JPS6148300A - 超音波探触子用圧電振動子の製造方法 - Google Patents
超音波探触子用圧電振動子の製造方法Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明はファンデルボー型の分極分布を有する超音波探
触子用圧電振動子の製造方法に関する。
触子用圧電振動子の製造方法に関する。
従来、周波数特性が広帯域で、短パルスにも良好な応答
を示す超音波探触子として、分極方向に分極分布を与え
たファンデルボー（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ）型の圧
電振動子を用いたものが知られている。
を示す超音波探触子として、分極方向に分極分布を与え
たファンデルボー（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ）型の圧
電振動子を用いたものが知られている。
その−例として、例えば第２図に示す様に、板状の圧電
素子２１の一方の面にストライプ状の電極２２＆ 、
２２ｂ 、 ２２ａ 、 ２２ｂ 、 、、、−・・を
すだれ状＆Ｃ［け、これら電極２２ａ 、 ２２ｂ 、
・・・・・・の１つおき、つまり２２ａ。
素子２１の一方の面にストライプ状の電極２２＆ 、
２２ｂ 、 ２２ａ 、 ２２ｂ 、 、、、−・・を
すだれ状＆Ｃ［け、これら電極２２ａ 、 ２２ｂ 、
・・・・・・の１つおき、つまり２２ａ。
２２ａ、・・・・・・と２２ｂ 、 ２２ｂ 、・・・
・・・とに電源２３から異る極性の電圧を印加すること
によって破線で示す分極線２４を有する、つまり厚み方
向に分極が一定でないファンデルボー型分極分布を得る
というものである。この様な分極分布を形成した圧電振
動子はその周波数特性にサイドロープがない広帯域なも
のとなり、単一パルスに対し、良好なインパルス応答が
得られ、超音波探触子に適するものである。しかしなが
ら、以下の様な欠点を有していた。
・・・とに電源２３から異る極性の電圧を印加すること
によって破線で示す分極線２４を有する、つまり厚み方
向に分極が一定でないファンデルボー型分極分布を得る
というものである。この様な分極分布を形成した圧電振
動子はその周波数特性にサイドロープがない広帯域なも
のとなり、単一パルスに対し、良好なインパルス応答が
得られ、超音波探触子に適するものである。しかしなが
ら、以下の様な欠点を有していた。
即ち、
１、超音波探触子として利用するのは厚み方向の縦振動
であり、上記の様に１つおきに異る極性の電圧を印加す
るため、隣り合う電極間で横方向の分極状態も現れてし
まい、この不要振動の励起のために効率が低下する。
であり、上記の様に１つおきに異る極性の電圧を印加す
るため、隣り合う電極間で横方向の分極状態も現れてし
まい、この不要振動の励起のために効率が低下する。
２、隣り合うストライプ状電極間距離が旬かすぎると、
電極間放雷が生じ、ストライプ状電極間距離を短くする
に対し、限界がある。
電極間放雷が生じ、ストライプ状電極間距離を短くする
に対し、限界がある。
本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、不要
振動の励振を除去して効率を高めることを可能にすると
共に、ファンデルボー型分極分布を形成するだめの電極
間距離に対する制限を緩和した超音波探触子用圧電振動
子の製造方法を提供することを目的とする。
振動の励振を除去して効率を高めることを可能にすると
共に、ファンデルボー型分極分布を形成するだめの電極
間距離に対する制限を緩和した超音波探触子用圧電振動
子の製造方法を提供することを目的とする。
板状の圧電素子の厚み方向に分極させた後、裏面に設け
たくし型電極によって裏面側部分に減極部を形成し、そ
の後表裏両面にそれぞれ全面電極を形成してファンデル
ボー型の分極分布を有する圧電振動子を製造することに
よシ横方向の振動を励起することなく、効率の良い超音
波探触子に適するものを実現している。
たくし型電極によって裏面側部分に減極部を形成し、そ
の後表裏両面にそれぞれ全面電極を形成してファンデル
ボー型の分極分布を有する圧電振動子を製造することに
よシ横方向の振動を励起することなく、効率の良い超音
波探触子に適するものを実現している。
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第１図は本発明の第１実施例の製造方法における各工程
の装置及びその工程での形成物を示す。
の装置及びその工程での形成物を示す。
第１図（ａ）に示すように、ＰｚＴ等からなる平板状□
の圧電セラミックスｌの両版面に焼付銀又は蒸着金を付
