(57)【要約】      （修正有）【課題】アルカリ溶液中での使用に耐え得る超音波探触子及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】バッキング材６上に固着されて駆動電極７（ａｂ）を両主面に有する圧電素子８と、前記圧電素子８上に設けられた音響整合層９と、前記駆動電極７（ａｂ）に電気的に接続したケーブル１３とからなる探触子本体を有し、前記音響整合層９を開口面側として前記音響整合層９上に保護膜１６を設けて前記ケーブル１３を外部に密閉導出するとともに、前記探触子本体を収容する容器本体１４を備えた超音波探触子において、前記容器本体１４を金属として前記保護膜１６を金属フィルムとして前記容器本体１４とともに前記金属フィルム１６を耐アルカリ性とし、前記金属フィルム１６を前記容器本体１４の開口端面に接合して閉塞面とした構成及びその製造法とする。【選択図】図１
2008085413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキング材上に固着されて駆動電極を両主面に有する圧電素子と、前記圧電素子上に設けられた音響整合層と、前記駆動電極に電気的に接続した信号線を有するケーブルとからなる探触子本体を有し、前記音響整合層を開口面側として前記音響整合層上に保護膜を設けて前記ケーブルを外部に密閉導出するとともに、前記探触子本体を収容する容器本体を備えた超音波探触子において、前記容器本体を金属として前記保護膜を金属フィルムとして前記容器本体とともに前記金属フィルムを耐アルカリ性とし、前記金属フィルムを前記容器本体の開口端面に接合して閉塞面としたことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
請求項１において、前記容器本体は両端部ともに開口端を有する枠状筒体である超音波探触子。
【請求項３】
請求項１において、前記金属フィルムは前記容器本体の開口端面に溶接によって接合した超音波探触子。
【請求項４】
バッキング材上に固着されて駆動電極を両主面に有する圧電素子と、前記圧電素子上に設けられた音響整合層と、前記駆動電極に電気的に接続した信号線を有するケーブルとからなる探触子本体を有し、前記音響整合層を開口面側として前記音響整合層上に保護膜を設けて前記ケーブルを外部に密閉導出するとともに、前記探触子本体を収容する容器本体を備えた超音波探触子の製造法において、前記容器本体を金属として前記保護膜を金属フィルムとし前記容器本体とともに前記金属フィルムを耐アルカリ性とし、前記容器本体は両端部を開口端として、前記容器本体の一端部の開口端面に前記金属フィルムを溶接して閉塞した後、前記容器本体の送受波面側となる音響整合層の表面を接着剤によって密着したことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば工業製品の検査用とした超音波探触子及びその製造方法を技術分野とし、特にアルカリ溶液中で使用される超音波探触子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
超音波探触子は圧電素子からの超音波の送受波によって生体を含む被対象物の欠陥部位等を検査するものとして知られる。このようなものの一つに、例えば被検査体をアルカリ溶液中に浸漬して、機械部品の欠陥部位を検出するものがある。
【０００３】
（従来技術の一例）
第３図は超音波探触子の断面図である。超音波探触子３はバッキング材６上に駆動電極７（ａｂ）を両主面に有する圧電素子８を固着する。圧電素子８の放射面側に音響整合層９が設けられる。音響整合層９は例えば樹脂のコーティングやガラスの貼着によって一層構造や二層構造として設けられる。これにより、圧電素子８（ＰＺＴ、約32Mlail）と超音波媒質（アルカリ溶液、約1.5Mlail）との音響インピーダンスの整合を計り、超音波の伝播損失を防止する。
【０００４】
通常では、音響整合層９の厚みは各層ともに超音波波長λの１／４の厚みとして、超音波の尾引き（リンギング）を防止する。各圧電素子８及び音響整合層９の間には充填材１０が埋設され、隣接する圧電素子８間の音響的結合を防止して強度を維持する。また、バッキング材６は基台１１上に設けられる。
【０００５】
圧電素子８の駆動電極７（ａｂ）のうちの音響整合層９側は例えばアース電極６ａとして、バッキング材６側は電気パルスの印加される信号電極６ｂとする。アース電極６ａは図示しない導線（アース線）よって共通接続され、信号電極６ｂは個々に導出される。これらは、例えば圧電素子８とバッキング材６との間に一端側が介在したフレキシブル基板１２のアース線及び信号線１２ａによって導出される。
【０００６】
