JPH0360083A - 圧電子保護膜の製造方法 - 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、圧電子保護膜の製造方法にかかり、特に水中
音響センサー用の圧電子に保護膜を形成する方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 一般に圧電子は、セラミック等の基材の両面に電極をコ
ーティングし、基材を分極して圧電効果をもたせるよう
にしている。さらに水中音響センサーなどの用途に際し
ては、耐湿性を向上させるために基材全体をコーテイン
グ材で被覆するのが通常である。

第２図は円筒型圧電子の概略断面図を示したもので、多
くの水中音響センサーに用いられている。

基材としてはセラミック材１を用いるのが一般的であり
、このようなセラミック材１として一般にチタン酸バリ
ウムやチタン酸ジルコン酸鉛が用いられる。セラミック
材ｌは、円筒状に形成されており、その内壁面には内側
電極２ａが、外壁面には外側型ｔｉ２ｂがそれぞれ形成
される。これらの電ｔｉｆ１．２　ａ、２ｂの材料とし
て通常は銀が用いられる。このようにして電極を形成し
た後、高温で内側電極２ａと外側電極２ｂとの間に静電
界を加えセラミック材１を分極する０分極されたセラミ
ック材１は圧電特性を示し、機械的歪みが加えられると
これが電圧として検出されるようになる。

このようにして形成された円筒型圧電子１１の内壁面お
よび外壁面は、電気絶縁のために保護膜３で被覆される
。また内側電極２ａと外側電極２ｂとからはリード線４
ａおよび４ｂが導出される。

第３図は第２図に示した円筒型圧電子１１を使用した水
中音響センサー１０の概略断面図を示したものである０
円筒型圧電子１１の内部を空気室１３とするために圧電
子の両端部には、スペーサー１２ａと１２ｂとが挿入さ
れている。

なお空気室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果たしている。このよ
うにして内部に空気室１３を形成した円筒型圧電子１１
はモールド１４中に埋め込まれ密閉されて水中音響セン
サー２０となる。

次にこのような構造を持つ圧電子の従来の製造方法を第
４図に示す工程図に従って説明する。

まず、セラミック等の基材を洗浄、乾燥させた後（ステ
ップ４００，４０１）電極用リード線がハンダ付けされ
る部分に樹脂が被着しないようにシールを施す（ステッ
プ４０２）、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、樹脂のコーティングと熱硬化とは一般
に分極前に行なわれる（ステップ４０：ｌ　４０４）、
コーテイング材としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂
、ウレタン樹脂およびシリコン樹脂等の電子部品コーテ
ィング用樹脂として通常使用されている耐湿性の高い樹
脂が用いられる。コーティング方法としては、ハケ塗り
法、浸漬法、スプレー法および静電塗装法等が用いられ
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、一般には３０〜５０μｍに選定される。つい
でハンダ付は部のシールを剥離しくステップ４０５）、
洗浄、乾燥を行なった後（ステップ４０６）、電極とな
るリード線をハンダ付けする（ステップ４０７）、つい
でリード線を介して内側電極と外側電極との間に静電圧
を印加して基材に分極処理を施す（ステップ４０８）。

さらにその後洗浄、乾燥を行ない（ステップ４０９）、
リード線部の補強を施して（ステップ４１０）圧電子を
完成させる（ステップ４１１）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上述した従来の製造方法では、基材表面に形成す
る保護膜は、コーテイング材を溶媒に溶かし、これをハ
ケ塗り法、浸漬法、スプレー法、静電塗装法等を用いて
コーティングするため、コーテイング材を溶媒に溶かす
際空気を巻き込んだ時及び溶媒が飛ぶ時等に保護膜にピ
ンホールが生じやすく、これが水中での電気絶縁性の低
下の原因となっていた。すなわちモールド材１４の吸水
やその他の原因で保護膜３が水にさらされると、ピンホ
ールを通して電極近傍まで水が浸入する。

