JP6206816B2 - Manufacturing method of sealing polymer actuator - Google Patents
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Description
本発明は、電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子に関し、特に、外部環境から遮断する封止構造を有する封止高分子アクチュエータの製造方法に関する。 The present invention relates to a polymer actuator element that deforms according to a voltage between electrode layers, and more particularly, to a method for manufacturing a sealed polymer actuator having a sealing structure that blocks from an external environment.
各種電子機器において、小型で且つ軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっており、この要求に対して、高分子伸縮式の高分子アクチュエータ素子が期待されている。高分子アクチュエータ素子には、電解質として水を用いているものがあり、この水を用いた高分子アクチュエータ素子は、水分が蒸発すると動作しなくなるため、高分子アクチュエータ素子の全体を包み込むように被覆した封止構造をとる必要があった。また、電解質として有機溶媒やイオン液体など水以外のものを用いる高分子アクチュエータ素子であっても、結露や過湿などによる悪影響を避けるため、同様な封止構造を必要とする場合があった。 In various electronic devices, there is an increasing need for a small, lightweight, and flexible actuator. In response to this demand, a polymer telescopic polymer actuator element is expected. Some polymer actuator elements use water as an electrolyte, and the polymer actuator elements using water are not operated when water evaporates. It was necessary to take a sealing structure. Further, even a polymer actuator element using an electrolyte other than water, such as an organic solvent or an ionic liquid, may require a similar sealing structure in order to avoid adverse effects due to condensation or excessive humidity.
このような封止構造をとった封止高分子アクチュエータとして、特許文献1では、図14に示す高分子アクチュエータ900が提案されている。図14は、従来例の高分子アクチュエータ900の構造を説明した断面図である。図15は、従来例の高分子アクチュエータ900の製造方法を説明する断面図である。 As a sealing polymer actuator having such a sealing structure, Patent Document 1 proposes a polymer actuator 900 shown in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional polymer actuator 900. FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a conventional polymer actuator 900.
図14に示す従来例の高分子アクチュエータ900は、アクチュエータ本体915と、アクチュエータ本体915を挟んで配設された電極925a及び電極925bと、電極925a及び電極925bの外側に配設された金属層944と、電極925a及び電極925bに電圧を印加する導電線942と、それら全体を包むように被覆する封止フィルム930と、を備えて構成されている。そして、封止フィルム930は、外気を遮断する性能をもっている。これにより、アクチュエータ本体915、電極925a及び電極925bが外部と遮断されているので、高分子アクチュエータ900を、水中、溶媒中、空気中等の各種雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができるとしている。更に、封止フィルム930がアクチュエータ全体(アクチュエータ本体915、電極925a及び電極925b)を保護するものとして作用しているとしている。 A conventional polymer actuator 900 shown in FIG. 14 includes an actuator body 915, electrodes 925a and 925b disposed with the actuator body 915 interposed therebetween, and a metal layer 944 disposed outside the electrodes 925a and 925b. And a conductive wire 942 for applying a voltage to the electrode 925a and the electrode 925b, and a sealing film 930 that covers the whole so as to wrap the whole. And the sealing film 930 has the performance which interrupts outside air. As a result, the actuator body 915, the electrode 925a, and the electrode 925b are cut off from the outside, so that the polymer actuator 900 can be stably maintained in various atmospheres such as water, solvent, and air while maintaining good characteristics over a long period of time. And can be operated. Further, the sealing film 930 acts as a protection for the entire actuator (actuator body 915, electrode 925a and electrode 925b).
また、特許文献1の従来例では、高分子アクチュエータ900は、次の手順で作製することができるとしている。先ず、図15の(B1)に示すように、封止フィルム930(高分子フィルム)上に電極925aと別の封止フィルム930上に電極925bを形成する。次に、図15の(B2)に示すように、上記の積層体の電極925a及び電極925bに導電線942を配置して、導電性接着剤943を用いて固定する。なお、導電線942は、電気絶縁性の熱可塑性樹脂からなる高分子被膜949によって被覆されている。次に、図15の(B3)に示すように、アクチュエータ本体915を挟んで、図15の(B2)に示す一方の積層体の電極925aと他方の積層体の電極925bをアクチュエータ本体915に対向させて配置する。次に、図15の(B4)では図示していないが、封止フィルム(高分子フィルム)930を外側として、アクチュエータ本体915の対向する面に、積層体の電極925a及び電極925bを加熱圧着する。その後、加熱圧着体を40℃、90%の雰囲気中に1時間放置し、加湿する。最後に、図15の(B5)では図示していないが、一対の積層体の封止フィルム(高分子フィルム)930同士を加熱圧着して封止を行う。この時、一対の導電線942は封止フィルム(高分子フィルム)の外部に取り出される。このようにして、図14に示す高分子アクチュエータ900が完成する。 Further, in the conventional example of Patent Document 1, the polymer actuator 900 can be manufactured by the following procedure. First, as shown in FIG. 15B1, an electrode 925b is formed on another sealing film 930 on the sealing film 930 (polymer film). Next, as illustrated in FIG. 15B 2, conductive wires 942 are arranged on the electrodes 925 a and 925 b of the above-described stacked body, and are fixed using a conductive adhesive 943. The conductive wire 942 is covered with a polymer film 949 made of an electrically insulating thermoplastic resin. Next, as shown in FIG. 15B3, the actuator body 915 is sandwiched so that the electrode 925a of one laminate and the electrode 925b of the other laminate shown in FIG. Let them be arranged. Next, although not shown in FIG. 15 (B4), the laminated body electrode 925a and electrode 925b are thermocompression-bonded to the opposing surfaces of the actuator body 915 with the sealing film (polymer film) 930 as the outside. . Thereafter, the thermocompression bonded body is left in an atmosphere of 40 ° C. and 90% for 1 hour and humidified. Finally, although not shown in FIG. 15 (B5), the sealing film (polymer film) 930 of a pair of laminated bodies is sealed by thermocompression bonding. At this time, the pair of conductive wires 942 are taken out of the sealing film (polymer film). In this way, the polymer actuator 900 shown in FIG. 14 is completed.
しかしながら、従来例では、封止フィルム930として、通気性及び吸水性を有する高分子フィルムを用いているので、高度な封止が必要な場合には封止性能が不足する場合があった。また、一対の封止フィルム930同士を加熱圧着して封止を行うようにしているので、この圧着部分の処理が難しく、特に、導電線942部分からの水分の侵入或いは放出を抑える工夫が必要であった。以上のようなことにより、高分子アクチュエータ900に対して侵入或いは放出する水分が存在し、この水分により、高分子アクチュエータ900の性能が劣化すると言う課題があった。 However, in the conventional example, since a polymer film having air permeability and water absorption is used as the sealing film 930, the sealing performance may be insufficient when a high degree of sealing is required. Further, since the pair of sealing films 930 are sealed by thermocompression bonding, it is difficult to process the pressure-bonded portion, and in particular, a device for suppressing the entry or release of moisture from the conductive wire 942 portion is necessary. Met. Due to the above, there is water that enters or releases the polymer actuator 900, and there is a problem that the performance of the polymer actuator 900 deteriorates due to the water.
