JPH06320110A - 超音波振動子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】圧電素子を無溶剤型フィルム接着剤を介して接
着してなる超音波振動子装置の簡単な製造方法を提供す
る。 【構成】筐体３は下方に開口部１と側面に配線用孔部２
とを有する。筐体３の天面４の内面側に無溶剤型フィル
ム接着剤６ａを介して複数の圧電素子５を仮接着する。
筐体３を天面４を下にした状態で、開口部１を密封する
摺動自在の押圧部材１０を圧電素子５上に載置し、配線
用孔部２に減圧装置１２を接続して筐体３の内部を減圧
する。筐体３の天面４を１０５〜１３０℃に加熱する。
前記加熱は、筐体３を天面４を下にした状態でホットプ
レート８上に載置して行う。 【効果】押圧部材１０で密封された筐体３の内部を減圧
することにより、無溶剤型フィルム接着剤６ａを硬化さ
せるために必要な１ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の接触圧が容易
に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下方に開口部を有し、
側面に配線用孔部を有する筐体の天面の内面側に複数の
圧電素子を接着剤層を介して接着してなる超音波振動子
装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１に示すように、下方に開口部
１を有し、側面に配線用孔部２を有する筐体３の天面４
の内面側に複数の圧電素子５を接着剤層６を介して接着
してなる超音波振動子装置が知られている。前記超音波
振動子装置は、圧電素子５が図示しない導線により外部
に設けられた超音波発生装置に接続されて作動するよう
になっており、前記導線は配線用孔部２から筐体３内に
導入される。また、開口部１は底板７により閉蓋され
る。

【０００３】複数の圧電素子５をスタッドボルト等によ
り螺着しようとするときには、螺着の際に圧電素子５を
回転させるためのスペースが必要になり圧電素子５，５
間の間隙を広く取らなければならないが、前記超音波振
動子装置では複数の圧電素子５が接着剤層６を介して接
着されているので、接着の際に余計なスペースが不要で
あり、圧電素子５を密に配置することができる。このよ
うな超音波振動子装置は、単位面積当たりの出力を高く
することができるので、例えば、超音波洗浄槽内に設置
されて、該超音波洗浄槽に供給された洗浄液に超音波を
放射して、該洗浄液に浸漬された被洗浄物を超音波洗浄
する用途等に有利に使用される。

【０００４】前記構成の超音波振動子装置では、従来、
接着剤層６を構成する接着剤としてエポキシ樹脂系接着
剤等、溶剤型の熱硬化性樹脂系接着剤が使用されている
ので、接着剤を硬化させるためには接着剤層６を介して
圧電素子５が仮接着された筐体３を恒温槽等の中で加熱
する必要がある。また、このような接着剤では前記のよ
うに加熱しても十分な接着強度が得られにくく、超音波
振動そのもの、或は超音波振動に伴って発生する熱のた
めに、圧電素子５が剥離しやすいとの問題がある。

【０００５】接着強度の高い接着剤として、無溶剤型フ
ィルム接着剤が知られている。前記無溶剤型フィルム接
着剤は、エポキシ樹脂を主とする熱硬化性樹脂が軽量綿
織物に支持されて厚さ０．２５ｍｍ程度のフィルム状に
なっているもので、接触圧により硬化し、航空機の構造
材等の非常に高い接着強度が要求される分野で使用され
ている。

【０００６】しかしながら、前記無溶剤型フィルム接着
剤により接着するためには、被接着物を１ｋｇｆ／ｃｍ
² 程度の接触圧で押圧して硬化させることが必要であ
り、圧電素子のような小型の部材の場合にはその上に錘
りなどの押圧部材を載置するだけでは前記接着剤の硬化
に必要な接触圧を得ることが難しいとの不都合がある。
前記圧電素子を前記無溶剤型フィルム接着剤を介して接
着するとともに、スタッドボルトで螺着すれば前記接着
剤の硬化に必要な接触圧を得ることはできるが、このよ
うにしたのでは前記のように圧電素子を密に配置するこ
とができないとの不都合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、複数の圧電素子を無溶剤型フィルム接着
剤を介して接着してなる超音波振動子装置の簡単な製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の製造方法は、下方に開口部を有し、側面
に配線用孔部を設けてなる筐体の天面の内面側に無溶剤
型フィルム接着剤を介して複数の圧電素子を仮接着する
仮接着工程と、前記筐体をその天面を下にした状態で、
前記筐体の開口部を密封して前記圧電素子方向に摺動す
る押圧部材を前記仮接着された圧電素子上に載置し、前
記配線用孔部に減圧装置を接続して該押圧部材により密
封された前記筐体内を減圧して、該押圧部材により該圧
電素子を前記筐体の天面に圧接する接着工程とからなる
ことを特徴とする。

