专利名称：压电元件及使用该压电元件的超声波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电元件及使用该压电元件的超声波装置，尤其涉及具有电介质基板和形成于该电介质基板表面上的电极图形的压电元件及使用该压电元件的超声波装置。
压电元件在超声波感应器中是进行振动-电的互换变换的重要零件。压电元件是通过在陶瓷的强电介质的结晶的两端涂敷银电极，并施加高电压进行分极处理而形成的，在收发信号兼用超声波感应器中，该元件粘贴在有底筒状的铝制外壳的底面上，使之与铝制外壳一起振动而收发声波。收发的声波通过压电元件变换为电压，而该电信号与外部之间的配线随电极而不同。通过在外壳底面一侧涂敷粘接剂并一边加压一边粘贴而接通外壳与电极。再有，通过导通外壳与引线，可与外部连接。
一方面，绞合线的一端直接软钎焊在电极上，绞合线的另一端连接在引线的一端，引线的另一端连接在外部电路上。
再有，作为压电元件，为防止因软钎焊引起的振动缓冲，提出有在表面电极的圆形部的外圆周一侧突出设置凸起形状部的结构(专利文献1特开2004-356900号公报)。
然而电介质基板不耐热而且自身也振动，因此，绞合线的软钎焊须以适当的时间和适当的量软钎焊。而现有的银电极是圆形而且其直径与元件直径大致相等，因而不易定位，而且存在其后组装的零件位置偏移的危险，还有，软钎焊的量与热之间的管理困难而且元件破损的危险性大，成了特性的不安定因素。
还有，在表面电极的圆形部的外圆周一侧突出设置凸起形状部的结构中，存在着压电元件的外形尺寸增大等问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供以较小的空间能够获得稳定的特性的压电元件及使用该压电元件的超声波装置。
本发明的压电元件，具有电介质基板131和电介质基板131表面上形成的电极图形132、133，其特征在于，在电极图形132内侧的一部分具有软钎焊用的焊盘图形134。
其特征在于，软钎焊用的焊盘图形134，其周缘部的一部分连接于电极图形132上；其他部分与电极图形132绝缘。
其特征在于，软钎焊用焊盘图形134，呈大致圆形形状。
还有，本发明，其特征在于，利用上述压电元件112构成超声波装置100。
再有，上述参照符号毕竟是参考，并非由此限定技术范围。
根据本发明，通过在电极图形的内侧的一部分设置软钎焊用焊盘图形，具有以小空间可得稳定的特性等的特点。
图1是本发明的一个实施例的分解立体图。
图2是本发明的一个实施例的剖视图。
图3是外壳111的结构图。
图4是压电元件112的立体图。
图5是压电元件112的俯视图。
图6是表示压电元件112和绞合线113之间的连接状态的图。
图7是连接部件114的立体图。
图8是连接部件114的变型例的立体图。
图9是表示对应硅酮树脂的密度的超声波装置的混响及灵敏度的特性的图。
图中100、200—超声波发生装置，111—外壳，112—压电元件，113—绞合线，114—连接部件，115、116—引线，117—硅酮薄片，118—填充材料，119—环氧树脂系粘接剂，121—阶梯部，122—结合部，123—槽部，124—切口部，125—孔部，126—底面，127—槽，131—电解质基板，132、133—电极，134—焊盘图形，135—焊料，141—切口部，151—贯通孔，152—结合部。
具体实施例方式
图1表示本发明的一个实施例的分解立体图，图2表示本发明的一个实施例的剖视图。
本实施例的超声波发生装置100是在发生并向外输出超声波的同时，接收来自外部的反射波信号的收发信号型超声波感应器，是由外壳111、压电元件112、绞合线113、连接部件114、引线115、116、硅酮薄片117、填充材料118、环氧树脂系粘接剂119构成。
图3表示外壳111的构成图。图3(A)表示俯视图；图3(B)表示正视图；图3(C)表示沿A-A线剖切的剖视图；图3(D)表示侧视图；图3(E)表示沿B-B线剖切的剖视图。
外壳111是通过铝材切削加工等而形成为有底的大致圆筒状的。在外壳111的内圆周部形成有阶梯部121。在阶梯部121的上面一侧、箭头Z1方向一侧的面上形成有结合部122。在本实施例中，结合部122形成为凸台状。
还有，槽部123及切口部124形成于外壳111的侧面上。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用于向安装对象安装时的定位等。
