(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車向けのフロントセンサや、バックセンサに用いられる超音波センサに使用される強度の強い圧電素体を提供する。【解決手段】圧電素体の構成と製造方法は、ＰＺＴ粉体に予め鉄ニッケル合金、インバー等の磁性体粉体を水溶性もしくは溶剤媒体とバインダーにて混練してスラリー状態にする（工程ａ）際に，磁力によりＰＺＴ粉末と磁性体粉末を分離させて（工程ｂ）シート状にした後（工程ｃ）、円盤状や板状に成形して（工程ｄ）、乾燥、そして焼結時は磁性体の酸化を抑える為に窒素雰囲気中で焼成、焼結を行う（工程ｅ）事でＰＺＴの焼成と電極の焼成を同時に行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波センサや超音波探触子に使用される圧電素体について、円盤状もしくは板状の圧電セラミックに鉄ニッケル合金等の磁性体からなる電極を両面に設けたことを特徴とする圧電セラミック。
【請求項２】
請求項１の製造法について、圧電素体成形の前に圧電セラミック粉体と磁性体粉体を混ぜでから成形前に磁力で分離することで電極形成することを特徴とする圧電素体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
両面に電極を設けた圧電体に関するものであり、圧電式振動子、超音波探触子や超音波センサ等に使用される圧電素体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の実施の形態に関わる圧電素体において、圧電セラミックの概要の製造方法として圧電セラミックの代表材料であるＰＺＴ粉体を水溶性もしくは溶剤媒体とバインダーにて混練しスラリー状態にしてシート状、円盤状や板状に成形、乾燥、焼結したセラミックに銀ペーストをシルクスクリーン印刷等によりセラミックの両面に塗布したのち高温で焼成、焼結させて電極を設け、これらに高電圧を印加して分極が施されて圧電素体を成している。この圧電素体に電気信号を加える事で電歪が発生し機械的応力が発生、反対に圧電素体に機械的応力を加える事で起電力が発生する事を用いて超音波探触子や超音波センサ等に使用されている。
図３は、従来の実施の形態に関わる圧電素体の電極の形状例を示す。図３において圧電セラミック１からなるに銀等からなる電極４、同様にそのもう一方の面の電極５がスクリーン印刷により塗布され、後焼成により電気的な特性を得られるよう設けられている。圧電素体の分極のため絶縁油等に浸漬した状態で電極４と電極５に直流の高電圧を印加する。
通常、銀ペーストには十数％wtのガラス成分が含まれ焼成時にこのガラス成分が溶融してセラミックと銀電極の接着の効果を成しているが半田ごてで電極に半田付けする際に熱で銀成分が半田に移行して電極強度が落ちる銀食われという状態になり極端に電極強度が落ちてしまうという問題が発生する。
また、近年、自動車（車両）のフロントセンサやバックセンサ用として防滴型の超音波送受信器が大量に生産されているが現在使用されているこれらの超音波送受信器はアルミからなる有底筒状ケースの底面に圧電素子を貼り合わせたものがほとんどであり走行時に飛び石が超音波センサにあたり中の圧電素体が割れセンサが破損してしまうという問題があり圧電素体の強度アップを望まれている。
【特許文献１】特開平０９−１６２４５６
【非特許文献１】一ノ瀬 昇  氏  「圧電セラミックス新技術」  日本電子材料工業会  １９９１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧電セラミックの製造工程に於いて、圧電セラミックの製造と電極の形成に手間と時間がかかりコストダウンが困難な状況となっている。市場での使用用途としてさらには自動車向けのフロントセンサやバックセンサに用いられる超音波センサに使用される際、アルミ等からなる有底筒状ケースの強度アップはもとより圧電素体自体の強度を上げる事を望まれているがＰＺＴ自体の強度を上げるのは難しく電極の強度を上げる事などにより総合的に圧電素体の強度を上げる事を市場より期待されている。
圧電素体の電極材料として銀電極が一般的ではあるが、強度を上げるために鋼靭な材料として鉄やニッケルが検討されてきているが圧電セラミックとのなじみが悪く圧電素体にスクリーン印刷などにより形成して焼結するのは困難とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
強靭な電極とするため、従来の実施の形態に関わる圧電素体において電極の材質を銀から鉄、鉄ニッケル合金、インバーなどの金属に置き換える必要があるが製造の方法として、圧電セラミックの代表材料であるＰＺＴ粉体に予め鉄ニッケル合金、インバー等の磁性体粉体を水溶性もしくは溶剤媒体とバインダーにて混練してスラリー状態にする際に磁力によりＰＺＴ粉体と磁性体粉体を分離させてシート状にした後、円盤状や板状に成形して、乾燥、そして焼結時は磁性体の酸化を抑える為に窒素雰囲気中で焼成、焼結を行う事でＰＺＴの焼成と電極の焼成を同時に行う事が出来、これらの電極に高電圧をかけ分極を行い圧電素体を完成させる。
【発明の効果】
【０００５】
コストを抑えて容易に強度の強い圧電素体が出来、同時に鋼靱な電極を形成出来るため、例えば超音波センサとして車両のフロントセンサやバックセンサに使用される際、耐チッピング性が向上した製品を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
圧電素体の構成と製造方法について、ＰＺＴ粉体に予め鉄ニッケル合金、インバー等の磁性体粉体を水溶性もしくは溶剤媒体とバインダーにて混練してスラリー状態にする際に磁力によりＰＺＴ粉末と磁性体粉末を分離させてシート状にした後、円盤状や板状に成形して、乾燥、そして焼結時は磁性体の酸化を抑える為に窒素雰囲気中で焼成、焼結を行う事でＰＺＴの焼成と電極の焼成を同時に行う事が出来き鋼靱な電極を備えた圧電素体を提供できる。
【実施例】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態に関わる圧電素体の製造工程概念概要を示す。図１において”ａ”の工程は造粒されたＰＺＴ粉末粉体と鉄ニッケル合金からなる磁性体粉体を水溶性や溶剤の媒体とバインダーを混合して練り合わせる、”ｂ”の工程でこれらの混練された状態のものに細分化された磁極をもつ状態で磁界を加え、ＰＺＴ粉末は間に、磁性体粉体は側面に分けられ、”ｃ”の工程の通りの状態となるように水溶性または溶剤の媒体を抜きスラリー状態にする。”ｄ”の工程でパンチングなどにより形状を整え乾燥し”ｅ”の工程で窒素中で焼結、焼成を行い、分極を行い圧電素体の完成となる。
図２は本発明の実施の形態に関わる圧電素体の形状例を示す。図２において圧電セラミック１からなる円盤状板に鉄ニッケル合金、インバーなどの磁性体からなる電極２、そのもう一方の面の電極３、が図１の工程により設けられている。
図３は従来の実施の形態に関わる圧電素体の形状例を示す。図３において圧電セラミック１からなる円盤状板に銀からなる電極４、そのもう一方の面の電極５はスクリーン印刷により塗布された銀ペーストを焼成して形成したものである。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、圧電式振動子、超音波探触子や超音波センサ等に使用される圧電素体に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に関わる圧電素体の製造工程概念概要説明図
【図２】本発明の実施の形態に関わる圧電素体の上面図、側面図、下面図
【図３】従来のの実施の形態に関わる圧電素体の上面図、側面図、下面図
【符号の説明】
【００１０】
１    圧電セラミック
２    磁性体電極
３    磁性体電極
４    銀電極
５    銀電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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