JPH02170799A - 超音波素子およびその製造方法 - Google Patents
超音波素子およびその製造方法Info
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- JPH02170799A JPH02170799A JP32559988A JP32559988A JPH02170799A JP H02170799 A JPH02170799 A JP H02170799A JP 32559988 A JP32559988 A JP 32559988A JP 32559988 A JP32559988 A JP 32559988A JP H02170799 A JPH02170799 A JP H02170799A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、超音波の発振または受振を金属板を介して行
う素子に係わり、詳しくはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電
セラミックス焼結体を用いた超音波素子とその製造方法
に関する。
う素子に係わり、詳しくはチタン酸ジルコン酸鉛系圧電
セラミックス焼結体を用いた超音波素子とその製造方法
に関する。
「従来の技術」
近年、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
は、超音波発振素子または受振素子として広く用いられ
ている。ところで、このような超音波素子では使用場所
の雰囲気が焼結体に悪影響を及ばず場合、例えば腐食性
のガス雰囲気中で用いる場合などでは、金属板を介して
発振または受振を行う必要かある。そして、従来ではさ
ほど厳しい使用環境にさらされることがなく、また焼結
体自体にも高い強度がないため、有機系の接着剤により
金属板の接合が行われていた。
は、超音波発振素子または受振素子として広く用いられ
ている。ところで、このような超音波素子では使用場所
の雰囲気が焼結体に悪影響を及ばず場合、例えば腐食性
のガス雰囲気中で用いる場合などでは、金属板を介して
発振または受振を行う必要かある。そして、従来ではさ
ほど厳しい使用環境にさらされることがなく、また焼結
体自体にも高い強度がないため、有機系の接着剤により
金属板の接合が行われていた。
[発明が解決しようとする課題」
しかしながら、上記の超音波素子にあっては有機系の接
着剤により金属板が接合されているので、使用温度が常
温付近に限られることからその適用範囲にかなりの制約
がある。
着剤により金属板が接合されているので、使用温度が常
温付近に限られることからその適用範囲にかなりの制約
がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、一般の有機系接着剤では発振または受振
特性を十分に保持しきれないような高温域であり、かつ
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体の圧電
性を損なわない温度範囲、具体的には300℃程度迄使
用可能なチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結
体に金属板を接合してなる超音波素子を提供することに
ある。
するところは、一般の有機系接着剤では発振または受振
特性を十分に保持しきれないような高温域であり、かつ
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体の圧電
性を損なわない温度範囲、具体的には300℃程度迄使
用可能なチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結
体に金属板を接合してなる超音波素子を提供することに
ある。
[課題を解決するための手段」
本発明における請求項1に記載した発明の超音波素子で
は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧71iセラミックス焼結
体と金属板とを、厚さ50μm以下のΔ1−Mg−Si
系合金からなる画表皮材と厚さ200μ舅以下のAlら
しくはAl合金からなる芯材とにより構成された3層構
造の接合ろう材によって接合したことを上記課題の解決
手段とした。
は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧71iセラミックス焼結
体と金属板とを、厚さ50μm以下のΔ1−Mg−Si
系合金からなる画表皮材と厚さ200μ舅以下のAlら
しくはAl合金からなる芯材とにより構成された3層構
造の接合ろう材によって接合したことを上記課題の解決
手段とした。
また、請求項2に記載した発明の超音波素子の製造方法
