JP2008182443A - Composite material vibrator - Google Patents

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JP2008182443A JP2007013835A JP2007013835A JP2008182443A JP 2008182443 A JP2008182443 A JP 2008182443A JP 2007013835 A JP2007013835 A JP 2007013835A JP 2007013835 A JP2007013835 A JP 2007013835A JP 2008182443 A JP2008182443 A JP 2008182443A
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Shinsuke Uchida
晋介 内田
Kiyotaka Sakurada
清恭 桜田
Ichiro Nakamura
一郎 中村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material vibrator capable of reducing the attenuation coefficient of a vibration in reflection layers and raising electric characteristics and vibration characteristics. <P>SOLUTION: The composite material vibrator 1 is configured that supporting members 5, 6 are coupled to a piezoelectric resonator 2 acting as a vibrating member through the reflection layers 3, 4, an acoustic impedance value Z<SB>2</SB>of the reflection layers 3, 4 is set to be smaller than the acoustic impedance values Z<SB>1</SB>, Z<SB>3</SB>of the piezoelectric resonator 2, and the supporting members 5, 6; and that the vibration from the piezoelectric resonator 2 acting as the vibration member is reflected at interfaces between the reflection layers 3, 4 and the supporting members 5, 6. The reflection layers 3, 4 are formed of the hardener of a thermoset resin composite containing a thermoset resin, a curing agent, and polystyrene particles. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、音響インピーダンスが異なる複数の材料部分が結合された複合材料振動装置に関し、例えば、圧電素子などの振動部材に該振動部材とは異なる音響インピーダンスを有する反射層が連結されており、該反射層が熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料振動装置に関する。   The present invention relates to a composite material vibration device in which a plurality of material portions having different acoustic impedances are combined.For example, a reflective layer having an acoustic impedance different from that of the vibration member is connected to a vibration member such as a piezoelectric element, The present invention relates to a composite material vibration device whose reflection layer is made of a thermosetting resin composition.

従来、圧電共振子や圧電フィルタを構成する圧電共振部品として、圧電振動子素子の上下にケース基板を積層した構造のものが広く用いられている。この場合、圧電素子の圧電振動部の振動を妨げないための空間を積層体内に形成しなければならない。従って、積層されるケース基板の圧電素子側の面に空洞を形成するための凹部を形成する方法、あるいは圧電基板にケース基板を積層するにあたり、空洞を形成するための接着剤塗布エリアを空洞を除いた領域とする方法などが用いられていた。そのため、圧電振動部の振動を妨げないための空洞を上記のようにして形成しなければならず、小型化が困難であった。また、コストを削減することも困難であった。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a piezoelectric resonance component constituting a piezoelectric resonator or a piezoelectric filter, a structure in which a case substrate is laminated above and below a piezoelectric vibrator element has been widely used. In this case, a space for preventing the vibration of the piezoelectric vibration portion of the piezoelectric element must be formed in the laminate. Therefore, a method for forming a recess for forming a cavity on the surface of the case substrate to be laminated on the surface of the piezoelectric element, or when laminating the case substrate on the piezoelectric substrate, the adhesive application area for forming the cavity is defined as a cavity. A method of removing the area was used. For this reason, the cavity for preventing the vibration of the piezoelectric vibrating portion has to be formed as described above, which makes it difficult to reduce the size. It was also difficult to reduce costs.

このようなを問題を解決するものとして、下記の特許文献1には、比較的簡単な構造で振動部材の振動特性に殆ど影響を与えることなく、振動部材を支持することができ、小型化が容易な複合材料振動装置が開示されている。この複合材料振動装置では、振動発生源となる振動部材に、反射層を介して保持部材が連結されている。振動部材の音響インピーダンス値に比べて、反射層の音響インピーダンス値が小さくされており、かつ反射層の音響インピーダンス値に比べて、保持部材の音響インピーダンス値が高くされている。それによって、反射層と保持部材との界面において、振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されている。従って、保持部材を用いて支持した場合であっても、振動部材の振動に影響を与え難い。よって、空洞の形成といった煩雑な製造工程を必要としない。   In order to solve this problem, Patent Document 1 below can support a vibrating member with a relatively simple structure and hardly affect the vibration characteristics of the vibrating member, and can be downsized. An easy composite vibration device is disclosed. In this composite material vibration device, a holding member is connected to a vibration member serving as a vibration generation source via a reflective layer. The acoustic impedance value of the reflective layer is made smaller than the acoustic impedance value of the vibrating member, and the acoustic impedance value of the holding member is made higher than the acoustic impedance value of the reflective layer. Thereby, the vibration propagated from the vibrating member to the reflective layer is reflected at the interface between the reflective layer and the holding member. Therefore, even if it is supported using the holding member, it is difficult to affect the vibration of the vibration member. Therefore, a complicated manufacturing process such as formation of a cavity is not required.

また、特許文献1では、上記反射層のヤング率及び温度特性などを調整することにより、複合材料振動装置の特性を調整することができる旨が指摘されている。このような調整を果たすために、反射層を構成するエポキシ樹脂等に、ガラスバルーンあるいは樹脂バルーンが分散されている。   Patent Document 1 points out that the characteristics of the composite material vibration device can be adjusted by adjusting the Young's modulus and temperature characteristics of the reflective layer. In order to achieve such adjustment, a glass balloon or a resin balloon is dispersed in an epoxy resin or the like constituting the reflective layer.

