JPH04200097A

JPH04200097A - 複合圧電体の製造方法

Info

Publication number: JPH04200097A
Application number: JP2333856A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Koishihara; 靖小石原; Takayoshi Saito; 孝悦斉藤; Fumika Shinoda; 篠田　ふみか
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-21

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、ソナーや超音波診断装置などのセンサに用い
る複合圧電体の製造方法に関するものである。

従来の技術水や生体を対象としたソナーや超音波診断装置なとのセ
ンサであるトランスデユーサ（超音波探触子）に用いる
圧電体の材料として、最近、圧電セラミックスと有機物
を複合化した複合圧電体の検討が行なわれている。従来
、この複合圧電体を製造するには、例えば、特開昭６０
−８５６９９号公報に記載の方法が知られている。以下
、上記従来例の複合圧電体の製造方法について第３図（
ａ）〜（Ｃ＋に示す製造工程説明用の概略斜視図を参照
しながら説明する。

まず、第３図（ａ）に示す圧電セラミックス板３１に第
３図（ｂｌに示すように、ダイシングマシーンなどによ
り一方の面から格子状の溝３２を形成し、他方の面に板
状面３３を切り残し、溝３２にエポキシ樹脂３４を充填
して加熱硬化させた後、切り残した板状面３３を研摩し
て除去することにより、２次元配列の柱状の圧電セラミ
ックスエレメント３５をエポキシ樹脂３４で接合した複
合圧電体を作製することができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来の複合圧電体の製造方法
では、圧電セラミックス板３１に格子状に形成した溝３
２にエポキシ樹脂３４を充填して、加熱硬化させること
により、このエポキシ樹脂３４の反応硬化収縮に、加熱
された状態において硬化されたエポキシ樹脂３４の冷却
による収縮が加わる。これらの収縮により硬化後の圧電
セラミックスエレメント３５は、その厚さ方向において
寸法差を生し、第３図Ｃに示すような大幅な反り３６が
発生し、この反り３６によって圧電セラミックスエレメ
ント３５自身等にクラック３７等が発生してしまい、所
望の複合圧電体を作製することができない場合が生じる
。また、クラックの発生に至らないにしても、その反り
３６によって研摩加工時の精度低下を生じ、反り３６の
分だけ溝３２を深く形成する必要性が発生し、切断加工
時の歩留りの低下や、複合圧電体の性能劣化を引き起こ
すなとの問題かあった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、溝に有機高分子を充填して硬化させる際の反りやクラ
ックの発生を抑えることができると共に、圧電体に形成
する溝の深さも最小限に抑えることができ、容易に、か
つ高精度に複合圧電体を作製することができ、したがっ
て、製造上の歩留りを向上させることができ、また、複
合圧電体の特性の向上を図ることができるようにした複
合圧電体の製造方法を提供し、また、複合圧電体の耐熱
性や耐冷熱サイクル性等の向上を図ることができ、した
がって、複合圧電体の信頼性を向上させることができる
ようにした複合圧電体の製造方法を提供することを目的
とするものである。

課題を解決するたぬの手段」１記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は
、最終目的とする厚さより厚い板状の圧電体の一方の面
から最終目的とする厚さと同等以上の深さで格子状に溝
を形成し、この溝に紫外線硬化型の有機高分子を充填し
て紫外線照射により硬化させ、硬化後、上記圧電体の切
り残した板状面を除去するようにしたものである。

また、最終目的とする厚さより厚い板状の圧電体の一方
の面から最終目的とする厚さと同等以上の深さで格子状
に溝を形成し、この溝に紫外線熱併用硬化型の有機高分
子を充填して紫外線照射により硬化させ、硬化後、上記
圧電体の切り残した板状面を除去し、その後、紫外線熱
併用硬化型の有機高分子を加熱硬化させるようにしたも
のである。

作用したがって、本発明によれば、圧電体に一部を残して格
子状に形成した溝に紫外線硬化型の有機高分子を充填し
、紫外線照射により硬化させるので、室温において硬化
させることができ、硬化後に生じる収縮量を最小限に抑
えることができ、反りやクラックの発生を抑えることが
でき、また、平坦な状態で硬化させることができるので
、圧電体に形成する溝の深さも必要最小限に抑えること
ができ、容易に、かつ高精度に複合圧電体を作製するこ
とができる。

