JPH04207698A - 複合圧電体の製造方法 - Google Patents

複合圧電体の製造方法

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Publication number
JPH04207698A
JPH04207698A JP2338022A JP33802290A JPH04207698A JP H04207698 A JPH04207698 A JP H04207698A JP 2338022 A JP2338022 A JP 2338022A JP 33802290 A JP33802290 A JP 33802290A JP H04207698 A JPH04207698 A JP H04207698A
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JP
Japan
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piezoelectric body
grooves
organic polymer
composite piezoelectric
curing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2338022A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayoshi Saito
孝悦 斉藤
Yasushi Koishihara
靖 小石原
Fumika Shinoda
篠田 ふみか
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

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とのセンサに用い
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どのセ
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6
1−.210799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
2図(a)、(bl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2図(a)に示すように、目的とする厚みを有
する圧電セラミックス板20をワックス21で保持台2
2に仮接着し、圧電セラミックス板20をダイシングマ
シーンなどによりその厚みの半分程度の深さまで格子状
に切断用溝23を形成し、この切断用溝23に樹脂24
を充填する。次に、第2図(b)に示すように、圧電セ
ラミックス板20を保持台22から取り外し、裏返して
上記と同様に保持台22に固定し、この圧電セラミック
ス板20を前回形成された切断用溝23に達するように
格子状に切断加工し、この切断用溝25に樹脂26を充
填する。
その後、これらを保持台22から取り外すことにより、
2次元配列の柱状の圧電セラミックスエレメント27を
樹脂24.26で接合した複合圧電体28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20を表側と裏側からほぼ半
分ずつ切断加工するため、この表側と裏側の切断用溝2
3.25が一致するように切断する作業は、製造技術上
において大変困難である。その結果、切断用溝23.2
5のズレにより圧電セラミックスを目的とする形状に形
成することができなくなり、上記圧電セラミックスの振
動形態が変わり、複合圧電体としての特性が劣化する。
また、樹脂24.26として硬化後の硬さが硬くなるよ
うなエポキシ樹脂を使用した場合には、複合圧電体を目
的とする形状、例えば、凹面にすることが困難であるな
どの問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、柱状の圧電体エレメントを正確に、しかも、精度良く
2次元配列することができ、したがって、複合圧電体と
して特性を向上させることができ、また、歪や破損を防
止することができ、したがって、製造上の歩留まりを向
上させることができ、また、複合圧電体を所望の形状に
形成することができ、したがって、複合圧電体を凹面等
の目的とする形状に簡単に加工す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、所望の形状
に形成した後、トランスデユーサを構成する際、その形
状を確実に保持することができ、したがって、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。
課題を解決するための手段 上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、この溝に室温付近の温度で硬化する有機高分子
を充填して硬化させ、硬化後、少なくとも上記圧電体の
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より深く平行に溝を形成し
、この溝に室温付近の温度で硬化する有機高分子を充填
して硬化させ、上記圧電体の切り残した板状面から上記
溝と直交方向で最終目的とする厚さより深く平行に溝を
形成し、この溝に室温付近の温度で硬化する有機高分子