他方、下記の特許文献2にも、同様の複合材料振動装置が開示されている。ここでは、反射層を構成する材料として、エポキシ樹脂及び硬化剤を含み、エポキシ樹脂及び硬化剤の内、少なくとも一方がシクロアルカンを有するエポキシ樹脂組成物が用いられている。それによって、反射層における音速を低くすることができ、電気特性に優れた複合材料振動装置を得ることができるとされている。   On the other hand, the same composite material vibration device is also disclosed in Patent Document 2 below. Here, an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a curing agent, and at least one of the epoxy resin and the curing agent having a cycloalkane is used as a material constituting the reflective layer. Accordingly, it is said that the sound velocity in the reflective layer can be lowered and a composite material vibration device having excellent electrical characteristics can be obtained.

また、下記の特許文献3には、同様の複合材料振動装置において、反射層を構成する材料として、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、シリコーン化合物とを含む熱硬化性樹脂組成物が示されている。ここでは、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂等が示されており、硬化剤としてアミン類などの様々な硬化剤が示されている。また、上記シリコーン化合物を含有させることにより、音速及び減衰係数を低くすることができ、それによって電気特性を高めることができるとされている。
特開2004−48708号公報 特開2005−176323号公報 WO2005/050838A1
Patent Document 3 below shows a thermosetting resin composition containing a thermosetting resin, a curing agent, and a silicone compound as materials constituting the reflective layer in the same composite material vibration device. ing. Here, an epoxy resin or the like is shown as the thermosetting resin, and various curing agents such as amines are shown as the curing agent. In addition, it is said that the inclusion of the silicone compound can lower the sound velocity and the attenuation coefficient, thereby improving the electrical characteristics.
JP 2004-48708 A JP 2005-176323 A WO2005 / 0500838A1

特許文献1〜3に記載のような複合材料振動装置では、反射層と保持部材との界面において、振動部材から反射層に伝播してきた振動を確実に反射させることが求められる。加えて、振動特性や電気特性を損なわないためには、反射層における音速が低く、減衰係数が低いことが強く求められる。   In the composite material vibration device described in Patent Documents 1 to 3, it is required to reliably reflect the vibration propagated from the vibration member to the reflection layer at the interface between the reflection layer and the holding member. In addition, in order not to impair vibration characteristics and electrical characteristics, it is strongly required that the sound velocity in the reflective layer is low and the attenuation coefficient is low.

特許文献1では、反射層に要求される特性として、反射層の密度及びヤング率については述べられているが、減衰係数については何ら言及されていない。   Patent Document 1 describes the density and Young's modulus of the reflective layer as characteristics required for the reflective layer, but does not mention any attenuation coefficient.

また、特許文献2では、反射層の音速及び音響インピーダンスを低下させる方法については述べられているが、反射層の減衰係数を低下させることについては述べられていない。   Further, Patent Document 2 describes a method for reducing the sound speed and acoustic impedance of the reflective layer, but does not describe reducing the attenuation coefficient of the reflective layer.

他方、特許文献3では、上記のように、シリコーン化合物を配合することにより、反射層の減衰係数及び音速を低め得る旨が述べられている。   On the other hand, Patent Document 3 states that the attenuation coefficient and sound velocity of the reflective layer can be lowered by blending a silicone compound as described above.

しかしながら、上記特許文献3では、シリコーン化合物として、シリコーンオイルやシリコーンゴムなども示されており、シリコーンオイルあるいはシリコーンゴムを反射層に混合すると、減衰係数は逆に増大し、複合材料振動装置の振動特性が悪化するおそれがあった。   However, in the above-mentioned Patent Document 3, silicone oil, silicone rubber, or the like is also shown as a silicone compound. When silicone oil or silicone rubber is mixed with the reflective layer, the damping coefficient increases conversely, and the vibration of the composite material vibration device is increased. There was a possibility that the characteristics deteriorated.

上記シリコーン化合物として、シリコーン樹脂粉末をエポキシ樹脂等と混合した場合には、エポキシ樹脂の減衰係数に比べて、減衰係数をあまり上昇させることなく、音響インピーダンスを低くすることができる。しかしながら、例えば、電気特性である位相最大値θmaxの上昇度合いは小さくなり、複合材料振動装置の振動特性を十分に改善することはできなかった。 When the silicone resin powder is mixed with an epoxy resin or the like as the silicone compound, the acoustic impedance can be lowered without significantly increasing the attenuation coefficient as compared with the attenuation coefficient of the epoxy resin. However, for example, the degree of increase in the phase maximum value θ max , which is an electrical characteristic, is small, and the vibration characteristics of the composite material vibration device cannot be sufficiently improved.

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、振動部材に反射層を介して保持部材が連結されている複合材料振動装置であって、反射層において、反射層に伝播してきた振動の減衰係数及び音速を効果的に低くすることができ、それによって保持部材により支持した場合の複合材料振動装置の振動特性の劣化が生じ難い、複合材料振動装置を提供することにある。   An object of the present invention is a composite material vibration device in which a holding member is connected to a vibration member via a reflection layer in view of the above-described state of the art, and in the reflection layer, vibrations propagated to the reflection layer. It is an object of the present invention to provide a composite material vibration device that can effectively reduce the damping coefficient and the speed of sound, thereby preventing the vibration characteristics of the composite material vibration device from being deteriorated when supported by a holding member.