電極部では電解反応が起こり、その生成物が時間ととも
に保護膜３の表面まで成長する。従って電気絶縁性が低
下してしまう。

さらに従来の製造方法では、基材と保護膜との接着性が
不十分で保護膜が剥がれ水中での電気絶縁性が低下する
という問題点もあった。

本発明は上述した圧電子保護膜の水中での電気ＭＪＩ性
の低下を改善するためになされたもので。

ピンホールのない、しかも基材との密着性の高い圧電子
保護膜の製造方法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］ 本発明は圧電子保護膜の製造方法において、基材表面に
シランカップリング剤をコーティングし乾燥処理を施し
た後、熱ＣＶＤ　（Ｃｈ　ｅｍｉ　ｃ　ａｌ　　Ｖａｐ
ｏｕｒ　　Ｄｅｐｏｓｉ、ｔｉｏｎ）法により電気絶縁
性高分子樹脂をコーティングするようにしたものである
。

［作用］ シランカップリング剤はその分子中に２個以上の異なっ
た反応基を持つ有機けい索車量体である。

２個の反応基の１つは無機質と化学反応するメトキシ基
、エトキシ基、シラノール基等の反応基であり、他の１
つの反応基は、有機剤と化学結合するビニール基、エポ
キシ基、メタクリル基、アミノ基、メルカプト基等の反
応基であり、圧電子基材と保護膜とを化学的に結合し接
着性を向上させる。

また熱ＣＶＤ法は熱エネルギーを利用して原料ガスを活
性化し、基板上で重合させる方法である。

熱ＣＶＤ法は無溶剤、；ｖ触媒、さらに熱硬化が不要で
あるため、ピンホールのない電気絶縁性の優れた高分子
被膜を形成することができる。

［実施例コ 以下１本発明の実施例を比較例と対比しながら詳細に説
明する。

第１図は、本発明の圧電子の製造工程を示す図で、下記
の実施例は同図を参照しながら説明する。

（実施例１） 厚さ約２０μｍの銀電極を内壁面と外壁面とに焼付けた
チタン酸ジルコン酸鉛の円筒基材（外径３８ｍｍ、内径
２８　ｍ　ｍ　、高さ３０　ｍ　ｍ　）をクロロセンで
洗浄し、８０℃で乾燥する（ステップ１００、　１０１
）。

次に内側電極と外側電極とにリード線を半田付けしくス
テップ１０２）、１００℃のシリコンオイル中に浸漬し
６ｋＶで３０分間分極した後（ステップ１０３）、１０
０℃のシリコンオイル中に３０分間放置する。ついでク
ロロセンで洗浄し、８０℃で乾燥する（ステップ１０４
）。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（信越化学工業層）１．５ｍｌに純水１５
０ｍ１とイソプロピルアルコール１５０ｍ１とを加え混
合した溶液に、３０分間浸漬する（ステップ１０５）、
その後室温で３０分間乾燥し、８０℃で１０分間乾燥す
る（ステップ１０６）、ジ−ｐ−キシレンを原料として
パリレン蒸着装置（巴工業製）を用いて、ポリ−ｐ−キ
シリレンを厚さ４０μｍコーティングする（ステップ１
０７）。

最後にリード線を半田付けした部分をエポキシ樹脂で補
強して（ステップｌ○８）、圧電子を完成させる（ステ
ップ１０９）。

なお、上記パリレン蒸着装置（巴工業）は、熱ＣＶＤ法
により、電気絶縁性高分子材料をコーティングする蒸着
装置である。

（実施例２） 実施例１において用いたジ−ｐ−キシレンの代わりにジ
−モノクロローｐ−キシレンを用いる以外は実施例１と
同様な工程で、ポリ−モノクロロ−ｐ−キシリレンを厚
さ４０Ｐｍコーティングする。

