專利名稱：壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置，尤其涉及具有電介質(zhì)基板和形成于該電介質(zhì)基板表面上的電極圖形的壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置。
壓電元件在超聲波感應(yīng)器中是進行振動-電的互換變換的重要零件。壓電元件是通過在陶瓷的強電介質(zhì)的結(jié)晶的兩端涂敷銀電極，并施加高電壓進行分極處理而形成的，在收發(fā)信號兼用超聲波感應(yīng)器中，該元件粘貼在有底筒狀的鋁制外殼的底面上，使之與鋁制外殼一起振動而收發(fā)聲波。收發(fā)的聲波通過壓電元件變換為電壓，而該電信號與外部之間的配線隨電極而不同。通過在外殼底面一側(cè)涂敷粘接劑并一邊加壓一邊粘貼而接通外殼與電極。再有，通過導(dǎo)通外殼與引線，可與外部連接。
一方面，絞合線的一端直接軟釬焊在電極上，絞合線的另一端連接在引線的一端，引線的另一端連接在外部電路上。
再有，作為壓電元件，為防止因軟釬焊引起的振動緩沖，提出有在表面電極的圓形部的外圓周一側(cè)突出設(shè)置凸起形狀部的結(jié)構(gòu)(專利文獻(xiàn)1特開2004-356900號公報)。
然而電介質(zhì)基板不耐熱而且自身也振動，因此，絞合線的軟釬焊須以適當(dāng)?shù)臅r間和適當(dāng)?shù)牧寇涒F焊。而現(xiàn)有的銀電極是圓形而且其直徑與元件直徑大致相等，因而不易定位，而且存在其后組裝的零件位置偏移的危險，還有，軟釬焊的量與熱之間的管理困難而且元件破損的危險性大，成了特性的不安定因素。
還有，在表面電極的圓形部的外圓周一側(cè)突出設(shè)置凸起形狀部的結(jié)構(gòu)中，存在著壓電元件的外形尺寸增大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供以較小的空間能夠獲得穩(wěn)定的特性的壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置。
本發(fā)明的壓電元件，具有電介質(zhì)基板131和電介質(zhì)基板131表面上形成的電極圖形132、133，其特征在于，在電極圖形132內(nèi)側(cè)的一部分具有軟釬焊用的焊盤圖形134。
其特征在于，軟釬焊用的焊盤圖形134，其周緣部的一部分連接于電極圖形132上；其他部分與電極圖形132絕緣。
其特征在于，軟釬焊用焊盤圖形134，呈大致圓形形狀。
還有，本發(fā)明，其特征在于，利用上述壓電元件112構(gòu)成超聲波裝置100。
再有，上述參照符號畢竟是參考，并非由此限定技術(shù)范圍。
根據(jù)本發(fā)明，通過在電極圖形的內(nèi)側(cè)的一部分設(shè)置軟釬焊用焊盤圖形，具有以小空間可得穩(wěn)定的特性等的特點。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的分解立體圖。
圖2是本發(fā)明的一個實施例的剖視圖。
圖3是外殼111的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是壓電元件112的立體圖。
圖5是壓電元件112的俯視圖。
圖6是表示壓電元件112和絞合線113之間的連接狀態(tài)的圖。
圖7是連接部件114的立體圖。
圖8是連接部件114的變型例的立體圖。
圖9是表示對應(yīng)硅酮樹脂的密度的超聲波裝置的混響及靈敏度的特性的圖。
圖中100、200—超聲波發(fā)生裝置，111—外殼，112—壓電元件，113—絞合線，114—連接部件，115、116—引線，117—硅酮薄片，118—填充材料，119—環(huán)氧樹脂系粘接劑，121—階梯部，122—結(jié)合部，123—槽部，124—切口部，125—孔部，126—底面，127—槽，131—電解質(zhì)基板，132、133—電極，134—焊盤圖形，135—焊料，141—切口部，151—貫通孔，152—結(jié)合部。