本発明は、上述した課題を解決するもので、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる封止高分子アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a sealed polymer actuator capable of reliably and easily sealing a polymer actuator element.
この課題を解決するために、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、一対の電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子と、前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、前記高分子アクチュエータ素子に前記封止部材である封止樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、前記封止樹脂層の外側にポリシラザンを塗布する被覆工程と、前記ポリシラザンに紫外線を照射して前記ポリシラザンを前記封止部材である酸化シリコン膜とする紫外線照射工程と、を有することを特徴としている。 In order to solve this problem, a manufacturing method of a sealed polymer actuator according to the present invention includes a polymer actuator element that is deformed in accordance with a voltage between a pair of electrode layers, and enveloping the polymer actuator element entirely. A sealing member for covering, a sealing polymer actuator comprising: a resin layer forming step of forming a sealing resin layer as the sealing member on the polymer actuator element; and the sealing A coating step of applying polysilazane to the outside of the resin layer; and an ultraviolet irradiation step of irradiating the polysilazane with ultraviolet rays to use the polysilazane as a silicon oxide film as the sealing member.
これによれば、本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、高分子アクチュエータ素子に封止部材である封止樹脂層と酸化シリコン膜を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子を封止性能の良い封止部材で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる。 According to this, since the manufacturing method of the sealing polymer actuator of this invention has the process of forming the sealing resin layer and silicon oxide film which are sealing members in a polymer actuator element, a polymer actuator The element can be easily sealed with a sealing member having good sealing performance. In particular, since a sealing member for a silicon oxide film can be easily obtained by irradiating the polysilazane with ultraviolet rays, it is compared with the case where the polysilazane is cured using a high temperature or the silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus. Thus, a silicon oxide film can be easily manufactured. As a result, the polymer actuator element can be reliably and easily sealed.
本発明の封止高分子アクチュエータの製造方法は、高分子アクチュエータ素子を封止性能の良い封止部材(封止樹脂層及び酸化シリコン膜)で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子の封止を確実にしかも容易に行うことができる。 In the method for producing a sealed polymer actuator of the present invention, the polymer actuator element can be easily sealed with a sealing member (sealing resin layer and silicon oxide film) having good sealing performance. In particular, since a sealing member for a silicon oxide film can be easily obtained by irradiating the polysilazane with ultraviolet rays, it is compared with the case where the polysilazane is cured using a high temperature or the silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus. Thus, a silicon oxide film can be easily manufactured. As a result, the polymer actuator element can be reliably and easily sealed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
先ず、封止高分子アクチュエータF11について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11の製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータF11の斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11を説明する構成図であって、図1に示すZ1側から見た上面図である。図3は、本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11を説明する構成図であって、図2に示すIII−III線における断面図である。図4は、本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11を説明する構成図であって、図2に示すIV−IV線における断面図である。
[First Embodiment]
First, the sealing polymer actuator F11 will be described. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a manufacturing method of the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, and is a perspective view of the sealed polymer actuator F11. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, and is a top view seen from the Z1 side shown in FIG. FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in FIG.
本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11は、図1及び図2に示すような外観を呈し、図3に示すように、一対の電極層12間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子13と、高分子アクチュエータ素子13を全体的に包み込むように被覆する封止部材15と、を備えて構成される。また、本発明の第1実施形態では、封止部材15として、高分子アクチュエータ素子13の外側に形成された封止樹脂層J5と、封止樹脂層J5の外側に形成された酸化シリコン膜のシリカ層S5と、で構成している。他に、封止高分子アクチュエータF11には、図3及び図4に示すように、一対の電極層12のそれぞれと電気的に接続された一対の端子部材19と、高分子アクチュエータ素子13と併設された接続部材17と、を有している。 The sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention has an appearance as shown in FIGS. 1 and 2, and is deformed according to the voltage between the pair of electrode layers 12 as shown in FIG. A molecular actuator element 13 and a sealing member 15 that covers the polymer actuator element 13 so as to entirely wrap are configured. In the first embodiment of the present invention, the sealing member 15 includes a sealing resin layer J5 formed outside the polymer actuator element 13 and a silicon oxide film formed outside the sealing resin layer J5. Silica layer S5. In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, the sealing polymer actuator F <b> 11 is provided with a pair of terminal members 19 electrically connected to each of the pair of electrode layers 12 and the polymer actuator element 13. Connecting member 17.
先ず、封止高分子アクチュエータF11の高分子アクチュエータ素子13は、図3に示すように、電解質層11と、電解質層11の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層12と、を備えて構成される。そして、一対の電極層12のそれぞれと電気的に接続した一対の端子部材19から電力を供給すると、一対の電極層12間の電圧に応じて、この高分子アクチュエータ素子13が変形するようになっている。 First, as shown in FIG. 3, the polymer actuator element 13 of the sealing polymer actuator F11 includes an electrolyte layer 11 and a pair of electrode layers 12 provided on both surfaces in the thickness direction of the electrolyte layer 11. Configured. When electric power is supplied from a pair of terminal members 19 electrically connected to each of the pair of electrode layers 12, the polymer actuator element 13 is deformed in accordance with the voltage between the pair of electrode layers 12. ing.
ここで、本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11に用いた高分子アクチュエータ素子13について、その動作原理を簡単に説明する。図5は、高分子アクチュエータ素子13の動作原理について説明した模式図であって、図5(a)は、本発明の第1実施形態の電解質層11と一対の電極層12におけるイオンを模式化した図であり、図5(b)は、本発明の第1実施形態の電極層12に電圧が印加された状態を示している。 Here, the operation principle of the polymer actuator element 13 used in the sealed polymer actuator F11 of the first embodiment of the present invention will be briefly described. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operating principle of the polymer actuator element 13, and FIG. 5 (a) schematically illustrates ions in the electrolyte layer 11 and the pair of electrode layers 12 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5B shows a state in which a voltage is applied to the electrode layer 12 of the first embodiment of the present invention.