（実施例３） 実施例１において用いたジ−ｐ−キシレンの代わりにジ
−ジクロロ−Ｐ−キシレンを用い、他は実施例１と同様
な方法によりポリ−ジクロロ−Ｐ−キシリレンを厚さ４
０μｍコーティングする。

（実施例４） 実施例１において用いたジ−ｐ−キシレンの代わりに、
ジ−テトラフルオロ−ｐ−キシレンを用い、他は実施例
１と同様な方法により、ポリ−テトラフルオロ−ｐ−キ
シリレンを厚さ４０μｍコーティングする。

次に、本発明と対比するために本発明とは異なる製造方
法により保護膜を形成したのでこれを比較例として説明
する。

（比較例１） 上述した実施例においてシランカップリング剤として用
いたＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメ
トキシシランのコーティングを行なわない以外は同様な
工程でポリ−ｐ−キシリレンを厚さ４０μｍコーティン
グする。

（比較例２） 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℃で乾燥する。ついで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する。その後浸漬
法でエポキシ樹脂（日本ベルノックス製ＸＷ−２２４０
）を円筒基材表面にコーティングする。さらに室温で３
０分間乾燥し１５０’Ｃで３０分間加熱処理し、エポキ
シ樹脂を硬化させる。その後ポリイミドテープを剥がし
、クロロセンで洗浄して８０℃で乾燥する。内側電極と
外側電極とにリード線を半田付けし、１００℃のシリコ
ンオイル中に浸漬し、６ｋＶで３０分間分極処理を施し
、さらに１００℃のシリコンオイル中に３０分間放置す
る。その後クロロセンで洗浄し８０℃で乾燥する。加熱
硬化後のエポキシ樹脂の厚さは約４０μｍであった。

最後にリード線を半田付けした部分をエポキシ樹脂で補
強する。

（比較例３） 比較例２において用い４たエポキシ樹脂の代わりにフェ
ノール樹脂（住友ベークライト製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４０μｍ円筒基
材表面にコーティングする。

（比較例４） 比較例２において用いたエポキシ樹脂の代わりにウレタ
ン樹脂（トムスｉｌＳレイア＃１００）を用い、他は同
様な工程でウレタン樹脂を厚さ約４０μｍコーティング
する。

（比較例５） 比較例２において用いたエポキシ樹脂の代わりにシリコ
ン樹脂（信越化学工業層ＫＲ２５５）を用い、他は同様
な工程でシリコン樹脂を厚さ約４Ｏｐｍコーティングす
る。

このようにして作成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ない、実施例１〜４と比較例
上〜５とでその結果を測定した。

なお評価試験は円筒型圧電子を２０℃の水中に浸漬した
状態で、直流１００Ｖを印加し、２００秒後の電流値を
測定し、電気抵抗を算出することにより実施した。その
測定結果は以下の通りである。

実施例１　　１　Ｘ　１０１３Ω 実施例２　　１ＸＩＯ”Ω 実施例３　　１ＸＩＯ１３Ω 実施例４　　１　Ｘ　１０　”Ω 比較例１　　２　Ｘ　１０　Ｉ０Ω 比較例２　　２ＸＩＯ’Ω 比較例３　　２Ｘ１０’Ω 比較例４　　２Ｘ１０’Ω 比較例５　　２Ｘ１０’Ω 次に電気抵抗の高かった実施例１〜４と比較例１で形成
された円筒型圧電子を６０℃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
℃の水中で電気抵抗を測定した。その結果は以下の通り
であった。

１０時間後　１００時間後　１０００時間後実施例１　
１　Ｘ　１０”Ω　ｌＸｌ０”Ω　ｌＸｌ０”Ω実施例
２　２　Ｘ　１０”Ω　２　Ｘ　１０１２Ω　２　Ｘ　
１０”Ω実施例３　２Ｘ１０目Ｑ　　２　Ｘ１０’ｊＱ
　　２　ＸＩＯ”Ω実施例４　１　Ｘ　１０”Ｑ　　Ｉ
　Ｘ　１０”Ｑ　　Ｉ　Ｘ　１０”Ω比較例１　８Ｘ１
０’Ω　５Ｘ１０７Ω　４　Ｘ　１０’Ω以上の結果か
らも明らかなように、実施例１〜４で作成した圧電子で
は、６０℃の温水に１０００時間浸漬後も高い電気絶縁
性を保つことがわかる。

