JP2723188B2 - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
圧電振動子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、圧電セラミックスと金属振動板とを接合し
てなる圧電振動子の製造方法に関するものである。 （背景技術） 圧電セラミックスをアクチュエータやセンサーなどの
圧電振動子として用いるに際し、圧電セラミックスと金
属振動板との強固な接合が必要になる。従来、圧電セラ
ミックスと金属振動板とを接合するには、エポキシ系接
着剤を用いて接着している。この接着剤による接合の強
度を向上させるためには、次の２点が必要である。 第１に、充分な脱脂を行うこと。通常、トリクレンに
よる超音波洗浄あるいは蒸気洗浄を単独で或いは併用し
て脱脂を行う。また、金属に合わせた洗剤による洗浄を
行うこともある。この洗剤としては、中性或いはアルカ
リ性のものが用いられる。 第２に、金属表面の酸化膜の除去を行うこと。これえ
は化学的接合力を向上させるためである。このとき、同
時に物理的接合力をも向上させるために、エッチング処
理を行う。これには、化学的エッチングと物理的エッチ
ングがある。物理的エッチングは研磨紙による研磨ある
いはサンドブラストが一般的であり、研磨剤の番数を選
択することにより、所望の表面凹凸を付与できるという
長所がある。その反面、エッチング表面が汚染されると
いう短所がある。そのため、研磨くずを十分に洗い落と
す必要があるが、洗っても容易には除去されないため、
かえって接着強度を低下させることがある。 化学的エッチングは物理的エッチングと比べてエッチ
ング度合を管理することは困難である。しかし、金属表
面の酸化膜を除去して清浄化し、また、金属に歪みを与
えない利点を持っている。 ところで、金属振動板の表面に大きな凹凸を付ける
と、密着力に対しては良好な結果をもたらすが、電気的
には不安定要素となる。これを第１図により説明する。 金属振動板１と圧電セラミックス２は、第１図に示す
ように、エポキシ系の接着剤５でもって接合されてい
る。圧電セラミックス２の上には電極3,4が形成されて
いる。この電極3,4は、通常は焼き付けタイプの銀ペー
ストにて形成される。圧電セラミックス２への給電は、
金属振動板１と圧電セラミックス２の接合面とは反対側
の電極４から行われる。ここでは、リード線７が半田６
により電極４の上に付けられている。したがって、この
圧電振動子では、エポキシ系接着剤５と圧電セラミック
ス２の電気容量が直列に入っていることになる。 センサーとして用いる場合には、この圧電振動子の電
気容量は回路面から厳しく管理する必要がある。ここ
で、振動板１の表面の凹凸が大きいと、電極面積を増す
ことによる容量の増大をもたらすことがある。また、接
着剤の接着時における粘度などの条件により凹凸層に空
気層が出来たりすると、容量は小さくなる。このような
理由で電気容量のばらつきが大きくなるという問題があ
る。 （発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、電気的に安定で、且つ、
密着力良好な高信頼性の圧電振動子の製造方法を提供す
ることにある。 （発明の開示） 本発明にあっては、上記の目的を達成するために、圧
電セラミックスと金属振動板とを接合してなる圧電振動
子の製造方法において、金属振動板の表面に凹凸を付与
することなく脱脂及び酸化物の除去を行い、その後、接
着剤で圧電セラミックスを接合することを特徴とするも
のである。 本発明にあっては、このように、接着剤による接合に
先立って、金属振動板の表面に凹凸を付与することな
く、表面の脱脂及び酸化膜の除去を行うようにしたの
で、表面の凹凸による電気容量のばらつきが生じず、し
かも、脱脂及び酸化膜除去の前処理を施されているの
で、接着剤による接合強度が十分に確保されるものであ
る。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ JISH4000に基づくA1100アルミ板（0.8mm厚）を10mm×
30mmに切断した。この板をトリクレンでもって超音波洗
浄した。次に、奥野製薬工業（株）製トップデスケルＦ
−10をベースの配合を行った。まず、水820ml、98％硫
酸80ml、Ｆ−10を100mlの順に混合した処理液を用い
て、前述のトリクレン洗浄したアルミ板に55℃で３分間