図5(a)に示すように、高分子アクチュエータ素子13は、対向配置された一対の電極層12と、一対の電極層12との間に設けられた電解質層11と、を有し、それぞれの層の中には、陽イオンCAと陰イオンANが分散されている。そして、図5(b)に示すように、一対の電極層12間に電圧が印加されると、一対の電極層12間に挟まれている電解質層11内に電界が発生して、一方の電極層12A(12)に陽イオンCAが移動するとともに、他方の電極層12B(12)に陰イオンANが移動する。このため、一方側を支持して支点PP(支持部分)とすると、高分子アクチュエータ素子13への電界の方向に応じて、高分子アクチュエータ素子13の他方側が大きく変位する。そして、この高分子アクチュエータ素子13の他方側を作用点LP(作用部分)とすると、各種アクチュエータとして利用することができる。なお、高分子アクチュエータ素子13への電界の方向を変えることで、高分子アクチュエータ素子13の作用方向を変えることができるし、高分子アクチュエータ素子13への電圧の強さを変えることで、電圧に応じて変形する変形量を変えることもできる。 As shown in FIG. 5 (a), the polymer actuator element 13 has a pair of electrode layers 12 arranged opposite to each other, and an electrolyte layer 11 provided between the pair of electrode layers 12, respectively. In this layer, cation CA and anion AN are dispersed. As shown in FIG. 5B, when a voltage is applied between the pair of electrode layers 12, an electric field is generated in the electrolyte layer 11 sandwiched between the pair of electrode layers 12, While the cation CA moves to the electrode layer 12A (12), the anion AN moves to the other electrode layer 12B (12). For this reason, if one side is supported and used as a fulcrum PP (supporting portion), the other side of the polymer actuator element 13 is greatly displaced according to the direction of the electric field applied to the polymer actuator element 13. If the other side of the polymer actuator element 13 is an action point LP (action part), it can be used as various actuators. The direction of action of the polymer actuator element 13 can be changed by changing the direction of the electric field applied to the polymer actuator element 13, and the voltage can be changed by changing the strength of the voltage to the polymer actuator element 13. The amount of deformation can be changed accordingly.
次に、上述した高分子アクチュエータ素子13について詳しく説明する。電解質層11は、ベースとなるポリマー(樹脂材料)にイオン液体を混合したゲル状のフィルムであり、図3に示すように、一対の電極層12に挟まれている。電解質層11の作製は、イオン液体及び樹脂材料(ポリマー)を溶媒に溶かしてキャスト液を作製し、型枠にキャスト液をキャスティングした後、真空乾燥して溶媒を蒸発させることにより行われる。また、電解質層11のポリマー(樹脂材料)の材質として、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やポリメチルメタクリレート(PMMA)等を用いることができる。 Next, the above-described polymer actuator element 13 will be described in detail. The electrolyte layer 11 is a gel film in which an ionic liquid is mixed with a base polymer (resin material), and is sandwiched between a pair of electrode layers 12 as shown in FIG. The electrolyte layer 11 is prepared by dissolving a ionic liquid and a resin material (polymer) in a solvent to prepare a cast liquid, casting the cast liquid on a mold, and then vacuum drying to evaporate the solvent. Moreover, as a material of the polymer (resin material) of the electrolyte layer 11, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), or the like can be used.
一対の電極層12は、電解質層11と同じベースとなるポリマー(樹脂材料)及びイオン液体と、導電性フィラーを有して構成され、ポリマー(樹脂材料)及びイオン液体中に導電性フィラーを混合してゲル状としたものである。一対の電極層12の導電性フィラーとしては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、金粒子、白金粒子、ニッケル粒子等を用いることができる。以上のように構成された電解質層11及び一対の電極層12を用いると、低い電圧で大きな変位が得られるようになる。 The pair of electrode layers 12 includes a polymer (resin material) and an ionic liquid which are the same base as the electrolyte layer 11 and a conductive filler, and the conductive filler is mixed in the polymer (resin material) and the ionic liquid. And made into a gel. As the conductive filler of the pair of electrode layers 12, carbon nanotubes, carbon fibers, gold particles, platinum particles, nickel particles, and the like can be used. When the electrolyte layer 11 and the pair of electrode layers 12 configured as described above are used, a large displacement can be obtained at a low voltage.
次に、封止高分子アクチュエータF11の封止部材15について説明をする。図6は、本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11において使用する封止樹脂の化学構造式である。図7は、本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータにおいて使用するポリシラザン及び酸化シリコンの化学構造式である。 Next, the sealing member 15 of the sealing polymer actuator F11 will be described. FIG. 6 is a chemical structural formula of a sealing resin used in the sealing polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a chemical structural formula of polysilazane and silicon oxide used in the sealed polymer actuator according to the first embodiment of the present invention.
封止部材15は、前述したように、高分子アクチュエータ素子13の外側に形成された封止樹脂層J5と、封止樹脂層J5の外側に形成された酸化シリコン膜のシリカ層S5と、で構成している(図3を参照)。また、封止部材15には、一対の端子部材19を露出するための貫通孔15hが厚み方向(図3に示すZ方向)にそれぞれ設けられている。 As described above, the sealing member 15 includes the sealing resin layer J5 formed outside the polymer actuator element 13 and the silicon oxide film silica layer S5 formed outside the sealing resin layer J5. (See FIG. 3). The sealing member 15 is provided with through holes 15h for exposing the pair of terminal members 19 in the thickness direction (Z direction shown in FIG. 3).
封止部材15の封止樹脂層J5は、図6に例示するようなパラキシリレン系ポリマーを用いており、図3に示すように、高分子アクチュエータ素子13と一対の端子部材19と接続部材17とを全体的に包み込むように、高分子アクチュエータ素子13に密着して被覆している。また、封止樹脂層J5の厚みが約10μmと非常に薄いのにも関わらず、水分を透過しない優れたバリア性能を有している。また、封止樹脂層J5の厚みが約10μmと非常に薄いので、高分子アクチュエータ素子13の変形に対して悪影響を及ぼさない効果を奏する。また、封止樹脂層J5は、一対の電極層12の表面の凹凸を埋めて平坦化する機能を有しており、封止樹脂層J5の外側に形成されるシリカ層S5に対して、一対の電極層12の表面の凹凸によるシリカ層S5への悪影響を低減して、シリカ層S5を均一に成膜させる効果も奏する。 The sealing resin layer J5 of the sealing member 15 uses a paraxylylene-based polymer as illustrated in FIG. 6, and as shown in FIG. 3, the polymer actuator element 13, a pair of terminal members 19, and a connecting member 17 Is tightly covered with the polymer actuator element 13 so as to envelop the entire surface. In addition, although the sealing resin layer J5 has a very thin thickness of about 10 μm, it has excellent barrier performance that does not transmit moisture. Moreover, since the thickness of the sealing resin layer J5 is as very thin as about 10 μm, there is an effect that the deformation of the polymer actuator element 13 is not adversely affected. Further, the sealing resin layer J5 has a function of filling the surface irregularities of the pair of electrode layers 12 and flattening, and a pair of the sealing resin layer J5 with respect to the silica layer S5 formed outside the sealing resin layer J5. The adverse effect on the silica layer S5 due to the unevenness of the surface of the electrode layer 12 is reduced, and the effect of uniformly forming the silica layer S5 is also achieved.