では、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ50μm以下のAl−Mg−
Si系合金からなる画表皮材と厚さ200μX以下のA
lもしくはAl合金からなる芯材とによって構成された
3層構造の接合ろう材を配置し、2 X I O””T
orr以下の真空中で加熱し接合することを上記課題の
解決手段とした。
では、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ50μm以下のAl−Mg−
Si系合金からなる画表皮材と厚さ200μX以下のA
lもしくはAl合金からなる芯材とによって構成された
3層構造の接合ろう材を配置し、2 X I O””T
orr以下の真空中で加熱し接合することを上記課題の
解決手段とした。
また、請求項3に記載した発明の超音波素子では、チタ
ン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体と金属板と
を、厚さ300μm以下のブレージングシートによって
接合したことを上記課題の解決手段とした。
ン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体と金属板と
を、厚さ300μm以下のブレージングシートによって
接合したことを上記課題の解決手段とした。
また、請求項4に記載した発明の超音波素子の製造方法
では、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ300μν以下のブレージン
グシートを配置し、2X10−5Torr以下の真空中
で加熱し接合することを上記課題の解決手段とした。
では、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ300μν以下のブレージン
グシートを配置し、2X10−5Torr以下の真空中
で加熱し接合することを上記課題の解決手段とした。
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明における請求項1に記載した超音波素子
の一例を示すもので、第1図中符号lはチタン酸ジルコ
ン酸鉛系圧電セラミックス焼結体、2は金属板である。
の一例を示すもので、第1図中符号lはチタン酸ジルコ
ン酸鉛系圧電セラミックス焼結体、2は金属板である。
これらヂタ5ン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結
体(以下セラミックス焼結体と略称する )lと金属板
2との間には厚さ300μm以下の接合ろう材3が配置
され、該接合ろう材3によってセラミックス焼結体Iと
金属板2とが接合されている。接合ろう材3は、表裏面
をなす表皮材4.4とこれらに挾持された芯材5とから
なるものであって、表皮材4が50μλ以下のAl−I
VfK−Si系合金からなり、また芯材が200μm以
下のAlもしくはAl合金からなるものである。ここで
、接合ろう材3の厚さを300μm以下としたのは、接
合層の厚さが300μmを越えろと、セラミックス焼結
体1の振動を金属板2に伝えるうえで波形の乱れや共振
周波数の低下等の影響が顕著となり、超音波発振素子ま
たは超音波受振素子として用いるのに不都合を生じるか
らである。
体(以下セラミックス焼結体と略称する )lと金属板
2との間には厚さ300μm以下の接合ろう材3が配置
され、該接合ろう材3によってセラミックス焼結体Iと
金属板2とが接合されている。接合ろう材3は、表裏面
をなす表皮材4.4とこれらに挾持された芯材5とから
なるものであって、表皮材4が50μλ以下のAl−I
VfK−Si系合金からなり、また芯材が200μm以
下のAlもしくはAl合金からなるものである。ここで
、接合ろう材3の厚さを300μm以下としたのは、接
合層の厚さが300μmを越えろと、セラミックス焼結
体1の振動を金属板2に伝えるうえで波形の乱れや共振
周波数の低下等の影響が顕著となり、超音波発振素子ま
たは超音波受振素子として用いるのに不都合を生じるか
らである。
このような構成の超音波素子を製造するには、セラミッ
クス焼結体lと金属板2との間に接合ろう材3を配置し
、2 X I O−”rorr以下の真空中で加熱し接
合する。この場合に加熱温度としては、表皮材4を構成
するAl−Mg−Si系合金の固相線温度以上であり、
かつ芯材5を構成するAlの融点またはAl合金の固相
線温度以下とされる。
クス焼結体lと金属板2との間に接合ろう材3を配置し
、2 X I O−”rorr以下の真空中で加熱し接
合する。この場合に加熱温度としては、表皮材4を構成
するAl−Mg−Si系合金の固相線温度以上であり、
かつ芯材5を構成するAlの融点またはAl合金の固相
線温度以下とされる。