の処理を施し、充分に洗浄したのち、乾燥させた。この
Ｆ−10原液は硫酸のほか、52g/のFe及び界面活性剤が
含まれる。また、処理により液中にAlイオンが増大す
る。 次に、第２図に示すように、上記アルミ板10にて圧電
セラミックス20を挟み、接着界面にエポキシ系接着剤
（日本チバガイギー（株）製AW106）を塗布して、5.0Kg
/cm2の圧力で締め付けた後、100℃で20分間の降下を行
った。以上の要領でサンプルを５個作成した。圧電セラ
ミックス20としては、厚み0.2mm、直径8.4mmの富士セラ
ミックスＣ−６材を用いた。 比較例１ 実施例１と同様のアルミ板をサンドブラスト＃1200で
処理して表面粗度を1.2μ（Rmax）とし、トリクレンに
て超音波洗浄を行い、実施例１と同様にＦ−10を含む処
理液を用いて、実施例１と同じ要領でサンプルを５個作
成した。 比較例２ 実施例１と同様のアルミ板をトリクレン洗浄した後、
直ちに圧電セラミックスを間に挟み、実施例１と同じ要
領で接着した。このサンプルを５個作成した。 比較例３ 実施例１と同様のアルミ板をサンドブラスト＃1200で
処理して表面粗度を1.2μ（Rmax）とし、トリクレン洗
浄後、直ちに圧電セラミックスを間に挟み、実施例１と
同じ要領で接着した。このサンプルを５個作成した。 以上のようにして作成した各サンプルについて、電気
容量の測定と引っ張り破断エネルギーを測定した結果を
第１表に示す。電気容量の測定は、ベクトルインピーダ
ンスによる測定方法を用いた。引っ張り破断エネルギー
の測定は、オートグラフにて応力の変位による積分値を
求める方法を用いた。 比較例2,3に比べて、実施例１及び比較例１を見ると
明らかなように、接着剤による接合に先立って処理液に
よる前処理を行うことにより、密着強度の大幅な向上が
可能となった。 また、実施例１と比較例１から分かるように、表面粗
度が増すことにより、電気容量は100pF程度増加してい
る。したがって、表面粗度の変化を付与するような処理
方法では、処理温度や処理時間、処理液の濃度変化など
に影響を受け、その結果として、電気容量を安定化しに
くいが、本発明では表面粗度を変化させることなく、脱
脂及び酸化膜除去を行っているので、電気容量を安定化
することができる。 なお、第３図は本発明の製造方法を用いて製造される
超音波振動子の断面図である。この超音波振動子は、金
属製の有底円筒体における底面外周部を面取りした金属
振動板１の内底面に、圧電セラミックス２を接着したも
のである。この種の振動子は、金属振動板１が数十KHz
の超音波で振動するので、比較例2,3のような接合強度
では圧電セラミックス２が剥離する恐れがあり、実施例
１又は比較例１程度の大きな接合強度が要求されるもの
である。 （発明の効果） 本発明は上述のように、接着剤による接合に先立っ
て、金属振動板の表面に凹凸を付与することなく、表面
の脱脂及び酸化膜の除去を行うようにしたので、表面の
凹凸による電気容量のばらつきが生じず、しかも、脱脂
及び酸化膜除去の前処理を施されているので、接着剤に
よる接合強度が十分に確保されるという効果がある。
てなる圧電振動子の製造方法に関するものである。 （背景技術） 圧電セラミックスをアクチュエータやセンサーなどの
圧電振動子として用いるに際し、圧電セラミックスと金
属振動板との強固な接合が必要になる。従来、圧電セラ
ミックスと金属振動板とを接合するには、エポキシ系接
着剤を用いて接着している。この接着剤による接合の強
度を向上させるためには、次の２点が必要である。 第１に、充分な脱脂を行うこと。通常、トリクレンに
よる超音波洗浄あるいは蒸気洗浄を単独で或いは併用し
て脱脂を行う。また、金属に合わせた洗剤による洗浄を
行うこともある。この洗剤としては、中性或いはアルカ
リ性のものが用いられる。 第２に、金属表面の酸化膜の除去を行うこと。これえ
は化学的接合力を向上させるためである。このとき、同
時に物理的接合力をも向上させるために、エッチング処
理を行う。これには、化学的エッチングと物理的エッチ
ングがある。物理的エッチングは研磨紙による研磨ある
いはサンドブラストが一般的であり、研磨剤の番数を選
択することにより、所望の表面凹凸を付与できるという
長所がある。その反面、エッチング表面が汚染されると
いう短所がある。そのため、研磨くずを十分に洗い落と
す必要があるが、洗っても容易には除去されないため、
かえって接着強度を低下させることがある。 化学的エッチングは物理的エッチングと比べてエッチ
