JP2626241B2 - 複合圧電体の製造方法 - Google Patents
複合圧電体の製造方法Info
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- composite piezoelectric
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ソナーや超音波診断装置などのセンサに用
いる複合圧電体の製造方法に関するものである。
いる複合圧電体の製造方法に関するものである。
従来の技術 水や生体を対象としたソナーや超音波診断装置などの
センサであるトランスデューサ（超音波探触子）に用い
る圧電体の材料として、最近、圧電セラミックスと有機
物を複合化した複合圧電体の検討が行なわれている。従
来、この複合圧電体を製造するには、例えば、特開昭60
−85699号公報に記載の方法が知られている。以下、上
記従来例の複合圧電体の製造方法について第２図
（ａ）、（ｂ）に示す製造工程説明用の概略斜視図を参
照しながら説明する。
センサであるトランスデューサ（超音波探触子）に用い
る圧電体の材料として、最近、圧電セラミックスと有機
物を複合化した複合圧電体の検討が行なわれている。従
来、この複合圧電体を製造するには、例えば、特開昭60
−85699号公報に記載の方法が知られている。以下、上
記従来例の複合圧電体の製造方法について第２図
（ａ）、（ｂ）に示す製造工程説明用の概略斜視図を参
照しながら説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように、圧電セラミックス
板20を平行度、平面度の良い保持台（図示省略）にワッ
クスなどで仮接着し、圧電セラミックス板21にダイシン
グマシーンなどによりその厚みの半分程度の深さまで格
子状に切断用溝21を形成し、この切断用溝21に有機高分
子22を充填し、加熱して硬化させる。次に、この圧電セ
ラミックス板20を保持台から取り外す。次に、第２図
（ｂ）に示すように、圧電セラミックス板20の切り残し
た板状部23を点線で示すように研摩して除去することに
より、２次元配列の柱状の圧電セラミックスエレメント
24を有機高分子22で接合した複合圧電体を作製すること
ができる。
板20を平行度、平面度の良い保持台（図示省略）にワッ
クスなどで仮接着し、圧電セラミックス板21にダイシン
グマシーンなどによりその厚みの半分程度の深さまで格
子状に切断用溝21を形成し、この切断用溝21に有機高分
子22を充填し、加熱して硬化させる。次に、この圧電セ
ラミックス板20を保持台から取り外す。次に、第２図
（ｂ）に示すように、圧電セラミックス板20の切り残し
た板状部23を点線で示すように研摩して除去することに
より、２次元配列の柱状の圧電セラミックスエレメント
24を有機高分子22で接合した複合圧電体を作製すること
ができる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の複合圧電体の製造方
法では、圧電セラミックス板20に形成された溝21に充填
した有機高分子（樹脂）22を加熱して硬化させるように
しているため、この有機高分子22の硬化後、室温に戻す
と、有機高分子22は圧電セラミックスに対して収縮し、
切断されていない板状部23を歪ませようとする力が働
く。これにより、圧電セラミックスが変形したり、割れ
たりし、研摩の際に良好な平面度を得ることが困難とな
る。また、圧電セラミックスの変形および破損により振
動形態が変化し、複合圧電体として特性が劣化するなど
の問題があった。
法では、圧電セラミックス板20に形成された溝21に充填
した有機高分子（樹脂）22を加熱して硬化させるように
しているため、この有機高分子22の硬化後、室温に戻す
と、有機高分子22は圧電セラミックスに対して収縮し、
切断されていない板状部23を歪ませようとする力が働
く。これにより、圧電セラミックスが変形したり、割れ
たりし、研摩の際に良好な平面度を得ることが困難とな
る。また、圧電セラミックスの変形および破損により振
動形態が変化し、複合圧電体として特性が劣化するなど
の問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであ
り、柱状の圧電体エレメントを正確に、しかも、精度良
く２次元配列することができ、したがって、複合圧電体
の特性を向上させることができ、また、製造上の歩留ま
りを向上させることができるようにした複合圧電体の製
造方法を提供することを目的とするものである。
り、柱状の圧電体エレメントを正確に、しかも、精度良
く２次元配列することができ、したがって、複合圧電体
の特性を向上させることができ、また、製造上の歩留ま
りを向上させることができるようにした複合圧電体の製
造方法を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段
は、板状の圧電体の片面に樹脂層を設け、上記圧電体を
その厚み方向で完全に切断すると共に、上記樹脂層の一
