JPS6133513B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気的に信頼性の高い、耐水性、耐
久性に優れた高分子電気音響変換器に関する。

（従来の技術） 高分子圧電膜の厚み圧電然が電気機械変換に利
用することができることが発見されて以来、これ
を用いた超音波トランスデユーサ等の電気音響変
換器が具体的に研究されるようになつた。

高分子圧電膜を実用性のある超音波トランスデ
ユーサに構成するには多くの配慮が必要である
が、とりわけ、次の点に注意を注がねばならな
い。

第１は、安定な電極をいかにして形成するかと
いう問題であり、第２は、この電極から他の系へ
の電気的接続をいかに安定に行なうかという問題
であり、第３には、耐水性、耐久性、外部からの
電気的ノイズに対する安定性など、いわゆる安定
性、信頼性をいかに向上させるかである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、高分子圧電膜を用いた電気音響変換器、
特に超音波トランスデユーサの構造に関していく
つかの公知例は存在するが、これらは、上述の信
頼性、安定性を充分満たしているとはいえない。

例えば、超音波診断装置に用いられる超音波ト
ランスデユーサは長期間水に浸した状態で使用さ
れているが、この場合、きわめて強い耐水性が要
求される。また、超音波探傷用のトランスデユー
サは使用条件によつては力学的に大きな衝撃や摩
擦が加えられる。このような状況の下で使用でき
る高分子圧電膜を用いた超音波トランスデユーサ
は従来得られていなかつた。

本発明は、金属体と高分子との接合部を有する
上記に述べた超音波トランスデユーサ等の電気音
響変換器に関し、電気的にきわめて信頼性の高
い、耐水性、耐久性に優れたものを提供する。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は高分子圧電膜を用いた電気
音響変換器において、金属ケースにハンダ付けさ
れた付加層を有することを特徴とする高分子電気
音響変換器を提供するものである。

以下、図によつて本発明を説明する。

第１図は、本発明にかかる電気音響変換器の具
体例として、超音波トランスデユーサの基本構造
を示す概略図である。第１図において、１は高分
子圧電膜、２は背面側電極、３は金属膜からなる
前面側電極、４は高分子材料からなる表面付加
層、５は導電性の金属ケース、６はハンダであ
る。高分子圧電膜の電極が侵されないためには、
電極と化学反応する成分、例えば水が電極部に侵
入しないよう超音波トランスデユーサの耐水性強
化をはかる必要がある。かかる本発明は、金属体
からなる導電性の金属ケース５と高分子材料から
なる表面付加膜４とを、この表面付加膜４の面上
に形成した前面側電極３を介してハンダ付けし、
もつてトランスデユーサの金属体と高分子体とを
接合し、トランスデユーサの完全防水性を可能と
するものである。なお上記前面側電極３は、例え
ば、Cu、Cr、Ni、Au等であり、これらは化学メ
ツキ、蒸着その他通常の方法によつて作成できる
うえ、導電性の金属ケース５と好ましくハンタ付
け可能である。表面付加膜４は電極との接着性お
よび接着後金属ケース５とのハンダ付けの面から
耐熱性の高い芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミ
ド等が好ましく用いられるが、金属電極が膜状に
強固に付着し、かつ、ハンダ付け温度で融解や著
しい変形が生じないものであれば、いずれの高分
子膜でも使用できる。

（実施例および作用） 第２図に示される構造の超音波トランスデユー
サを作製した。ここで１１はポーリングを行なつ
たポリフツ化ビニリデンからなる圧電膜、１２は
凹面に成形した銅板からなる背面側電極、１３は
25μｍの厚みの芳香族ポリアミドからなる表面付
加膜１４の上面に電解メツキにより１μの厚みに
付着させた銅膜からなる前面側電極、１５は真鍮
製の金属ケース、１７は金属ケース１５をカバー
するプラスチツクケースであり、１８はベークラ
イトの支持基板である。

導電性の金属ケース１５と、１３，１４で示す
前面側電極／表面付加膜とはハンダ１６により接
着した。ハンダ１６により接着した部品を除く第
２図の他の部品はエポキシ系接着剤で接着した。

このようにして作製した超音波トランスデユー
サを水中に５ケ月間放置して、トランスデユーサ
の挿入損失、パルス駆動波形の経時変化を測定し
たが大きい変化は観測されなかつた。

一方、比較のために、ハンダ付けが行なえない
電極としてAlを蒸着した表面付加膜をAl電極面
を介してエポキシ系接着剤により金属ケースと接
着したトランスデユーサを上記同様水中放置した
ところ、水中浸漬後１ケ月でAl電極が劣化した
ことが確認された。

以上のように、本発明による、付加層と金属ケ
ースをハンダ付けにより接続したことを特徴とす
る高分子電気音響変換器は、電気的に信頼性が高
く、とくに耐水性、耐久性が著しく向上してい
る。

なお、本発明は、振動子素子が多数個の超音波
トランスデユーサ、例えば、フエイズド・アレ
イ、リニア・アレイ、あるいは、アニユラー・ア
レイ等、多素子型トランスデユーサについても有
効に適用し得ることは当然である。

また、ここで述べた金属ケースは“箱”体であ
る必要は必ずしもなく、第３図に２５で示すよう
な金属枠を表面付加膜２４上に形成した前面側電
極２３とハンダ２６付け可能なリング状に設けて
もよい。

さらにまた、第４図に略図で示す様に、圧電膜
３１に背面および前面側電極３２，３３をハンダ
３６付けする際にも第３図と同様のリング状の金
属枠３５を用いて振動子を作製することができ、
この態様のものは水中で動作させるハイドロホ
ン、あるいはその他、種々の電気音響変換器とし
ての用途が多い。

（発明の効果） 以上のような本発明にかかる電気音響変換器の
構成によれば表面付加膜４がその上面に設けた前
面側電極３を介して導電性の金属ケース５に強固
にハンダ付けされ、かつ、表面付加膜４と電極３
との接着力も強いため、力学的にも安定であり、
したがつて、表面付加膜４が耐水性に優れたもの
である限り、トランスデユーサとしても、きわめ
て耐水性に富み、従来懸念されていた高分子圧電
膜を用いたトランスデユーサの信頼性が高められ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる構造の超音波トラン
スデユーサを模式的に示す図、第２図は、本発明
にかかる超音波トランスデユーサの一実施例を示
す縦断面図、第３図は第２図における金属ケース
をリング状にした態様の超音波トランスデユーサ
を示す概略図、第４図は、本発明の他の実施態様
であり、電気音響変換器の振動子部分を拡大して
示す図である。 １：高分子圧電膜、３：前面側電極、４：表面
付加膜、５：金属ケース、８：導線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高分子圧電膜を用いた電気音響変換器におい
   て、金属ケースにハンダ付けされた付加層を有す
   ることを特徴とする高分子電気音響変換器。