再有，在外壳111的底面126上形成有槽127。通过形成槽127，可提高与压电元件112之间的粘结性。
再有，通过切削加工使各个部分形成完毕，对外壳111整体实施有非电解镀镍处理。
再有，外壳111在配置压电元件112的底面126方向一侧、箭头Z2方向一侧，加厚其侧面的厚度。由此，使超声波装置具备指向性。
图4是压电元件112的立体图；图5是压电元件112的俯视图；图6是表示压电元件112和绞合线113之间的连接的状态的图。图4(A)表示箭头Z1方向一侧的立体图；图4(B)表示沿箭头Z2方向一侧的立体图。
压电元件112做成将电极132、133形成在由形成为圆形形状的陶瓷等的强电介质构成的电介质基板131上的结构。电极132形成于电介质基板131的箭头Z1方向一侧的面上，并沿电介质基板131的外形上部形成大致圆形形状，并做成在其周缘部具有软钎焊部134的结构。
在电极132的内侧的一部分，具有软钎焊用焊盘图形134。软钎焊用焊盘图形134，呈大致圆形形状，做成其周缘部的一部分连接于电极图形132上；其他部分与电极图形132绝缘的图形形状。
绞合线113的一端通过软钎焊或导电胶等连接在软钎焊用焊盘图形134上。
此时，由于软钎焊绞合线113的一端的位置定位在软钎焊用的焊盘图形134上，可防止在其后零件组装时的误差。还有，由于可使焊料保留在软钎焊用焊盘图形134上，因此，可容易地控制用于软钎焊的焊料，而且不依软钎焊的熟练度也能使用一定量的焊料进行软钎焊。由此，可防止过分加热，因而能够使压电元件112的特性稳定化，并能够可靠地进行软钎焊。
还有，由于软钎焊用焊盘图形134设置于电极132的外圆周的靠内侧，因此，可使电介质基板131的除了电极132以外的部分最小。
再有，绞合线113的另一端通过硅酮薄片117的切口部141向Z1方向伸出并通过软钎焊或导电胶连接在引线115上。再有，引线116通过连接部件114连接在外壳111上。
压电元件112，使其箭头Z2方向一侧的面与外壳111的底面互相面对地收放于外壳118内。此时，压电元件112的箭头Z2方向一侧的面，通过热固化型的环氧树脂系粘接剂119而固定在外壳111的底面126上。此时，通过形成于外壳111的底面126上的槽127，能够提高外壳111与压电元件112之间的粘接性。通过上述过程，电极132通过环氧树脂系粘接剂119而与外壳111电连接。
根据本实施例的压电元件112，可防止元件的破坏，因此，能够提高成品率，降低成本。
图7表示连接部件114的立体图。
引线116是缠绕在连接部件114的贯通孔151上软钎焊的。连接部件114经冲剪加工金属板而制造，邻近贯通孔151形成有结合部152。结合部152做成形成有十字形切口的结构。形成于外壳111上的结合部122压入结合部152。当凸起状的结合部122压入到结合部152内时，构成结合部152的各个翼部152a内圆周沿箭头Z1方向一侧位移。由此，翼部152a的内圆周一侧的边缘部卡住结合部122。由此，可防止连接部件114从结合部122沿箭头Z1方向脱落，而且可使连接部件114可靠地保持在外壳111上。
此时，如有必要，可将连接部件114软钎焊在外壳111上，由于在外壳111上实施有非电解镀镍处理，使用通常的共晶焊料就能够在软钎焊性良好的状态下进行软钎焊。由此，能够在较低的温度下进行软钎焊。因此，可提高组装性。
再有，连接部件114可做成端子状、圆筒状。
图8表示连接部件114的变型例的立体图。图8(A)表示第1变型例的立体图；图8(B)表示第2变型例的立体图。
图8(A)所示的第1变型例的连接部件211由压接部221及结合部222构成。
在引线116安装于凸缘部231之间的状态下，通过将凸缘部231沿箭头A1、A2方向弯曲，而使引线116压接于连接部件211上并使引线116固定于连接部件211上的同时，连接压接部221。
连接部222由与结合部122的直径大致相同的贯通孔231构成，通过将结合部122压入贯通孔232内，贯通孔232的内圆周一侧的边缘卡住结合部122，使连接部件211可靠地保持在结合部122上。
图8(B)所示的第1变型例的连接部件311由圆筒结合部321及软钎焊部322构成。
圆筒结合部321是将导电材料成型为有底的圆筒形状的部件，在其内圆周一侧压入设置在外壳111上的凸起状结合部122。软钎焊部322设置于外面，用来软钎焊引线116。
