JPH03221527A - 圧電子保護膜 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧電子保護膜に関し、特に水中音響センサーな
どに用いられる圧電子の保護用に形成される圧電子保護
膜に関するものである。

［従来の技術］ 圧電子の応用の一つとして、魚群探知器やソーナーなと
の超音波送受波器として使用される水中音響センサーが
ある。近年、この分野の需要は拡大しつつあり、さらに
高感度、高寿命の水中音響センサーが望まれている。

第２図は従来から使用されている円筒型圧電子を使用し
た水中音響センサーの模式断面図である。

図において１１は円筒型圧電子である。１２ａと１２ｂ
は円筒型圧電子１１の内部を空気室１３とするためのス
ペーサである。空気室１３は円筒型圧電子１１の内側を
加えられた音場から音響的に遮断する役割をしている。

１４はモールド材である。なお、一般には水中での使用
に耐えるように、耐湿性の高い樹脂で円筒型圧電子１１
を被覆する図示しない保護膜の上にモールド材１４が形
成されている。なお、周知のように一般に、円筒型圧電
子１１はチタン酸バリウムに代表されるような電歪材料
で円筒形の振動子を形成したもので、円筒の半径方向に
振動させて超音波の送受波を行う素子である。周波数の
低い割りに寸法を小さくすることができる特長がある。

第３図は上記の円筒型圧電子を含む一般的な保護膜を有
する圧電子の製造方法を示す製造工程図である。基材す
なわち圧電子本体形成後、図示したように、洗浄工程（
１）からリード線部補強工程（１３〉の工程により保護
膜を有する圧電子が形成される。なお、モールド材１４
の形成工程は第３図では省略した。

第３図に示したように、分極工程（１０）の分極後に高
温で加熱すると圧電子の感度を低下させるため、保護膜
に用いる樹脂のコーティング・熱硬化はそれぞれ工程（
４）、（５）のように一般に分極前に行われている。保
護膜としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン
樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミドなどの電子部品コー
ティング用樹脂として使用されている耐湿性の高い樹脂
が用いられている。樹脂コーティング方法としては、ノ
＼ケ塗り法、浸漬法、スプレー法、静電塗装などが行わ
れている。保護膜の厚さは、厚すぎると圧電子の感度の
低下が大きくなるため、一般に３０〜５０ｔａ＋に形成
される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の製造方法によって得られる圧電子の
圧電子保護膜では、上述したいずれの樹脂でも保護膜に
ボイド、クラック、ピンホールなどが生じ易く、水中で
の電気絶縁性の低下の原因となるという問題があった。

このように、モールド材の吸水やその他の原因で保護膜
が水にさらされると、上述のボイド、クラック、ビンボ
ールなどの保護膜の欠陥を通して電極近傍まで水が侵入
する。電極では電解反応か起こり、その生成物が時間と
ともに保護膜表面まで成長する。そのため電気絶縁性が
低下する。

また、基材と保護膜の接着性が不十分で保護膜がはがれ
、水中での電気絶縁性が低下するという問題があった。

本発明は、以上述べた圧電子保護膜の水中での電気絶縁
性の低下の問題点を解決するためになされたもので、ボ
イド、クラック、ピンホールなどの欠陥がなく、又基材
（円筒型圧電子）との接着性が高く、かつ吸水率の小さ
い圧電子保護膜を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る圧電子保護膜は、含フッ素ポリベンゾオキ
サゾール前駆体を硬化して得られる含フッ素ポリベンゾ
オキサゾールの重合体で構成したものである。

［作　用コ 本発明においては、圧電子保護膜の材料として含フッ素
ポリベンゾオキサゾールの前駆体を熱処理によって得ら
れた含フッ素ポリベンゾオキサゾールの重合体であり、
このような前駆体は、通常の溶剤に良く溶け、濡れ性及
び平坦性に優れている。熱処理後の重合体膜は、疎水性
であるフッ素を含んでいるため吸水率が非常に小さい。