封止部材15の酸化シリコン膜のシリカ層S5は、図7(b)に例示するような骨格を有した構造をしており、封止樹脂層J5を全体的に包み込むようにして外側に形成されている。このシリカ層S5は、無機膜なので、一般に用いられている合成樹脂膜と比較して、水分を透過しないより優れたバリア性能を有している。従って、この封止部材15により、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実に行うことができる。 The silica layer S5 of the silicon oxide film of the sealing member 15 has a structure having a skeleton as illustrated in FIG. 7B, and is formed on the outside so as to entirely enclose the sealing resin layer J5. Has been. Since the silica layer S5 is an inorganic film, the silica layer S5 has an excellent barrier performance that does not transmit moisture as compared with a generally used synthetic resin film. Therefore, the sealing member 15 can prevent the intrusion or release of moisture from the polymer actuator element 13, and the polymer actuator element 13 can be reliably sealed.
次に、封止高分子アクチュエータF11の一対の端子部材19は、導電性の金属材からなり、矩形の形状をしており、図3に示すように、その一端側が高分子アクチュエータ素子13の一対の電極層12と当接して配設され、図4に示すように、その他端側が接続部材17の厚さ方向の両面と接するように配置されている。また、一対の端子部材19は、その他端側で、封止部材15の貫通孔15hの部分で露出しており、この露出したパッド電極部19pから、高分子アクチュエータ素子13に電圧を付与することができる。 Next, the pair of terminal members 19 of the sealing polymer actuator F11 is made of a conductive metal material and has a rectangular shape, and one end side thereof is a pair of the polymer actuator elements 13 as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the other end side is disposed so as to be in contact with both surfaces in the thickness direction of the connection member 17. The pair of terminal members 19 are exposed at the other end side at the portion of the through hole 15h of the sealing member 15, and a voltage is applied to the polymer actuator element 13 from the exposed pad electrode portion 19p. Can do.
最後に、封止高分子アクチュエータF11の接続部材17は、ポリエチレンテレフタレート(PET、Polyethylene terephthalate)等の合成樹脂を用い、シート状の形状をしており、図3に示すように、高分子アクチュエータ素子13の側端面に当接して併設されるとともに、図4に示すように、一対の端子部材19に挟持された位置に配設されている。この接続部材17が設けられたことで、封止高分子アクチュエータF11のこの部分を支持部分とすることができ、この部分の封止部材15の変形を防止し、封止部材15の耐性を向上させることができる。また、接続部材17に対応する部分にパッド電極部19pを設けることで、高分子アクチュエータ素子13から距離を離して、外部との接続部を設けることができる。これらのことにより、封止部材15の封止効果を向上させることができる。 Finally, the connecting member 17 of the sealing polymer actuator F11 is made of a synthetic resin such as polyethylene terephthalate (PET) and has a sheet-like shape. As shown in FIG. In addition to being in contact with the side end surfaces of 13, they are disposed at positions sandwiched between a pair of terminal members 19, as shown in FIG. 4. By providing this connecting member 17, this part of the sealing polymer actuator F11 can be used as a supporting part, and the deformation of the sealing member 15 at this part is prevented, and the resistance of the sealing member 15 is improved. Can be made. Further, by providing the pad electrode portion 19p in the portion corresponding to the connection member 17, the connection portion with the outside can be provided at a distance from the polymer actuator element 13. By these things, the sealing effect of the sealing member 15 can be improved.
以上のように、本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11は、高分子アクチュエータ素子13と一対の端子部材19と接続部材17とを封止部材15で被覆し、封止部材15の貫通孔15hにおけるパッド電極部19pから、高分子アクチュエータ素子13の一対の電極層12間に電圧を印加することができる。これにより、封止高分子アクチュエータF11は、貫通孔15h以外の部分が封止部材15によって外部と遮断されて封止されているので、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実に行うことができる。更に、封止部材15として、優れたバリア性能を有している封止樹脂層J5とシリカ層S5を用いて構成しているので、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出をより防ぐことができる。 As described above, the sealing polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention covers the polymer actuator element 13, the pair of terminal members 19, and the connection member 17 with the sealing member 15, and the sealing member. A voltage can be applied between the pair of electrode layers 12 of the polymer actuator element 13 from the pad electrode portion 19p in the 15 through holes 15h. As a result, the sealing polymer actuator F11 is sealed by sealing the outside of the through hole 15h from the outside with the sealing member 15, so that the moisture to the polymer actuator element 13 can be reduced while having a simple shape. Intrusion or release can be prevented, and the polymer actuator element 13 can be reliably sealed. Furthermore, since the sealing member 15 is configured by using the sealing resin layer J5 and the silica layer S5 having excellent barrier performance, the intrusion or release of moisture to the polymer actuator element 13 is further prevented. Can do.
次に、封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101について説明する。図8は、本発明の第1実施形態における封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101を説明する断面工程図であって、図8(a)は、配設工程PS1の途中を示し、図8(b)は、配設工程PS1の終了後を示し、図8(c)は、樹脂層形成工程P12の終了後を示し、図8(d)は、被覆工程P13の終了後を示し、図8(e)は、紫外線照射工程P14の終了後を示し、図8(f)は、孔加工工程P15の終了後を示し、図8(g)は、切断工程PV6の終了後を示している。 Next, the manufacturing method P101 of the sealing polymer actuator F11 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional process diagram illustrating a manufacturing method P101 of the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows the middle of the disposing process PS1, and FIG. (B) shows the end of the disposing step PS1, FIG. 8 (c) shows the end of the resin layer forming step P12, FIG. 8 (d) shows the end of the covering step P13, 8 (e) shows the end of the ultraviolet irradiation step P14, FIG. 8 (f) shows the end of the hole processing step P15, and FIG. 8 (g) shows the end of the cutting step PV6. .
本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101は、先ず、図8(a)及び図8(b)に示すように、各部材を配設する配設工程PS1を行う。この配設工程PS1は、図示していないキャリアフィルム上に、図8(a)に示すように、一方の端子部材19(19A)、高分子アクチュエータ素子13、接続部材17及び支持体SPを載置する。そして、図8(b)に示すように、一方の端子部材19(19A)と他方の端子部材19(19B)とで高分子アクチュエータ素子13及び接続部材17を挟持するように、他方の端子部材19(19B)を配設する。その際に、電気的接続を確実にするためと支持体SPを把持して移動できるために、高分子アクチュエータ素子13の電極層12と一対の端子部材19と、を導電性接着剤で接着させおく。なお、図1に示す支持体SPは、紙面手前に向けて断面部がくるように配設されているが、説明をし易くするため、図8に示す支持体SPは、端子部材19が敷設された長手方向と同じ方向に延出して示している。 In the manufacturing method P101 of the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, first, as shown in FIGS. 8A and 8B, the disposing step PS1 for disposing each member is performed. Do. In the disposing step PS1, as shown in FIG. 8A, one terminal member 19 (19A), the polymer actuator element 13, the connecting member 17 and the support SP are mounted on a carrier film (not shown). Put. Then, as shown in FIG. 8B, the other terminal member so that the polymer actuator element 13 and the connecting member 17 are sandwiched between the one terminal member 19 (19A) and the other terminal member 19 (19B). 19 (19B) is disposed. At that time, the electrode layer 12 of the polymer actuator element 13 and the pair of terminal members 19 are adhered to each other with a conductive adhesive in order to ensure electrical connection and to move the support SP by grasping it. deep. The support SP shown in FIG. 1 is arranged so that the cross-sectional portion faces toward the front of the page. However, for ease of explanation, the support SP shown in FIG. It is shown extending in the same direction as the longitudinal direction.
