JPH06329478A - 圧電製品の製造方法 - Google Patents
圧電製品の製造方法Info
- Publication number
- JPH06329478A JPH06329478A JP11814293A JP11814293A JPH06329478A JP H06329478 A JPH06329478 A JP H06329478A JP 11814293 A JP11814293 A JP 11814293A JP 11814293 A JP11814293 A JP 11814293A JP H06329478 A JPH06329478 A JP H06329478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- ceramics
- product
- metal
- brazing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】無分極の圧電セラミックス１，上部セラミック
ス板２，下部セラミックス板３を用意する。そして、圧
電セラミックス１の両面に多層メタライズ４を施す。す
なわち、第１層は活性金属のＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ａｌ等、第２層はバリヤ金属の
Ｎｉ，Ｐｔ，Ｃｒ等、第３層はろうにぬれ易いＡｕ，Ａ
ｇ等による。上部セラミックス板２，下部セラミックス
板３のそれぞれ上下両面には、Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｔｉな
どを用いた高融点メタライズ５，６を施す。端面の一部
５ａ，６ａもメタライズして上下面が電気的に導通する
ようにする。 【効果】接合時に接合部及び圧電セラミックスに加わる
残留応力が少ないため、使用時の信頼性を極めて高くす
ることが出来る。
ス板２，下部セラミックス板３を用意する。そして、圧
電セラミックス１の両面に多層メタライズ４を施す。す
なわち、第１層は活性金属のＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ａｌ等、第２層はバリヤ金属の
Ｎｉ，Ｐｔ，Ｃｒ等、第３層はろうにぬれ易いＡｕ，Ａ
ｇ等による。上部セラミックス板２，下部セラミックス
板３のそれぞれ上下両面には、Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｔｉな
どを用いた高融点メタライズ５，６を施す。端面の一部
５ａ，６ａもメタライズして上下面が電気的に導通する
ようにする。 【効果】接合時に接合部及び圧電セラミックスに加わる
残留応力が少ないため、使用時の信頼性を極めて高くす
ることが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックスを用
いた広温域用接合型圧電製品の製造方法に関する。
いた広温域用接合型圧電製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アコーステイック・エミッション（Ａ
Ｅ）法や超音波探傷法（ＵＴ）法あるいは振動法を用い
て、発電プラントや鉄鋼プラントの設備診断や検査に適
用する際には、環境温度が高いところが多く従来のセン
サでは使用できない場合が多かった。また、超電導機器
の監視などに使う場合にも、極低温になるため使用出来
なかった。これらのセンサには、一般に圧電セラミック
スが用いられているが、センサの製造に合成樹脂性接着
剤が用いられているため−４０℃から８０℃までの常温
範囲にしか使うことができない。また、圧電セラミック
スは電気−機械変換特性を利用してアクチュエータ製品
として各方面で使われているが、前述の常温範囲を越え
て使いたい場合には適用することができない。
Ｅ）法や超音波探傷法（ＵＴ）法あるいは振動法を用い
て、発電プラントや鉄鋼プラントの設備診断や検査に適
用する際には、環境温度が高いところが多く従来のセン
サでは使用できない場合が多かった。また、超電導機器
の監視などに使う場合にも、極低温になるため使用出来
なかった。これらのセンサには、一般に圧電セラミック
スが用いられているが、センサの製造に合成樹脂性接着
剤が用いられているため−４０℃から８０℃までの常温
範囲にしか使うことができない。また、圧電セラミック
スは電気−機械変換特性を利用してアクチュエータ製品
として各方面で使われているが、前述の常温範囲を越え
て使いたい場合には適用することができない。
【０００３】特殊な使い方として、圧電素子と金属体の
接着において、はんだで接着する方法には特開昭52−19
094号公報，特開昭58−99100号公報がある。特開昭52−
19094 号公報は振動子の効率を高めるため圧電素子のキ
ューリ温度以下（１９０℃）ではんだ接合するものであ
る。また、特開昭58−99100 号公報は圧電板と金属とを
短時間で接着するため圧電素子の状態で低融点（１４３
℃）はんだ接着するものである。これらの接着方法によ