フレキシブル基板１２は例えば直接的に同軸ケーブル１３に接続する。すなわち、コネクタ等を用いることなく、同軸ケーブル１３の芯線１３ａをフレキシブル基板１２の信号線１ａに、同アース線を同軸ケーブル１３の図示しない網線に接続する。無論、コネクタ等を用いてもよい。
【０００７】
そして、これらの探触子本体は基台１１の外周がケース１４の開口段部に固着され、ケース１４の底面側から同軸ケーブル１３を密閉して導出する。符号１５は接着剤であり、ケース１４内に埋設されて探触子本体を固定する。これらの場合、超音波探触子３はアルカリ溶液１中に浸漬されて使用されるので、前述した探触子本体に用いられる接着剤を含む有機物、特に樹脂とした音響整合層９をアルカリ溶液１から保護する必要がある。
【０００８】
このことから、例えば特許文献１や２で示されるように、音響整合層９上となる開口面側に保護膜１６を設けて閉塞面とする。保護膜１６は例えば医用等で使用される耐薬性のポリイミドやポリパラキシリレン系の樹脂とすることが考えられた。これらは例えば樹脂自体のＣＶＤやコーティングあるいは図示しない接着剤を用いたフィルムの貼着によって形成される。
【特許文献１】実開昭６４−２４５５９号の全文明細書
【特許文献２】実用新案登録第２５７０４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の超音波探触子３では、アルカリ溶液中に常時浸漬されて使用されるので、保護膜としての前面に設けたポリイミドやポリパラキシリレンでは、いずれも樹脂であり、耐薬性とはいえ樹脂自体からの浸透を生じたり、耐久性に欠けたりする問題があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は特にアルカリ溶液中での使用に耐え得る超音波探触子及びその製造方法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】
【００１１】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、バッキング材上に固着されて駆動電極を両主面に有する圧電素子と、前記圧電素子上に設けられた音響整合層と、前記駆動電極に電気的に接続した信号線を有するケーブルとからなる探触子本体を有し、前記音響整合層を開口面側として前記音響整合層上に保護膜を設けて前記ケーブルを外部に密閉導出するとともに、前記探触子本体を収容する容器本体を備えた超音波探触子において、前記容器本体を金属として前記保護膜を金属フィルムとして前記容器本体とともに前記金属フィルムを耐アルカリ性とし、前記金属フィルムを前記容器本体の開口端面に接合して閉塞面とした構成とする。
【００１２】
また、請求項４では、その製造方法として、前記容器本体を金属として前記保護膜を金属フィルムとし前記容器本体とともに前記金属フィルムを耐アルカリ性とし、前記容器本体は両端部を開口端として、前記容器本体の一端部の開口端面に前記金属フィルムを溶接して閉塞した後、前記容器本体の送受波面側となる音響整合層の表面を接着剤によって密着した構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような請求項１の構成であれば、音響整合層の表面を含む容器本体の開口面が耐アルカリ性の金属フィルムによる閉塞面となるので、例えば気泡検出システムにおけるアルカリ溶液に浸漬しても特に前面からの侵入を防止して耐久性を向上する。
【００１４】
また、請求項４の製造方法であれば、容器本体の一端部の開口端部に金属フィルムを溶接した後、音響整合層の表面を接着剤によって密着するので、溶接を確実にして生産性を高められる。音響整合層の表面に接着剤によって金属フィルムを密着した後の溶接では、金属フィルムにはみだした接着剤の拭き取り工程を要したり、拭き取りきれずに溶接（密閉）を困難にしたりする。
【００１５】
（請求項１の従属項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記容器本体は両端部ともに開口端を有する枠状筒体とする。これにより、請求項５での製造方法を実施できる。また、同請求項３では、請求項１において、前記金属フィルムは前記容器本体の開口端面に溶接によって接合する。これにより、金属同士の直接接合となるので
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１図及び第２図は本発明の一実施形態を説明する図で、第１図は超音波探触子の断面図、第２図（ａｂ）は製造工程中の同断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１７】
超音波探触子３は前述したように駆動電極７（ａｂ）を有する圧電素子８、前面の音響整合層９、背面のバッキング材６及び基台１１を有する。そして、駆動電極７（ａｂ）をフレキシブル基板１２及び同軸ケーブル１３によって導出した探触子本体をケース１４に収容する。そして、ケース１４の前面（送受波面）に保護膜としての耐アルカリ性の金属フィルム１６を接合してなる。