与して両電極２ａ、２ｂを形成する。しかして、この両
′市極２ａ、２ｂ間に、１諭の厚み当り、例えば３ＫＶ
となる直流電界を直流電源３によって、例えば約３０分
印加し、圧電セラミックス１を厚み方向に分極させる分
極処理する。尚、縞１図（ａ）において符号４ａ、４ｂ
け各電極２ａ 、 ２ｂに導通する端子部分を示す。
の圧電セラミックスｌの両版面に焼付銀又は蒸着金を付
与して両電極２ａ、２ｂを形成する。しかして、この両
′市極２ａ、２ｂ間に、１諭の厚み当り、例えば３ＫＶ
となる直流電界を直流電源３によって、例えば約３０分
印加し、圧電セラミックス１を厚み方向に分極させる分
極処理する。尚、縞１図（ａ）において符号４ａ、４ｂ
け各電極２ａ 、 ２ｂに導通する端子部分を示す。
上記分極処理の工程によって、圧電セラミックス１け、
第１図山）の矢印で示すように厚み方向及びこれと垂直
な水平方向の各部で厚み方向を向いた一定の分極を有す
る分極部５が形成される。次に、上記両電極２ａ、２ｂ
を硝酸等の溶剤等を用いて除去し、次にｇｌｌ（１図（
ｅ）に示すように、圧電セラミックス１の超音波を送受
する側を表し叫テ仕上量址表」とする場合における裏側
に（表面弾性波フィルタに広く用いられている）くし型
の減極（処理）用電極６ａ、６ｂを設け、該電極６ａ
、 ６ｂを例えば５０Ｈｚの交流電源７に接続し、交流
電圧を印加する。尚、上記くし型電極６ａ、６ｂは、そ
れぞれのくしの歯状電極が裏面において交互に並んだく
し型をなしている。
第１図山）の矢印で示すように厚み方向及びこれと垂直
な水平方向の各部で厚み方向を向いた一定の分極を有す
る分極部５が形成される。次に、上記両電極２ａ、２ｂ
を硝酸等の溶剤等を用いて除去し、次にｇｌｌ（１図（
ｅ）に示すように、圧電セラミックス１の超音波を送受
する側を表し叫テ仕上量址表」とする場合における裏側
に（表面弾性波フィルタに広く用いられている）くし型
の減極（処理）用電極６ａ、６ｂを設け、該電極６ａ
、 ６ｂを例えば５０Ｈｚの交流電源７に接続し、交流
電圧を印加する。尚、上記くし型電極６ａ、６ｂは、そ
れぞれのくしの歯状電極が裏面において交互に並んだく
し型をなしている。
上記印加された交流電圧を徐々に上昇させ、その電圧値
が圧電セラミックス１の抗電界以上になる様に印加電圧
を調整する。しかして、その印加電圧で５〜３０分保持
し、上記第１り０）に示す分極方向を向いたもので、裏
面に近接する部分のものについては、概略台くしの歯状
電極間方向を向かせ（交流であるのでヒステリシスを描
く）、徐々に印加電圧を下げることによって、上記印加
電圧によるヒステリシスループを次第に小さくして側面
方向に向いた分極が０となる状態、つまり分 極さ
れない状態に交流減極処理する。尚、上記交流減極処理
の際、圧電セラミックス１を加熱することによって、分
極反転を容易にできることになシ、加ｉ極効来が加速さ
れる。この加熱減極σ、特にハード系圧箱′拐料に対し
て有効である。
が圧電セラミックス１の抗電界以上になる様に印加電圧
を調整する。しかして、その印加電圧で５〜３０分保持
し、上記第１り０）に示す分極方向を向いたもので、裏
面に近接する部分のものについては、概略台くしの歯状
電極間方向を向かせ（交流であるのでヒステリシスを描
く）、徐々に印加電圧を下げることによって、上記印加
電圧によるヒステリシスループを次第に小さくして側面
方向に向いた分極が０となる状態、つまり分 極さ
れない状態に交流減極処理する。尚、上記交流減極処理
の際、圧電セラミックス１を加熱することによって、分
極反転を容易にできることになシ、加ｉ極効来が加速さ
れる。この加熱減極σ、特にハード系圧箱′拐料に対し
て有効である。
上記交流減極処理を行った圧電セラミックス１は第１［
ｆｆ１（ｄ）に示すように、裏面側に近い部分は分極さ
れない部分８が形成される。次に、上記減極用電極６ａ
、ｆｉｂを硝酸等の溶剤で除去−し、表裏の各面全域に
金、銀等の金属を蒸着する等して％ ％ｐ ９ａ。
ｆｆ１（ｄ）に示すように、裏面側に近い部分は分極さ
れない部分８が形成される。次に、上記減極用電極６ａ
、ｆｉｂを硝酸等の溶剤で除去−し、表裏の各面全域に
金、銀等の金属を蒸着する等して％ ％ｐ ９ａ。
９ｂを形成することによって第１図（ｅ）に示すように
厚み方向に対し、（裏面側の一部を除く）表面寄り側の
分極部５と、裏面側近傍の分極されない部分８とが形成
されたファンデルボー型の分極分布を有する圧電振動子
を製造できる。この圧電振動子を用いることにより、周
波数特性の良好な超音波探触子を実現できる。
厚み方向に対し、（裏面側の一部を除く）表面寄り側の
分極部５と、裏面側近傍の分極されない部分８とが形成
されたファンデルボー型の分極分布を有する圧電振動子