る圧電製品は常温よりは少し高く用いることができる
が、低融点はんだの融点を越える雰囲気では使用するこ
とはできない。また、分極されている圧電セラミックス
は、熱膨張係数が大きいためはんだ接合時の歪が残留応
力として発生する。そのため、使用中に接合部が剥離し
たり圧電セラミックスが破壊したりする恐れが有る。
接着において、はんだで接着する方法には特開昭52−19
094号公報，特開昭58−99100号公報がある。特開昭52−
19094 号公報は振動子の効率を高めるため圧電素子のキ
ューリ温度以下（１９０℃）ではんだ接合するものであ
る。また、特開昭58−99100 号公報は圧電板と金属とを
短時間で接着するため圧電素子の状態で低融点（１４３
℃）はんだ接着するものである。これらの接着方法によ
る圧電製品は常温よりは少し高く用いることができる
が、低融点はんだの融点を越える雰囲気では使用するこ
とはできない。また、分極されている圧電セラミックス
は、熱膨張係数が大きいためはんだ接合時の歪が残留応
力として発生する。そのため、使用中に接合部が剥離し
たり圧電セラミックスが破壊したりする恐れが有る。
【０００４】そこで、特願平2−239844 号公報は、これ
らの欠点を除去し、高温雰囲気から極低温雰囲気まで広
い温度範囲にわたって使用するための接合型圧電製品の
製造方法および本圧電製品を用いた装置に関する。しか
し、本引例の場合も、超高温用に使うときには電極の接
合が困難であり、剥離を生じやすいという課題がある。
すなわち、圧電セラミックスのマウント板側とリード線
端子側の構造がアンバランスであるために、高温時の熱
膨張差により変形がおきるため剥離を生じやすい。
らの欠点を除去し、高温雰囲気から極低温雰囲気まで広
い温度範囲にわたって使用するための接合型圧電製品の
製造方法および本圧電製品を用いた装置に関する。しか
し、本引例の場合も、超高温用に使うときには電極の接
合が困難であり、剥離を生じやすいという課題がある。
すなわち、圧電セラミックスのマウント板側とリード線
端子側の構造がアンバランスであるために、高温時の熱
膨張差により変形がおきるため剥離を生じやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の圧電製品
は、その製造過程で合成樹脂性接着剤若しくは低融点は
んだを用いていたため、その使用温度範囲が狭く高温雰
囲気を有する実機プラントなどにおいて使用できないこ
と、また、常温でも接合時に生じた残留応力のため壊れ
やすい。また、接合型は、電極の接合が困難であると共
に剥離を生じやすい。
は、その製造過程で合成樹脂性接着剤若しくは低融点は
んだを用いていたため、その使用温度範囲が狭く高温雰
囲気を有する実機プラントなどにおいて使用できないこ
と、また、常温でも接合時に生じた残留応力のため壊れ
やすい。また、接合型は、電極の接合が困難であると共
に剥離を生じやすい。
【０００６】本発明の目的は、高温雰囲気から極低温雰
囲気まで広い温度範囲にわたって高い信頼性を持って使
用することのできる、接合型圧電センサを提供すること
にある。
囲気まで広い温度範囲にわたって高い信頼性を持って使
用することのできる、接合型圧電センサを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は圧電セラミックスを母体とした圧電製品におい
て、前記圧電セラミックスの両面にセラミックスを接合
する構造とし、その接合を行う際に、無分極の圧電セラ
ミックスの接合面を活性金属によりメタライズを施した
のち、真空または不活性ガスを充満した高温炉内におい
て、金属的ろう接合法により接合し、冷却後に前記圧電
セラミックスを分極することによって圧電特性を持た
せ、高温雰囲気まで使用することのできる圧電製品の製
造方法である。
本発明は圧電セラミックスを母体とした圧電製品におい
て、前記圧電セラミックスの両面にセラミックスを接合
する構造とし、その接合を行う際に、無分極の圧電セラ
ミックスの接合面を活性金属によりメタライズを施した
のち、真空または不活性ガスを充満した高温炉内におい
て、金属的ろう接合法により接合し、冷却後に前記圧電
セラミックスを分極することによって圧電特性を持た
せ、高温雰囲気まで使用することのできる圧電製品の製
造方法である。
【０００８】前記圧電製品の片面に金属ケースを接合
し、他の面にリード線を接合してなる構造とし、金属ケ
ースとセラミックスの接合並びにリード線とセラミック
スの接合をあらかじめ高温ろう付けしておき、その後、
圧電セラミックスと両セラミックスを低温ろう付けする
ことを特徴とする。
し、他の面にリード線を接合してなる構造とし、金属ケ
ースとセラミックスの接合並びにリード線とセラミック
スの接合をあらかじめ高温ろう付けしておき、その後、
圧電セラミックスと両セラミックスを低温ろう付けする
ことを特徴とする。
【０００９】前記圧電製品の片面にケースなどの金属を
接合する場合に、熱膨張係数が６×１０-6／℃以下の低
膨張合金を用いて、金属的ろう接合法によりろう接合