また、上記圧電体の溝に紫外線熱併用硬化型の有機高分
子を充填することにより、まず、紫外線で硬化させ、圧
電体の切り残し部を除去して圧電体エレメントを分離し
、その後、加熱硬化させてガラス転移点を高い温度に移
行させることができるので、複合圧電体の耐熱性や耐冷
熱サイクル等の向」二を図ることができる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施例における
複合圧電体の製造方法を示す製造工程説明用の概略斜視
図である。

第１図（ａ）において、■は板状の圧電体であり、例え
ば、ＰＺＴ系、ＰｈＴ＋Ｏ，、系（７）　圧電セフミッ
クス、ＬｉＮｂ０．、ＬｉＴａ０．などの単結晶のよう
な材料を使用し、最終的な目的の厚みより厚い板状のも
のを準備する。そして、まず、第１図（ｂｌに示すよう
に、この圧電体１に一方の面からダイシンクマシーンや
ワイヤソーなどの機械的な加工法、あるいはレーザなど
による加工法によって格子状（１目状）に溝２を形成し
、２次元配列の柱状部３を形成すると共に、他方の面に
板状面４を切り残す。このとき、溝２の深さ、すなわち
、圧電体１の柱状部３の高さか最終的に複合圧電体とし
て目的とする厚み以上となるように形成する。次に、第
１図（Ｃ１に示すように、圧電体１の溝２に紫外線で硬
化する有機高分子として紫外線硬化型樹脂５を充填する
。

この紫外線硬化型樹脂５としては、例えば、日本チバガ
イギー社製の紫外線硬化樹脂ＸＮＲ５４４０などを用い
る。この紫外線硬化型樹脂５は、−液性で、２５０〜４
０Ｑｎｎの紫外線を照射することにより数秒で硬化する
。そして、硬化条件としては、室温で硬化させることが
できるので、上記従来例のように加熱して硬化させた場
合に比べ、かなり少ない収Ｍ量で硬化させることができ
る。

次に、圧電体１における切り残しによる板状面４を研摩
、あるいは研削なとの方法により除去し、第１図（ｄ＋
に示すように、２次元配列の柱状部３を分離し、続いて
必要に応じ、柱状部３および紫外線硬化型樹脂５を研摩
、あるいは研削することにより、２次元配列の柱状の圧
電体エレメント６を紫外線硬化型樹脂５で接合し、目的
とする厚み、すなわち、目的とする周波数に適合する複
合圧電体７を作製することができる。

この後、図示していないが、複合圧電体７の両面に電極
を設け、これらの電極にリード線を接続し、更に、必要
に応して背面負荷材、音響整合層、音響レンズなどを設
けることにより、トランスデユーサとして構成すること
ができる。

このように、上記実施例によれば、圧電体１に一面側を
切り残して形成した溝２に紫外線硬化型樹脂５を充填し
、室温において、紫外線を照射して硬化させるようにし
ているので、この紫外線硬化型樹脂５の硬化後の収縮量
は樹脂自身の持つ硬化反応収縮量のみとなり、この収縮
量はわずかであるため、収縮による反りやクラック等を
生じることなく、平坦な状態で硬化させることができ、
研摩加工時の精度を向」−させることかできる。また、
平坦であるので、研摩時の取り除き量を最小にすること
ができるので、ダイシング等による溝加工の際、溝２の
深さを浅くすることができる。したがって、高精度な複
合圧電体７を容易に作製することができるという利点を
有する。

また、高精細な複合圧電体の製造においては、溝２の輻
も細くなり、樹脂材料の充填が困離になってくる。一方
、硬化前の樹脂は、−殻内に、温度上昇に対してその粘
度が低下するという特性を有する。そこで、溝加工され
た圧電体１を６０〜７０℃に加熱し、上記紫外線硬化型
樹脂５を溝２に充填することにより、樹脂材料の粘度を
低下させた状態で充填することかできるので、この熱に
より樹脂の硬化が進行することなく、容易に充填するこ
とができるという利点も有する。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例における
複合圧電体の製造方法を示す製造工程説明用の概略斜視
図である。

