WO2005050838A1

WO2005050838A1 - 複合材料振動装置

Info

Publication number: WO2005050838A1
Application number: PCT/JP2004/017054
Authority: WO
Inventors: Yuya Yamada; Akihiko Kawakami; Koji Matsushita; Shinsuke Uchida
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2005-06-02
Also published as: JPWO2005050838A1; EP1686688A4; CN1883114A; EP1686688A1; KR100704122B1; KR20060082882A; US20090267459A1

Abstract

比較的簡単な構造で振動部材の振動特性に影響をほとんど与えることなく支持することができ、小型化が容易な複合材料振動装置を提供する。第１の音響インピーダンス値Ｚ1を有する材料からなり、振動発生源となる振動部材と、第１の音響インピーダンス値Ｚ1よりも低い第２の音響インピーダンス値Ｚ2を有する、熱により硬化される硬化性樹脂、硬化剤及びシリコーン化合物を少なくとも含む樹脂組成物の硬化物からなり、かつ前記振動部材に連結された反射層と、前記第２の音響インピーダンス値Ｚ2よりも大きな第３の音響インピーダンス値Ｚ3を有する材料からなり、前記反射層の前記振動部材が連結されている側とは反対側に連結された保持部材とを備え、反射層と保持部材との界面において振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されている。

Description

明細書

複合材料振動装置

技術分野

[0001] 本発明は、音響インピーダンスが異なる複数の材料部分が結合された複合材料振動装置に関し、例えば、圧電素子などの振動部材に低音速かつ低減衰の反射層連結がされている複合材料振動装置に関する。

^景技術

[0002] 従来、圧電共振子ゃ圧電フィルタを構成する圧電共振部品として、圧電振動素子の上下にケース基板を積層した構造のものが広く用いられている。この場合、圧電素子の圧電振動部の振動を妨げなレ、ための空間を積層体内に形成しなければならなレ、。従って、積層されるケース基板の圧電素子側の面に空洞を形成するための凹部を形成する方法、あるいは圧電素子にケース基板を積層するにあたり、空洞を形成するために接着剤塗布エリアを空洞を除いた領域とする方法などが用いられていた。

[0003] 上記のように、従来の積層型の圧電共振部品では、圧電振動部の振動を妨げないための空洞を形成しなければならず、そのため小型化が困難であった。また、コストを削減することが困難であった。

[0004] 他方、空洞を有しない積層構造のバルタ型音波フィルタが開示されている（特許文献 1参照）。図 3に示すように、バルタ型音波フィルタ 211では、基板 212上に多数の膜を積層することにより圧電フィルタが構成されている。

[0005] すなわち、この積層構造中には、圧電層 213が形成されており、圧電層 213の上面及び下面に電極 214、 215が積層されて、圧電共振子が構成されている。

[0006] 上記圧電共振子の下面には、シリコンやポリシリコンなどの膜を積層することにより、上層 216、中層 217及び下層 218からなる積層構造の音響ミラー 219が構成されている。また、圧電共振子の上面にも、同様の積層構造を有する音響ミラー 220が積層されており、該音響ミラー 220上に保護膜としてのパッシベーシヨン膜 221が形成されている。

[0007] 上記音響ミラー 219では、中層 217の音響インピーダンスが、上層 216及び下層 2 18の音響インピーダンスよりも高くされている。音響ミラー 220においても、同様に中層の音響インピーダンスが、上層及び下層の音響インピーダンスよりも高くされている

[0008] 上記バルタ型音波フィルタ 211では、音響ミラー 219、 220を圧電共振子部分に積層することにより、圧電共振子力伝播してきた振動が圧電共振子側に反射される。従って、圧電共振子部分の共振特性に影響を与えることなぐ基板 212を用いて機械的に保持することができる。

[0009] 他方、下記の特許文献 2には、振動部材としての圧電素子に対して、圧電素子よりも音響インピーダンスが低い反射層を介して、保持部材を連結してなる複合材料振動装置が開示されている。ここでは、反射層の音響インピーダンス Zが圧電素子の

2

音響インピーダンス zよりも小さぐかつ保持部材の音響インピーダンス Zよりも小さく

1 3 されている。圧電素子から反射層に伝播してきた振動が反射層と保持部材との界面で反射される。そのため、大きな振動減衰域を必要とすることなぐ圧電素子を支持すること力 S可能であるとされている。上記反射層は、例えばエポキシ樹脂により構成される旨が示されている。

特許文献 1：特開平 10 - 270979号公報

特許文献 2：特開 2002 - 164764号公報

発明の開示

[0010] 図 3に示したバルタ型音波フィルタ 211では、音響ミラー 219、 220は、圧電共振子側から伝播してきた振動を反射させるように構成されているが、各音響ミラー 219、 2 20は、それぞれ、中層の上下に上層及び下層を積層してなり、中層の音響インピーダンスが上層及び下層の音響インピーダンスより高くされている。従って、音響ミラー 219、 220として多数の材料層を積層しなければならず、空洞の形成は省略し得るものの、バルタ型音波フィルタ 211では、多数の材料層を積層しなければならないため、小型化、特に低背化が困難であった。また、製造工程も煩雑であった。