また物理特性、化学特性及び電気特性にすぐれている。

［実施例コ 第１図は本発明の圧電子保護膜を有する円筒型圧電子の
一実施例を示す模式要部部分断面図である。図において
、１は円筒型圧電子であり、一般にチタン酸バリウムや
チタン酸ジルコン酸鉛などの電歪材料を焼成したセラミ
ックス材料で形成される。２ａは円筒内面側の内側電極
、２ｂは円筒外面側の外側電極であり、いずれも一般に
銀の膜体で形成されている。円筒圧電子１は高温で内側
電極２ａと外側電極２ｂ間に静電界を加えることによっ
て構成するセラミックス材を分極することによって再会
れる。このようにして分極されたセラミックス材は圧電
特性を示し、機械的歪が電極２ａ、２ｂ間の電圧として
リード線４ａ、４ｂを介して検出できるようになり、圧
電子１として機能するようになる。

３は電極２ａ、２ｂ　、リード線４ａ、４ｂを含む円筒
型圧電子を被覆して形成された主として電気絶縁のため
の保護膜であり、本発明の説明では圧電子保護膜（以下
保護膜という）と呼ばれるものである。

保護膜３の厚さは前述したような理由から、３０〜５０
１ＪＪ１の範囲に形成されている。保護膜３は含フッ素
ポリベンゾオキサゾールの重合体で形成されている。

この含フッ素ポリベンゾオキサゾールの重合体を保護膜
として有する第１図の圧電子を実施例１の試料とする。

また、従来から圧電子保護膜として用いられてきたエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン
樹脂を有する従来形の圧電子をそれぞれ比較例１，２．
３．４として試作し、比較試料として実施例１の試料と
の性能比較検討を行った。

実施例１： 第１図の実施例及び第３図の製造工程図にみられるよう
に、銀電極膜（厚さ約２０１ＪＩｍ）を内面と外面に焼
付けして形成したそれぞれ内側電極２ａ、外側電極２ｂ
を有するチタン酸ジルコン酸鉛からなる円筒基材（外径
３ｇ＋＋＋ｍ、内径２８ｍｍ、高さ３０ｍｍ）とする円
筒型圧電子１のセラミックス材をクロロセンで洗序した
（工程１）後８０℃で乾燥した（工程２）　さらに、ポ
リイミドテープでリード線４ａ（内側電極２ａ用）、リ
ード線（外側電極２ｂ用）を半田付けする部分をシール
した（工程３）。ついで、Ｎ−β（アミノエチル）γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン（商標：信越化学工
業社）１．５ｍｌに純水１５０ｍ１とイソプロピルアル
コール１５０ｍ１とを加えた溶成に３０分浸漬した後、
室温で３０分間乾燥し、さらに８０℃で１０分間乾燥し
た。この乾燥物を含フッ素ポリベンゾオキサゾール前駆
体のＮ−メチル−２−ピロリドン１０％溶液中に浸漬し
、２０ｃｍ／ｌｌ１ｉｎの速度で引き上げた。ポリイミ
ドテープを♂りがし、２５０℃で２時間熱処理し保護膜
３を形成した。

この熱処理により、 下記の反応が 起り含フッ素ポリベンゾオキサゾールの重合体が形成さ
れる。

含フッ素ポリベンゾオキサゾール前駆体↓ 熱処理 含フッ素ポリベンゾオキサゾール で示される芳香族分子のいずれか一つを示すものである
。その後、クロロセンで洗浄し内側電極２ａと外側電極
２ｂにそれぞれリード線４ａ、４ｂを半田付けした（工
程７〜９）。つづいて、１００℃のシリコーンオイル中
に浸漬した状態で６ｋＶで３０分分極を行い（工程１０
）　、１００℃のシリコーンオイル中で３０分間放置し
た。クロロセンで洗浄し、８０℃で乾燥した（工程１１
〜１２）。リード線４ａ、４ｂを半田付けした部分をエ
ポキシ樹脂で補強した（工程１３）。以上、この発明に
よる実施例１として示す圧電子保護膜を有する圧電子の
製造方法を示した。

なお、本発明の圧電子保護膜に用いた含フッ素ポリベン
ゾオキサゾールの重合体は電気絶縁性、耐熱性など物理
特性や耐薬品性、耐環填性などの化学特性か優れている
高分子体である。