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明的一個實施例的分解立體圖，圖2表示本發(fā)明的一個實施例的剖視圖。
本實施例的超聲波發(fā)生裝置100是在發(fā)生并向外輸出超聲波的同時，接收來自外部的反射波信號的收發(fā)信號型超聲波感應(yīng)器，是由外殼111、壓電元件112、絞合線113、連接部件114、引線115、116、硅酮薄片117、填充材料118、環(huán)氧樹脂系粘接劑119構(gòu)成。
圖3表示外殼111的構(gòu)成圖。圖3(A)表示俯視圖；圖3(B)表示正視圖；圖3(C)表示沿A-A線剖切的剖視圖；圖3(D)表示側(cè)視圖；圖3(E)表示沿B-B線剖切的剖視圖。
外殼111是通過鋁材切削加工等而形成為有底的大致圓筒狀的。在外殼111的內(nèi)圓周部形成有階梯部121。在階梯部121的上面一側(cè)、箭頭Z1方向一側(cè)的面上形成有結(jié)合部122。在本實施例中，結(jié)合部122形成為凸臺狀。
還有，槽部123及切口部124形成于外殼111的側(cè)面上。再有，孔部125沿Z2方向形成于由切口部124形成的截面上。槽部123及切口部124用于向安裝對象安裝時的定位等。
再有，在外殼111的底面126上形成有槽127。通過形成槽127，可提高與壓電元件112之間的粘結(jié)性。
再有，通過切削加工使各個部分形成完畢，對外殼111整體實施有非電解鍍鎳處理。
再有，外殼111在配置壓電元件112的底面126方向一側(cè)、箭頭Z2方向一側(cè)，加厚其側(cè)面的厚度。由此，使超聲波裝置具備指向性。
圖4是壓電元件112的立體圖；圖5是壓電元件112的俯視圖；圖6是表示壓電元件112和絞合線113之間的連接的狀態(tài)的圖。圖4(A)表示箭頭Z1方向一側(cè)的立體圖；圖4(B)表示沿箭頭Z2方向一側(cè)的立體圖。
壓電元件112做成將電極132、133形成在由形成為圓形形狀的陶瓷等的強電介質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)基板131上的結(jié)構(gòu)。電極132形成于電介質(zhì)基板131的箭頭Z1方向一側(cè)的面上，并沿電介質(zhì)基板131的外形上部形成大致圓形形狀，并做成在其周緣部具有軟釬焊部134的結(jié)構(gòu)。
在電極132的內(nèi)側(cè)的一部分，具有軟釬焊用焊盤圖形134。軟釬焊用焊盤圖形134，呈大致圓形形狀，做成其周緣部的一部分連接于電極圖形132上；其他部分與電極圖形132絕緣的圖形形狀。
絞合線113的一端通過軟釬焊或?qū)щ娔z等連接在軟釬焊用焊盤圖形134上。
此時，由于軟釬焊絞合線113的一端的位置定位在軟釬焊用的焊盤圖形134上，可防止在其后零件組裝時的誤差。還有，由于可使焊料保留在軟釬焊用焊盤圖形134上，因此，可容易地控制用于軟釬焊的焊料，而且不依軟釬焊的熟練度也能使用一定量的焊料進行軟釬焊。由此，可防止過分加熱，因而能夠使壓電元件112的特性穩(wěn)定化，并能夠可靠地進行軟釬焊。
還有，由于軟釬焊用焊盤圖形134設(shè)置于電極132的外圓周的靠內(nèi)側(cè)，因此，可使電介質(zhì)基板131的除了電極132以外的部分最小。
再有，絞合線113的另一端通過硅酮薄片117的切口部141向Z1方向伸出并通過軟釬焊或?qū)щ娔z連接在引線115上。再有，引線116通過連接部件114連接在外殼111上。