[0011] さらに、上記バルタ型音波フィルタ 211では、圧電共振子の側方振動が伝播するが、交互に伝播してきた振動が、圧電共振子の側方部分においてダンピングされ、従つて圧電共振子部分の側方が固定されていることにより圧電共振子の共振特性が保持構造により劣化するという問題もあった。

[0012] 特許文献 2に記載の複合材料振動装置では、上記のように、圧電素子に、音響ィンピーダンスを Zが相対的に低い反射層を介して保持部材が連結されていた。その

2

ため、圧電素子の特性に影響を与えることなぐ保持部材により圧電素子を支持することができるとされていた。

[0013] し力、しながら、エポキシ樹脂を用いて反射層を形成した場合、必ずしも圧電素子の電気的特性の低下を抑制することなぐ圧電素子を機械的に支持することはできなかつた。すなわち、反射層を介して圧電素子に保持部材を連結したとしても、十分な電気的特性を得ることは困難であることがあった。

[0014] 本発明の目的は、上述従来技術の欠点を解消し、比較的簡単な構造で振動部材の振動特性に影響をほとんど与えることなく支持することができ、小型化が容易であり

、さらに電気特性に優れた複合材料振動装置を提供することにある。

[0015] 上記目的を達成するため、本発明の複合材料振動装置は、第 1の音響インピーダンス値 Zを有する材料からなり、振動発生源となる振動部材と、第 1の音響インピーダ

1

ンス値 Zよりも低い第 2の音響インピーダンス値 Zを有する、熱により硬化される硬化

1 2

性樹脂、硬化剤及びシリコーン化合物を少なくとも含む樹脂組成物の硬化物からなり、かつ前記振動部材に連結された反射層と、前記第 2の音響インピーダンス値 Zより

2 も大きな第 3の音響インピーダンス値 Zを有する材料からなり、前記反射層の前記振

3

動部材が連結されている側とは反対側に連結された保持部材とを備え、反射層と保持部材との界面において振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されてレ、ることを特徴とする。

[0016] 本発明の複合材料振動装置のある特定の局面では、前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする。

[0017] さらに、本発明の複合材料振動装置の他の特定の局面では、前記シリコーン化合物が前記樹脂組成物中に 6— 60wt%含まれている。

[0018] 本発明の複合材料振動装置の更に別の特定の局面では、前記シリコーン化合物力ポリオノレガノシルセスキォキサン硬化物で被覆されたシリコーンゴムパウダーである。 [0019] 本発明の複合材料振動装置では、好ましくは、前記反射層における、 5MHzでの音速が 2600m/s以下であり、かつ 5MHzでの減衰係数が 3. 5dB/mm以下であることを特 ί数とする。

[0020] 本発明に係る複合材料振動装置の製造方法は、本発明の複合材料振動装置を得るための方法であって、前記振動部材および前記保持部材を準備する工程と、熱により硬化される硬化性樹脂、硬化剤、及びシリコーン化合物を少なくとも含む未硬化の樹脂組成物を準備する工程と、前記未硬化の樹脂組成物により、前記振動部材および前記保持部材を貼り合わせる工程と、前記未硬化の樹脂組成物を硬化させ、前記振動部材および前記保持部材に連結された前記反射層を形成する工程とを備えることを特徴とする。

[0021] また、本発明に係る複合材料振動装置の他の特定の局面では、該製造方法は、前記振動部材および前記保持部材を準備する工程と、熱硬化性樹脂、硬化剤、及びシリコーン化合物を少なくとも含む樹脂シートを準備する工程と、前記樹脂シートを、前記振動部材および前記保持部材の間に配置する工程と、前記樹脂シートを硬化させ、前記振動部材および前記保持部材に連結された前記反射層を形成する工程とを備えることを特 ί数とする。

[0022] 本発明に係る製造方法では、好ましくは、上記樹脂組成物の硬化は、加熱により行われる。

[0023] 本発明の複合材料振動装置を用いれば、樹脂を硬化することのみで反射層の形成が可能となり、複数の材料層を積層する必要がなくなるため、製造工程が簡略化できる。また、前記反射層に用いられる樹脂は、接着性も有していることから、複合材料振動装置の低背化、小型化、低コスト化が可能となる。さらに、本発明の複合材料振動装置の反射層は低音速かつ低減衰であるため、前記複合材料振動装置の電気特性が向上する。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1は本発明の複合材料振動装置の分解斜視図である。

[図 2]図 2は本発明の複合材料振動装置の外観を示す斜視図である。

[図 3]図 3は従来の複合材料振動装置としてのバルタ型音波フィルタを示す縦断面図である。

符号の説明

[0025] 1…複合材料振動装置

2· · ·圧電共振子

3、 4…反射層

5、 6…保持部材

11…励振電極

12、 13…容量電極

14、 15…外部電極

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明の複合材料振動装置について説明する。

[0027] 図 1は、本発明の第 1の実施例に係る複合材料振動装置の分解斜視図であり、図 2 は外観を示す斜視図である。

[0028] 本実施例の複合材料振動装置 1では、振動部材としての圧電共振子 2が用いられている。圧電共振子 2は、矩形板状の形状を有するチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスからなるセラミック板を用いて構成されている。該セラミック板は、厚み方向に分極処理されている。また、セラミック板の上面中央には、励振電極 11が形成されている。図 1では図示されていないが、下面中央にも、励振電極が形成されている。励振電極 11及び下面の励振電極は、セラミック板の端面に至るように形成され、それぞれ、外部電極 14、 15に電気的に接続されている。