本発明によれば、第1の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、振動発生源となる振動部材と、第1の音響インピーダンス値Zよりも低い第2の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、前記振動部材に連結された反射層と、前記第2の音響インピーダンス値Zよりも大きな第3の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、前記反射層の前記振動部材が連結されている側とは反対側に連結された保持部材とを備え、反射層と保持部材との界面において振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されている複合材料振動装置であって、前記反射層が、熱硬化性樹脂、硬化剤及びポリスチレン系粒子を含む熱硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする、複合材料振動装置が提供される。 According to the present invention comprises of a material having a first acoustic impedance value Z 1, a vibration member comprising a vibration generating source, a first second acoustic impedance Z 2 is lower than the acoustic impedance Z 1 A reflective layer made of a material and connected to the vibrating member, and made of a material having a third acoustic impedance value Z3 larger than the second acoustic impedance value Z2, and the vibrating member of the reflective layer is connected A composite material vibration comprising a holding member connected to the opposite side to the opposite side and configured to reflect vibration propagating from the vibrating member to the reflective layer at an interface between the reflective layer and the holding member A composite material vibration device is provided, wherein the reflective layer is made of a thermosetting resin composition including a thermosetting resin, a curing agent, and polystyrene-based particles.

好ましくは、上記ポリスチレン系粒子は、熱硬化性樹脂組成物中10〜56重量%の割合で該樹脂組成物中に含有されている。この場合、ポリスチレン系粒子の配合により、反射層の減衰係数をより一層低くすることが可能である。   Preferably, the polystyrene-based particles are contained in the resin composition at a ratio of 10 to 56% by weight in the thermosetting resin composition. In this case, the attenuation coefficient of the reflective layer can be further reduced by blending polystyrene-based particles.

上記熱硬化性樹脂としては、好ましくは、エポキシ樹脂が用いられ、その場合には、エポキシ樹脂及び硬化剤からなる硬化系により、保持部材を振動部材に対して、強固に接合することができ、機械的強度に優れた複合材料振動装置を提供することができる。   As the thermosetting resin, preferably, an epoxy resin is used. In this case, the holding member can be firmly bonded to the vibration member by a curing system composed of an epoxy resin and a curing agent. A composite material vibration device excellent in mechanical strength can be provided.

本発明に係る複合材料振動装置では、反射層が、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、ポリスチレン系粒子とを含む熱硬化性樹脂組成物からなるため、上記ポリスチレン系粒子の配合により、反射層における振動の減衰係数を十分小さくすることができる。従って、複合材料振動装置の振動特性を高めることができ、振動部材が、例えば圧電素子などの電気機械変換素子である場合には、電気特性の向上を図ることが可能となる。   In the composite material vibration device according to the present invention, the reflective layer is composed of a thermosetting resin composition containing a thermosetting resin, a curing agent, and polystyrene particles. The damping coefficient of vibration at can be made sufficiently small. Therefore, the vibration characteristics of the composite material vibration device can be improved, and when the vibration member is an electromechanical transducer such as a piezoelectric element, the electric characteristics can be improved.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例に係る複合材料振動装置の分解斜視図であり、図2は外観を示す斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a composite material vibration device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an appearance.

本実施例の複合材料振動装置1では、振動部材としての圧電共振子2が用いられている。圧電共振子2は、矩形板状の形状を有するチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなるセラミック板を用いて構成されている。該セラミック板は、厚み方向に分極処理されている。また、セラミック板の上面中央には、励振電極11が形成されている。図1では図示されていないが、下面中央にも、励振電極が形成されている。励振電極11は、セラミック板の一方の端面に至るように形成された引出電極11aに電気的に接続されている。セラミック板の下面においても、励振電極が、セラミック板の他方端面に至る引出電極に接続されている。   In the composite material vibration device 1 of the present embodiment, a piezoelectric resonator 2 is used as a vibration member. The piezoelectric resonator 2 is configured using a ceramic plate made of a lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramic having a rectangular plate shape. The ceramic plate is polarized in the thickness direction. An excitation electrode 11 is formed at the center of the upper surface of the ceramic plate. Although not shown in FIG. 1, an excitation electrode is also formed at the center of the lower surface. The excitation electrode 11 is electrically connected to an extraction electrode 11a formed so as to reach one end face of the ceramic plate. Also on the lower surface of the ceramic plate, the excitation electrode is connected to the extraction electrode reaching the other end surface of the ceramic plate.

励振電極11と下面の励振電極との間に交流電圧を印加することにより、圧電共振子2は厚み縦振動モードで励振される。なお、セラミック板の音響インピーダンス値Zは、18.8×10N・s・m−3である。 By applying an AC voltage between the excitation electrode 11 and the excitation electrode on the lower surface, the piezoelectric resonator 2 is excited in the thickness longitudinal vibration mode. Note that the acoustic impedance Z 1 of the ceramic plate is 18.8 × 10 6 N · s · m -3.