ング度合を管理することは困難である。しかし、金属表
面の酸化膜を除去して清浄化し、また、金属に歪みを与
えない利点を持っている。 ところで、金属振動板の表面に大きな凹凸を付ける
と、密着力に対しては良好な結果をもたらすが、電気的
には不安定要素となる。これを第１図により説明する。 金属振動板１と圧電セラミックス２は、第１図に示す
ように、エポキシ系の接着剤５でもって接合されてい
る。圧電セラミックス２の上には電極3,4が形成されて
いる。この電極3,4は、通常は焼き付けタイプの銀ペー
ストにて形成される。圧電セラミックス２への給電は、
金属振動板１と圧電セラミックス２の接合面とは反対側
の電極４から行われる。ここでは、リード線７が半田６
により電極４の上に付けられている。したがって、この
圧電振動子では、エポキシ系接着剤５と圧電セラミック
ス２の電気容量が直列に入っていることになる。 センサーとして用いる場合には、この圧電振動子の電
気容量は回路面から厳しく管理する必要がある。ここ
で、振動板１の表面の凹凸が大きいと、電極面積を増す
ことによる容量の増大をもたらすことがある。また、接
着剤の接着時における粘度などの条件により凹凸層に空
気層が出来たりすると、容量は小さくなる。このような
理由で電気容量のばらつきが大きくなるという問題があ
る。 （発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、電気的に安定で、且つ、
密着力良好な高信頼性の圧電振動子の製造方法を提供す
ることにある。 （発明の開示） 本発明にあっては、上記の目的を達成するために、圧
電セラミックスと金属振動板とを接合してなる圧電振動
子の製造方法において、金属振動板の表面に凹凸を付与
することなく脱脂及び酸化物の除去を行い、その後、接
着剤で圧電セラミックスを接合することを特徴とするも
のである。 本発明にあっては、このように、接着剤による接合に
先立って、金属振動板の表面に凹凸を付与することな
く、表面の脱脂及び酸化膜の除去を行うようにしたの
で、表面の凹凸による電気容量のばらつきが生じず、し
かも、脱脂及び酸化膜除去の前処理を施されているの
で、接着剤による接合強度が十分に確保されるものであ
る。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ JISH4000に基づくA1100アルミ板（0.8mm厚）を10mm×
30mmに切断した。この板をトリクレンでもって超音波洗
浄した。次に、奥野製薬工業（株）製トップデスケルＦ
−10をベースの配合を行った。まず、水820ml、98％硫
酸80ml、Ｆ−10を100mlの順に混合した処理液を用い
て、前述のトリクレン洗浄したアルミ板に55℃で３分間
の処理を施し、充分に洗浄したのち、乾燥させた。この
Ｆ−10原液は硫酸のほか、52g/のFe及び界面活性剤が
含まれる。また、処理により液中にAlイオンが増大す
る。 次に、第２図に示すように、上記アルミ板10にて圧電
セラミックス20を挟み、接着界面にエポキシ系接着剤
（日本チバガイギー（株）製AW106）を塗布して、5.0Kg
/cm2の圧力で締め付けた後、100℃で20分間の降下を行
った。以上の要領でサンプルを５個作成した。圧電セラ
ミックス20としては、厚み0.2mm、直径8.4mmの富士セラ
ミックスＣ−６材を用いた。 比較例１ 実施例１と同様のアルミ板をサンドブラスト＃1200で
処理して表面粗度を1.2μ（Rmax）とし、トリクレンに
て超音波洗浄を行い、実施例１と同様にＦ−10を含む処
理液を用いて、実施例１と同じ要領でサンプルを５個作
成した。 比較例２ 実施例１と同様のアルミ板をトリクレン洗浄した後、
直ちに圧電セラミックスを間に挟み、実施例１と同じ要
領で接着した。このサンプルを５個作成した。 比較例３ 実施例１と同様のアルミ板をサンドブラスト＃1200で
処理して表面粗度を1.2μ（Rmax）とし、トリクレン洗
浄後、直ちに圧電セラミックスを間に挟み、実施例１と
同じ要領で接着した。このサンプルを５個作成した。 以上のようにして作成した各サンプルについて、電気
容量の測定と引っ張り破断エネルギーを測定した結果を
第１表に示す。電気容量の測定は、ベクトルインピーダ
ンスによる測定方法を用いた。引っ張り破断エネルギー
の測定は、オートグラフにて応力の変位による積分値を
求める方法を用いた。 比較例2,3に比べて、実施例１及び比較例１を見ると
明らかなように、接着剤による接合に先立って処理液に