[0029] 励振電極 11と下面の励振電極との間に交流電圧を印加することにより、圧電共振子 2は厚みすベり振動モードで励振される。なお、セラミック板の音響インピーダンス値 Zは、 18. 8 X 10⁶N. s ' m— ³である。

1

[0030] 圧電共振子 2の上面及び下面には、第 1、第 2の反射層 3、 4が積層されている。反射層 3、 4の外側面には、すなわち、圧電共振子 2が連結されている面とは反対側の面には、第 1、第 2の保持部材 5、 6が積層されている。反射層 3, 4を構成している材料は、乾燥、加熱や化学反応などにより接着する材料である。

[0031] より具体的には、本実施例の一例では、反射層 3、 4は、熱硬化性樹脂、硬化剤およびシリコーンィ匕合物を少なくとも含む樹脂組成物を硬化させたものであり、その音響インピーダンス値 Zは 3.1 X 10⁶N' s 'm— ³以下である。さらに前記反射層 3、 4は、 5

MHzでの音速が 2600m/s以下であり、かつ 5MHzでの減衰係数が 3. 5dB/mm 以下である。これにより、電気特性に優れた複合材料振動装置を得ることができる。

[0032] 保持部材 5、 6は、本実施例では、矩形板状の形状を有するセラミック板により構成されており、その音響インピーダンス値 Zは 18.8 X 10⁶N' s 'm— ³である。下方の保持部材 6の上面には、一対の容量電極 12、 13が形成されている。容量電極 12、 13と保持部材 6を介して対向するように、保持部材 6の下面中央に容量電極（図示せず）が形成されている。容量電極 12、 13及び下面の容量電極により、保持部材 6にコンデンサが構成されている。

[0033] 図 1に示されている各部材を積層して形成した積層体の一方の端面に、図 2に示されている外部電極 14が形成されている。また、積層体の他方端面にも外部電極 15 が形成されている。外部電極 14、 15は、それぞれ、圧電共振子 2の励振電極 11及び下面の励振電極に電気的に接続されている。

[0034] また、外部電極 14、 15は、それぞれ、容量電極 12、 13に電気的に接続されている。したがって、外部電極 14、 15と保持部材 6の下面に形成された容量電極と外部と電気的に接続することにより、 3端子型の容量内蔵型圧電発振子として複合材料振動装置 1が動作する。

[0035] 本実施例の複合材料振動装置 1では、振動部材としての圧電共振子 2の上面及び下面に第 1、第 2の反射層 3、 4が連結されており、各反射層 3、 4の圧電共振子 2に連結されている側とは反対側の面に保持部材 5、 6が連結されている。したがって、圧電共振子 2の振動を妨げないための空洞は形成されていなレ、。よって、空洞を形成する必要がないため、低背化、小型化、低コストィ匕が可能となる。

[0036] 本発明の反射層に用いられる硬化性樹脂としては、加熱により硬化するものであれば特に限定されない。また、硬化性樹脂の室温における形状は特に限定されず、室温で液状または固体状のいずれであっても構わない。例えば、熱硬化性の樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ビュルエステル樹脂、フエノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジァリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。

[0037] 上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。これにより、接着力が優れ信頼性に優れたものを得ることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフエノール型エポキシ樹脂、フエノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ一ルノボラック型エポキシ樹脂、オノレソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフエニル型エポキシ樹脂、ァラルキル型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、トリフエノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、芳香族ァミン型エポキシ樹脂、フエノール系多官能型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジェンフヱノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。

[0038] また、前記エポキシ樹脂は 1種のみが用いられても良ぐまた 2種類以上が併用されていても良い。

[0039] 本発明の反射層に用いられる硬化剤としては、硬化性樹脂を硬化させる適宜の化合物である。熱硬化性樹脂に用いられる硬化剤としては、例えば、アミン類、脂肪族ポリアミン類、変性脂肪族ポリアミン類、酸無水物、フエノール、イミダゾール類、ェポキシァダクトイミダゾール、アミンァダクト、ジアミノジフエニルスルフォン等が挙げられる。さらに、前記硬化剤は 1種類で用いても良ぐまた 2種類以上を混合して用いても良い。

[0040] 本発明において、反射層に用いられるシリコーン化合物としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフエニルシロキサン、ポリジフエニルシロキサン、ポリメチルシノレセスキォキサン等が挙げられる。また、シリコーンィ匕合物としては、樹脂状物、すなわちシリコーンレジンが用いられてもよい。また、シリコーンィ匕合物は、液状物でもよぐパウダー状物でもよい。耐熱性が高いのでパウダー状物が好ましい。さらに、前記シリコーン化合物は 1種のみが用いられても良ぐまた 2種類以上が併用されていても良い。