【０００９】前記無溶剤型フィルム接着剤としては、例
えば、日本チバガイギー（株）のリダックス６０９（商
品名）等を挙げることができる。

【００１０】本発明の製造方法では、接着面である前記
筐体の天面を１０５〜１３０℃の範囲に加熱することが
好ましい。前記範囲の温度で加熱することにより、短時
間で前記無溶剤型フィルム接着剤が硬化する。加熱温度
が１０５℃未満では短時間では十分な硬化が得られず、
１３０℃を超える温度とすると圧電素子の電極を形成し
ているアルミニウムが熱硬化等により変質することがあ
る。

【００１１】前記加熱は、前記筐体をその天面を下にし
た状態でホットプレート上に載置して行うことにより、
恒温槽などの大掛かりな装置を用いることなく行うこと
ができる。

【００１２】

【作用】本発明の製造方法によれば、まず、下方に開口
部を有し、側面に配線用孔部を設けてなる筐体の天面の
内面側に無溶剤型フィルム接着剤を介して複数の圧電素
子を仮接着することにより、圧電素子が接着位置に配置
される。

【００１３】そして、次に前記筐体をその天面を下にし
た状態で、前記筐体の開口部を密封して前記圧電素子方
向に摺動する押圧部材を前記のように仮接着された圧電
素子の上に載置する。この段階では、前記筐体内の空気
の圧力が外部の大気圧と釣り合っているので、前記圧電
素子は前記押圧部材自体の重量で押圧されているに過ぎ
ない。

【００１４】そこで、次に、前記配線用孔部に減圧装置
を接続して該押圧部材により密封された前記筐体内を減
圧する。すると、前記筐体の内外で気圧差が生じ、前記
押圧部材が前記筐体外部の気圧により押圧されて、圧電
素子方向に摺動し、前記押圧部材自体の重量に前記気圧
差による圧力を加えた力で前記圧電素子を前記筐体の天
面に圧接する。

【００１５】前記減圧装置による前記筐体内の減圧が進
行すると、前記押圧部材は略大気圧に等しい圧力で押圧
されることになるので、前記圧電素子は前記押圧部材自
体の重量に大気圧を加えて約１．２ｋｇｆ／ｃｍ² の圧
力で前記筐体の天面に圧接され、前記圧電素子と前記筐
体の天面との間の前記無溶剤型フィルム接着剤が硬化す
るために十分な接触圧が得られる。

【００１６】また、前記のように前記筐体内を減圧する
ことにより、前記筐体の天面または前記圧電素子と前記
無溶剤型フィルム接着剤との間に僅かに残存している空
気が吸引されて排出されるので、前記天面または前記圧
電素子と前記無溶剤型フィルム接着剤との密着性が向上
し、より強い接着力が得られる。

【００１７】本発明の製造方法では、接着面である前記
筐体の天面を１０５〜１３０℃の範囲に加熱することに
より、前記無溶剤型フィルム接着剤が短時間で硬化す
る。前記加熱は、前記筐体をその天面を下にした状態で
ホットプレート上に載置して行うことにより、恒温槽等
の大掛かりな装置によることなく、実験室などで手軽に
おこなうことができる。

【００１８】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の超
音波振動子装置の製造方法についてさらに詳しく説明す
る。図１は超音波振動子装置の構成例を示す説明的断面
図であり、図２は本実施例の超音波振動子装置の製造方
法を示す説明的断面図である。

【００１９】本実施例で製造する超音波振動装置は、図
１に示すように、下方に開口部１を有し、側面に配線用
孔部２を有する筐体３の天面４の内面側に複数の圧電素
子５を接着剤層６を介して接着されている。圧電素子５
は図示しない導線により外部に設けられた超音波発生装
置に接続されて作動するようになっており、前記導線は
配線用孔部２から筐体３内に導入される。また、開口部
１は底板７で閉蓋される。本実施例では、接着剤層６は
エポキシ樹脂系の無溶媒型フィルム接着剤（日本チバガ
イギー（株）、商品名：リダックス６０９）で構成され
ている。

【００２０】次に、本実施例の超音波振動子装置の製造
方法について説明する。

【００２１】まず、図２に示すように、ホットプレート
８上に、筐体３を天面４が下になるようにして載置し、
天面４の内面側に無溶剤型フィルム接着剤６ａを貼付す
る。そして、無溶剤型フィルム接着剤６ａを介して複数
の圧電素子５を仮接着し、複数の圧電素子５を無溶剤型
フィルム接着剤６ａ上の所定の位置に配置する。ホット
プレート８は、加熱効率を向上するために、上面を除い
て図示しない硬質の保温材で被覆されていてもよい。

