(57)【要約】【課題】圧電体の電極と導電性を有するケースの安定的な電気導通が可能で、圧電体電極と前記ケース間の接着層の膜厚を安定化し、信頼性に優れた超音波送受信器を提供すること。【解決手段】導電性を有するケース３と、圧電体電極を有する圧電体１と、ケース３と圧電体１を接着する接着部材４を備え、接着部材４は、圧電体電極とケース３の接着層膜厚と同等の大きさの導電粒子５を有することにより、接着層内の導電粒子比率が小さくても電気導通が確保でき、接着樹脂の比率を大きくすることで所定の接着強度を確保することができ、導電粒子５がスペーサーの役割を果たすことで接着層膜厚を安定化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するケースと、圧電体電極を有する圧電体と、前記ケースと前記圧電体を接着する接着部材を備え、
前記接着部材は、接着剤と導電粒子を有し、前記ケースと前記圧電体電極の電気導通を確保すると共に、前記ケースと前記圧電体電極の接着層の膜厚を前記導電粒子の粒径以下としたことを特徴とする超音波送受信器。
【請求項２】
前記ケースと前記圧電体電極間の接着強度が所定値以上である請求項１に記載の超音波送受信器。
【請求項３】
前記ケースと前記圧電体電極間の接着層の膜厚が３０μｍ以下で均一である請求項１または２に記載の超音波送受信器。
【請求項４】
前記導電粒子の粒径が３０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波送受信器。
【請求項５】
前記接着剤に対する前記導電粒子の比率が所定値以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波送受信器。
【請求項６】
前記導電粒子は、樹脂製の粒子に導電性材料を被覆した請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電体を用いて超音波の送受信を行う超音波送受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の超音波送受信器は接着強度を確保するために非導電性の接着剤で圧電体とケースの接着をしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、特許文献１に記載された従来の超音波送受信器を示すものである。図２に示すように、従来の超音波送受信器２０は、金属ケース１４、圧電体１６、圧電体１６と金属ケース１４のケース天部内壁１５を接続する接着剤１７から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７００１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、圧電体１６の電極と金属ケース１４を不導電性の接着剤１７で接着しているため電気導通が不安定となり、超音波送受信器の特性が不安定になる。或いは、圧電体１６の電極と金属ケース１４を直接接触させることで電気導通を確保しているため、電極表面の凹凸により電極と金属ケース１４間の接着層の膜厚が不均一となり、超音波送受信器２０の特性が不安定となるという課題があった。
【０００６】
また、接着剤として接着樹脂に導電フィラーを混入した導電性接着剤を使用した場合は、電気導通を確保することはできるが、導電フィラーにより接着層内の接着樹脂の比率が小さくなるため、性能を確保するための接着強度が得られないという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧電体の電極と導電性を有するケースの安定的な電気導通が可能で、圧電体と前記ケース間の接着層の膜厚を安定化し、信頼性に優れた超音波送受信器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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波送受信器は、導電性を有するケースと、圧電体電極を有する圧電体と、前記ケースと前記圧電体を接着する接着部材を備え、前記接着部材は、接着剤と導電粒子を有し、前記ケースと前記圧電体電極の電気導通を確保すると共に、前記ケースと前記圧電体電極の接着層の膜厚を前記導電粒子の粒径以下としたことを特徴とするものである。
【０００９】
これによって、接着層内の導電粒子比率が小さくても電気導通が確保でき、接着樹脂の比率を大きくすることで所定の接着強度を確保することができる。また、導電粒子がスペーサーの役割を果たすことで接着層膜厚を一定厚みに設定することができ、超音波送受信器の特性を安定化させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波送受信器は、圧電体電極と導電性を有するケースの電気導通安定化、圧電体と前記ケース間の接着層の膜厚の安定化、信頼性の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における超音波送受信器の断面図、（ｂ）（ａ）のＡ部の拡大模式図
【図２】従来の超音波送受信器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、導電性を有するケースと、圧電体電極を有する圧電体と、前記ケースと前記圧電体を接着する接着部材を備え、前記接着部材は、接着剤と導電粒子を有し、前記ケースと前記圧電体電極の電気導通を確保すると共に、前記ケースと前記圧電体電極の接着層の膜厚を前記導電粒子の粒径以下としたことを特徴とするもので、これによって、接着層内の導電粒子の比率が小さくても電気導通が確保でき、接着剤の比率を大きくすることで所定の接着強度を確保することができる。また、接着剤により圧電体電極とケースの電気導通と圧電体とケースの接着層の膜厚を安定化させることにより、超音波送受信の特性を安定化することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の超音波送受信器において、前記ケースと前記圧電体電極間の接着強度が所定値以上であるもので、圧電体とケースの電気特性と接着信頼性を確保することができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の超音波送受信器において、前記ケースと前記圧電体電極間の接着層の膜厚が３０μｍ以下で均一であることにより、超音波送受信器の特性を安定化させることができる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の超音波送受信器において、前記導電粒子の粒径が３０μｍ以下であることにより、圧電体電極とケースの電気導通の確保と接着層膜厚を均一化することができる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の超音波送受信器において、前記接着剤に対する前記導電粒子の比率が所定値以下であることで、圧電体とケースの接着信頼性を確保することができる。