比較例１： ここでは、エポキシ樹脂からなる圧電子保護膜を存する
圧電子を上記実施例１と同様の製造方法で作製する方法
について示し、比較例１の試料とする。

実施例１で使用したのと同様な円筒基材をクロロセンで
洗浄し、８０℃で乾燥した。ポリイミドテープでリード
線を半田付けする部分をシールした。

浸漬法でエポキシ樹脂（日本ベルノックス社、商［Ｘ　
Ｗ　−２２４０）をコーティングした。これを室温で３
０分間乾燥し、１５０℃で３０分間加熱硬化した。

ポリイミドテープを剥がし、クロロセンで洗浄し、８０
℃で乾燥した。内面電極と外面電極にリード線を半田付
けした。１００℃のシリコーンオイル中に浸漬し、６ｋ
Ｖで３０分間分極し、１００℃のシリコーンオイル中に
３０分間放置した。クロロセンで洗浄し、８０℃で乾燥
した。加熱硬化後のエポキシ樹脂の厚さは約４０．であ
った。リード線を半田付けした部分をエポキシ樹脂で補
強した。

比較例２： 比較例１において、エポキシ樹脂の代りにフェノール樹
脂（住友ベークライト社、商標：　ｐｃ−１）を用いる
以外は同様な工程で、フェノール樹脂を厚さ約４０ａコ
ーテイングした。このようにしてフェノール樹脂からな
る圧電子保護膜を有する圧電子を比較例２の試料とする
。

比較例３： 比較例１において、エポキシ樹脂の代りにウレタン樹脂
（トムス社、商標：Ｓレイア＃　１００）を用いる以外
は同様な工程で、ウレタン樹脂を厚さ約４０−コーティ
ングした。ウレタン樹脂からなる圧電子保護膜を有する
圧電子を比較例３の試料とする。

比較例４： 比較例１において、エポキシ樹脂の代りにシリコーン樹
脂（信越化学工業社、商標：ＫＲ２５５）をを厚さ約４
０−コーティングした。シリコーン樹脂からなる圧電子
保護膜を有する圧電子を比較例４の試料とする。

以下、実施例１と比較例１〜４で示した円筒型圧電子の
試料について下記のような試験を行った。

はしめに、実施例１と比較例１〜４で作製した円筒型圧
電子について水中での電気絶縁性の評価試験を行った。

円筒型圧電子を２０℃の水中に浸漬した状態で、直流１
００Ｖを印加し２００秒後の電流値を測定し電気抵抗を
算出した。結果は以下の通りで、本発明による実施例１
は優れた電気絶縁性を保持している。

第　　１　　表 次に、電気抵抗の高かった実施例１の円筒型圧電子を６
０℃の温水中に浸漬した。一定時間経過後温水から取り
出し、水中で１時間冷却し、２０℃の水中で電気抵抗の
経時変化を測定した。結果は以下の通りであった。

第　　２　　表 ＊） 試料は実施例１の円筒型圧電子 二の結果から、実施例１では、６０℃の温水１０００時
間浸漬後も変ることなく高い電気絶縁性が得られ本発明
による圧電子保護膜が優れた保護膜として機能すること
が示された。

なお、圧電子は円筒型圧電子に限ることなく、本発明に
よる保護膜は例えば板状型圧電子などのほかどのような
形状の圧電子にも適用可能であり、特にその形状は限定
されない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、含フッ素ポリベンゾオキ
サゾール前駆体を出発原料とし、含フッ素ポリベンゾオ
キサゾールの重合体を保護膜としたので、耐水性に優れ
、吸水率の小さい圧電子保護膜として用いることができ
、水中での電気絶縁性の優れた圧電子保護膜が得られる
。また、耐熱性、耐薬品性、耐環境性にも優れている。

そのため、高感度でかつ高寿命の水中音響センサーが実
現可能となる効果がある。また、本発明の圧電子保護膜
はどんな形状の圧電子にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す円筒型圧電子の圧電子
保護膜の模式図、第２図は従来の水中音響センサーの模
式断面図、第３図は従来からの保護膜を有する圧電子の
製造方法を示す工程図である。 図において、１は円筒型圧電子、２ａは内側電極、２ｂ
は外側電極、３は保護膜、４ａ、４ｂはリード線である
。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 含フッ素ポリベンゾオキサゾールの重合体からなること
   を特徴とする圧電子保護膜。