次に、封止部材15を形成する工程を行う。 Next, a step of forming the sealing member 15 is performed.
先ず、図8(c)に示すように、高分子アクチュエータ素子13に封止樹脂層J5を形成する樹脂層形成工程P12を行う。この樹脂層形成工程P12は、先ず、高分子アクチュエータ素子13、接続部材17及び支持体SPの試料を真空にした蒸着室にセットする。次に、図6に例示するようなパラキシリレン系ポリマーとなる原料ダイマー粉末が加熱されて熱分解されたモノマーガスを蒸着室に導入する。そして、この反応性に富んだモノマーガスは、蒸着室中の常温の試料に接した表面で重合し、高分子のパラキシリレン系ポリマーとなり、封止樹脂層J5が形成される。このような封止樹脂層J5の形成は、常温で行なわれ、成膜時の温度上昇は数度にとどまり、封止樹脂層J5での内部応力を低く抑えることができる。しかも、蒸着室中に導入したモノマーガスが物体表面で重合して連続膜を形成するので、極薄ながら物体表面に均一な皮膜を得ることができる。 First, as shown in FIG. 8C, a resin layer forming step P12 for forming a sealing resin layer J5 on the polymer actuator element 13 is performed. In the resin layer forming step P12, first, the polymer actuator element 13, the connecting member 17, and the sample of the support SP are set in a vacuum deposition chamber. Next, a monomer gas obtained by heating and thermally decomposing a raw material dimer powder to be a paraxylylene polymer as illustrated in FIG. 6 is introduced into a vapor deposition chamber. The monomer gas rich in reactivity is polymerized on the surface in contact with the room temperature sample in the vapor deposition chamber to become a high molecular paraxylylene polymer, and the sealing resin layer J5 is formed. The formation of the sealing resin layer J5 is performed at room temperature, and the temperature rise during film formation is limited to a few degrees, and the internal stress in the sealing resin layer J5 can be kept low. Moreover, since the monomer gas introduced into the vapor deposition chamber is polymerized on the object surface to form a continuous film, a uniform film can be obtained on the object surface while being extremely thin.
次に、図8(d)に示すように、封止樹脂層J5の外側に、図7(a)に示すポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)(図8(d)では、PHPSで示している)を塗布する被覆工程P13を行う。この被覆工程P13は、封止樹脂層J5が形成された試料を液状のポリシラザンが満たされた容器にディッピングした後、引き上げて、所望の膜厚になるまで試料を回転している。 Next, as shown in FIG. 8D, polysilazane (perhydropolysilazane) shown in FIG. 7A (indicated by PHPS in FIG. 8D) is formed outside the sealing resin layer J5. The coating process P13 to apply is performed. In the covering step P13, the sample on which the sealing resin layer J5 is formed is dipped in a container filled with liquid polysilazane, and then pulled up to rotate the sample until a desired film thickness is obtained.
最後に、図8(e)に示すように、ポリシラザンに紫外線を照射する紫外線照射工程P14を行う。この紫外線照射工程P14は、封止樹脂層J5にポリシラザンが被覆された試料に、エキシマランプを用いて、波長が172nmの紫外線を照射する。これにより、図7(a)に示すポリシラザンが、図7(b)に示す酸化シリコン膜となり、封止部材15であるシリカ層S5が形成される。これにより、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。 Finally, as shown in FIG. 8E, an ultraviolet irradiation step P14 for irradiating the polysilazane with ultraviolet rays is performed. In the ultraviolet irradiation step P14, the sample having the sealing resin layer J5 coated with polysilazane is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm using an excimer lamp. As a result, the polysilazane shown in FIG. 7A becomes the silicon oxide film shown in FIG. 7B, and the silica layer S5 as the sealing member 15 is formed. Thus, a silicon oxide film can be easily produced as compared with a case where polysilazane is cured using a high temperature or a silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus.
以上により、封止部材15が形成されるが、本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101では、高分子アクチュエータ素子13に封止部材15である封止樹脂層J5と酸化シリコン膜のシリカ層S5を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子13を封止性能の良い封止部材15で容易に封止することができる。 Thus, the sealing member 15 is formed. In the manufacturing method P101 of the sealing polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, the sealing resin layer that is the sealing member 15 is provided on the polymer actuator element 13. Since the step of forming the silica layer S5 of J5 and silicon oxide film is included, the polymer actuator element 13 can be easily sealed with the sealing member 15 having good sealing performance.
次に、図8(f)に示すように、封止部材15に貫通孔15hを設ける孔加工工程P15を行う。孔加工工程P15では、パッド電極部19pに対応する封止部材15の位置に、型を用いて矩形状に切れ目を入れ、その部分の封止部材15を引き剥がしている。このようにして、貫通孔15hが設けられ、パッド電極部19pが外部にさらされる。これにより、パッド電極部19pから高分子アクチュエータ素子13の一対の電極層12間に電圧を印加するための貫通孔15hを容易に作製することができる。また、型を用いて切れ目を入れる加工の際に、接続部材17が加工圧の受け部になるので、孔明け加工をし易くできる。また、高分子アクチュエータ素子13に併設させた接続部材17の部分で、孔明け加工を行っているので、高分子アクチュエータ素子13への悪影響を低減することができる。 Next, as shown in FIG. 8 (f), a hole processing step P 15 for providing a through hole 15 h in the sealing member 15 is performed. In the hole processing step P15, a rectangular cut is made using a mold at the position of the sealing member 15 corresponding to the pad electrode portion 19p, and the sealing member 15 in that portion is peeled off. In this way, the through hole 15h is provided and the pad electrode portion 19p is exposed to the outside. Thereby, the through-hole 15h for applying a voltage between the pair of electrode layers 12 of the polymer actuator element 13 from the pad electrode part 19p can be easily produced. Further, since the connecting member 17 serves as a receiving portion for the processing pressure when the cut is made using the mold, it is possible to easily perform the drilling processing. In addition, since the drilling process is performed at the connecting member 17 provided along with the polymer actuator element 13, adverse effects on the polymer actuator element 13 can be reduced.
最後に、図8(g)に示すように、余分な支持体SPを切断する切断工程PV6を行う。切断工程PV6では、封止部材15からはみ出している部分の支持体SPを、型を用いて切断している。 Finally, as shown in FIG. 8G, a cutting process PV6 for cutting the excess support SP is performed. In the cutting step PV6, the part of the support SP that protrudes from the sealing member 15 is cut using a mold.
このようにして、本発明の第1実施形態の封止高分子アクチュエータF11を作製することができる。 In this way, the sealed polymer actuator F11 of the first embodiment of the present invention can be manufactured.