圧電共振子2の上面及び下面には、第1,第2の反射層3,4が積層されている。反射層3,4の外側面には、すなわち圧電共振子2が連結されている面とは反対側の面には、第1,第2の保持部材5,6が積層されている。反射層3,4を構成している材料は、使用前は液体であり、乾燥や化学反応などにより固体化する接着性材料である。   First and second reflective layers 3 and 4 are laminated on the upper and lower surfaces of the piezoelectric resonator 2. First and second holding members 5 and 6 are laminated on the outer surfaces of the reflective layers 3 and 4, that is, on the surface opposite to the surface to which the piezoelectric resonator 2 is connected. The material constituting the reflective layers 3 and 4 is an adhesive material that is liquid before use and solidifies by drying or chemical reaction.

より具体的には、本実施形態では、反射層3,4は、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、ポリスチレン系粒子とを含む熱硬化性樹脂組成物からなる。この熱硬化性樹脂組成物が硬化することにより、すなわち反射層3,4の接着力を利用して、保持部材5,6が圧電共振子2に強固に接合されている。   More specifically, in this embodiment, the reflection layers 3 and 4 are made of a thermosetting resin composition containing a thermosetting resin, a curing agent, and polystyrene-based particles. When the thermosetting resin composition is cured, that is, the holding members 5 and 6 are firmly bonded to the piezoelectric resonator 2 using the adhesive force of the reflective layers 3 and 4.

ところで、本実施形態では、上記熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、第2の音響インピーダンス値Zを有する。この第2の音響インピーダンス値Zは、第1の音響インピーダンス値Z=18.8×10N・s・m−3よりも小さくされている。 Incidentally, in the present embodiment, a cured product of the thermosetting resin composition has a second acoustic impedance Z 2. The second acoustic impedance value Z 2 is smaller than the first acoustic impedance value Z 1 = 18.8 × 10 6 N · s · m −3 .

この熱硬化性樹脂組成物の詳細については、後ほど説明することとする。   Details of the thermosetting resin composition will be described later.

保持部材5,6は、本実施例では、セラミックスにより構成されており、その音響インピーダンス値、すなわち第3の音響インピーダンス値Zは、18.8×10N・s・m−3であり、第2の音響インピーダンス値Zよりも高い。 In the present embodiment, the holding members 5 and 6 are made of ceramics, and the acoustic impedance value thereof, that is, the third acoustic impedance value Z 3 is 18.8 × 10 6 N · s · m −3 . , higher than the second acoustic impedance Z 2.

なお、保持部材5,6は矩形板状の形状を有するセラミック板により構成されている。下方の保持部材6の上面には、一対の容量電極12,13が形成されている。容量電極12,13と保持部材6を介して対向するように、保持部材6の下面中央に容量電極(図示せず)が形成されている。容量電極12,13及び下面の容量電極により、保持部材6にコンデンサが構成されている。   The holding members 5 and 6 are made of a ceramic plate having a rectangular plate shape. A pair of capacitive electrodes 12 and 13 are formed on the upper surface of the lower holding member 6. A capacitive electrode (not shown) is formed at the center of the lower surface of the holding member 6 so as to face the capacitive electrodes 12 and 13 via the holding member 6. A capacitor is formed in the holding member 6 by the capacitive electrodes 12 and 13 and the capacitive electrode on the lower surface.

図1に示されている各部材を積層してなる積層体の一方の端面に、図2に示されている外部電極14が形成されている。また、積層体の他方端面にも外部電極15が形成されている。外部電極14,15は、それぞれ、圧電共振子2の励振電極11及び下面の励振電極に電気的に接続されている。   The external electrode 14 shown in FIG. 2 is formed on one end face of the laminate formed by laminating the members shown in FIG. An external electrode 15 is also formed on the other end surface of the laminate. The external electrodes 14 and 15 are electrically connected to the excitation electrode 11 of the piezoelectric resonator 2 and the excitation electrode on the lower surface, respectively.

また、外部電極14,15は、それぞれ、容量電極12,13に電気的に接続されている。   The external electrodes 14 and 15 are electrically connected to the capacitive electrodes 12 and 13, respectively.

従って、外部電極14,15と保持部材6の下面に形成された容量電極と外部と電気的に接続することにより、3端子型の容量内蔵型圧電発振子として複合材料振動装置1が動作する。   Therefore, by electrically connecting the external electrodes 14 and 15 and the capacitance electrode formed on the lower surface of the holding member 6 to the outside, the composite material vibration device 1 operates as a three-terminal type capacitor with built-in capacitance.

本実施例の複合材料振動装置1では、振動部材としての圧電共振子2の上面及び下面に第1,第2の反射層3,4が連結されており、各反射層3,4の圧電共振子2に連結されている側とは反対側の面に保持部材5,6が連結されている。従って、圧電共振子2の振動を妨げないための空洞は形成されていない。よって、空洞を形成する必要がないため、小型化及びコストの低減を果たし得る。   In the composite material vibration device 1 of the present embodiment, the first and second reflection layers 3 and 4 are connected to the upper and lower surfaces of the piezoelectric resonator 2 as a vibration member. Holding members 5 and 6 are connected to the surface opposite to the side connected to the child 2. Accordingly, a cavity for preventing the vibration of the piezoelectric resonator 2 is not formed. Therefore, since it is not necessary to form a cavity, it is possible to achieve downsizing and cost reduction.