し、冷却後に前記圧電セラミックスを分極することによ
って圧電特性を持たせる。
接合する場合に、熱膨張係数が６×１０-6／℃以下の低
膨張合金を用いて、金属的ろう接合法によりろう接合
し、冷却後に前記圧電セラミックスを分極することによ
って圧電特性を持たせる。
【００１０】
【作用】銀ろう付けなどの硬ろう接合法、またははんだ
付けなどの軟ろう接合法を用いる金属的ろう接合法で
は、接合時の温度が圧電セラミックスのキューリ点を越
える場合が多いこと、越えない場合でも分極されている
圧電セラミックスは熱膨張係数が大きいために残留応力
が大きくなり壊れやすくなる。そこで、本発明では、圧
電性セラミックスを分極しない状態で接合を施し、接合
後に分極することによって、キューリ点に近い高い温度
まで使える圧電製品を提供することができる。分極を施
した圧電セラミックスは、高温時の熱膨張係数が負の大
きな値と成る。それに対し、接合素材が金属の場合は熱
膨張係数が正の大きな値と成るため、温度変化に対する
機械歪量は大変大きくなり、機械強度上問題と成る。そ
こで、本発明では構造的に圧電セラミックスに機械歪が
かからないようにすることと、熱膨張係数の低い低膨張
合金を用いることによって温度変化に対する機械歪量を
少なくし、高い温度まで使える圧電製品を提供すること
ができる。
付けなどの軟ろう接合法を用いる金属的ろう接合法で
は、接合時の温度が圧電セラミックスのキューリ点を越
える場合が多いこと、越えない場合でも分極されている
圧電セラミックスは熱膨張係数が大きいために残留応力
が大きくなり壊れやすくなる。そこで、本発明では、圧
電性セラミックスを分極しない状態で接合を施し、接合
後に分極することによって、キューリ点に近い高い温度
まで使える圧電製品を提供することができる。分極を施
した圧電セラミックスは、高温時の熱膨張係数が負の大
きな値と成る。それに対し、接合素材が金属の場合は熱
膨張係数が正の大きな値と成るため、温度変化に対する
機械歪量は大変大きくなり、機械強度上問題と成る。そ
こで、本発明では構造的に圧電セラミックスに機械歪が
かからないようにすることと、熱膨張係数の低い低膨張
合金を用いることによって温度変化に対する機械歪量を
少なくし、高い温度まで使える圧電製品を提供すること
ができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例を用いて詳述
する。図１は、アコーステイック・エミッション（Ａ
Ｅ）用センサの製造時における実施例を示す。同図
（ａ）に示すように、無分極の圧電セラミックス１，上
部セラミックス板２，下部セラミックス板３を用意す
る。そして、圧電セラミックス１の両面に多層メタライ
ズ４を施す。すなわち、第１層は活性金属のＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ａｌ等、第２
層はバリヤ金属のＮｉ，Ｐｔ，Ｃｒ等、第３層はろうに
ぬれ易いＡｕ，Ａｇ等による。上部セラミックス板２，
下部セラミックス板３のそれぞれ上下両面には、Ｍｏ，
Ｍｎ，Ｗ，Ｔｉなどを用いた高融点メタライズ５，６を
施す。端面の一部５ａ，６ａもメタライズして上下面が
電気的に導通するようにする。
する。図１は、アコーステイック・エミッション（Ａ
Ｅ）用センサの製造時における実施例を示す。同図
（ａ）に示すように、無分極の圧電セラミックス１，上
部セラミックス板２，下部セラミックス板３を用意す
る。そして、圧電セラミックス１の両面に多層メタライ
ズ４を施す。すなわち、第１層は活性金属のＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ａｌ等、第２
層はバリヤ金属のＮｉ，Ｐｔ，Ｃｒ等、第３層はろうに
ぬれ易いＡｕ，Ａｇ等による。上部セラミックス板２，
下部セラミックス板３のそれぞれ上下両面には、Ｍｏ，
Ｍｎ，Ｗ，Ｔｉなどを用いた高融点メタライズ５，６を
施す。端面の一部５ａ，６ａもメタライズして上下面が
電気的に導通するようにする。
【００１２】次に、同図（ｂ）に示すように、上部セラ
ミックス板２とリード線７，下部セラミックス板３と金
属製マウント板８とをろう材９及び１０をはさんで高温
炉１１中にいれ、炉内１２を真空またはアルゴンなどの
活性ガス状態にしてろう材の融点以上の温度まで上げて
接合させる。このときのろう材は、Ｃｕ−Ａｇ系で７５
０℃−８５０℃の融点の高いろうを用いる。
ミックス板２とリード線７，下部セラミックス板３と金
属製マウント板８とをろう材９及び１０をはさんで高温
炉１１中にいれ、炉内１２を真空またはアルゴンなどの
活性ガス状態にしてろう材の融点以上の温度まで上げて
接合させる。このときのろう材は、Ｃｕ−Ａｇ系で７５
０℃−８５０℃の融点の高いろうを用いる。
【００１３】更に、同図（ｃ）に示すように、リード線
を接合した上部セラミックスと、金属製マウント板を接
合した下部セラミックス板の間に多層メタライズを施し
た無分極圧電セラミックスをおき、ろう材１３をはさん
で高温炉１１中にいれ、炉内１２を真空またはアルゴン