を製造できる。この圧電振動子を用いることにより、周
波数特性の良好な超音波探触子を実現できる。
つまり、上記第１図（ｅ）に示すファンデルボー型の圧
電振動子の表の両側に音響整合層を接着剤等で形成し、
−大奥面側にはダンピング層を接着剤等で形成し、上記
音響整合層の上にさらに音響レンズを形成する等、通常
の製造プロセスで超音波探触子を製造できる。仁のよう
にして製造された超音波探触子け、通常の超音波探触子
と同様な駆動回路で駆動できる。又、横方向には従来例
のような分極が形成されていないので、この方向に振動
励起が生じてエネルギーロスが生じることもなく、高い
変換効率を得ることができる。
電振動子の表の両側に音響整合層を接着剤等で形成し、
−大奥面側にはダンピング層を接着剤等で形成し、上記
音響整合層の上にさらに音響レンズを形成する等、通常
の製造プロセスで超音波探触子を製造できる。仁のよう
にして製造された超音波探触子け、通常の超音波探触子
と同様な駆動回路で駆動できる。又、横方向には従来例
のような分極が形成されていないので、この方向に振動
励起が生じてエネルギーロスが生じることもなく、高い
変換効率を得ることができる。
上記第１実施例によれば、くし型電極６ａ、６ｂを設け
て、交流減極を行っているので、くしの歯状電極間距離
を放電が生じる程短く（小さく）することなく、ファン
デルボー型の分極分布を有する圧電振動子を形成できる
。尚、くし型電極６ａ、６ｂけ、マスクを用いた真空蒸
着法等で容易に形成できる。
て、交流減極を行っているので、くしの歯状電極間距離
を放電が生じる程短く（小さく）することなく、ファン
デルボー型の分極分布を有する圧電振動子を形成できる
。尚、くし型電極６ａ、６ｂけ、マスクを用いた真空蒸
着法等で容易に形成できる。
次に、本発明の第２実施例について述べる。
この第２実施例は、第１の工程、つまり厚み方向に分極
を形成する工程及び減極処理する工程は上記第１実施例
と同様である。つまり、減極処理した第１図（ｄ） Ｋ
示す圧電セラミックス１における減極用くし型電極６ａ
、６ｂを除去しないで、裏面全体に金、銀等の金属の蒸
着により全面電極９ｂを形成する（勿論表の而にも全面
電極９ａを形成する）。
を形成する工程及び減極処理する工程は上記第１実施例
と同様である。つまり、減極処理した第１図（ｄ） Ｋ
示す圧電セラミックス１における減極用くし型電極６ａ
、６ｂを除去しないで、裏面全体に金、銀等の金属の蒸
着により全面電極９ｂを形成する（勿論表の而にも全面
電極９ａを形成する）。
このようにすると、裏面側に小さな凹凸が生じるが実η
上、特性に悪影響を与えるものでなく、製造工程を簡略
化できて婦ｌ実施例と同様の効果を得ることができる。
上、特性に悪影響を与えるものでなく、製造工程を簡略
化できて婦ｌ実施例と同様の効果を得ることができる。
尚、次のようにさらに簡略化した＾１３笑施（＋１１の
製造方法で製造することもできる。
製造方法で製造することもできる。
即ち、分極処理する工程のだめの電極（第１図では２ａ
、２ｂに相当する）として、表の面側は全面電極２ａと
し、裏面側にけくし型電極６ａ、６ｂを形成する。しか
して、分極処理する場合には、両くし型電極６ａ、６ｂ
を導通させ、直流電源３で上記第１実施例のように分極
処理する。この場合、瞬接するくしの歯間の間隔があま
り大きくなければ、実質的には全面電極２ｂの場合と同
様に機能する。
、２ｂに相当する）として、表の面側は全面電極２ａと
し、裏面側にけくし型電極６ａ、６ｂを形成する。しか
して、分極処理する場合には、両くし型電極６ａ、６ｂ
を導通させ、直流電源３で上記第１実施例のように分極
処理する。この場合、瞬接するくしの歯間の間隔があま
り大きくなければ、実質的には全面電極２ｂの場合と同
様に機能する。
次の工程として表の回の電極２ａを除去して、第１図（
ｅ）に示すように減極処理する。その後は上記第２実施
例と同様である（勿論第１実施例のようにしても良い）
。
ｅ）に示すように減極処理する。その後は上記第２実施
例と同様である（勿論第１実施例のようにしても良い）
。
尚、アレイ型超音波探触子を製造する場合には、上記減
極処理する工程において、減極用のくし型電極５ａ、ｆ
ｉｂの各くしの歯９電極がアレイの切断面に対し直角と
なる方向ＰＣ形成して、アレイの切断面に沿った側面方
向に交流電圧が印加されるようにすると、実際上分極さ
れない部分８の（体積的）ばらつき、あるいは減極の度
合いのばらつき等をアレイ素子間でばらつかないように
できる。
極処理する工程において、減極用のくし型電極５ａ、ｆ
ｉｂの各くしの歯９電極がアレイの切断面に対し直角と
なる方向ＰＣ形成して、アレイの切断面に沿った側面方