を充填して硬化させ、硬化後、少なくとも上記圧電体の
両側の切り残し部を除去するようにしたものである。
また、上記室温付近で硬化する有機高分子として加熱す
ることによりガラス転移温度が高くなる材料を用いるこ
とができ、このような材料としてエポキシ樹脂を用いる
ことができる。
作用 したがって、本発明によれば、最終目的とする厚さより
厚い板状の圧電体を完全に切断しないで最終目的とする
厚みより深く溝を形成し、この溝に室温付近の温度で硬
化する有機高分子を充填して硬化させ、その後、少なく
とも圧電体の切り残し部を除去するので、圧電体エレメ
ントを正確に、しかも、精度良く2次元配列することが
できる。
また、有機高分子として上記のように室温で硬化する材
料を用いることにより硬化後に発生する収縮を小さくし
、歪や圧電体の破損を防止することができる。また、室
温硬化させて複合圧電体を構成した後、加熱することに
より、有機高分子を軟化させ、複合圧電体に柔軟性を持
たせることができるので、所望の形状に形成することが
できる。
また、有機高分子として加熱することによりガラス転移
温iが高くなる材料を用いることにより、トランスデユ
ーサを構成する際、加熱してもガラス転移温度以下の温
度であれば、所望の形状を保持することができる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図(a)〜(diは本発明の一実施例における複合
圧電体の製造方法を示し、第1図(a)〜(C1は製造
工程説明用の概略斜視図、第1図(diは製造工程説明
用の概略断面図である。
第1図(a)において、1は圧電体であり、例えば、P
ZT系、PbTl0.系の圧電セラミックス、LiNb
O3、LiTaO3などの単結晶のような材料を使し、
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、この板状の圧電体1に一方の面からダイシ
ング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(網目状)
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2次元配列の柱状部3の高
さが最終的に目的とする複合圧電体の厚み以上となるよ
うに形成する。
次に、第1図(blに示すように、圧電体1の溝2に室
温付近で硬化し、かつ加熱することによりガラス転移温
度が高くなる有機高分子5を充填する。この有機高分子
5はエポキシ樹脂のような材料で、例えば、三井東圧化
学社製のストラクトボンドEH−454NFやEH−4
55NFなどを用いる。このエポキシ樹脂は、室温付近
の温度で12時間以上放置することにより硬化するので
、加熱して硬化させた場合より硬化収縮率が小さくなる
。したがって、加熱して硬化した場合に硬化収縮により
生じる切り残した板状面3の割れ、あるいは歪による変
形のおそれはほとんどな(なる。次に、第1図(C1に
示すように、圧電体1における切り残しによる板状面4
を研摩、あるいは研削などの方法により除去し、2次元
配列の柱状部3を分離する。続いて柱状部3および有機
高分子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を有機高分子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。次に、複合圧電体7を
必要に応じ、所望の形状、例えば、凹面形状にするには
、第1図(diに示すように、凸面を有する型8と凹面
を有する型9の間に複合圧電体7を設置し、型8.9に
より複合圧電体7を加圧しながら加熱し、複合圧電体7
における有機高分子5を軟化させる。このとき、上記の
ように有機高分子5は、室温付近で硬化する材料を用い
ており、ガラス転移温度Tgがそれ程高くないので、7
0〜200℃で短時間加熱するだけで軟化する。この有
機高分子5の軟化により複合圧電体7に可とう性を持た
せ、これを目的とする形状に容易に沿わせることができ
る。目的とする形状に形成した複合圧電体7に音響整合
層、背面負荷材などを接着し、また、リード線を取り出
してトランスデユーサを構成する際、加熱する場合があ
る。そこで、上記のように複合圧電体7を加圧しながら
加熱するときの温度を100〜200℃と高く設定する
ことにより、有機高分子5のガラス・転移温度T’ll
Tを高くすることが可能となり、トランスデユーサ作製
時の加熱による形状の変化を防止することができる。次
に、上記のように複合圧電体7を加熱、加圧した後、有
機高分子5が完全に硬化し、複合圧電体7が目的とする
形状になると、これを型8.9から外し、複合圧電体7
の両面に電極を設け、更にリード線を接続する(共に図
示省略)。更に、必要に応じて背面負荷材、音響整合層
、音響レンズなどを設けてトランスデユーサとして構成
する。
このように圧電体1に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、この溝に室温付近で硬化す
る有機高分子5を充填して硬化させ、硬化後、少なくと
も圧電体の切り残した板状面4を除去するので、圧電体
エレメント6を正確に、しかも、精度良く2次元配列す
ることができる。また、有機高分子5の硬化後の収縮が
小さいので、歪や圧電体1の破損を防止することができ
る。また、有機高分子5を軟化させ、複合圧電体7を容
易に所望の形状に形成することができる。また、有機高