なお上述した実施例ではシランカップリング剤としてＮ
−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシ
シランを用いているが、ビニール系。

メタクリロキシ系、エポキシ系、アミノ系、メルカプト
系またはクロロビル系のシランヵップリング剤を用いて
も本実施例と同様の結果が得られる。

［発明の効果］ 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明で
は前処理として基材表面にシランカップリング剤をコー
ティングし、その上に熱ＣＶＤ法により電気絶縁性高分
子樹脂をコーティングしているため、基材との密着性も
優れかつピンホールのない保護膜を得ることができる。

従って水中での電気絶縁性の優れた圧電子保護膜が得ら
れる。

これにより高感度でかつ高寿命の水中音響センサを実現
できる。

また本発明の製造方法はどのような場所にもコーティン
グが可能であるため、どんな形状の圧電子にも適用可能
である。

また熱硬化を必要としないため分極後にコーティングが
可能となる。したがって高温高電圧化で行なう分極工程
に保護膜をさらさなくても済むという利点がある。

また従来の製造方法に比し、工程数も短縮できるという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる圧電子の製造工程図、第２図は
円筒型圧電子の概略断面図、第３図は水中音響センサー
の概略断面図、第４図は従来の圧電子の製造工程図であ
る。 １・・・・・・セラミック材、２ａ・・・・・・内側電
極、２ｂ・・・・・・外側電極、３・・・・・・保護膜
、４ａ、４ｂ・・・・・・リード線、１１・・・・・・
円筒型圧電子、２０・・・・・・水中音響センサ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電子基材上に電極を形成し、この電極間に静電
   界を印加して前記圧電子基板を分極した後乾燥させる第
   １の工程と、ついで前記圧電子基材上にシランカップリ
   ング剤をコーティングした後乾燥させる第２の工程と、
   ついで熱ＣＶＤ法により電気絶縁性高分子樹脂をコーテ
   ィングする第３の工程とを具備してなる圧電子保護膜の
   製造方法。
2. （２）前記シランカップリング剤としてＮ−β（アミノ
   エチル）−アミノプロピルトリメトキシシランを用いる
   ことを特徴とする請求項（１）記載の圧電子保護膜の製
   造方法。
3. （３）前記シランカップリング剤としてビニール系、メ
   タクリロキシ系、エポキシ系、アミノ系、メルカプト系
   またはクロロピル系シランを用いることを特徴とする請
   求項（１）記載の圧電子保護膜の製造方法。
4. （４）ジ−ｐ−キシレンを原料としてポリ−ｐ−キシリ
   レンを前記絶縁性高分子樹脂としてコーティングするこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の圧電子保護膜の製造
   方法。
5. （５）ジ−モノクロロ−ｐ−キシレンを原料としてポリ
   −モノクロロ−ｐ−キシリレンを前記電気絶縁性高分子
   樹脂としてコーティングすることを特徴とする請求項（
   １）記載の圧電子保護膜の製造方法。
6. （６）ジ−ジクロロ−ｐ−キシレンを原料としてポリ−
   ジクロロ−ｐキシリレンを前記絶縁性高分子樹脂として
   コーティングすることを特徴とする請求項（１）記載の
   圧電子保護膜の製造方法。
7. （７）ジ−テトラフルオロ−ｐ−キシレンを原料として
   ポリ−テトラフルオロ−ｐ−キシリレンを前記電気絶縁
   性高分子樹脂としてコーティングすることを特徴とする
   請求項（１）記載の圧電子保護膜の製造方法。