以上のように構成された本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101における、効果について、以下に纏めて説明する。 The effects of the manufacturing method P101 for the sealed polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
本発明の第1実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF11の製造方法P101は、高分子アクチュエータ素子13に封止部材15である封止樹脂層J5と酸化シリコン膜のシリカ層S5を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子13を封止性能の良い封止部材15で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材15が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実にしかも容易に行うことができる。 In the manufacturing method P101 of the sealing polymer actuator F11 according to the first embodiment of the present invention, the sealing resin layer J5 as the sealing member 15 and the silica layer S5 of the silicon oxide film are formed on the polymer actuator element 13. Therefore, the polymer actuator element 13 can be easily sealed with the sealing member 15 having good sealing performance. In particular, since the polysilazane is irradiated with ultraviolet rays, the silicon oxide film sealing member 15 can be easily obtained. Therefore, the polysilazane is cured using a high temperature, or the silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus. In comparison, a silicon oxide film can be easily manufactured. As a result, the polymer actuator element 13 can be reliably and easily sealed.
また、パッド電極部19pに対応する位置の封止部材15に貫通孔15hを設ける孔加工工程P15を有しているので、パッド電極部19pから高分子アクチュエータ素子13の一対の電極層12間に電圧を印加することができる。このことにより、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができる封止高分子アクチュエータF11を容易に作製することができる。更に、また、高分子アクチュエータ素子13に併設させた接続部材17の部分で、孔明け加工を行っているので、高分子アクチュエータ素子13への悪影響を低減することができる方法である。 Further, since the sealing member 15 at a position corresponding to the pad electrode portion 19p has the hole processing step P15 in which the through hole 15h is provided, between the pad electrode portion 19p and the pair of electrode layers 12 of the polymer actuator element 13 is provided. A voltage can be applied. This makes it possible to easily produce a sealed polymer actuator F11 that has a simple shape and can prevent moisture from entering or discharging into the polymer actuator element 13. Furthermore, since the drilling process is performed at the connecting member 17 provided in the polymer actuator element 13, the adverse effect on the polymer actuator element 13 can be reduced.
[第2実施形態]
先ず、封止高分子アクチュエータF21について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF21の製造方法を説明する構成図であって、封止高分子アクチュエータF21の斜視図である。図10は、本発明の第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21を説明する構成図であって、図9に示すZ1側から見た上面図である。図11は、本発明の第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21を説明する構成図であって、図10に示すXI−XI線における断面図である。図12は、本発明の第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21を説明する構成図であって、図10に示すXII−XII線における断面図である。また、第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21は、第1実施形態に対し、封止樹脂層J5を設けていない構成が主に異なる。なお、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
First, the sealing polymer actuator F21 will be described. FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a manufacturing method of the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention, and is a perspective view of the sealed polymer actuator F21. FIG. 10 is a configuration diagram illustrating the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention, and is a top view as viewed from the Z1 side illustrated in FIG. FIG. 11 is a configuration diagram for explaining the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line XI-XI shown in FIG. FIG. 12 is a configuration diagram for explaining the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line XII-XII shown in FIG. Further, the sealing polymer actuator F21 of the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the sealing resin layer J5 is not provided. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
本発明の第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21は、図9及び図10に示すような外観を呈し、図11に示すように、一対の電極層12間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータ素子13と、高分子アクチュエータ素子13を全体的に包み込むように被覆する封止部材25と、を備えて構成される。他に、封止高分子アクチュエータF21には、図11及び図12に示すように、一対の電極層12のそれぞれと電気的に接続された一対の端子部材29と、高分子アクチュエータ素子13と併設された接続部材27と、を有している。 The sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention has an appearance as shown in FIGS. 9 and 10, and is deformed according to the voltage between the pair of electrode layers 12 as shown in FIG. The molecular actuator element 13 and a sealing member 25 that covers the polymer actuator element 13 so as to entirely wrap are configured. In addition, as shown in FIGS. 11 and 12, the sealing polymer actuator F <b> 21 is provided with a pair of terminal members 29 electrically connected to each of the pair of electrode layers 12 and the polymer actuator element 13. Connecting member 27.
先ず、封止高分子アクチュエータF21の高分子アクチュエータ素子13は、第1実施形態と同様な高分子アクチュエータ素子を用いており、図11に示すように、電解質層11と、電解質層11の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層12と、を備えて構成される。そして、一対の電極層12のそれぞれと電気的に接続した一対の端子部材29から電力を供給すると、一対の電極層12間の電圧に応じて、この高分子アクチュエータ素子13が変形するようになっている。 First, the polymer actuator element 13 of the sealing polymer actuator F21 uses the same polymer actuator element as in the first embodiment. As shown in FIG. 11, the electrolyte layer 11 and the thickness of the electrolyte layer 11 are the same. And a pair of electrode layers 12 provided on both sides in the direction. When electric power is supplied from a pair of terminal members 29 electrically connected to each of the pair of electrode layers 12, the polymer actuator element 13 is deformed according to the voltage between the pair of electrode layers 12. ing.
次に、封止高分子アクチュエータF21の封止部材25は、第1実施形態と同様に、図7(b)に例示するような骨格を有した酸化シリコン膜を用いており、高分子アクチュエータ素子13と一対の端子部材29の一部と接続部材27とを全体的に包み込むように、高分子アクチュエータ素子13に密着して被覆している。この封止部材25は、無機膜なので、一般に用いられている合成樹脂膜と比較して、水分を透過しないより優れたバリア性能を有している。従って、この封止部材25により、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実に行うことができる。 Next, as in the first embodiment, the sealing member 25 of the sealing polymer actuator F21 uses a silicon oxide film having a skeleton as illustrated in FIG. 13 and a part of the pair of terminal members 29 and the connecting member 27 are closely attached to and covered with the polymer actuator element 13. Since the sealing member 25 is an inorganic film, the sealing member 25 has better barrier performance that does not transmit moisture as compared with a synthetic resin film that is generally used. Therefore, the sealing member 25 can prevent moisture from entering or discharging into the polymer actuator element 13, and the polymer actuator element 13 can be reliably sealed.
次に、封止高分子アクチュエータF21の一対の端子部材29は、導電性の金属材からなり、矩形の形状をしている。一方の端子部材29Aは、図11に示すように、その一端側が高分子アクチュエータ素子13の一方の電極層12A(12)と当接して配設され、その他端側が封止部材25を貫通して外側に露出している。また、他方の端子部材29Bは、図示はしていないが、同様にして、その一端側が高分子アクチュエータ素子13の他方の電極層12B(12)と当接して配設され、その他端側が封止部材25を貫通して外側に露出している。この露出した他端側の端子部材29(29A、29B)から、高分子アクチュエータ素子13に電圧を付与することができる。 Next, the pair of terminal members 29 of the sealing polymer actuator F21 is made of a conductive metal material and has a rectangular shape. As shown in FIG. 11, one terminal member 29 </ b> A is disposed so that one end side thereof is in contact with one electrode layer 12 </ b> A (12) of the polymer actuator element 13 and the other end side penetrates the sealing member 25. Exposed outside. In addition, although not shown, the other terminal member 29B is disposed so that one end side thereof is in contact with the other electrode layer 12B (12) of the polymer actuator element 13, and the other end side is sealed. It penetrates the member 25 and is exposed to the outside. A voltage can be applied to the polymer actuator element 13 from the exposed terminal member 29 (29A, 29B) on the other end side.