再有，此时，通过将连接部件211、311软钎焊在外壳111上，将进一步牢固地保持连接部件211、311，并能够提高信赖性。
硅酮薄片117由密度大约为0.5的泡沫性硅酮树脂构成，在其箭头Z2方向一侧的面上粘贴有双面胶带，通过双面胶带粘接在压电元件112的箭头Z1方向一侧的面上。此时，软钎焊在压电元件112的电极132上的绞合线113穿过切口部141引出到硅酮薄片117的箭头Z1方向一侧的面上。
填充材料118由密度大约为1.0-1.5的紫外线固化型的硅酮树脂构成，填充于硅酮薄片117的箭头Z1方向一侧。填充材料118填充外壳111之后，通过将紫外线从外壳111的开口面照射的紫外线固化。
再有，上述硅酮树脂并非局限于紫外线固化型，可以是热固化型、双组分型或单组分型的缩合型。
在本实施例中，通过将由不同密度的硅酮树脂构成的硅酮薄片117及填充材料118叠层在压电元件112上，能够提高超声波装置100的特性。
图9是表示对应硅酮树脂的密度的超声波装置的混响及灵敏度的特性的图。
超声波装置100的混响，如图9所示那样，具有随填充在外壳111的硅酮树脂的密度升高而减小的倾向；其灵敏度如图7所示的虚线所示那样，具有随填充在外壳111的硅酮树脂的密度升高而增大的倾向。
在本实施例中，通过组合低密度硅酮薄片117和高密度填充材料118敷设并填充在外壳111上，能够由硅酮薄片117提高灵敏度，由填充材料118抑制混响，因此，可使之混响小且灵敏度高。
下面说明本实施例的超声波装置100的组装工序。
首先，通过软钎焊或导电胶将绞合线113的一端连接在压电元件112的焊盘图形134上。
其次，在压电元件112的电极133及/或外壳111的底面126上涂敷环氧树脂系粘接剂119，将压电元件112粘接在外壳111的底面126上。
其次，在硅酮薄片117的箭头Z2方向一侧的面上粘贴双面胶带，并将绞合线113的另一端穿过硅酮薄片117的切口部141伸出到硅酮薄片117的Z1方向一侧的面上，通过双面胶带使硅酮薄片117连接到压电元件112上。
由此，硅酮薄片117结实地粘接在压电元件112上，因此，可防止硅酮薄片117的浮动，可获得压电元件112的稳定的特性。
其次，将绞合线113的另一端软钎焊在引线115上，还有，将引线116缠绕在连接部件114的贯通孔151上之后，软钎焊在连接部件114上。其次，使连接部件114的结合部152结合到外壳111的结合部122上。再有，根据需要也可以软钎焊连接部件114和外壳111，由此，使引线116连接到外壳111上。
其次，通过将填充材料118填充到外壳111内，并从外壳111的开口面照射紫外线等，固化填充材料118。
由此，填充材料118也兼备防止连接部件114、引线115及116脱落的功能。
通过上述过程完成如图2所示的超声波装置100。
再有，在本实施例中，作为密合到压电元件112的部分的硅酮树脂使用硅酮薄片117，也可以通过固化泡沫性硅酮树脂，使之形成为低密度硅酮树脂层。
还有，通过根据外壳111的形状等调节硅酮薄片117的厚度或密度，可容易地使混响及灵敏度的特性最优化。
权利要求
1.一种压电元件，具有电介质基板和形成于该电介质基板表面上的电极图形，其特征在于在上述电极图形的内侧的一部分具有软钎焊用的焊盘图形。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于上述软钎焊用的焊盘图形为其周缘部的一部分连接于上述电极图形，其他部分与上述电极图形绝缘的图形。
3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于上述软钎焊用焊盘图形为大致圆形形状。
4.一种超声波装置，具有权利要求1至3中任意一项所述的压电元件。
全文摘要
本发明涉及具有电介质基板和形成于该电介质基板表面上的电极图形的压电元件及使用该压电元件的超声波装置，其目的在于，提供以较小的空间可获得稳定的特性的压电元件及使用该压电元件的超声波装置。本发明的特征在于，在具有电介质基板(131)和形成于该电介质基板(131)表面上的电极图形(132、133)的压电元件中，在电极图形(132)的内侧的一部分具有软钎焊用的焊盘图形(134)。
文档编号H04R17/00GK1925695SQ200610094240
公开日2007年3月7日 申请日期2006年6月27日 优先权日2005年8月29日
发明者古河宪一, 松田浩史 申请人:三美电机株式会社