向に交流電圧が印加されるようにすると、実際上分極さ
れない部分８の（体積的）ばらつき、あるいは減極の度
合いのばらつき等をアレイ素子間でばらつかないように
できる。
尚、本発明は減極処理した際、裏面に近接する側を完全
に分極されない状態にするものに限定されるものでなく
、分極が小官〈されたものつ１り減極部が形成されたも
のも含まれるものである。
に分極されない状態にするものに限定されるものでなく
、分極が小官〈されたものつ１り減極部が形成されたも
のも含まれるものである。
このようにすると、実際上、製造時間を短縮することが
できる場合がある。
できる場合がある。
以上述べたように本発明によれば、厚み方向に分極させ
た後、裏面側のくし型箱１極によって交流減極処理し、
その後両面に全面雷、極が形成されるようにして、ファ
ンデルボー型の分極分布を有する圧電振動子を製造でき
るようにしであるので、横方向に寄生振動が生じるとと
々く、効率の良い超音波探触子を実現できる。又、ファ
ンデルポーΔＩＪの分極分布を形成する場合、交流減極
処理を行っているので、放電が生じる程に電極間距離を
小さくする必要がない。ζらに、くし型電極を用いてい
るので、すだれ状のｔ極の場合のように交互に異る結線
をしなければならないことを不要にしている。
た後、裏面側のくし型箱１極によって交流減極処理し、
その後両面に全面雷、極が形成されるようにして、ファ
ンデルボー型の分極分布を有する圧電振動子を製造でき
るようにしであるので、横方向に寄生振動が生じるとと
々く、効率の良い超音波探触子を実現できる。又、ファ
ンデルポーΔＩＪの分極分布を形成する場合、交流減極
処理を行っているので、放電が生じる程に電極間距離を
小さくする必要がない。ζらに、くし型電極を用いてい
るので、すだれ状のｔ極の場合のように交互に異る結線
をしなければならないことを不要にしている。
第１図は本発明の第１実施例の製造方法に係シ、第１図
（ａ） Ｉｒｉ分極処即する工程を示すための説明図、
第１図（ｂ）は同図（ａ）の工程で形成された圧電セラ
ミックスを示す正面し１、第１図（Ｃ）は圧電セラミッ
クスの裏面側に設けたくし型電極を用いて減極処理する
工程を示すだめの説明図、第１図（ｄ）は同図（ｃ）の
工程で形成さ相、た圧電セラミックスを示す正面図、第
１図＜ｅ）ｕ東面の電極を除去して、両面に電極を形成
し′Ｔ製造されたファンデルポー型の分極分布を有する
圧電振動子を示す正面図、第２図は従来例におけるファ
ンデルポー型の分極分布を形成する工程を示すだめの説
明図である。 １・・・圧電セラミックス ２ａ、２ｂ、９ａ、９ｂ ＋・電極 ３・・・直流市原 ６ａ、６ｂ・・・くし型電極 ７・・・交流電源 ８・・・分極さね々い部分
（ａ） Ｉｒｉ分極処即する工程を示すための説明図、
第１図（ｂ）は同図（ａ）の工程で形成された圧電セラ
ミックスを示す正面し１、第１図（Ｃ）は圧電セラミッ
クスの裏面側に設けたくし型電極を用いて減極処理する
工程を示すだめの説明図、第１図（ｄ）は同図（ｃ）の
工程で形成さ相、た圧電セラミックスを示す正面図、第
１図＜ｅ）ｕ東面の電極を除去して、両面に電極を形成
し′Ｔ製造されたファンデルポー型の分極分布を有する
圧電振動子を示す正面図、第２図は従来例におけるファ
ンデルポー型の分極分布を形成する工程を示すだめの説
明図である。 １・・・圧電セラミックス ２ａ、２ｂ、９ａ、９ｂ ＋・電極 ３・・・直流市原 ６ａ、６ｂ・・・くし型電極 ７・・・交流電源 ８・・・分極さね々い部分
Claims (5)
- （１）板の厚み方向に分極分布を有する超音波探触子用
圧電振動子の製造方法において、板状の圧電振動子の表
裏両面に電極を設けて厚み方向に向いた分極を形成する
工程と、次に少くとも前記表の面に設けた電極を除去し
、裏面に形成された１対のくし形電極に交流電圧を印加
して裏面側に減極部を形成する工程と、次に表裏両面に
全面電極を設ける工程とで製造される板の厚み方向に分
極分布を有する超音波探触子用圧電振動子の製造方法。 - （２）前記分極を形成する工程は、表裏両面にそれぞれ
設けられた全面電極間に直流電圧を印加して行われるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波探触
子用圧電振動子の製造方法。 - （３）前記分極を形成する工程は、表の面に設けた全面
電極と、裏の面に設けられ、互いに導通させた１対のく
し型電極とに直流電圧を印加して行われることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子用圧電振
動子の製造方法。 - （４）前記全面電極を形成する工程は、裏面に全面電極