[0041] また、本発明の反射層に用いられるシリコーンィ匕合物の配合量に関しては、反射層を構成する樹脂組成物中に 6wt%— 60wt%含有されていることが望ましい。前記配合量が 6wt%未満では、樹脂組成物中の音速が低下しないため、複合材料振動装置の電気特性が悪化しがちとなる。一方、 60wt%を越えると、樹脂組成物の粘度が高くなり、複合材料振動装置の反射層を形成する際、前記樹脂組成物の流動性が低下し、所望の形に成形するまでに時間を要することとなることがある。

[0042] また、本発明においては、上記反射層に含まれるシリコーン化合物としては、ポリオルガノシルセスキォキサン硬化物で被覆されているシリコーンゴムパウダーを好適に用いることができる。ここで、ポリオルガノシルセスキォキサン硬化物とは、ポリオルガノシルセスキォキサンを重合反応により硬化させた物質である。このポリオルガノシルセスキォキサン硬化物は RSi〇で表される。式中の Rは、メチノレ、ェチル、プロピル

3/2

、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、ォクチル、ノニノレ、デシル、ドデシノレ、テトラデシル、へキサデシル、ォクタデシル、エイコシル等のアルキル基、フエニル基、トリル基等のァリール基、ビュル基、ァリル基等のアルケニル基、 —フヱニルェチル基、 /3 _フエニルプロピル基のようなァラルキル基、クロロメチル基、 3, 3, 3_トリフルォ口プロピル基等の 1価のハロゲン化炭化水素基、およびエポキシ基、アミノ基、メルカブト基、アタリロキシ基、メタクリロキシ基等の反応性を有する炭化水素基から選ばれる少なくとも 1種以上の炭素数 1一 20の 1価炭化水素基である。このようなポリオルガノシノレセスキォキサン硬化物で被覆したシリコーンゴムパウダーの粒径は特に限定されないが、例えば平均粒径 0. 1— 100 /i m程度のものが用いられる。

[0043] 上記ポリオルガノシルセスキォキサン硬化物で被覆されたシリコーンゴムパウダーを反射層を構成するための樹脂組成物に添加する場合には、その添加割合は、上記樹脂組成物全体の 6wt%— 60wt%の範囲とすることが望ましレ、。 6wt%未満では、上記シリコーンゴムパウダーを添加したことによる効果、すなわち音速を十分に低めることが困難となることがある。また、 60wt%を超えると、樹脂組成物の粘度が高くなり、複合材料振動装置の反射層を形成する際、前記樹脂組成物の流動性が低下し、所望の形に成形するまでに時間を要することとなることがある。

[0044] さらには、これら本発明の反射層を構成する材料の他に、用途にあわせて硬化性、密着性、チクソトロピック性等を付与するため、例えば、溶融シリカ、破砕シリカ、微粉シリカ、タルク、ガラスなど無機充填剤およびそれらの疎水化、親水化など表面処理を施した無機充填剤、ライフ安定剤、アルコキシシラン等のカップリング剤、レべリング剤、希釈剤、難燃剤、潤滑剤、レオロジーコントロール剤、沈降防止剤、密着性付与剤、顔料、分散剤、消泡剤などを添加してもよい。

[0045] なお、本発明に係る複合材料振動装置の製造に際しては、上述した振動部材と保持部材とを反射層で連結するに際し、反射層を構成するための樹脂組成物を振動部材及び前記保持の少なくとも一方に塗布し、しかる後振動部材と保持部材とを該樹脂組成物を介して接着した後に、樹脂組成物を硬化する方法を用いることができる。もっとも、反射層を構成する樹脂組成物は、半硬化状態のシート状接着剤として提供されてもよレ、。その場合には、樹脂組成物としては、硬化性樹脂、硬化剤、上記シリコーン化合物に加えて、適宜のシートィ匕材料を必要に応じて含むものが好適に用いられる。半硬化状態のシート状接着剤として用意された樹脂組成物を用いる場合には、該半硬化状態のシート状接着剤を、振動部材と保持部材との間に配置し、これら 3つの部材を密着させた状態でシート状接着剤としての樹脂組成物を硬化させれは'よレ、。

[0046] 硬化方法にっレ、ては特に限定されず、樹脂組成物が熱により活性化される硬化剤を含む場合には、加熱により硬化すればよぐそれによりエポキシ樹脂等の硬化性榭脂を硬化させてもよい。

[0047] 以下、本発明における実験例について説明する。

(1)実験例 1

(a)樹脂硬化物の作製

まず、反射層に用いられる樹脂組成物の出発原料として、熱硬化性樹脂 1と 2、硬化剤 1、およびシリコーンィ匕合物を準備した。ここで、熱硬化性樹脂 1は P-アミノフヱノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量 = 97g/eq)であり、熱硬化性樹脂 2はテトラグリシジルアミノジフエニルメタン型エポキシ樹脂（エポキシ当量 = 120g/eq)、硬化剤 1は 2_フエ二ルー 4_メチル _5—ヒドロキシメチルイミダゾール、およびシリコーン化合物は平均粒径 2 a mの球状シリコーン樹脂パウダーを用いた。