また、加熱雰囲気としては上記2 X I O−5To
rr以下の真空中の他に不活性ガス雰囲気でおこなって
6よい。接合時の昇温速度および降温速度については、
セラミックス焼結体lに熱衝撃が加えられたり、接合に
よる応力が急激にかからぬように、20℃/akin以
下とするのが好ましい。さらに、接合時の加熱保持時間
については、セラミックス焼結体1の成分が揮発・分解
することがないよう、5〜15分程度とするのが好まし
い。また、接合時に加える圧力としては、0.05kg
/cm”以下程度で十分であり、例えば重りを接合体に
のせる程度でよく、特に加圧装置を用いる必要はない。
rr以下の真空中の他に不活性ガス雰囲気でおこなって
6よい。接合時の昇温速度および降温速度については、
セラミックス焼結体lに熱衝撃が加えられたり、接合に
よる応力が急激にかからぬように、20℃/akin以
下とするのが好ましい。さらに、接合時の加熱保持時間
については、セラミックス焼結体1の成分が揮発・分解
することがないよう、5〜15分程度とするのが好まし
い。また、接合時に加える圧力としては、0.05kg
/cm”以下程度で十分であり、例えば重りを接合体に
のせる程度でよく、特に加圧装置を用いる必要はない。
第2図は本発明における請求項3に記載した超音波素子
の一例を示すものである。第2図に示した超音波素子が
第1図に示した超音波素子と異なるところは、接合ろう
材として300μm以下のブレージングシート6を用い
た点である。ブレージングシート6は、真ちゅうなどか
らなるろう付は用のシートであり、第1図に示した接合
ろう材3と同様にセラミックス焼結体lと金属板との間
に配置されてこれらを接合するためのものである。
の一例を示すものである。第2図に示した超音波素子が
第1図に示した超音波素子と異なるところは、接合ろう
材として300μm以下のブレージングシート6を用い
た点である。ブレージングシート6は、真ちゅうなどか
らなるろう付は用のシートであり、第1図に示した接合
ろう材3と同様にセラミックス焼結体lと金属板との間
に配置されてこれらを接合するためのものである。
ここで、ブレージングシート6の厚さを300μm以下
としたのは、第1図に示した接合ろう材と同様の理由に
よるものである。
としたのは、第1図に示した接合ろう材と同様の理由に
よるものである。
このような構成の超音波素子を製造するには、第1図に
示した超音波素子の場合と同様にセラミックス焼結体1
と金属板2との間にブレージングシート6を配置し、2
X I O−”rorr以下の真空中で加熱し接合゛
4゛る。この場合に加熱’/!A度としては、使用した
ブレージングシート6の材質やその厚さによって適宜決
定されろ。また、加熱雰囲気としてら」−記2x l
O−5Torr以下の真空中の他に不活性ガス雰囲気で
おこなうことができる。接合時の昇温速度および降温速
度についても、セラミックス焼結体1に熱衝撃が加えら
れたり、接合による応力が急激にかからぬように、20
℃/min以下とするのが好ましい。さらに、接合時の
加熱保持時間についても、セラミックス焼結体1の成分
が揮発・分解することがないよう、5〜15分程度とず
ろのが好ましい。また、接合時に加える圧力としても0
.05kg/ crQ”以下程度で十分である。
示した超音波素子の場合と同様にセラミックス焼結体1
と金属板2との間にブレージングシート6を配置し、2
X I O−”rorr以下の真空中で加熱し接合゛
4゛る。この場合に加熱’/!A度としては、使用した
ブレージングシート6の材質やその厚さによって適宜決
定されろ。また、加熱雰囲気としてら」−記2x l
O−5Torr以下の真空中の他に不活性ガス雰囲気で
おこなうことができる。接合時の昇温速度および降温速
度についても、セラミックス焼結体1に熱衝撃が加えら
れたり、接合による応力が急激にかからぬように、20
℃/min以下とするのが好ましい。さらに、接合時の
加熱保持時間についても、セラミックス焼結体1の成分
が揮発・分解することがないよう、5〜15分程度とず
ろのが好ましい。また、接合時に加える圧力としても0
.05kg/ crQ”以下程度で十分である。
このような第1図および第2図に示した構成からなる焼
結体にあっては、超音波発信素子または超音波受信素子
として300℃程度まで使用可能なものとなる。
結体にあっては、超音波発信素子または超音波受信素子
として300℃程度まで使用可能なものとなる。
「実施例」
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
(実施例1)
第1図に示した超音波素子を作製した。まず、直径l0
IIlffl、高さ16.51raの円柱状のチタン酸
ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体Iと、厚さ1.