部に達する溝を格子状に形成し、この溝に有機高分子を
充填して硬化させ、硬化後、上記樹脂層を除去するよう
にしたものである。
は、板状の圧電体の片面に樹脂層を設け、上記圧電体を
その厚み方向で完全に切断すると共に、上記樹脂層の一
部に達する溝を格子状に形成し、この溝に有機高分子を
充填して硬化させ、硬化後、上記樹脂層を除去するよう
にしたものである。
そして、上記樹脂層と上記有機高分子とに同じか、若
しくは同等の熱的特性を有する材料を用いるのが好まし
い。
しくは同等の熱的特性を有する材料を用いるのが好まし
い。
作用 したがって、本発明によれば、板状の圧電体を厚さ方
向に完全に切断した状態で樹脂層により保持するように
しているので、切断加工により形成された溝に有機高分
子を充填し、加熱により硬化させ、硬化後に発生する有
機高分子と樹脂層の収縮が生じても圧電体が歪みにより
変形したり、破損したりするのを防止することができ
る。
向に完全に切断した状態で樹脂層により保持するように
しているので、切断加工により形成された溝に有機高分
子を充填し、加熱により硬化させ、硬化後に発生する有
機高分子と樹脂層の収縮が生じても圧電体が歪みにより
変形したり、破損したりするのを防止することができ
る。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例における複
合圧電体の製造方法を示し、第１図（ａ）、（ｂ）は製
造工程説明用の概略断面図、第１図（ｃ）、（ｄ）は製
造工程説明用の概略斜視図である。
合圧電体の製造方法を示し、第１図（ａ）、（ｂ）は製
造工程説明用の概略断面図、第１図（ｃ）、（ｄ）は製
造工程説明用の概略斜視図である。
第１図（ａ）において、１は圧電体であり、例えば、
PZT系、PbTiO3系の圧電セラミックス、LiNbO3、LiTaO3
などの単結晶のような板状の材料を使用する。そして、
まず、圧電体１の片面に樹脂層２を形成する。この樹脂
層２には有機高分子５と同様な熱的特性を有する樹脂、
例えば、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系
の硬化剤からなるエポキシ樹脂などを用い、適当な型な
どを利用して圧電体１の片面に形成する。次に、第１図
（ｂ）に示すように、圧電体１における樹脂層２の反対
側の面から圧電体１を完全に切断し、更に、樹脂層２の
一部に達する深さまでダイシングマシーンやワイヤソー
などの機械的な加工法、あるいはレーザなどによる加工
法によって格子状（網目状）に溝３を形成し、２次元配
列の柱状の圧電体エレメント４を形成する。次に、第１
図（ｃ）に示すように、溝３に有機高分子５を充填す
る。この有機高分子５としては、上記と同様に、例え
ば、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系の硬
化剤からなるエポキシ樹脂などの材料を用いる。この有
機高分子５であるエポキシ樹脂は、70℃程度の温度で90
分以上放置することにより硬化し、硬化後、室温に戻す
と、冷却により収縮が起きるが、圧電体１を完全に柱状
のエレメント４に切断加工しており、しかも、樹脂層２
である同様の材質を有するエポキシ樹脂と同時に、同様
な収縮を起こすので、圧電体エレメント４が歪みにより
変形し、あるいは破損するおそれはほとんどなくなる。
次に、第１図（ｄ）に示すように、樹脂層２および有機
高分子５の一部を研摩、あるいは研削などの方法により
除去する。更に、柱状の圧電体エレメント４および有機
高分子５を研摩、あるいは研削することにより、目的と
する厚み、すなわち、目的とする周波数に適合する複合
圧電体６を作製する。この複合圧電体６は、必要に応
じ、加熱加圧により所望の形状に形成することができ
る。そして、両面に電極を設け、これらの電極にリード
線を接続し、必要に応じて背面負荷材、音響整合層、音
響レンズなどを設けることによりトランスデューサを構
成することができる。
PZT系、PbTiO3系の圧電セラミックス、LiNbO3、LiTaO3
などの単結晶のような板状の材料を使用する。そして、
まず、圧電体１の片面に樹脂層２を形成する。この樹脂
層２には有機高分子５と同様な熱的特性を有する樹脂、
例えば、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系
の硬化剤からなるエポキシ樹脂などを用い、適当な型な
どを利用して圧電体１の片面に形成する。次に、第１図
（ｂ）に示すように、圧電体１における樹脂層２の反対
側の面から圧電体１を完全に切断し、更に、樹脂層２の
一部に達する深さまでダイシングマシーンやワイヤソー
などの機械的な加工法、あるいはレーザなどによる加工
法によって格子状（網目状）に溝３を形成し、２次元配
列の柱状の圧電体エレメント４を形成する。次に、第１
図（ｃ）に示すように、溝３に有機高分子５を充填す
る。この有機高分子５としては、上記と同様に、例え
ば、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂とアミン系の硬
化剤からなるエポキシ樹脂などの材料を用いる。この有
機高分子５であるエポキシ樹脂は、70℃程度の温度で90
分以上放置することにより硬化し、硬化後、室温に戻す
と、冷却により収縮が起きるが、圧電体１を完全に柱状
のエレメント４に切断加工しており、しかも、樹脂層２
である同様の材質を有するエポキシ樹脂と同時に、同様
な収縮を起こすので、圧電体エレメント４が歪みにより
変形し、あるいは破損するおそれはほとんどなくなる。
次に、第１図（ｄ）に示すように、樹脂層２および有機
高分子５の一部を研摩、あるいは研削などの方法により
除去する。更に、柱状の圧電体エレメント４および有機
高分子５を研摩、あるいは研削することにより、目的と
する厚み、すなわち、目的とする周波数に適合する複合
圧電体６を作製する。この複合圧電体６は、必要に応
じ、加熱加圧により所望の形状に形成することができ
る。そして、両面に電極を設け、これらの電極にリード
線を接続し、必要に応じて背面負荷材、音響整合層、音
響レンズなどを設けることによりトランスデューサを構
成することができる。
このように、上記実施例によれば、２次元配列の柱状
の圧電体エレメント４とこれらを接合する有機高分子５
から構成される複合圧電体６において、柱状圧電体エレ
メント４に歪みや破損が生じにくくなる。したがって、
所望の形状で圧電体エレメント４を正確に配列すること
ができる。
の圧電体エレメント４とこれらを接合する有機高分子５
から構成される複合圧電体６において、柱状圧電体エレ
メント４に歪みや破損が生じにくくなる。したがって、
所望の形状で圧電体エレメント４を正確に配列すること
ができる。
なお、上記実施例においては、第１図（ａ）に示すよ
うに、圧電体１の片面に型を用いて直接、樹脂層２を設
けた場合について説明したが、この他、樹脂層２をあら
かじめ作製しておき、その樹脂層２を充填用の有機高分
子５と同様な熱的特性を有する接着剤を用いて圧電体１
の片面に接着し、前述の方法により複合圧電体６を作製
しても同様な効果を得ることができる。また、上記実施
例においては、第１図（ａ）に示す圧電体１を所望の最
終的複合圧電体６の厚さより厚くした場合について説明
したが、この圧電体１の厚さを最終的複合圧電体６の厚
さと等しくすれば、樹脂層２のみを研摩、研削等により
除去すればよい。
うに、圧電体１の片面に型を用いて直接、樹脂層２を設
けた場合について説明したが、この他、樹脂層２をあら
かじめ作製しておき、その樹脂層２を充填用の有機高分
子５と同様な熱的特性を有する接着剤を用いて圧電体１
の片面に接着し、前述の方法により複合圧電体６を作製
しても同様な効果を得ることができる。また、上記実施
例においては、第１図（ａ）に示す圧電体１を所望の最
終的複合圧電体６の厚さより厚くした場合について説明
したが、この圧電体１の厚さを最終的複合圧電体６の厚
さと等しくすれば、樹脂層２のみを研摩、研削等により
除去すればよい。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、板状の圧電体の
片面に樹脂層を設け、上記圧電体をその厚さ方向で完全
に切断すると共に、上記樹脂層の一部に達する溝を格子
状に形成し、この溝に有機高分子を充填して硬化させ、
その後、上記樹脂層を除去するようにしている。このよ
うに圧電体の厚さ方向に切り残し部分がないため、有機
高分子の温度変化による収縮により圧電体が歪みにより
変形し、または破損したりするのを防止することができ
る。したがって、柱状の圧電体エレメントを正確に、し
かも、精度良く２次元配列することができ、複合圧電体
の特性を向上させることができ、また、製造上の歩留ま
りを向上させることができる。
片面に樹脂層を設け、上記圧電体をその厚さ方向で完全
に切断すると共に、上記樹脂層の一部に達する溝を格子
状に形成し、この溝に有機高分子を充填して硬化させ、
その後、上記樹脂層を除去するようにしている。このよ
うに圧電体の厚さ方向に切り残し部分がないため、有機
高分子の温度変化による収縮により圧電体が歪みにより
変形し、または破損したりするのを防止することができ
る。したがって、柱状の圧電体エレメントを正確に、し
かも、精度良く２次元配列することができ、複合圧電体
の特性を向上させることができ、また、製造上の歩留ま
りを向上させることができる。
また、上記樹脂層と有機高分子に熱的な特性を同一、
若しくは同等の材料を用いることにより、柱状の圧電体
エレメントにかかる歪み等を更に一層小さくすることが
でき、圧電体エレメントを更に一層正確に、しかも、精
度良く２次元配列することができる。
若しくは同等の材料を用いることにより、柱状の圧電体
エレメントにかかる歪み等を更に一層小さくすることが
でき、圧電体エレメントを更に一層正確に、しかも、精
度良く２次元配列することができる。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例における複合
圧電体の製造方法を示し、第１図（ａ）、（ｂ）は製造
工程説明用の概略断面図、第１図（ｃ）、（ｄ）は製造