などの活性ガス状態にしてろう材の融点以上の温度まで
上げて接合させる。このときのろう材としては、Ａｌ系
あるいはＣｕ−Ａｇ−Ｐ系の４００℃−７５０℃の融点
の低いろうを用いる。接合後は徐々に冷却し常温に下げ
てから、上面１４と金属マウント板８の間に分極用電源
１５により電界をかけて分極を行う。
を接合した上部セラミックスと、金属製マウント板を接
合した下部セラミックス板の間に多層メタライズを施し
た無分極圧電セラミックスをおき、ろう材１３をはさん
で高温炉１１中にいれ、炉内１２を真空またはアルゴン
などの活性ガス状態にしてろう材の融点以上の温度まで
上げて接合させる。このときのろう材としては、Ａｌ系
あるいはＣｕ−Ａｇ−Ｐ系の４００℃−７５０℃の融点
の低いろうを用いる。接合後は徐々に冷却し常温に下げ
てから、上面１４と金属マウント板８の間に分極用電源
１５により電界をかけて分極を行う。
【００１４】最後に同図（ｄ）に示すように、金属ケー
ス１６，コネクタ１７を取付けてＡＥ用センサ１８とし
て完成する。
ス１６，コネクタ１７を取付けてＡＥ用センサ１８とし
て完成する。
【００１５】ＡＥ用センサに用いられる圧電セラミック
スは、チタン酸ジルコン酸鉛（キューリ点：３２０−３
７０℃），チタン酸鉛（キューリ点：４６０℃），ニオ
ブ酸鉛（キューリ点：５７０℃）などがある。
スは、チタン酸ジルコン酸鉛（キューリ点：３２０−３
７０℃），チタン酸鉛（キューリ点：４６０℃），ニオ
ブ酸鉛（キューリ点：５７０℃）などがある。
【００１６】本実施例による圧電製品を用いることによ
って、発電プラントや鉄鋼プラントにおいて、高温状態
で運転される機器や設備の異常診断を行うことができ
る。例えば、蒸気配管系の蒸気漏れやすべり軸受の損傷
を初期段階で検出し事故を未然に防ぐことが可能にな
る。
って、発電プラントや鉄鋼プラントにおいて、高温状態
で運転される機器や設備の異常診断を行うことができ
る。例えば、蒸気配管系の蒸気漏れやすべり軸受の損傷
を初期段階で検出し事故を未然に防ぐことが可能にな
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明による圧電セラミックス製品の製
造方法によると、接合時に接合部及び圧電セラミックス
に加わる残留応力が少ないため、使用時の信頼性を極め
て高くすることが出来る。また、圧電セラミックス製品
は、圧電セラミックスのキューリ点近くの温度雰囲気ま
で用いることが出来る。
造方法によると、接合時に接合部及び圧電セラミックス
に加わる残留応力が少ないため、使用時の信頼性を極め
て高くすることが出来る。また、圧電セラミックス製品
は、圧電セラミックスのキューリ点近くの温度雰囲気ま
で用いることが出来る。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
１…無分極圧電セラミックス、２…上部セラミックス
板、３…下部セラミックス板、４…多層メタライズ、
５，６…高融点メタライズ、５ａ，６ａ…端面の高融点
メタライズ、７…リード線、８…金属性マウント板、
９，１０…融点の高いろう材。
板、３…下部セラミックス板、４…多層メタライズ、
５，６…高融点メタライズ、５ａ，６ａ…端面の高融点
メタライズ、７…リード線、８…金属性マウント板、
９，１０…融点の高いろう材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 慧 茨城県勝田市堀口832番地の２ 日立マテ リアルエンジニアリング株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】圧電セラミックスを母体とした圧電製品に
おいて、前記圧電セラミックスの両面にセラミックスを
接合する構造とし、その接合を行う際に、無分極の圧電
セラミックスの接合面を活性金属によりメタライズを施
したのち、真空または不活性ガスを充満した高温炉内に
おいて、金属的ろう接合法により接合し、冷却後に前記
圧電セラミックスを分極することを特徴とする圧電製品
の製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記圧電製品の片面に
金属マウント板を接合し、他の面にリード線を接合し、
前記金属マウント板と前記セラミックスの接合並びにリ
ード線とセラミックスの接合をあらかじめ高温ろう付け
しておき、その後、前記圧電セラミックスと両セラミッ
クスを低温ろう付けする圧電製品の製造方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記圧電製品の片面に
マウント板などの金属を接合する場合に、熱膨張係数が
６×１０-6／℃以下の低膨張合金を用いて、金属的ろう
接合法によりろう接合し、冷却後に前記圧電セラミック