5mmのコバール製の金属板2とを用意し、これらの間
に接合ろう材3を配置した。接合ろう材3としては、表
皮材4.4がそれぞれ厚さ20μ屑と厚さIOμmのA
l−Mg−Si系合金からなり、芯材5が厚さ50μm
のAlからなるものを用い、その際、厚さ20μλの表
皮材4をセラミックス焼結体側に、また厚さ10μズの
表皮材4を金属板2側に配置して用いた。
IIlffl、高さ16.51raの円柱状のチタン酸
ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体Iと、厚さ1.
5mmのコバール製の金属板2とを用意し、これらの間
に接合ろう材3を配置した。接合ろう材3としては、表
皮材4.4がそれぞれ厚さ20μ屑と厚さIOμmのA
l−Mg−Si系合金からなり、芯材5が厚さ50μm
のAlからなるものを用い、その際、厚さ20μλの表
皮材4をセラミックス焼結体側に、また厚さ10μズの
表皮材4を金属板2側に配置して用いた。
次に、セラミックス焼結体Iの上に40gの重りを載せ
、この状態でこれらを真空炉に入れ、IX l O−’
Toorの真空雰囲気にて昇温速度IO°C/minで
620℃まで昇温した。さらに、この接合温度で10分
間保持した後、lO℃/n+inで降温して接合体を得
た°。
、この状態でこれらを真空炉に入れ、IX l O−’
Toorの真空雰囲気にて昇温速度IO°C/minで
620℃まで昇温した。さらに、この接合温度で10分
間保持した後、lO℃/n+inで降温して接合体を得
た°。
得られた接合体の接合強度を引張り強度で調べたところ
、25 kg/ cm”を示した。また、270°Cの
もとて金属板を介しての超音波の発振または受振が可能
であり、超音波発振素子または超音波受振素子として使
用可能であることが確認された。
、25 kg/ cm”を示した。また、270°Cの
もとて金属板を介しての超音波の発振または受振が可能
であり、超音波発振素子または超音波受振素子として使
用可能であることが確認された。
さらに、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結
体単味のときに比べ、共振周波数力< 10 kllz
下がっていることが分かった。
体単味のときに比べ、共振周波数力< 10 kllz
下がっていることが分かった。
(実施例2 )
第2図に示した超音波素子を作製した。まず、実施例1
と同様に直径10+nm、高さ16.5mmの円柱状の
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体1と、
厚さ1.5ml1lのコバール製の金属板2とを用きし
、これらの間に厚さ150μmのブレージングシート(
nA8Pc)を配置した。
と同様に直径10+nm、高さ16.5mmの円柱状の
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体1と、
厚さ1.5ml1lのコバール製の金属板2とを用きし
、これらの間に厚さ150μmのブレージングシート(
nA8Pc)を配置した。
次に、セラミックス焼結体1の上に40gの重りを載U
°、この状態でこれらを真空炉に入れ、IX I O”
”Toorの真空雰囲気にて昇温速度10°C/win
で620℃まで昇温した。さらに、この接合温度で10
分間保持した後、10℃/minで降温して接合体を得
た。
°、この状態でこれらを真空炉に入れ、IX I O”
”Toorの真空雰囲気にて昇温速度10°C/win
で620℃まで昇温した。さらに、この接合温度で10
分間保持した後、10℃/minで降温して接合体を得
た。
得られた接合体の接合強度を引張り強度で調べたところ
、25 kg/ cta”を示した。また、270℃の
らとで金属板を介しての超音波の発振または受振が可能
であり、超音波発振素子または超音波受振素子として使
用可能であることが確認されlこ。
、25 kg/ cta”を示した。また、270℃の
らとで金属板を介しての超音波の発振または受振が可能
であり、超音波発振素子または超音波受振素子として使
用可能であることが確認されlこ。
さらに、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結
体単味のときに比べ、共振周波数がl Okllz下が
っていることが分かった。
体単味のときに比べ、共振周波数がl Okllz下が
っていることが分かった。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明の請求項!および3に記載
した超音波素子は、使用場所が焼結体に悪影響を及ぼず
ような雰囲気である場合、例えば腐食性のガス雰囲気な
どの場合に、金属板を介して発振または受振を十分に行
うことができ、かつ300℃程度まで使用可能なものと
なる。
した超音波素子は、使用場所が焼結体に悪影響を及ぼず
ような雰囲気である場合、例えば腐食性のガス雰囲気な
どの場合に、金属板を介して発振または受振を十分に行
うことができ、かつ300℃程度まで使用可能なものと
なる。
また、本発明の請求項2および4に記載した超音波素子
の製造方法によれば、請求項1および3に記載した超音
波素子を良好に製造することができる。
の製造方法によれば、請求項1および3に記載した超音
波素子を良好に製造することができる。