工程説明用の概略斜視図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来
の複合圧電体の製造方法の一例を示す製造工程説明用の
概略図である。 １…圧電体、２…樹脂層、３…溝、４…圧電体エレメン
ト、５…有機高分子、６…複合圧電体。
圧電体の製造方法を示し、第１図（ａ）、（ｂ）は製造
工程説明用の概略断面図、第１図（ｃ）、（ｄ）は製造
工程説明用の概略斜視図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来
の複合圧電体の製造方法の一例を示す製造工程説明用の
概略図である。 １…圧電体、２…樹脂層、３…溝、４…圧電体エレメン
ト、５…有機高分子、６…複合圧電体。
Claims (2)
- 【請求項１】板状の圧電体の片面に樹脂層を設け、上記
圧電体をその厚み方向で完全に切断すると共に、上記樹
脂層の一部に達する溝を格子状に形成し、この溝に上記
樹脂層と同じか若しくは同等の熱的特性を有する有機高
分子を充填して硬化させ、硬化後、上記樹脂層を研磨若
しくは研削などにより除去する複合圧電体の製造方法。 - 【請求項２】樹脂層と有機高分子とが、ビスフェノール
Ａ型のエポキシ樹脂とアミン系の硬化剤とから成る請求
項１記載の複合圧電体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33385390A JP2626241B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 複合圧電体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33385390A JP2626241B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 複合圧電体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200098A JPH04200098A (ja) | 1992-07-21 |
| JP2626241B2 true JP2626241B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=18270677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33385390A Expired - Lifetime JP2626241B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 複合圧電体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626241B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220089954A (ko) * | 2020-12-22 | 2022-06-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | 무연압전체 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100377371C (zh) * | 2003-12-05 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 发光二极管 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5793307U (ja) * | 1980-12-01 | 1982-06-08 | ||
| JPS62231599A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-12 | Shimadzu Corp | 超音波探触子の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP33385390A patent/JP2626241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220089954A (ko) * | 2020-12-22 | 2022-06-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | 무연압전체 및 그 제조방법 |
| KR102610306B1 (ko) * | 2020-12-22 | 2023-12-06 | 포항공과대학교 산학협력단 | 무연압전체 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04200098A (ja) | 1992-07-21 |
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Legal Events
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