分子5として加熱によりガラス転移温度が高くなる材料
を用いているので、室温においては勿論のこと、トラン
スデユーサの組立の際、多少加熱したとしても、所望の
形状に保持することができる。
上記実施例においては、圧電体1の一部を残して最終目
的とする厚みより深く格子状(網目状)に溝2を加工し
、この溝2に有機高分子5を充填するようにした場合に
ついて説明したが、この他、圧電体1の一方の面から一
部を残−して最終目的とする厚みより深く平行に溝を加
工し、この溝に有機高分子5を充填して室温で硬化させ
た後、圧電体の切り残した他方の面から上記溝と直交方
向で最終目的とする厚みより深く平行に溝を形成し、こ
の溝に有機高分子5を充填して室温で硬化させ、以後、
上記実施例と同様にして複合圧電体を作製するようにし
ても上記実施例と同様な効果が得られる。
なお、上記実施例においては、最終目的の厚さに研摩加
工し、複合圧電体を形成した後、この複合圧電体を型に
入れ、加熱して所望の形状に形成し、その後、両面に電
極を設けるように説明したが、この他、複合圧電体を形
成し、両面に電極を設けた後、この電極の付着した複合
圧電体を型に入れ、加熱して所望の形状に形成するよう
にしても同様の効果が得られる。
発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、最終目的とする厚
さより厚い板状の圧電体を完全に切断しないで最終目的
とする厚みより深く溝を形成し、この溝に室温付近の温
度で硬化する有機高分子を充填して硬化させ、その後、
少なくとも圧電体の切り残し部を除去するので、圧電体
エレメントを正確に、しかも、精度良く2次元配列する
ことができる。したがって、複合圧電体としての特性を
向上させることができる。
また、有機高分子として上記のように室温で硬化する材
料を用いることにより硬化後に発゛生ずる収縮を小さく
し、歪や圧電体の破損を防止することができる。したが
って、製造上の歩留まりを向上させることかできる。ま
た、室温硬化させて複合圧電体を構成した後、加゛熱す
ることによ一部、有機高分子を軟化させ、複合圧電体に
柔軟性を持た゛せることができるので、所望の□形状に
形成する4ことができる。したがって、複合圧電体を凹
面等の目的とする形状に簡単に加工することができる。
また、有機高分子として加熱することによりガラス転移
温度が高くなる材料を用いることにより、トランスデユ
ーサを構成する際、加熱してもガラス転移温度以下の温
度ヤあれば、所望の形状を保持することができる。した
がって、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(diは本発明の一実施例における複合
圧電体の製造方法を示し、第1・−図+a)〜(C1は
製造工程説明用の概略斜視面、第1図(diは製造工程
説明用の概略断面図、第2図(a>、(blは従来の複
合圧電体の製造方法あ」例を示す製造工程説明用の概略
斜視図である。 1・・・圧電体、2・・・溝、3・・・柱状部、4・・
・板状面、5・・:有、機高分子、6・・・圧電体エレ
メント、7・・・複合圧電体、8.9・・・型。 代理人の氏名 弁理士小蝦治 明ばか2名第1図 (a) 第1図 (cl

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、この溝に室温付近の温度で硬化する有機
    高分子を充填して硬化させ、硬化後、少なくとも上記圧
    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. (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より深く平行に溝を形成し
    、この溝に室温付近の温度で硬化する有機高分子を充填
    して硬化させ、上記圧電体の切り残した板状面から上記
    溝と直交方向で最終目的とする厚さより深く平行に溝を
    形成し、この溝に室温付近の温度で硬化する有機高分子
    を充填して硬化させ、硬化後、少なくとも上記圧電体の
    両側の切り残し部を除去する複合圧電体の製造方法。
  3. (3)室温付近で硬化する有機高分子が加熱することに
    よりガラス転移温度が高くなる材料である請求項1また
    は2記載の複合圧電体の製造方法。
  4. (4)有機高分子がエポキシ樹脂である請求項1または
    3のいずれかに記載の複合圧電体の製造方法。
JP2338022A 1990-11-30 1990-11-30 複合圧電体の製造方法 Pending JPH04207698A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007225528A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Seiko Instruments Inc 2軸加速度センサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007225528A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Seiko Instruments Inc 2軸加速度センサ

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