【００１８】
ケース１４は両端ともに同一内径の金属枠体１４ａと外周にフランジを有する蓋体１４ｂとからなり、ボルト１７によってネジ止めされる。金属枠体１４ａの内周と蓋体１４ｂのフランジを形成する段部との間には、樹脂からなるオーリング（シールリング）１８を介在させて密閉度を維持する。そして、蓋体１４ｂから同軸ケーブル１３が密閉導出される。保護膜としての金属フィルム１６は金属枠体１４ａと同一材のステンレスとする。
【００１９】
この実施形態では、先ず、両主面を開口面とした金属枠体１４の一端側（送受波面側）の開口端面に、金属フィルム１６の外周を例えば電子ビームＱを照射するビーム溶接によって接合する。この場合、ステンレスの表面には例えばＮiメッキを形成し、ニッケルメッキが溶融して接合される。
【００２０】
次に、基台１１、バッキング材６、圧電素子８及び音響整合層９を順に有して、フレキシブル基板１２及び同軸ケーブル１３によって駆動電極が導出された探触子本体の超音波送受波面（音響整合層９の表面）を、金属フィルム１６の内面に接着剤９によって密着する。
【００２１】
この場合、図示しない冶具台上に金属フィルム１６の外表面を当接して、探触子本体を押圧して密着させる。接着剤１５は金属フィルム１６の内面あるいは音響整合層９上に予め塗布されて押圧される。ここでの金属フィルムの厚みは50μｍとし、接着剤層の厚みは2μｍとして、合計厚みを52μｍとする。これにより、超音波周波数例えば２ＭＨｚの波長λに対して合計厚みを1／60とする。
【００２２】
そして、金属枠体１４ａの他端側に接着剤（樹脂）１５を流し込むとともにオーリング１８を介在させて、蓋体１４ｂをボルト１７によってネジ止めする（前第１図参照）。なお、同軸ケーブルは図示しない蓋体１４ｂの図示しない貫通孔から密閉導出する。
【００２３】
このような構成であれば、金属枠体１４ａの一端側である音響整合層９の前面（表面）には耐アルカリ性の例えばステンレスとした金属フィルム１６を設けて閉塞し、金属枠体１４ａの他端側にはオイルリング１８を介在させて同軸ケーブル１３の密閉導出した蓋体１４ｂを設けて閉塞する。
【００２４】
したがって、アルカリ溶液中に浸漬しても金属フィルム１６からの浸透もなくアルカリ溶液との化学反応による溶解もない。これにより、アルカリ溶液が内部に侵入することがないので、例えば前述した検査システムに適用できる。なお、耐アルカリ性の金属であれば基本的に適用でき、例えばＡｌ（アルミ）等の両性金属はアルカリ溶液と反応して溶解するので適用できない。
【００２５】
また、この実施形態では、金属筒体１４ａの一端側に金属フィルム１６を接合した後、探触子本体の表面（音響整合層９の表面）を接着剤９によって金属フィルム１６に密着させる。したがって、電子ビームによる作業性を良好にして、送受波面側を確実に閉塞面にできる。
【００２６】
例えば音響整合層９の表面に金属フィルム１６を先に設けた場合は、金属フィルム１６の外周に残存した接着剤の余剰分を完全に拭き取らなければならないので、工程数を増やして作業性が悪くなる。また、完全に拭き取れずに残存した場合は、ビーム溶接による密閉度が損なわれる。
【００２７】
また、金属フィルム１６と接着剤との厚みの合計を52μｍとして超音波の波長λに対して1／60とする。したがって、超音波の波長λに対して無視できる厚みなので、超音波の伝播損失やインピーダンスの不整合等を無視できる。なお、概ね、λ／２０以下であれば無視できる。
【００２８】
（他の事項）
上記実施例では、複数個の圧電素子８を並べた配列型の場合を例示したが、圧電素子が単板の場合でも適用できる。また、駆動電極７（ａｂ）はフレキシブル基板１２及び同軸ケーブルによって導出したが、駆動電極が７（ａｂ）が最終的に同軸を含むケーブルによって外部に導出されればよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に一実施形態（物）を説明する超音波探触子の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態（製造方法）を説明する工程中の超音波探触子の断面図である。
【図３】従来例を説明する超音波探触子の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
３  超音波探触子、６  バッキング材、７  駆動電極、８  圧電素子、９  音響整合層、１０  充填材、１１  基台、１２  フレキシブル基板、１３  同軸ケーブル、１４  ケース、１５  接着剤、１６  保護膜（金属フィルム）
【図１】
2008085413.tif 000003
【図２】
2008085413.tif 000004
【図３】
2008085413.tif 000005