[0048] 次に、これら原料を表 1に示す組成の樹脂組成物が得られるように秤量し、ブラネタリーミキサーを用レ、て攪拌および真空攪拌を行い、表 1に示す試料番号 1一 5の樹脂組成物を得た。その後、フッ化工チレン樹脂金型内に前記樹脂組成物を流し込み、真空脱泡した後、オーブン内にて 150°C、 1時間静置し、目的とする樹脂硬化物を得た。

[0049] [表 1]

[0050] (b)複合材料振動装置の作製

図 1および図 2に示すように、音響インピーダンス値 18.8 X 10⁶N' s 'm— ³のセラミックを用いた圧電共振子 2に試料番号 1一 5の硬化前の樹脂組成物を塗布し、音響インピーダンス値 18.8 X 10⁶N . s 'm ³のセラミックで構成された保持部材 5、 6と貼り合わせ、オーブン内にて 150°C、 1時間静置し、樹脂組成物を硬化させた。前記樹脂組成物を塗布する際、硬化後の樹脂硬化物（反射層）の厚みが、圧電共振子の発振波長（λ )に対して 4分の 1 ( λ /4)となるように塗布厚を調整した。次に、図 1および図 2に示す外部電極 14、 15を形成して目的とする複合材料振動装置を得た。

(c)樹脂硬化物の特性評価

(a)で作製した樹脂硬化物について、音速、減衰係数、密度、および音響インピーダンスを評価した。

[0051] ここで、音速 (m/s)については、超音波粘性弾性測定装置 (RAM-10000/RI TEC社製）を用いて、 5MHzにおける値 (縦波）を以下の式 1から算出した。ここで、式 1の Lは樹脂硬化物の厚み (m)、 tは超音波が伝播するまでの時間（s)を示す。式 1 :音速 = L/t

[0052] また、減衰係数 (dB/mm)については、前記超音波粘性弾性測定装置を用いて 5 MHzにおける値 (縦波）を以下の式 2から算出した。ここで、式 2の Aは測定装置の緩衝材底面での反射波の振幅 (m)、 Aは前記緩衝材と樹脂硬化物の境界面での反射波の振幅 (m)、 Bは樹脂硬化物底面での反射波の振幅 (m)、 Lは樹脂硬化物の厚み (m)を示す。

式 2：減衰係数 = {ln[ (A -A²) Z (A B) ] }/ (17. 372 X L X 10³)

0 0

[0053] また、密度（10³'kg/m³)は、樹脂硬化物の重量 (kg)と体積 (m³)から算出した。

音響インピーダンス（10⁶N' s 'm ³)は、 5MHzにおける値（縦波）について、前記密度と音速の測定値を用いて以下の式 3から算出した。

式 3：音響インピーダンス =密度 X音速

(d)複合材料振動装置の電気特性の評価

(b)で作製した複合材料振動装置について、電気特性を測定した。前記電気特性は、位相の最大値を測定した。前記位相の最大値が大きいものが電気特性が優れているといえる。表 1においては、位相の最大値が 78deg以上となる場合を〇、 78deg未満を Xと表記した。

[0054] 前記（c)と（d)の評価結果を表 1に示す。ここで、表 1において、 *印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

[0055] 表 1から明ら力なように、シリコーン化合物を含む試料番号 1一 4については、音速と減衰係数が低い値となり、かつ電気特性も良好であった。一方、シリコーンィ匕合物を含まない試料番号 5は、試料番号 1一 4と比較して、音速と減衰係数が共に増加し、また電気特性も悪くなることが分かった。

(2)実験例 2

(e)樹脂硬化物と複合材料振動装置の作製

まず、反射層に用いられる樹脂組成物の出発原料として、実施例 1と同様の熱硬化性樹脂 1と 2、シリコーンィ匕合物を準備した。また、硬化剤 2としてエポキシァダクトイミダゾールと、カルボキシノレ基末端アクリロニトリルブタジエン共重合体を準備した。

[0056] 次に、これら原料を表 2に示す組成の樹脂組成物が得られるように秤量し、ブラネタリーミキサーを用レ、て攪拌および真空攪拌を行い、表 2に示す試料番号 6 11の樹脂組成物を得た。その後、（a)と同様に、目的とする樹脂硬化物を得た。

[0057] [表 2] * 試料番号 6 7 8 9 10 11 熱硬化性樹脂 1 (g) 100 100 100 100 100 100 熱硬化性樹脂 2 (g) 0 0 0 0 0 0 硬化剤 2 (g) 20 20 20 20 20 20 シリコーン化合物（g) 7 14 50 70 87 0 ぐ樹脂組成物中の含有量（wt > <6> <10> <29> <37> <42> <0> 力 Jレホキンノレ基末端,クリロー卜リノレ

0 0 0 0 0 7

ブタジエン共重合体（g)

<0> <0> <0> <0> <0> <6>

<樹脂組成物中の含有量（wt%) >

音速（mZs) 2569 2497 2202 2164 2011 2638 密度（10³'Kg/m³) 1. 21 1. 21 1. 22 1. 22 1. 22 1. 22 減衰係数（dB/mm) 3. 10 2. 86 2. 41 2. 32 2. 10 3. 63 音響インピーダンス（10⁶Ν· s *m一³) 3. 1 3. 0 2. 7 2. 6 2. 5 3. 2 電気特性〇〇〇〇〇 X