第1図および第2図は本発明に係わる図であって、第1
図は本発明の請求項1に記載した発明の超音波素子の一
例を示す概略+1■成図、第2図は請求項3に記載した
超音波素子の一例を示す概略構成図である。 1・・・・・・チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
ス焼結体、2・・・・・・金属板、3・・・・・・接合
ろう祠、4・・・・・・表皮材、5・・・・・・芯材、
6・・・・・・ブレージングシート。 出願人 住友セメント株不会社
図は本発明の請求項1に記載した発明の超音波素子の一
例を示す概略+1■成図、第2図は請求項3に記載した
超音波素子の一例を示す概略構成図である。 1・・・・・・チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
ス焼結体、2・・・・・・金属板、3・・・・・・接合
ろう祠、4・・・・・・表皮材、5・・・・・・芯材、
6・・・・・・ブレージングシート。 出願人 住友セメント株不会社
Claims (4)
- (1)チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板とが、厚さ50μm以下のAl−Mg−Si系
合金からなる両表皮材と厚さ200μm以下のAlもし
くはAl合金からなる芯材とにより構成された3層構造
の接合ろう材によって接合されてなることを特徴とする
超音波素子。 - (2)チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ50μm以下のAl−Mg−
Si系合金からなる両表皮材と厚さ200μm以下のA
lもしくはAl合金からなる芯材とによって構成された
3層構造の接合ろう材を配置し、2×10^−^5To
rr以下の真空中で加熱し接合することを特徴とする超
音波素子の製造方法。 - (3)チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板とが、厚さ300μm以下のブレージングシー
トによって接合されてなることを特徴とする超音波素子
。 - (4)チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス焼結体
と金属板との中間に、厚さ300μm以下のブレージン
グシートを配置し、2×10^−^5Torr以下の真
空中で加熱し接合することを特徴とする超音波素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32559988A JPH02170799A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 超音波素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32559988A JPH02170799A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 超音波素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02170799A true JPH02170799A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18178679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32559988A Pending JPH02170799A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 超音波素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02170799A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0730877A1 (en) * | 1995-03-06 | 1996-09-11 | Fisons Corporation | Nebulizing element and device |
CN102071337A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-25 | 北京工业大学 | 一种镁合金钎料的制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57196699A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Toshiba Corp | Acoustic transducer |
JPS62241878A (ja) * | 1986-04-14 | 1987-10-22 | 株式会社日立製作所 | ジルコニアと金属,ジルコニア同士又はジルコニアと他セラミツクスとの接合方法 |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP32559988A patent/JPH02170799A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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