を形成する場合、くし型電極の上に全面蒸着を行って形
成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
音波探触子用圧電振動子の製造方法。 - （５）前記全面電極を形成する工程は、裏面に全面電極
を形成する場合、くし型電極を除去した後、全面電極を
形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
超音波探触子用圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59169529A JPS6148300A (ja) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | 超音波探触子用圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59169529A JPS6148300A (ja) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | 超音波探触子用圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6148300A true JPS6148300A (ja) | 1986-03-08 |
Family
ID=15888186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59169529A Pending JPS6148300A (ja) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | 超音波探触子用圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6148300A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634227A2 (en) * | 1993-07-15 | 1995-01-18 | General Electric Company | Broadband ultrasonic transducers and related method of manufacture |
| US5758397A (en) * | 1995-05-31 | 1998-06-02 | Nec Corporation | Process for making piezoelectric ceramic transformer having large voltage step-up ratio |
| US6084334A (en) * | 1997-10-29 | 2000-07-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for driving plurality of vibration type motors |
-
1984
- 1984-08-13 JP JP59169529A patent/JPS6148300A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0634227A2 (en) * | 1993-07-15 | 1995-01-18 | General Electric Company | Broadband ultrasonic transducers and related method of manufacture |
| US6628047B1 (en) * | 1993-07-15 | 2003-09-30 | General Electric Company | Broadband ultrasonic transducers and related methods of manufacture |
| US5758397A (en) * | 1995-05-31 | 1998-06-02 | Nec Corporation | Process for making piezoelectric ceramic transformer having large voltage step-up ratio |
| US6084334A (en) * | 1997-10-29 | 2000-07-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for driving plurality of vibration type motors |
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