壓電元件112，使其箭頭Z2方向一側(cè)的面與外殼111的底面互相面對地收放于外殼118內(nèi)。此時，壓電元件112的箭頭Z2方向一側(cè)的面，通過熱固化型的環(huán)氧樹脂系粘接劑119而固定在外殼111的底面126上。此時，通過形成于外殼111的底面126上的槽127，能夠提高外殼111與壓電元件112之間的粘接性。通過上述過程，電極132通過環(huán)氧樹脂系粘接劑119而與外殼111電連接。
根據(jù)本實施例的壓電元件112，可防止元件的破壞，因此，能夠提高成品率，降低成本。
圖7表示連接部件114的立體圖。
引線116是纏繞在連接部件114的貫通孔151上軟釬焊的。連接部件114經(jīng)沖剪加工金屬板而制造，鄰近貫通孔151形成有結(jié)合部152。結(jié)合部152做成形成有十字形切口的結(jié)構(gòu)。形成于外殼111上的結(jié)合部122壓入結(jié)合部152。當(dāng)凸起狀的結(jié)合部122壓入到結(jié)合部152內(nèi)時，構(gòu)成結(jié)合部152的各個翼部152a內(nèi)圓周沿箭頭Z1方向一側(cè)位移。由此，翼部152a的內(nèi)圓周一側(cè)的邊緣部卡住結(jié)合部122。由此，可防止連接部件114從結(jié)合部122沿箭頭Z1方向脫落，而且可使連接部件114可靠地保持在外殼111上。
此時，如有必要，可將連接部件114軟釬焊在外殼111上，由于在外殼111上實施有非電解鍍鎳處理，使用通常的共晶焊料就能夠在軟釬焊性良好的狀態(tài)下進行軟釬焊。由此，能夠在較低的溫度下進行軟釬焊。因此，可提高組裝性。
再有，連接部件114可做成端子狀、圓筒狀。
圖8表示連接部件114的變型例的立體圖。圖8(A)表示第1變型例的立體圖；圖8(B)表示第2變型例的立體圖。
圖8(A)所示的第1變型例的連接部件211由壓接部221及結(jié)合部222構(gòu)成。
在引線116安裝于凸緣部231之間的狀態(tài)下，通過將凸緣部231沿箭頭A1、A2方向彎曲，而使引線116壓接于連接部件211上并使引線116固定于連接部件211上的同時，連接壓接部221。
連接部222由與結(jié)合部122的直徑大致相同的貫通孔231構(gòu)成，通過將結(jié)合部122壓入貫通孔232內(nèi)，貫通孔232的內(nèi)圓周一側(cè)的邊緣卡住結(jié)合部122，使連接部件211可靠地保持在結(jié)合部122上。
圖8(B)所示的第1變型例的連接部件311由圓筒結(jié)合部321及軟釬焊部322構(gòu)成。
圓筒結(jié)合部321是將導(dǎo)電材料成型為有底的圓筒形狀的部件，在其內(nèi)圓周一側(cè)壓入設(shè)置在外殼111上的凸起狀結(jié)合部122。軟釬焊部322設(shè)置于外面，用來軟釬焊引線116。
再有，此時，通過將連接部件211、311軟釬焊在外殼111上，將進一步牢固地保持連接部件211、311，并能夠提高信賴性。
硅酮薄片117由密度大約為0.5的泡沫性硅酮樹脂構(gòu)成，在其箭頭Z2方向一側(cè)的面上粘貼有雙面膠帶，通過雙面膠帶粘接在壓電元件112的箭頭Z1方向一側(cè)的面上。此時，軟釬焊在壓電元件112的電極132上的絞合線113穿過切口部141引出到硅酮薄片117的箭頭Z1方向一側(cè)的面上。
填充材料118由密度大約為1.0-1.5的紫外線固化型的硅酮樹脂構(gòu)成，填充于硅酮薄片117的箭頭Z1方向一側(cè)。填充材料118填充外殼111之后，通過將紫外線從外殼111的開口面照射的紫外線固化。
再有，上述硅酮樹脂并非局限于紫外線固化型，可以是熱固化型、雙組分型或單組分型的縮合型。
在本實施例中，通過將由不同密度的硅酮樹脂構(gòu)成的硅酮薄片117及填充材料118疊層在壓電元件112上，能夠提高超聲波裝置100的特性。
圖9是表示對應(yīng)硅酮樹脂的密度的超聲波裝置的混響及靈敏度的特性的圖。