本実施例においては、上記第１の実施例の紫外線硬化型
樹脂５に替えて紫外線熱併用硬化型樹脂８、例えば、日
本ヂバガイギー社製のＸＮＲ５４４０ＴＣ等の紫外線で
も熱でも硬化する樹脂を用いる。本発明においても、上
記第１の実施例と同様に、第２図（ａ）に示す圧電体１
に第２図（ｂｌに示すように、格子状の溝２を形成し、
第２図（Ｃ１に示すように、この溝２に紫外線熱併用硬
化型樹脂８を充填し、紫外線を照射して硬化させる。次
に、圧電体１における切り残しによる板状面４を研摩等
により除去し、第２図（ｄ）に示すように、２次元配列
の柱状部３を分離した後、約１００℃で４０分程度加熱
し、紫外線熱併用硬化型樹脂８を加熱硬化させる。この
とき、既に柱状部３は完全に分離しているので、温度の
上昇、降下においても、反りを生じるおそれはない。こ
の後、柱状部３および紫外線熱併用硬化型樹脂８を研摩
、あるいは研削し、２次元配列の柱状の圧電体エレメン
ト６を紫外線熱併用硬化型樹脂８で接合し、目的とする
厚み、すなわち、目的とする周波数に適合する複合圧電
体７を作製することができる。なお、この研摩等の作業
は紫外線熱併用硬化型樹脂８の硬化前に行なうこともで
きる。

このように、本実施例によれば、溝２に紫外線熱併用硬
化型の樹脂８を充填し、紫外線照射により硬化させ、研
摩加工等により圧電体１を完全に分離した後、加熱硬化
させるようにしているので、溝に充填された紫外線熱併
用硬化型樹脂８のガラス転移点を高い温度に移行させる
ことができる。これにより、複合圧電体７として、耐熱
性や耐冷熱サイクル性等の向上を図ることができる。し
たがって、信頼性の高い複合圧電体を容易に製造するこ
とができるという利点を有する。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、圧電体に一部を残し
て格子状に形成した溝に紫外線硬化型の有機高分子を充
填し、紫外線照射により硬化させるので、室温において
硬化させることができ、硬化後に生じる収縮量を最小限
に抑えることができ、反りやクラックの発生を抑えるこ
とができ、また、平坦な状態で硬化させることができる
ので、圧電体に形成する溝の深さも必要最小限に抑える
ことができ、容易に、かつ高精度に複合圧電体を作製す
ることができる。

したがって、製造上の歩留りを向上させることができ、
また、特性の向上を図ることができるようにした複合圧
電体を製造することができる等の効果を有する。

また、上記圧電体の溝に紫外線熱併用硬化型の有機高分
子を充填することにより、まず、紫外線で硬化させ、圧
電体の切り残し部を除去して圧電体エレメントを分離し
、その後、加熱硬化させてカラス転移点を高い温度に移
行させることができるので、複合圧電体の耐熱性や耐冷
熱サイクル等の向上を図ることができる。したがって、
上記効果に加えて信頼性の向上を図ることができるよう
にした複合圧電体を製造することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ＋は本発明の第１の実施例における
複合圧電体の製造方法を示す製造工程説明用の概略斜視
図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例にお
ける複合圧電体の製造方法を示す製造工程説明用の概略
斜視図、第３図（ａ）〜（Ｃ１は従来例における複合圧
電体の製造方法を示す製造工程説明用の概略斜視図であ
る。１・・圧電体、２・・加工溝、５・・・紫外線硬化型樹
脂、６・・柱状の圧電体エレメント、７・・・複合圧電
体、８・・・紫外線熱併用硬化型樹脂。代理人の氏名　弁理士小鍜治　明　ばか２名第１図第　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）最終目的とする厚さより厚い板状の圧電体の一方
の面から最終目的とする厚さと同等以上の深さで格子状
に溝を形成し、この溝に紫外線硬化型の有機高分子を充
填して紫外線照射により硬化させ、硬化後、上記圧電体
の切り残した板状面を除去する複合圧電体の製造方法。
（２）最終目的とする厚さより厚い板状の圧電体の一方
の面から最終目的とする厚さと同等以上の深さで格子状
に溝を形成し、この溝に紫外線熱併用硬化型の有機高分
子を充填して紫外線照射により硬化させ、硬化後、上記
圧電体の切り残した板状面を除去し、その後、紫外線熱
併用硬化型の有機高分子を加熱硬化させる複合圧電体の
製造方法。