【００１７】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の超音波送受信器において、前記導電粒子は、樹脂製の粒子に導電性材料を被覆したことにより、導電粒子が接着時に歪み、圧電体電極の凹凸を緩和し、圧電体とケース間の接着層膜厚を均一化することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における超音波送受信器の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の拡大模式図を示すものである。
【００２０】
図１において、超音波送受信器１０は、圧電体１、導電性を有するケース３、及び、ケース３の超音波送信面に接合された音響整合層７から構成されており、圧電体１は、ケース３の内面３ａに接着部材４で接着されている。
【００２１】
接着部材４は、接着剤６と接着剤６中に混入された導電粒子５から成り、シート状に形成されている。なお、接着剤６はエポキシ樹脂系接着剤、導電粒子５は樹脂製の粒子の表面にＮｉ−Ａｕメッキを施したものである。
【００２２】
圧電体１は、セラミックス粉体を焼成して形成され、焼成後に電極ペーストを印刷後、焼き付けすることにより形成された電極２を備え、圧電体１の対向する面の一方に第１の電極２ａ、他方に第２の電極２ｂを有しており、例えば、第１の電極２ａがグランド極、第２の電極２ｂが正極または負極となり、圧電体１に駆動電圧を印可するものである。
【００２３】
そして、第１の電極２ａにはリード線８ｂを半田付け９により接合して導通を取り、第２の電極２ｂを接着剤６中に混入した導電粒子５を介してケース３と導通を取る構成となっている。更に、ケース３には、リード線８ａが接合されており、リード線８ａ、８ｂ間に電圧を印加することで圧電体１は振動する。
【００２４】
ここで、接着部材４に使用する接着剤６と導電粒子５の選択項目としては、例えば、接着剤６の接着強度、導電粒子５の粒径、導電粒子５の弾性率の３項目等が挙げられる。
【００２５】
接着強度は金属試験片に圧電体を接着硬化した後、圧電体にせん断方向から応力をかける方法で測定され、本実施の形態における圧電体１とケース３の接着強度は、３Ｎ／ｍｍ２以上を基本とし、初期値として５Ｎ／ｍｍ２以上としている。
【００２６】
また、接着部材４内の導電粒子５の粒子面積率を９％以下とすることで、接着層内の接着剤６の比率を十分確保することができ、超音波送受信器１０として必要な接着強度を確保している。これにより、例えば８０℃と−４０℃の各温度で３０分ごとの繰り返しの熱衝撃試験を行ってもケース３と圧電体１の接続を破壊することなく耐久的に優れたものができる。
【００２７】
図１（ｂ）に模式的に示すように、第２の電極２ｂの表面２ｃは最大で３０μｍ程度の凹凸が存在するので、従来の非導電接着剤による接着の場合、第２の電極２ｂの凹凸により電極と金属ケースの接合が取れない、或いは、接着層内に異物がある場合は接触が取れない可能性があった。これに対し、本実施の形態では導電粒子５の粒径を３０μｍ以下とし、導電粒子５が接着層内にあることで図に示すように第２の電極の凹凸があっても凹凸が大きいところでは導電粒子が大きく歪み、小さいところでは歪まない。これにより電気的な接点数を多く確保することができ、電気導通を安定化することができる。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、第２の電極２ｂの表面に凹凸があるため、従来のように非伝導接着剤を用いて直接接触を取る方法だと膜厚が不均一となるが、本実施の形態によると導電粒子５が接着層内にあることで第２の電極２ｂに凹凸があっても凹凸が大きいところでは導電粒子が大きく歪み、小さいところでは歪まない。これにより電極の表面に凹凸があっても接着層膜厚を均一にすることができる。
【００２９】
また、接着層内の導電性フィラーが連なることで導電性を確保する従来の導電性接着剤の場合は、接着剤内に混入された導電性フィラーの比率を大きくする必要があり、樹脂比率が小さくなることにより接着強度が低下する傾向にあるが、本実施の形態では、接着層内に接着層の膜厚と同等の大きさの導電粒子５を入れることで接着剤６に対する導電粒子５の粒子面積率を９％以下としても、必要な電気導通を確保することができる。従って、従来の導電性接着剤に比べ接着剤の比率を大きくできるため、超音波送受信器として必要な接着強度を確保することができる。
【００３０】
また、超音波送受信器において圧電体１の振動を効率よく伝えるためには、圧電体１とケース３の接着層の膜厚は小さいほど特性としては良好であるが、これは接着層の膜厚は小さいほど圧電体の振動をより減衰させずに伝えることができるためである。また、接着層膜厚が不均一になっている場合も音響特性のバラツキが大きくなる。
【００３１】
本実施の形態では、接着部材４に含まれる導電粒子５は３０μｍ以下とし、導電粒子５は接着時の圧力で歪む為、第２の電極２ｂとケース３間の接着層の膜厚は３０μｍ以下で均一に調整している。
【００３２】
従って、圧電体電極と金属ケースの電気導通を確保した状態で接着層膜厚を小さくすることができ、圧電体１の振動を効率よく伝えることができると共に、音響特性のバラツキを小さくすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、接着剤６中に導電粒子５を混入してシート状に成形した接着部材４を用いたが、接着剤６中に導電粒子５を混入したペースト状のものを適量塗布する方法でも良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる圧電体と導電性のケースを電気導通させた超音波送受信器は、圧電体電極とケースの電気導通安定化、圧電体とケースの接着層膜厚の安定化、信頼性の確保が可能となるので、車載向けのセンシングデバイス等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧電体
２  電極（圧電体電極）
２ａ  第１の電極（圧電体電極）
２ｂ  第２の電極（圧電体電極）
３  ケース
４  接着部材
５  導電粒子
６  接着剤
【図１】
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【図２】
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