超聲波裝置100的混響，如圖9所示那樣，具有隨填充在外殼111的硅酮樹脂的密度升高而減小的傾向；其靈敏度如圖7所示的虛線所示那樣，具有隨填充在外殼111的硅酮樹脂的密度升高而增大的傾向。
在本實施例中，通過組合低密度硅酮薄片117和高密度填充材料118敷設(shè)并填充在外殼111上，能夠由硅酮薄片117提高靈敏度，由填充材料118抑制混響，因此，可使之混響小且靈敏度高。
下面說明本實施例的超聲波裝置100的組裝工序。
首先，通過軟釬焊或?qū)щ娔z將絞合線113的一端連接在壓電元件112的焊盤圖形134上。
其次，在壓電元件112的電極133及/或外殼111的底面126上涂敷環(huán)氧樹脂系粘接劑119，將壓電元件112粘接在外殼111的底面126上。
其次，在硅酮薄片117的箭頭Z2方向一側(cè)的面上粘貼雙面膠帶，并將絞合線113的另一端穿過硅酮薄片117的切口部141伸出到硅酮薄片117的Z1方向一側(cè)的面上，通過雙面膠帶使硅酮薄片117連接到壓電元件112上。
由此，硅酮薄片117結(jié)實地粘接在壓電元件112上，因此，可防止硅酮薄片117的浮動，可獲得壓電元件112的穩(wěn)定的特性。
其次，將絞合線113的另一端軟釬焊在引線115上，還有，將引線116纏繞在連接部件114的貫通孔151上之后，軟釬焊在連接部件114上。其次，使連接部件114的結(jié)合部152結(jié)合到外殼111的結(jié)合部122上。再有，根據(jù)需要也可以軟釬焊連接部件114和外殼111，由此，使引線116連接到外殼111上。
其次，通過將填充材料118填充到外殼111內(nèi)，并從外殼111的開口面照射紫外線等，固化填充材料118。
由此，填充材料118也兼?zhèn)浞乐惯B接部件114、引線115及116脫落的功能。
通過上述過程完成如圖2所示的超聲波裝置100。
再有，在本實施例中，作為密合到壓電元件112的部分的硅酮樹脂使用硅酮薄片117，也可以通過固化泡沫性硅酮樹脂，使之形成為低密度硅酮樹脂層。
還有，通過根據(jù)外殼111的形狀等調(diào)節(jié)硅酮薄片117的厚度或密度，可容易地使混響及靈敏度的特性最優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件，具有電介質(zhì)基板和形成于該電介質(zhì)基板表面上的電極圖形，其特征在于在上述電極圖形的內(nèi)側(cè)的一部分具有軟釬焊用的焊盤圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，其特征在于上述軟釬焊用的焊盤圖形為其周緣部的一部分連接于上述電極圖形，其他部分與上述電極圖形絕緣的圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電元件，其特征在于上述軟釬焊用焊盤圖形為大致圓形形狀。
4.一種超聲波裝置，具有權(quán)利要求1至3中任意一項所述的壓電元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有電介質(zhì)基板和形成于該電介質(zhì)基板表面上的電極圖形的壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置，其目的在于，提供以較小的空間可獲得穩(wěn)定的特性的壓電元件及使用該壓電元件的超聲波裝置。本發(fā)明的特征在于，在具有電介質(zhì)基板(131)和形成于該電介質(zhì)基板(131)表面上的電極圖形(132、133)的壓電元件中，在電極圖形(132)的內(nèi)側(cè)的一部分具有軟釬焊用的焊盤圖形(134)。
文檔編號H04R17/00GK1925695SQ200610094240
公開日2007年3月7日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者古河憲一, 松田浩史 申請人:三美電機株式會社