[0058] また、表 2に示す試料番号 6— 11の硬化前の樹脂組成物を用いて、（b)と同様にして、目的とする複合材料振動装置を得た。

(f)樹脂硬化物の特性と、複合材料振動装置の電気特性の評価

(e)で作製した樹脂硬化物について、（c)と同様に音速、減衰係数、密度、および音響インピーダンスを評価した。

[0059] また、（e)で作製した複合材料振動装置についても、（d)と同様に電気特性を測定した。

[0060] 前記樹脂硬化物と複合材料振動装置の評価結果を表 2に示す。ここで、表 2において、 *印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

[0061] 表 2から明ら力なように、シリコーン化合物を含む試料番号 6— 10については、音速と減衰係数が低い値となり、かつ電気特性も良好であった。一方、シリコーンィ匕合物を含有せず、カルボキシル基末端アクリロニトリルブタジエン共重合体を含有する試料番号 11は、試料番号 6— 10と比較して、音速と減衰係数が共に増加し、また電気特性も悪くなることが分かった。

(3)実験例 3

(g)樹脂硬化物と複合材料振動装置の作製

まず、反射層に用いられる樹脂組成物の出発原料として、実施例 2と同様の熱硬化性樹脂 1と 2、シリコーン化合物、およびポリメチルメタタリレートを準備した。また、硬化剤 3としてポリオキシプロピレンジァミン（平均分子量 230、活性水素当量 60g/eq )を準備した。

[0062] 次に、これら原料を表 3に示す組成の樹脂組成物が得られるように秤量し、ブラネタリーミキサーを用いて攪拌および真空攪拌を行レ、、表 3に示す試料番号 12 14の樹脂組成物を得た。その後、（a)と同様に、目的とする樹脂硬化物を得た。

[0063] [表 3]

[0064] また、表 3に示す試料番号 12 14の硬化前の樹脂組成物を用いて、（b)と同様にして、目的とする複合材料振動装置を得た。

(h)樹脂硬化物の特性と、複合材料振動装置の電気特性の評価

(_g)で作製した樹脂硬化物について、（c)と同様に音速、減衰係数、密度、および音響インピーダンスを評価した。

[0065] また、（g)で作製した複合材料振動装置についても、（d)と同様に電気特性を測定した。

[0066] 前記樹脂硬化物と複合材料振動装置の評価結果を表 3に示す。ここで、表 3において、 *印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

[0067] 表 3から明ら力なように、シリコーン化合物を含む試料番号 12と 13については、音速と減衰係数が低い値となり、かつ電気特性も良好であった。一方、シリコーンィ匕合物を含有せず、ポリメチルメタタリレートを含有する試料番号 13は、試料番号 11、 12 と比較して、音速と減衰係数が共に増加し、また電気特性も悪くなることが分かった。

[0068] (4)実験例 4

(k)樹脂硬化物と複合材料振動装置の作製

まず、反射層に用いられる樹脂組成物の出発原料として、実験例 1で用いた熱硬化性樹脂 1及び硬化剤 1を準備した。また、シリコーン化合物として、ポリメチルシノレセスキォキサン硬化物で被覆した、 JIS— A硬度 75 QIS-K-6301)のシリコーンゴムパウダーを準備した。

[0069] 次に、これらの原料を表 5に示す組成の試料番号 17— 20の樹脂硬化物が得られるように秤量し、プラネタリーミキサーを用いて攪拌および真空攪拌を行レ、、表 4に示す試料番号 17— 20の樹脂組成物を得た。その後（a)と同様にして、目的とする樹脂硬化物を得た。

[0070] また、表 4に示す試料番号 15 18の硬化前の樹脂組成物を用いて、（b)と同様にして、目的とする複合材料振動装置を得た。

(1)樹脂硬化物の特性と、複合材料振動装置の電気特性の評価

(k)で作製した樹脂硬化物について、（c)と同様に音速、減衰係数、密度、および音響インピーダンスを評価した。

[0071] また、（k)で作製した複合材料振動装置についても、（d)と同様に電気特性を測定した。

[0072] 樹脂硬化物と複合材料振動装置の評価結果を表 4に示す。ここで、表 4において、

*印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

[0073] [表 4] * 試料番"^ 15 16 17 18 熱硬化性樹脂 1 (g) 100 100 100 100 硬化剤 1 (g) 4 4 4 4

11 -Jh Π ^ 1 U : SS ΛΑΐ*7し^

47 0

被覆したシリコーンゴムパウダー

<31> <0>

<樹脂組成物中の含有量（wt%) >

音速 fo/s) 1900 1800 1750 2650 密度（X10³KgZm³) 1. 18 1. 15 1. 13 1. 28 減衰係数（dB/mm) 3. 00 3. 10 3. 15 2. 35 音響インピーダンス（Χ10⁶Ν· s ·πΓ³) 2. 2 2. 1 2. 0 3. 4 電気特性〇〇〇 X