【００２２】次に、筐体３を天面４を下にした状態のま
まで、前記のように仮接着された圧電素子５の上に、バ
ネまたは硬質ゴム等の弾性体９を介して２０〜３０ｋｇ
の重量を有する押圧部材１０を載置する。押圧部材１０
は、筐体３の開口部１と略同じ大きさに形成されてお
り、筐体３の内側壁に沿って圧電素子５の方向に摺動で
きるようになっている。次いで、押圧部材１０と筐体３
との隙間をシーリングテープ１１で目張りして密封す
る。

【００２３】この段階では、筐体３内の空気の圧力が外
部の大気圧と釣り合っているので、圧電素子５は押圧部
材１０自体の重量で押圧されているに過ぎない。また、
圧電素子５と押圧部材１０との間には弾性体９が介在し
ているので、圧電素子５が押圧部材１０により損傷する
ことが避けられる。

【００２４】次に、ホットプレート８に通電して、ホッ
トプレート８上に載置されている筐体３の天面４を１１
０〜１２０℃に加熱する。そして、配線用孔部２に真空
ポンプ１２を接続し、押圧部材１０により密封された筐
体３内を減圧する。すると、筐体３内部が略真空にな
り、押圧部材１０が略大気圧に等しい圧力で押圧されて
圧電素子５方向に摺動するので、圧電素子５が押圧部材
１０の重量に大気圧を加えて、約１．２ｋｇｆ／ｃｍ²
の圧力で筐体３の天面４に圧接され、無溶剤型フィルム
接着剤６ａの硬化に十分な接触圧が得られる。また、天
面４または圧電素子５と無溶剤型フィルム接着剤６ａと
の間に僅かに残存している空気が吸引されて排出され
る。前記状態を２時間維持することにより、無溶剤型フ
ィルム接着剤６ａが硬化して接着剤層６を形成し、圧電
素子５が筐体３の天面４に強固に接着される。

【００２５】前記処理の後、筐体３内部の減圧を解除
し、シーリングテープ１１を剥離して弾性体９及び押圧
部材１０を除去し、配線用孔部２から導入される図示し
ない導線を各圧電素子５に接続し、開口部１を図１示の
底板７で閉蓋することにより、超音波振動子装置が得ら
れる。

【００２６】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の製造方法によれば、圧電素子が接着される筐体を押圧
部材により密封して、その内部を減圧にすることによ
り、無溶剤型フィルム接着剤の硬化に必要とされる１ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 以上の接触圧を容易に実現することができ
る。従って、無溶剤型フィルム接着剤を介して圧電素子
を筐体の天面に容易に接着することができる。

【００２７】また、前記筐体内部を減圧にすることによ
り、前記筐体の天面または前記圧電素子と前記無溶剤型
フィルム接着剤との間に僅かに残存している空気が吸引
されて排出されるので、密着性を向上させることがで
き、より強い接着力を得ることができる。

【００２８】また、本発明の製造方法によれば、接着面
である前記筐体の天面を１０５〜１３０℃の範囲に加熱
することにより、前記無溶剤型フィルム接着剤を短時間
で硬化させることができる。前記加熱は、前記筐体をそ
の天面を下にした状態でホットプレート上に載置して行
うことにより、恒温槽等の大掛かりな装置によることな
く、実験室などで手軽におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波振動子装置の構成例を示す説明的断面
図。

【図２】本発明に係わる超音波振動子装置の製造方法を
示す説明的断面図。

【符号の説明】

１…開口部、 ２…配線用孔部、 ３…筐体、 ４…天
面、 ５…圧電素子、６…接着剤層、 ６ａ…無溶剤型
フィルム接着剤、 ８…ホットプレート、１０…押圧部
材、 １２…減圧装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下方に開口部を有し、側面に配線用孔部を
   設けてなる筐体の天面の内面側に無溶剤型フィルム接着
   剤を介して複数の圧電素子を仮接着する仮接着工程と、 前記筐体をその天面を下にした状態で、前記筐体の開口
   部を密封して前記圧電素子方向に摺動する押圧部材を前
   記仮接着された圧電素子上に載置し、前記配線用孔部に
   減圧装置を接続して該押圧部材により密封された前記筐
   体内を減圧して、該押圧部材により該圧電素子を前記筐
   体の天面に圧接して接着する接着工程とからなることを
   特徴とする超音波振動子装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記筐体の天面を１０５〜１３０℃の範囲
   に加熱することを特徴とする請求項１記載の超音波振動
   子装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記加熱は、前記筐体をその天面を下にし
   た状態でホットプレート上に載置することにより行うこ
   とを特徴とする請求項２記載の超音波振動子装置の製造
   方法。