スを分極する圧電製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11814293A JPH06329478A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 圧電製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11814293A JPH06329478A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 圧電製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06329478A true JPH06329478A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14729116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11814293A Pending JPH06329478A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | 圧電製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06329478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100715569B1 (ko) * | 2000-01-26 | 2007-05-09 | 엔지케이 스파크 플러그 캄파니 리미티드 | 접합용 세라믹부재, 세라믹부재의 제조방법, 진공스위치 및 진공용기 |
-
1993
- 1993-05-20 JP JP11814293A patent/JPH06329478A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100715569B1 (ko) * | 2000-01-26 | 2007-05-09 | 엔지케이 스파크 플러그 캄파니 리미티드 | 접합용 세라믹부재, 세라믹부재의 제조방법, 진공스위치 및 진공용기 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3039971B2 (ja) | 接合型圧電装置及び製造方法並びに接合型圧電素子 | |
| JPH0226087A (ja) | 積層型圧電素子の製法 | |
| CN104520019A (zh) | 超声波振动器件,超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置 | |
| JPWO2007129496A1 (ja) | 電子部品およびその製造方法 | |
| KR20230073328A (ko) | 부하-표시 연결 구성요소들의 제조 방법 및 이에 대응하는 부하-표시 연결 구성요소 | |
| JPH06329478A (ja) | 圧電製品の製造方法 | |
| JP4910113B2 (ja) | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 | |
| US3483610A (en) | Thermocompression bonding of foil leads | |
| WO2018216632A1 (ja) | 圧電式センサおよびその製造方法 | |
| JPH0360793B2 (ja) | ||
| JPH1122845A (ja) | 圧電アクチュエータ及びマスフローコントローラ | |
| JPH06131934A (ja) | 絶縁碍子 | |
| Turner et al. | Bonding of bulk piezoelectric material to silicon using a gold-tin eutectic bond | |
| JPS63144175A (ja) | セラミツクスと金属との接合構造 | |
| JPH0142914B2 (ja) | ||
| JPH0292873A (ja) | 熱膨張率の異なる部材の複合体 | |
| JP2854619B2 (ja) | 接合方法 | |
| JPH0234912B2 (ja) | Seramitsukusutokinzokutaitonosetsugohoho | |
| JP3445461B2 (ja) | ハンダ接合方法および超音波センサー | |
| US20240057482A1 (en) | Method and arrangement for joining a piezoelectric material for a wide temperature range | |
| JPH02206125A (ja) | バンプ形成方法および半導体素子接続方法 | |
| JP2001244519A (ja) | 圧電素子の製造方法 | |
| JPH10120474A (ja) | アルミニウムとセラミックスとの接合方法 | |
| JP3707580B2 (ja) | 接合方法及びその方法を用いた超音波探触子 | |
| JPH0337166A (ja) | セラミックスと金属との接合方法 |