[0074] 表 4から明ら力、なように、シリコーン化合物を含む試料番号 15 16 17については、音速が低い値となり、かつ電気特性も良好であった。一方、シリコーンィ匕合物を含

V

有しない試料番号 18は、試料番号 15 16 17と比較して、音速が増加し、また、電

Λ

気特性も悪くなることがわかった。

[0075] (5)実験例 5 V

Λ

m)音響反射樹脂シートの作製

熱硬化性樹脂としてビスフエノール A型エポキシ樹脂（エポキシ当量 190g/eq) o—クレゾルノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量 215g/eq)、硬化剤としてフエノールノボラック（OH当量 105g/eq)、熱可塑性樹脂としてポリビエルブチラール樹脂（重量平均分子量 50000)、シリコーンィヒ合物としてシリコーンレジンパウダー（ポリメチルシルセスキォキサン、平均粒径 2 μ m)、溶剤としてメチルェチルケトンを用意した。下記表 5に示すように、これらの内の適宜の化合物を秤量し、プラネタリーミキサ一で 1時間攪拌をおこないスラリーを作製した。なお、 o_クレゾルノボラック型エポキシ樹脂とポリビュルプチラール樹脂はあら力め溶剤であるメチルェチルケトンに溶解させたものを用いた。得られたスラリーを真空脱泡した後、シリコーンコート面が上になるようにしてキャリアフィルム（PET、厚み 50 xm)上に 50°Cでシート成形することで音響反射樹脂シートを作製した。なお、シート成形はドクターブレードを用いてクリアランス 200 μ m、卷き取り速度 15cm/分の条件でおこなった。

[0076] n)複合材料振動装置作製及び電気特性評価

図 1および図 2に示すように圧電共振子 2とキャリアフィルムから剥離した音響反射樹脂シートからなる反射層 3、 4を保持部材 5、 6と貼り合わせ、加圧しながら 150°C/ 1時間の条件で硬化させた。その後、外部電極 14， 15を形成して複合材料振動装置を作製した。なお、音響反射樹脂シートは、硬化後に厚みがおおよそえ /4になるように調整した。なお、 λは圧電共振子の発振波長である。得られた複合材料振動装置の電気特性として位相の最大値を測定した。なお、位相の最大値は、大きい方が電気特性に優れたものであり、位相の最大値が 78deg以上となる場合を〇、それ以下の場合を Xとして判定をおこなった。

[0077] o)にじみ

m)で得られた音響反射樹脂シートをガラス基板の間に位置合わせして貼り合わせた後、専用の治具を用いて加圧下で 150°CZl時間の条件で硬化させた。その後、ガラス基板からのにじみ幅を測長器で測定してにじみを評価した。なお、にじみは幅 3mm以下の場合を〇、それ以上の場合を Xとして判定をおこなった。

[0078] p)接着性

n)で得られた複合材料振動装置の接着性をダイシェア一試験で確認した。なお、接着性は固着強度が 5Nとなる場合を〇、それ以下の場合を Xとした。

[0079] q)樹脂シートの作製

比較例 1として、熱硬化性樹脂としてビスフエノール A型エポキシ樹脂（エポキシ当量 190g/eq)、 o—クレゾ一ルノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量 215g/eq)、硬化剤としてフエノールノボラック（OH当量 105g/eq)、熱可塑性樹脂としてポリビ二ルブチラール樹脂（重量平均分子量 50000)、溶剤としてメチルェチルケトンを用レ、、プラネタリーミキサーで 1時間攪拌をおこなレ、スラリーを作製した。なお、 o—クレゾ一ルノボラック型エポキシ樹脂とポリビュルプチラール樹脂はあらかじめ溶剤であるメチルェチルケトンに溶解させたものを用いた。得られたスラリーを真空脱泡した後、シリコーンコート面が上になるようにしてキャリアフィルム（PET、厚み 50 μ m)上に 50。C でシート成形することで反射樹脂シートを作製した。なお、シート成形はドクターブレードを用いてクリアランス 200 μ m、卷き取り速度 15cmZ分の条件でおこなった。

[0080] r)複合材料振動装置作製および電気特性評価

図 1および図 2に示すように圧電共振子 2とキャリアフィルムから剥離した樹脂シート力なる反射層 3、 4を保持部材 5、 6と貼り合わせ、加圧しながら 150°C/1時間の条件で硬化させた。その後、外部電極 14, 15を形成して複合材料振動装置を作製した。なお、音響反射樹脂シートは、硬化後に厚みがおおよそ λ /4になるように調整した。なお、 λは圧電共振子の発振波長である。得られた複合材料振動装置の電気特性として位相の最大値を測定した。なお、位相の最大値は、大きい方が電気特性に優れたものであり、位相の最大値が 78deg以上となる場合を〇、それ以下の場合を Xとして判定をおこなった。

[0081] s)液状エポキシ樹脂組成物の作製

比較例 2として、 p—アミノフエノール型エポキシ樹脂（エポキシ当量 97gZeq)、硬化剤としてエポキシァダクトイミダゾール、微粉シリカ（疎水処理シリカ、 1次粒径 16η m)、シリコーン化合物としてシリコーンレジンパウダー（ポリメチルシルセスキォキサン、平均粒径 2 μ m)力構成される液状エポキシ樹脂組成物をプラネタリーミキサーで 1時間攪拌をおこない液状のエポキシ樹脂組成物を作製した。