上記のように空洞を省略し得るのは、反射層3,4の音響インピーダンス値Zが、圧電共振子2及び保持部材5,6を構成している材料の音響インピーダンス値Z,Zよりも小さいためである。このような第1,第3の音響インピーダンス値Z,Zよりも低い音響インピーダンス値Zを有する反射層を設けることにより、反射層と保持部材との界面で圧電共振子側から伝播してきた振動を反射させ得ることは、前述した特許文献1〜3等にも開示されており、本願出願以前より公知である。 The reason why the cavity can be omitted as described above is that the acoustic impedance value Z 2 of the reflective layers 3 and 4 is the acoustic impedance value Z 1 and Z 3 of the material constituting the piezoelectric resonator 2 and the holding members 5 and 6. It is because it is smaller than. Providing such a reflective layer having an acoustic impedance value Z 2 lower than the first and third acoustic impedance values Z 1 and Z 3 allows propagation from the piezoelectric resonator side at the interface between the reflective layer and the holding member. The ability to reflect vibrations is also disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like described above, and has been known since before the filing of the present application.

本実施形態の特徴は、上記反射層3,4が、ポリスチレン系粒子を含む上記熱硬化性樹脂組成物からなることにある。すなわち、ポリスチレン系粒子を配合することにより、反射層3,4による振動の減衰係数を効果的に低めることができ、それによって、複合材料振動装置の電気特性を高めることができる。   The feature of this embodiment is that the reflective layers 3 and 4 are made of the thermosetting resin composition containing polystyrene particles. That is, by blending polystyrene-based particles, the damping coefficient of vibration by the reflective layers 3 and 4 can be effectively lowered, and thereby the electrical characteristics of the composite material vibration device can be enhanced.

上記熱硬化性樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。好ましくは、硬化物の機械的強度に優れ、圧電共振子に保持部材を強固に接着することができるので、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが望ましい。   The thermosetting resin used in the thermosetting resin composition is not particularly limited. For example, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl ester resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, polyimide resin. And so on. Preferably, the cured product is excellent in mechanical strength, and the holding member can be firmly bonded to the piezoelectric resonator. Therefore, it is desirable to use an epoxy resin as the thermosetting resin.

エポキシ樹脂としては、特に限定されず、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、芳香族アミン型エポキシ樹脂、フェノール系多官能型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等が挙げられる。   The epoxy resin is not particularly limited. For example, bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, ortho cresol novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, aralkyl type epoxy. Resin, halogenated epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, naphthalene novolak type epoxy resin, aromatic amine type epoxy resin, phenol polyfunctional epoxy resin, dicyclopentadiene phenol type epoxy resin, tetraglycidyl-1,3- Examples include bisaminomethylcyclohexane.

また、前記エポキシ樹脂は1種のみが用いられても良く、また2種類以上が併用されていても良い。   Moreover, only 1 type may be used for the said epoxy resin, and 2 or more types may be used together.

また、上記硬化剤としては、熱硬化性樹脂を硬化させる適宜の化合物が用いられる。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合には、例えば、アミン類、脂肪族ポリアミン類、変性脂肪族ポリアミン類、酸無水物、フェノール、イミダゾール類、エポキシアダクトイミダゾール、アミンアダクト、ジアミノジフェニルスルフォン等が挙げられる。上記硬化剤としては、より具体的には、2,4−ジアミノ−6−〔2’−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物を用いることができる。さらに、前記硬化剤は1種類で用いても良く、また2種類以上を混合して用いても良い。   As the curing agent, an appropriate compound that cures the thermosetting resin is used. When the thermosetting resin is an epoxy resin, for example, amines, aliphatic polyamines, modified aliphatic polyamines, acid anhydrides, phenols, imidazoles, epoxy adduct imidazoles, amine adducts, diaminodiphenyl sulfone, etc. Can be mentioned. More specifically, an isocyanuric acid adduct of 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine can be used as the curing agent. Furthermore, the said hardening | curing agent may be used by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

本実施形態の特徴は、上記熱硬化性樹脂及び硬化剤に加えて、ポリスチレン系粒子が配合されていることにある。ポリスチレン系粒子の配合により、反射層3,4における減衰係数を低めることができる。   A feature of the present embodiment is that polystyrene particles are blended in addition to the thermosetting resin and the curing agent. By blending the polystyrene-based particles, the attenuation coefficient in the reflective layers 3 and 4 can be lowered.

上記ポリスチレン系粒子を構成するポリスチレン系の樹脂としては、スチレンの単独重合体であるポリスチレンの他、スチレンと他のモノマーとの共重合体を適宜用いることができる。このような共重合体としては、ポリスチレン−ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体などを挙げることができる。   As the polystyrene-based resin constituting the polystyrene-based particles, a copolymer of styrene and another monomer can be used as appropriate in addition to polystyrene, which is a homopolymer of styrene. Examples of such a copolymer include polystyrene-divinylbenzene copolymer and styrene-acrylonitrile copolymer.

