えると、当該圧電センサ３１の可撓性が不十分となるおそれや、高分子圧電体２への振動の伝達を阻害して当該圧電センサ３１の感度を低下させるおそれがある。

＜利点＞
当該圧電センサ３１は、信号電極３が内側となり、グランド電極４が外側となるよう第１の折り目５で折られているので、別途絶縁層を介在させることなくグランド電極４にシールド層３２を積層することができる。従って、当該圧電センサ３１は、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

前述の第三実施形態では、第２の折り目２６及び第３の折り目２７が各１個設けられる構成について説明したが、第２の折り目及び第３の折り目は、それぞれ２以上設けられてもよい。当該圧電センサは、第２の折り目及び第３の折り目をそれぞれ２以上設けることで、高分子圧電体の積層数を増加することができ、感度をより高めることができる。また、当該圧電センサは、第２の折り目及び第３の折り目をそれぞれ２以上有する場合でも、信号電極及びグランド電極に２以上の端子部を設けることを要しないので、端子部の重なり合いに起因するＳ／Ｎ比の低下等の不都合を防止することができる。

前述の第三実施形態では、第２の折り目２６及び第３の折り目２７が、非積層領域２２ａの延在方向に離間して配置される構成について説明した。しかしながら、第２の折り目及び第３の折り目の配置はこの構成に限定されるものではない。例えば第２の折り目及び第３の折り目は、非積層領域の長手方向と平行に延在するよう、非積層領域の幅方向に離間して配置されてもよい。

前記第２の折り目及び第３の折り目は、必ずしも交互に配置されていなくてもよい。当該圧電センサは、例えば２以上の第２の折り目が連続して配置されてもよい。

前述の第四実施形態では、図１の圧電センサ１のグランド電極４にシールド層３２が直接積層される構成について説明したが、当該圧電センサは、図３の圧電センサ１１のグランド電極４及び図６の圧電センサ２１のグランド電極２４にシールド層が直接積層されてもよい。

当該圧電センサは、信号電極が３以上の部分に分かれていてもよい。

当該圧電センサは、必要に応じて端子部の数を調節可能であり、例えば信号電極及びグランド電極のいずれか一方又は両方に２以上の端子部を設けてもよい。

当該圧電センサの用途は特に限定されるものではない。当該圧電センサは、例えば空気伝導マイクに用いられてもよい。

以上説明したように、本発明の一態様に係る圧電センサは、柔軟性の低下を抑えつつ、寄生容量を低減して感度を高めることができるので、生体振動の検出に適している。

１，１１，２１，３１ 圧電センサ
２，１２，２２ 高分子圧電体
３，１３，２３ 信号電極
３ａ，１３ｃ，２３ｃ 第１端子部
３ｂ 第１領域
３ｃ 第２領域
４，２４ グランド電極
４ａ，２４ａ 第２端子部
５，１５，２５ 第１の折り目
１５ａ，２５ａ 第１の折り目予定部
１２ａ，２２ａ 非積層領域
１３ａ，２３ａ 第１部分
１３ｂ，２３ｂ 第２部分
２６ 第２の折り目
２６ａ 第２の折り目予定部
２７ 第３の折り目
２７ａ 第３の折り目予定部
２０，３０ 積層体
３２ シールド層

Claims (8)

1. シート状の高分子圧電体と、
   前記高分子圧電体の一方の面に積層される信号電極と、
   前記高分子圧電体の他方の面に積層されるグランド電極と
   を備える圧電センサであって、
   前記信号電極が内側となり、前記グランド電極が外側となるよう第１の折り目で折られ、対向する前記信号電極同士が接触することを特徴とする圧電センサ。
2. 前記信号電極が前記一方の面に少なくとも２つの部分に分かれて積層されており、前記第１の折り目が前記２つの部分に挟まれる領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
3. 前記第１の折り目で折られた状態で並列に配置されるそれぞれ１つ以上かつ互いに同数の第２の折り目及び第３の折り目を有し、
   前記第２の折り目と前記第３の折り目とで反対方向に折られていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
4. 前記第２の折り目と前記第３の折り目とが交互に配置される請求項３に記載の圧電センサ。
5. 前記信号電極及びグランド電極が、それぞれ１個の電気信号出力用の端子部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧電センサ。
6. 前記グランド電極に直接積層されるシールド層をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電センサ。
7. 生体振動センサである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧電センサ。
8. シート状の高分子圧電体と、
   前記高分子圧電体の一方の面に積層される信号電極と、
   前記高分子圧電体の他方の面に積層されるグランド電極と
   を備え、
   前記信号電極は、前記一方の面に少なくとも２つの部分に分かれて積層されている積層体。

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