[0082] t)複合材料振動装置作製および電気特性評価

図 1および図 2に示すように圧電共振子 2へ（ 1 )で作製した液状エポキシ樹脂組成物をディスペンサーで塗布後、保持部材と貼り合わせし、さらに保持部材 6へ（1)で作製した液状エポキシ樹脂組成物をディスペンサーで塗布して貼り合わせすることで圧電共振子 2と保持部材 5、 6の間に液状エポキシ樹脂組成物を塗布した。その後、加圧しながら 150°C/1時間の条件で硬化させた。以下、樹脂と同様に複合材料振動装置作製を作製して評価をおこなった。

下記表 5に評価結果を示す。ここで、表 5において、 *印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。

[0083] [表 5] * *

試料番号 1 9 2 0 2 1

ビスフエノール A型エポキシ樹脂 9 . 0 9 . 0

熱硬化性樹脂 o—クレゾ一ルノボラック型ェポキシ樹脂 1 . 5 1 . 5

p—ァミノフエノール型エポキシ樹脂 1 0 0 フエノールノポラック 5 . 2 5 . 2 一硬化剤

エポキシァダクトイミダゾール一 ― 2 0 熱可塑性樹脂ポリビニルプチラール樹脂 6 . 0 6 . 0

シリコーン化合物 2 3 . 5 6 0 添加剤

微粉シリカ 2 溶剤メチルェチルケトン 1 0 0 1 0 0

電気特性〇 X 〇

にじみ〇〇 X

接着性〇〇〇

表 5から音響反射樹脂シートを用いた試料番号 19は、シリコーン化合物を含有しない試料番号 20に比べてシリコーンィ匕合物含有により電気特性に優れたものであることがわかった。また、液状エポキシ樹脂組成物を用いた試料番号 21に比べてにじみに優れたものであることがわかった。これは液状のエポキシ樹脂組成物では流動性が大きいためににじみが大きかったのに対して音響反射樹脂シートでは流動性が小さいためと考えられる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の音響インピーダンス値 Zを有する材料からなり、振動発生源となる振動部材と

1 第 1の音響インピーダンス値 Zよりも低い第 2の音響インピーダンス値 Zを有する、熱

1 2

により硬化される硬化性樹脂、硬化剤及びシリコーンィ匕合物を少なくとも含む樹脂組成物の硬化物からなり、かつ前記振動部材に連結された反射層と、

前記第 2の音響インピーダンス値 Zよりも大きな第 3の音響インピーダンス値 Zを有す

2 3 る材料からなり、前記反射層の前記振動部材が連結されている側とは反対側に連結された保持部材とを備え、

反射層と保持部材との界面において振動部材から反射層に伝播してきた振動が反射されるように構成されてレヽることを特徴とする、複合材料振動装置。

[2] 前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする、請求項 1に記載の複合材

[3] 前記シリコーン化合物が前記樹脂組成物中に 6— 60wt%含まれることを特徴とする、請求項 1または 2に記載の複合材料振動装置。

[4] 前記シリコーン化合物がシリコーン樹脂パウダーである、請求項 1一 3のいずれか 1 項に記載の複合材料振動装置。

[5] 前記シリコーン化合物力 S、ポリオルガノシノレセスキォキサン硬化物で被覆されたシリコーンゴムパウダーであることを特徴とする、請求項 1一 3のいずれ力、 1項に記載の複合材料振動装置。

[6] 前記反射層は、 5MHzでの音速が 2600m/s以下であり、かつ 5MHzでの減衰係数が 3. 5dB/mm以下であることを特徴とする、請求項 1一 3のいずれか 1項に記載の複合材料振動装置。

[7] 前記振動部材が圧電振動素子である、請求項 1一 6のいずれ力、 1項に記載の複合材料振動装置。

[8] 請求項 1に記載の複合材料振動装置の製造方法であって、

前記振動部材および前記保持部材を準備する工程と、

熱または光により硬化される硬化性樹脂、硬化剤、及びシリコーン化合物を少なくとも含む未硬化の樹脂組成物を準備する工程と、

前記未硬化の樹脂組成物により、前記振動部材および前記保持部材を貼り合わせる工程と、

前記未硬化の樹脂組成物を硬化させ、前記振動部材および前記保持部材に連結された前記反射層を形成する工程とを備えることを特徴とする、複合材料振動装置の製造方法。

[9] 請求項 1に記載の複合材料振動装置の製造方法であって、

前記振動部材および前記保持部材を準備する工程と、

硬化性樹脂、硬化剤、及びシリコーン化合物を少なくとも含む樹脂シートを準備する工程と、

前記樹脂シートを、前記振動部材および前記保持部材の間に配置する工程と、前記樹脂シートを硬化させ、前記振動部材および前記保持部材に連結された前記反射層を形成する工程とを備えることを特徴とする、複合材料振動装置の製造方法

[10] 前記硬化が加熱により行われることを特徴とする、請求項 8または 9に記載の複合材料振動装置の製造方法。