また、上記ポリスチレン系粒子は、球状であることが好ましい。もっとも、球状の粒子に限らず、アスペクト比が1より大きい他の形状の粒子であってもよい。   The polystyrene particles are preferably spherical. Of course, the particles are not limited to spherical particles, but may be particles having an aspect ratio other than 1.

上記ポリスチレン系粒子の配合割合については、好ましくは、上記熱硬化性樹脂組成物中10〜56重量%の範囲とすることが望ましい。10重量%未満では、減衰係数を十分に低めることができないことがあり、56重量%を超えると、熱硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、反射層を形成する際の作業性が悪化するおそれがある。   The blending ratio of the polystyrene-based particles is preferably in the range of 10 to 56% by weight in the thermosetting resin composition. If the amount is less than 10% by weight, the attenuation coefficient may not be sufficiently lowered. If the amount exceeds 56% by weight, the viscosity of the thermosetting resin composition becomes high, and the workability when forming the reflective layer is deteriorated. There is a fear.

なお、熱硬化性樹脂組成物中10〜56重量%とは、上記熱硬化性樹脂と、硬化剤と、ポリスチレン系粒子との合計を100重量%とした場合のポリスチレン系粒子の割合をいうものとする。従って、溶剤や他の添加物が配合された場合には、これらを除いた熱硬化性樹脂組成物の重量100重量%として、上記ポリスチレン系粒子の配合割合を10〜56重量%とすればよい。   In addition, 10-56 weight% in a thermosetting resin composition means the ratio of the polystyrene-type particle when the sum total of the said thermosetting resin, a hardening | curing agent, and a polystyrene-type particle is 100 weight%. And Therefore, when a solvent and other additives are blended, the blending ratio of the polystyrene-based particles may be 10 to 56% by weight with respect to 100% by weight of the thermosetting resin composition excluding these. .

次に、具体的な実験例を説明することにより、上記ポリスチレン系粒子が配合されていることによる効果を明らかにする。   Next, a specific experimental example will be described to clarify the effect of blending the polystyrene-based particles.

(実験例1)
エポキシ樹脂として、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(エポキシ当量100g/eq)と、硬化剤として2,4−ジアミノ−6−〔2’メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物と、ポリスチレン系粒子として、平均粒径3μmの球状のスチレン−ジビニルベンゼン共重合体とを、下記の表1に示す配合割合となるように秤量し、プラネタリーミキサーを用いて攪拌し、実施例1〜4の各熱硬化性樹脂組成物を調製した。
(Experimental example 1)
Tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane (epoxy equivalent 100 g / eq) as an epoxy resin and 2,4-diamino-6- [2′methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s as a curing agent -The isocyanuric acid adduct of triazine and spherical styrene-divinylbenzene copolymer having an average particle size of 3 µm as polystyrene-based particles were weighed so as to have the blending ratio shown in Table 1 below. And each thermosetting resin composition of Examples 1-4 was prepared.

次に、各熱硬化性樹脂組成物をフッ化エチレン樹脂からなる成形体内に流し込み、真空脱泡し、オーブン内で180℃の温度で1時間静置し、25mm×35mm×2mmの厚みの各樹脂硬化物サンプルを得た。各樹脂硬化物サンプルについて、超音波粘弾性測定装置(RITEC社製、品番:RAM−10000)を用い、粘弾性を測定し、以下の式(1)により3MHzにおける減衰係数(dB/mm:縦波)を算出した。   Next, each thermosetting resin composition is poured into a molded body made of a fluorinated ethylene resin, vacuum degassed, and left in an oven at a temperature of 180 ° C. for 1 hour, each having a thickness of 25 mm × 35 mm × 2 mm. A cured resin sample was obtained. About each resin cured material sample, the viscoelasticity was measured using an ultrasonic viscoelasticity measuring apparatus (manufactured by RITEC, product number: RAM-10000). Wave) was calculated.

減衰係数α={ln〔(A −A)/(AB)〕}/(17.32×L×10) …式(1)
式(1)において、Aは超音波粘弾性測定装置の緩衝材底面における反射波の振幅(m)を示し、Aは上記緩衝材と樹脂硬化物サンプルとの境界面における反射波の振幅(m)を示し、Bは樹脂硬化物底面での反射波の振幅(m)を示し、Lは樹脂硬化物サンプルの厚み(m)を示す。
Damping coefficient α = {ln [(A 0 2 −A 2 ) / (A 0 B)]} / (17.32 × L × 10 3 ) (1)
In Equation (1), A 0 represents the amplitude (m) of the reflected wave at the bottom surface of the buffer material of the ultrasonic viscoelasticity measuring device, and A represents the amplitude of the reflected wave at the boundary surface between the buffer material and the cured resin sample ( m), B represents the amplitude (m) of the reflected wave at the bottom of the cured resin, and L represents the thickness (m) of the cured resin sample.

また、上記超音波粘弾性測定装置を用い、上記各樹脂硬化物サンプルの5MHzにおける縦波の音速Cを下記の式(2)により求めた。   Further, using the ultrasonic viscoelasticity measuring apparatus, the sound velocity C of the longitudinal wave at 5 MHz of each cured resin sample was determined by the following equation (2).

音速C(m/秒)=L/t …式(2)
式(2)において、Lは樹脂硬化物サンプルの厚み(m)であり、tは伝播時間(秒)である。
Speed of sound C (m / sec) = L / t Equation (2)
In formula (2), L is the thickness (m) of the cured resin sample, and t is the propagation time (seconds).