最後に、封止高分子アクチュエータF21の接続部材27は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の合成樹脂を用い、シート状の形状をしており、図11に示すように、高分子アクチュエータ素子13の側端面に当接して併設されるとともに、図12に示すように、一対の端子部材29(29A、29B)の間に介在した位置に配設されている。この接続部材27が設けられたことで、封止高分子アクチュエータF21のこの部分を支持部分とすることができ、この部分の封止部材25の変形を防止し、封止部材25の耐性を向上させることができるので、封止部材25の封止効果を向上させることができる。 Finally, the connection member 27 of the sealing polymer actuator F21 is made of a synthetic resin such as polyethylene terephthalate (PET) and has a sheet shape. As shown in FIG. As shown in FIG. 12, it is disposed at a position interposed between the pair of terminal members 29 (29A, 29B). By providing this connection member 27, this portion of the sealing polymer actuator F21 can be used as a support portion, and the deformation of the sealing member 25 in this portion is prevented, and the resistance of the sealing member 25 is improved. Therefore, the sealing effect of the sealing member 25 can be improved.
以上のように、本発明の第2実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF21は、高分子アクチュエータ素子13と一対の端子部材29(29A、29B)の一部と接続部材27とを封止部材25で被覆し、露出した一対の端子部材29(29A、29B)から、高分子アクチュエータ素子13の一対の電極層12(12A、12B)間に電圧を印加することができる。これにより、封止高分子アクチュエータF21は、封止部材25によって外部と遮断されて封止されているので、シンプルな形状でありながら、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出を防ぐことができ、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実に行うことができる。更に、封止部材25として、優れたバリア性能を有している酸化シリコン膜を用いて構成しているので、高分子アクチュエータ素子13に対する水分の侵入或いは放出をより防ぐことができる。 As described above, the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention includes the polymer actuator element 13, a part of the pair of terminal members 29 (29A, 29B), and the connection member 27 as a sealing member. A voltage can be applied between the pair of electrode members 12 (12A, 12B) of the polymer actuator element 13 from the exposed pair of terminal members 29 (29A, 29B). Thereby, since the sealing polymer actuator F21 is sealed off from the outside by the sealing member 25, it is possible to prevent moisture from entering or discharging into the polymer actuator element 13 while having a simple shape. In addition, the polymer actuator element 13 can be reliably sealed. Furthermore, since the sealing member 25 is formed using a silicon oxide film having excellent barrier performance, it is possible to further prevent moisture from entering or discharging from the polymer actuator element 13.
次に、封止高分子アクチュエータF21の製造方法P102について説明する。図13は、本発明の第2実施形態における封止高分子アクチュエータF21の製造方法P102を説明する断面工程図であって、図13(a)は、配設工程PS1の途中を示し、図13(b)は、配設工程PS1の終了後を示し、図13(c)は、被覆工程P23の終了後を示し、図13(d)は、紫外線照射工程P24の終了後を示し、図13(e)は、切断工程PV6の終了後を示している。 Next, the manufacturing method P102 of the sealing polymer actuator F21 will be described. FIG. 13 is a cross-sectional process diagram illustrating a manufacturing method P102 of the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 (a) shows the middle of the disposing process PS1, and FIG. (B) shows the end of the disposing step PS1, FIG. 13 (c) shows the end of the covering step P23, FIG. 13 (d) shows the end of the ultraviolet irradiation step P24, and FIG. (E) has shown after completion | finish of the cutting process PV6.
本発明の第2実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF21の製造方法P102は、先ず、図13(a)及び図13(b)に示すように、各部材を配設する配設工程PS1を行う。この配設工程PS1は、図示していないキャリアフィルム上に、図13(a)に示すように、一方の端子部材29A、高分子アクチュエータ素子13及び接続部材27を載置する。なお、一方の端子部材29Aには、その後の工程中で把持される支持部Spが設けられている。 In the manufacturing method P102 of the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention, first, as shown in FIGS. 13A and 13B, the disposing step PS1 for disposing each member is performed. Do. In the disposing step PS1, as shown in FIG. 13A, one terminal member 29A, the polymer actuator element 13, and the connecting member 27 are placed on a carrier film (not shown). One terminal member 29A is provided with a support portion Sp to be gripped in the subsequent process.
次に、配設工程PS1は、図13(b)に示すように、他方の端子部材29Bを高分子アクチュエータ素子13の電極層12B側に配設する。その際に、電気的接続を確実にするためと端子部材29Aに設けられた支持部Spを把持して移動できるために、高分子アクチュエータ素子13の電極層12(12A、12B)と一対の端子部材29(29A、29B)と、を導電性接着剤で接着させおく。 Next, in the disposing step PS1, as shown in FIG. 13B, the other terminal member 29B is disposed on the electrode layer 12B side of the polymer actuator element 13. At that time, the electrode layer 12 (12A, 12B) of the polymer actuator element 13 and the pair of terminals are provided to ensure electrical connection and to be able to grip and move the support portion Sp provided on the terminal member 29A. The member 29 (29A, 29B) is adhered with a conductive adhesive.
次に、封止部材25を形成する工程を行う。 Next, the process of forming the sealing member 25 is performed.
先ず、図13(c)に示すように、高分子アクチュエータ素子13の外側に、図7(a)に示すポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)を塗布する被覆工程P23を行う。この被覆工程P23は、高分子アクチュエータ素子13を液状のポリシラザンが満たされた容器にディッピングした後、引き上げて、所望の膜厚になるまで試料を回転している。 First, as shown in FIG. 13C, a coating process P23 for applying polysilazane (perhydropolysilazane) shown in FIG. 7A to the outside of the polymer actuator element 13 is performed. In the covering step P23, after the polymer actuator element 13 is dipped in a container filled with liquid polysilazane, the polymer actuator element 13 is pulled up and rotated until a desired film thickness is obtained.