よる前処理を行うことにより、密着強度の大幅な向上が
可能となった。 また、実施例１と比較例１から分かるように、表面粗
度が増すことにより、電気容量は100pF程度増加してい
る。したがって、表面粗度の変化を付与するような処理
方法では、処理温度や処理時間、処理液の濃度変化など
に影響を受け、その結果として、電気容量を安定化しに
くいが、本発明では表面粗度を変化させることなく、脱
脂及び酸化膜除去を行っているので、電気容量を安定化
することができる。 なお、第３図は本発明の製造方法を用いて製造される
超音波振動子の断面図である。この超音波振動子は、金
属製の有底円筒体における底面外周部を面取りした金属
振動板１の内底面に、圧電セラミックス２を接着したも
のである。この種の振動子は、金属振動板１が数十KHz
の超音波で振動するので、比較例2,3のような接合強度
では圧電セラミックス２が剥離する恐れがあり、実施例
１又は比較例１程度の大きな接合強度が要求されるもの
である。 （発明の効果） 本発明は上述のように、接着剤による接合に先立っ
て、金属振動板の表面に凹凸を付与することなく、表面
の脱脂及び酸化膜の除去を行うようにしたので、表面の
凹凸による電気容量のばらつきが生じず、しかも、脱脂
及び酸化膜除去の前処理を施されているので、接着剤に
よる接合強度が十分に確保されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の製造方法により製造される圧電振動子
の要部断面図、第２図は本発明の実施例を説明するため
の斜視図、第３図は本発明の製造方法を用いて製造され
る超音波振動子の断面図である。 １は金属振動板、２は圧電セラミックス、3,4は電極、
５は接着剤である。
の要部断面図、第２図は本発明の実施例を説明するため
の斜視図、第３図は本発明の製造方法を用いて製造され
る超音波振動子の断面図である。 １は金属振動板、２は圧電セラミックス、3,4は電極、
５は接着剤である。
フロントページの続き
(72)発明者 津崎 通正
大阪府門真市大字門真1048番地 松下電
工株式会社内
(56)参考文献 実開 昭58−176498（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．圧電セラミックスと金属振動板とを接合してなる圧
電振動子の製造方法において、金属振動板の表面に凹凸
を付与することなく脱脂及び酸化物の除去を行い、その
後、接着剤で圧電セラミックスを接合することを特徴と
する圧電振動子の製造方法。 ２．金属振動板がアルミニウムであり、脱脂及び酸化物
の除去を行う処理液が硫酸を主成分とし、Feイオン、Al
イオン及び界面活性剤を含むことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29850287A JP2723188B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29850287A JP2723188B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138898A JPH01138898A (ja) | 1989-05-31 |
| JP2723188B2 true JP2723188B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17860543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29850287A Expired - Lifetime JP2723188B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723188B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176498U (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電ブザ− |
-
1987
- 1987-11-26 JP JP29850287A patent/JP2723188B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01138898A (ja) | 1989-05-31 |
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