また、上記各樹脂硬化物サンプルの密度を、樹脂硬化物サンプルの重量と体積とから求め、硬化物密度をρとした。   Moreover, the density of each said resin cured material sample was calculated | required from the weight and volume of the resin cured material sample, and the cured material density was set to (rho).

さらに、上記音速評価及び密度測定で求められた音速Cと、硬化物密度ρとを用い、下記の式(3)により反射層を構成する樹脂硬化物の音響インピーダンス値Zを求めた。 Furthermore, the sound velocity C obtained in the above sound speed evaluation and density measurements, using the cured product density [rho, was determined acoustic impedance Z 2 of the resin cured product constituting the reflective layer by the following equation (3).

音響インピーダンスZ=ρ×C …式(3) Acoustic impedance Z 2 = ρ × C (3)

(実験例2)
図1及び図2に示した複合材料振動装置1を実際に作製した。圧電共振子2は、上記のように音響インピーダンス値Z=18.8×10N・s・m−3のチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなり、保持部材5,6も、音響インピーダンス値Zが、18.8×10N・s・m−3のセラミックスからなる。上記圧電共振子2に、実施例1〜4でそれぞれ用意された樹脂組成物を塗工し、保持部材5,6を貼り合わせ、オーブン内にて180℃で1時間静置し、塗布された樹脂組成物を硬化した。樹脂組成物を塗布する際に、硬化後の樹脂硬化物、すなわち反射層3,4の厚みが、圧電共振子2の共振周波数に相当する波長λに対し、λ/4となるように塗布厚みを調整した。
(Experimental example 2)
The composite material vibration device 1 shown in FIGS. 1 and 2 was actually manufactured. The piezoelectric resonator 2 is made of a lead zirconate titanate ceramic having an acoustic impedance value Z 1 = 18.8 × 10 6 N · s · m −3 as described above, and the holding members 5 and 6 also have an acoustic impedance value. Z 3 is made of a ceramic of 18.8 × 10 6 N · s · m −3 . The piezoelectric resonator 2 was coated with the resin composition prepared in each of Examples 1 to 4, and the holding members 5 and 6 were bonded together. The resin composition was cured. When the resin composition is applied, the thickness of the cured resin, i.e., the reflective layers 3 and 4, is set to λ / 4 with respect to the wavelength λ corresponding to the resonance frequency of the piezoelectric resonator 2. Adjusted.

次に、図1及び図2に示したニクロム膜、モネル膜、銀膜を順次形成した上で、その上にニッケルスズメッキを行うことにより外部電極14,15を形成し、複合材料振動装置1を得た。   Next, the nichrome film, the monel film, and the silver film shown in FIGS. 1 and 2 are sequentially formed, and then nickel tin plating is performed thereon to form the external electrodes 14 and 15. Obtained.

上記のようにして得た実施例1〜4の複合材料振動装置について、インピーダンスアナライザ(ヒューレットパッカード社製、品番:HP4194A)を用い、電気特性として位相の最大値θmaxを測定した。位相の最大値θmaxが大きい程、製品の電気的特性が優れていることになる。結果を下記の表1に示す。 For the composite material vibration devices of Examples 1 to 4 obtained as described above, an impedance analyzer (manufactured by Hewlett-Packard Co., product number: HP4194A) was used to measure the maximum phase value θ max as electrical characteristics. The larger the maximum phase value θ max , the better the electrical characteristics of the product. The results are shown in Table 1 below.

なお、ここで、「位相」とは、複合材料振動装置1の電気インピーダンスを複素表示した場合の位相であり、位相の最大値θmaxが90度に近い程、安定に発振することなる。 Here, the “phase” is a phase when the electrical impedance of the composite material vibration device 1 is displayed in a complex manner. As the maximum value θ max of the phase is closer to 90 degrees, oscillation is more stable.

なお、上記複合材料振動装置1の電気的な等価回路は図3に示す通りとなる。この等価回路のインピーダンスをZとすると、インピーダンスZは下記の式(4)で表わされる。なお、下記(4)において、RはインピーダンスZの抵抗成分を、Xはリアクタンス成分を示す。   The electrical equivalent circuit of the composite material vibration device 1 is as shown in FIG. When the impedance of the equivalent circuit is Z, the impedance Z is expressed by the following formula (4). In the following (4), R represents a resistance component of impedance Z, and X represents a reactance component.

Z=R+jX …式(4)
なお、このとき位相θは、下記の式(5)で表わされる。
Z = R + jX Formula (4)
At this time, the phase θ is expressed by the following equation (5).

θ=tan−1(X/R) …式(5)
(比較例1)
比較のために、上記ポリスチレン系粒子を含まないことを除いては、上記実施例1と同様にして用意された樹脂組成物を用い、複合材料振動装置を作製し、比較例1と同様にして評価した。結果を下記の表1に併せて示す。
θ = tan −1 (X / R) (5)
(Comparative Example 1)
For comparison, a composite material vibration device was prepared using the resin composition prepared in the same manner as in Example 1 except that the polystyrene-based particles were not included. evaluated. The results are also shown in Table 1 below.