次に、図13(d)に示すように、ポリシラザンに紫外線を照射する紫外線照射工程P24を行う。この紫外線照射工程P24は、高分子アクチュエータ素子13にポリシラザンが被覆された試料に、エキシマランプを用いて、波長が172nmの紫外線を照射する。これにより、図7(a)に示すポリシラザンが、図7(b)に示す酸化シリコン膜となり、封止部材25が形成される。これにより、高分子アクチュエータ素子13を封止性能の良い封止部材25で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材25が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。 Next, as shown in FIG. 13D, an ultraviolet irradiation step P24 for irradiating the polysilazane with ultraviolet rays is performed. In the ultraviolet irradiation step P24, the sample in which the polymer actuator element 13 is coated with polysilazane is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm using an excimer lamp. As a result, the polysilazane shown in FIG. 7A becomes the silicon oxide film shown in FIG. 7B, and the sealing member 25 is formed. Thereby, the polymer actuator element 13 can be easily sealed with the sealing member 25 having good sealing performance. In particular, since the polysilazane is irradiated with ultraviolet rays to easily obtain the silicon oxide film sealing member 25, the polysilazane is cured using a high temperature, or the silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus. In comparison, a silicon oxide film can be easily manufactured.
最後に、図13(e)に示すように、余分な支持部Spを切断する切断工程PV6を行う。切断工程PV6では、型を用いて、支持部Spを切断している。 Finally, as shown in FIG. 13 (e), a cutting step PV6 for cutting the excess support portion Sp is performed. In the cutting step PV6, the support portion Sp is cut using a mold.
このようにして、本発明の第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21を作製することができる。 In this way, the sealed polymer actuator F21 of the second embodiment of the present invention can be produced.
以上のように構成された本発明の第2実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF21の製造方法P102における、効果について、以下に纏めて説明する。 The effects of the manufacturing method P102 for the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
本発明の第2実施形態に係わる封止高分子アクチュエータF21の製造方法P102は、高分子アクチュエータ素子13に酸化シリコン膜の封止部材25を形成する工程を有しているので、高分子アクチュエータ素子13を封止性能の良い封止部材25で容易に封止することができる。特に、ポリシラザンに紫外線を照射して酸化シリコン膜の封止部材25が容易に得られるので、高温を用いてポリシラザンを硬化する場合や高価な真空装置を用いて酸化シリコン膜を成膜する場合と比較して、容易に酸化シリコン膜を作製することができる。これらのことにより、高分子アクチュエータ素子13の封止を確実にしかも容易に行うことができる。 Since the manufacturing method P102 of the sealed polymer actuator F21 according to the second embodiment of the present invention includes the step of forming the silicon oxide film sealing member 25 on the polymer actuator element 13, the polymer actuator element 13 can be easily sealed with the sealing member 25 having good sealing performance. In particular, since the polysilazane is irradiated with ultraviolet rays to easily obtain the silicon oxide film sealing member 25, the polysilazane is cured using a high temperature, or the silicon oxide film is formed using an expensive vacuum apparatus. In comparison, a silicon oxide film can be easily manufactured. As a result, the polymer actuator element 13 can be reliably and easily sealed.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, it can deform | transform and implement as follows, These embodiments also belong to the technical scope of this invention.
<変形例1>
上記第1実施形態では、樹脂層形成工程P12及び被覆工程P13において、支持体SPを掴んで工程を行っていたが、端子部材19のパッド電極部19pに対応する位置を治具で掴み、工程を行うようにしても良い。これにより、治具で掴んだ部分には、封止樹脂層J5及びシリカ層S5が形成されず、治具から取り外した際には、この部分に開口部が自ずと形成される。このことにより、この開口部を貫通孔とし、貫通孔15hを設ける孔加工工程P15を省略することができるので、封止高分子アクチュエータF11の作製を容易にすることができる。
<Modification 1>
In the first embodiment, in the resin layer forming step P12 and the covering step P13, the process is performed by grasping the support SP, but the position corresponding to the pad electrode portion 19p of the terminal member 19 is grasped by the jig, May be performed. As a result, the sealing resin layer J5 and the silica layer S5 are not formed in the portion gripped by the jig, and an opening is naturally formed in this portion when removed from the jig. This makes it possible to omit the hole processing step P15 in which the opening is formed as a through-hole and to provide the through-hole 15h, so that the sealing polymer actuator F11 can be easily manufactured.
<変形例2>
上記第1実施形態では、封止樹脂層J5として、パラキシリレン系ポリマーを蒸着により形成したが、封止樹脂層J5はポリマーフィルムにて形成されていても良い。この場合に、封止樹脂層J5と高分子アクチュエータ素子13の間に粘着剤を介していても良い。封止樹脂層J5として用いることができるポリマーフィルムとしては、透湿性の小さいポリマーが好ましく、さらに無機膜を蒸着して透湿性を抑えたフィルムを用いても良い。
<Modification 2>
In the first embodiment, the paraxylylene-based polymer is formed by vapor deposition as the sealing resin layer J5. However, the sealing resin layer J5 may be formed of a polymer film. In this case, an adhesive may be interposed between the sealing resin layer J5 and the polymer actuator element 13. As the polymer film that can be used as the sealing resin layer J5, a polymer having low moisture permeability is preferable, and a film in which moisture permeability is suppressed by vapor deposition of an inorganic film may be used.
<変形例3>
上記第2実施形態の封止高分子アクチュエータF21の外側に、更に封止樹脂層を形成してもよい。
<Modification 3>
A sealing resin layer may be further formed outside the sealing polymer actuator F21 according to the second embodiment.
<変形例4>
上記実施形態では、接続部材(17、27)を好適に用いたが、接続部材(17、27)を用いない構成でも良い。
<Modification 4>
In the said embodiment, although the connection member (17, 27) was used suitably, the structure which does not use a connection member (17, 27) may be sufficient.
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.
12、12A、12B 電極層
13 高分子アクチュエータ素子
15、25 封止部材
J5 封止樹脂層
P12 樹脂層形成工程
P13、P23 被覆工程
P14、P24 紫外線照射工程
F11、F21 封止高分子アクチュエータ
P101、P102 封止高分子アクチュエータの製造方法
12, 12A, 12B Electrode layer 13 Polymer actuator element 15, 25 Sealing member J5 Sealing resin layer P12 Resin layer forming process P13, P23 Covering process P14, P24 Ultraviolet irradiation process F11, F21 Sealing polymer actuator P101, P102 Manufacturing method of sealing polymer actuator
Claims (1)
前記高分子アクチュエータ素子を全体的に包み込むように被覆する封止部材と、を備えた封止高分子アクチュエータの製造方法であって、
前記高分子アクチュエータ素子に前記封止部材である封止樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記封止樹脂層の外側にポリシラザンを塗布する被覆工程と、
前記ポリシラザンに紫外線を照射して前記ポリシラザンを前記封止部材である酸化シリコン膜とする紫外線照射工程と、を有することを特徴とする封止高分子アクチュエータの製造方法。 A polymer actuator element that deforms according to a voltage between a pair of electrode layers;
A sealing member that covers the polymer actuator element so as to entirely enclose the polymer actuator element,
A resin layer forming step of forming a sealing resin layer as the sealing member on the polymer actuator element;
A coating step of applying polysilazane to the outside of the sealing resin layer;
An ultraviolet irradiation step of irradiating the polysilazane with ultraviolet rays to use the polysilazane as a silicon oxide film as the sealing member.
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