Figure 2008182443
Figure 2008182443

表1から明らかなように、比較例1では、ポリスチレン系粒子を含有していないため、反射層の減衰係数が1.17と高く、得られた複合材料振動装置における位相の最大値θmaxは81.5度に留まっていた。 As is clear from Table 1, since Comparative Example 1 does not contain polystyrene-based particles, the reflection layer has a high attenuation coefficient of 1.17, and the maximum value θ max of the phase in the obtained composite vibration device is It stayed at 81.5 degrees.

これに対して、実施例1〜4では、ポリスチレン系粒子が上記反射層3,4を構成する熱硬化性樹脂組成物に含有されているため、減衰係数が1.07以下と低められ、電気的特性を示す位相の最大値θmaxは82.0度以上に高められていることがわかる。 On the other hand, in Examples 1 to 4, since the polystyrene-based particles are contained in the thermosetting resin composition constituting the reflective layers 3 and 4, the attenuation coefficient is lowered to 1.07 or less. It can be seen that the maximum value θ max of the phase exhibiting the characteristic is increased to 82.0 degrees or more.

なお、上記実施例では、上記振動発生源が圧電共振子である複合材料振動装置につき説明したが、本発明における複合材料振動装置の振動部材は、圧電共振子に限らず、圧電フィルタであってもよく、また圧電効果を利用したものに限らず、様々な振動を発生する発生源となる振動部材を用いることができる。いずれの場合においても、反射層がポリスチレン系粒子を含む樹脂組成物からなることにより、反射層に振動部材から伝播してきた振動の減衰係数を低めることができ、それによって保持部材による支持の影響を小さくして、複合材料振動装置の振動特性や電気的特性を高めることができる。   In the above-described embodiment, the composite material vibration device in which the vibration generation source is a piezoelectric resonator has been described. However, the vibration member of the composite material vibration device according to the present invention is not limited to a piezoelectric resonator, but a piezoelectric filter. In addition, the vibrating member is not limited to the one using the piezoelectric effect, and a vibrating member serving as a generation source for generating various vibrations can be used. In any case, since the reflection layer is made of a resin composition containing polystyrene-based particles, the damping coefficient of vibration propagated from the vibration member to the reflection layer can be lowered, thereby reducing the influence of the support by the holding member. The vibration characteristics and electrical characteristics of the composite material vibration device can be enhanced by reducing the size.

また、保持部材についても、上記セラミックスを用いたものに限らず、第2の音響インピーダンス値Zよりも大きな第3の音響インピーダンス値Zを有する限り、他のセラミックス、あるいはセラミックス以外の他の材料により構成することができる。 As for the holding member is not limited to using the ceramic, as long as it has a second acoustic impedance value Z 2 acoustic impedance Z 3 large third than, other ceramics or other non-ceramic, It can be made of a material.

本発明の一実施例に係る複合材料振動装置の分解斜視図。The disassembled perspective view of the composite material vibration apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る複合材料振動装置の外観を示す斜視図。The perspective view which shows the external appearance of the composite material vibration apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例の複合材料振動装置の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the composite material vibration apparatus of one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…複合材料振動装置
2…圧電共振子
3,4…反射層
5,6…保持部材
11…励振電極
12,13…容量電極
14,15…外部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Composite material vibration apparatus 2 ... Piezoelectric resonator 3, 4 ... Reflective layer 5, 6 ... Holding member 11 ... Excitation electrode 12, 13 ... Capacitance electrode 14, 15 ... External electrode

Claims (3)

第1の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、振動発生源となる振動部材と、
第1の音響インピーダンス値Zよりも低い第2の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、前記振動部材に連結された反射層と、
前記第2の音響インピーダンス値Zよりも大きな第3の音響インピーダンス値Zを有する材料からなり、前記反射層の前記振動部材が連結されている側とは反対側に連結された保持部材とを備え、
反射層と保持部材との界面において振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されている複合材料振動装置であって、
前記反射層が、熱硬化性樹脂、硬化剤及びポリスチレン系粒子を含む熱硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする、複合材料振動装置。
A vibration member made of a material having a first acoustic impedance value Z 1 and serving as a vibration source;
A reflective layer made of a material having a second acoustic impedance value Z 2 lower than the first acoustic impedance value Z 1 and connected to the vibrating member;
Made of a material having an acoustic impedance value Z 3 large third than the second acoustic impedance value Z 2, to the side where the vibrating member of the reflective layer is connected to the holding member connected to the opposite side With
A composite material vibration device configured to reflect vibration propagating from the vibration member to the reflection layer at the interface between the reflection layer and the holding member,
The composite material vibration device, wherein the reflective layer is made of a thermosetting resin composition including a thermosetting resin, a curing agent, and polystyrene-based particles.
前記ポリスチレン系粒子が、前記熱硬化性樹脂組成物中10〜56重量%の割合で該熱硬化性樹脂組成物中に含有されている、請求項1に記載の複合材料振動装置。   The composite material vibration device according to claim 1, wherein the polystyrene-based particles are contained in the thermosetting resin composition in a proportion of 10 to 56% by weight in the thermosetting resin composition. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、請求項1または2に記載の複合材料振動装置。   The composite material vibration device according to claim 1, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin.
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