アレイ型超音波探触子及び探傷装置
【課題】耐熱３００℃以上のアレイ型超音波探触子を実現するため、超音波振動子と前面部材との接合及び超音波振動子と信号線との接合を歩留まり良く行う。
【解決手段】予め短冊状に切断した超音波振動子１を、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌはんだ合金３で接合し、更に、複数の各超音波振動子１に信号線５を、前記はんだ合金３より低い融点の金属ボールを含むＳｎ系鉛フリーはんだ４で接合することで、従来のろう付温度より低い温度で接合でき、熱歪みの影響を最小限にして、かつ信号線の接続をそれよりさらに低い温度で接合することでアレイ型探触子の接合の歩留まりを向上した。
【解決手段】予め短冊状に切断した超音波振動子１を、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌはんだ合金３で接合し、更に、複数の各超音波振動子１に信号線５を、前記はんだ合金３より低い融点の金属ボールを含むＳｎ系鉛フリーはんだ４で接合することで、従来のろう付温度より低い温度で接合でき、熱歪みの影響を最小限にして、かつ信号線の接続をそれよりさらに低い温度で接合することでアレイ型探触子の接合の歩留まりを向上した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受信を行うアレイ型の超音波探触子に関し、特に、３００℃以上の耐熱性を有するアレイ型の超音波探触子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電プラントや化学プラントで使用している高温部材の健全性を評価する超音波検査は、そのプラントの定期検査期間中に検査対象部温度を検査可能温度に低下させるかあるいは低下するのを見はからって実施している。しかし、最近検査効率向上の観点から、プラント稼働時に高温環境下で随時検査したり、高温環境下に超音波センサを設置し長期に亘り連続して対象物の変化を監視（モニタリング）したいとの要望が高まっている。
【０００３】
常温で使用する単一型（素子が一枚）及びアレイ型（素子が複数）の超音波探触子の構造は、超音波振動子と該超音波振動子の超音波送信面に備える前面部材（保護板）とをエポキシ樹脂などで接着している。また、超音波振動子の背面（超音波送信面の反対側の面）には、超音波振動子の振動をできるだけ早く制動して波数を少なくするためのバッキング材が施されている。このバッキング材も前記と同様のエポキシ樹脂などに金属粉末を混合した物を使用し、超音波の減衰を高めている。特にアレイ型では、大きな面積の超音波振動子と該超音波振動子の超音波送信面に備える前面部材（保護板）とをエポキシ樹脂などで接着した後に、アレイ状（短冊状）に機械的に切断するか、あるいは電極のみをアレイ状にしている。
【０００４】
前述した、常温で使用する単一型及びアレイ型超音波探触子の使用温度上限はせいぜい８０℃程度である。これは、振動子と前面部材との接着にエポキシ樹脂を使用しているためで、これ以上の温度では接着面が剥がれ超音波の送受信ができなくなる。
【０００５】
そこで、高温環境下で使用可能な耐熱性の単一型超音波探触子が従来技術として提案されている（例えば、特許文献１，２，３を参照）。この耐熱型の超音波探触子においては、例えば、特許文献１によると、振動子と前面板とをロウ材で接合しており５００℃以上の耐熱性を有しているとしている。また、特許文献２によると、振動子と前面部材とをはんだで接合しており良好な感度を得ていて耐熱温度は２５０℃としている。さらに、引用文献３によると、Ｚｎ−Ａｌ系のはんだ合金を用いて振動子と前面部材を接合し、耐熱温度を３００℃以上としている。
【０００６】
また、電子機器のモジュール実装に用いられる高温系はんだについてのはんだ接続の手法が、例えば、特許文献４に提案されている。これによると、ＣｕボールとＳｎボールを有するはんだを用いてＣｕボール同士が金属間化合物により結合されることが開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−２８０６４９号公報
【特許文献２】特開平５−１１０４２号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８６９１号公報
【特許文献４】特開２００２−２５４１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術に示されたロウ材を用いて接合するアレイ型探触子では大きな面積の素子を接合し、その後に切断する必要があり、例えば、耐熱性のアレイ型探触子に使用する振動子を、接合した後に切断する製作法によると、接合時の温度を５００〜６００℃前後と高い温度で接合した場合には、超音波振動子と前面部材の材質によっては、その熱膨張係数の差により振動子が割れたり剥がれたりすることがあり、接合の歩留まりが低下することが考えられる。
【０００８】
また、素子が割れずに接合されて、素子がアレイ状に切断できたとしても、各短冊状の素子に信号線を接続する場合に、この信号線接続部も耐熱性が必要であり、素子と前面部材を接合した方法で信号線を接合しようとすると、同じく高い温度に加熱する必要があり、先の素子と前面部材の接合の信頼性が損なわれることも考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、耐熱温度が３００℃以上で超音波振動子と前面部材との接合の歩留まりが良く、かつ信号線を安全に接続できる構成のアレイ型超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とをロウ材またははんだを用いて行い、前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだよりも融点が低いはんだであるアレイ型超音波探触子。
【００１１】
また、複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とを同一のロウ材またははんだを用いて行い、前記第二の接合は、前記第一の接合に対して経時的に処理されたものであるアレイ型超音波探触子。
【００１２】
また、前記アレイ型超音波探触子において、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだは、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだであり、前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだであるアレイ型超音波探触子。
【００１３】
また、前記アレイ型超音波探触子において、前記複数の超音波振動子はニオブ酸リチウム素子のＸカット素子又はＹカット素子であり、前記超音波振動子の前記Ｘカット素子又は前記Ｙカット素子の一方の軸方向と前記一方の軸方向と直交する方向の軸方向のそれぞれの熱膨張係数のうちで熱膨張係数が大きい方向を短軸方向にし、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして、前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子に切断し、前記切断した前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子を前記前面部材に接合するものであるアレイ型超音波探触子。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、超音波振動子と前面部材との第一の接合と超音波振動子と信号線との第二の接合における接合部の耐熱性と信頼性を確保することができる。
【００１５】
また、耐熱性と信頼性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子について、図１〜図９を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合と超音波振動子と信号線との接合とを示す断面図である。図２は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線の接合面に制動効果用のバッキング材を設けることを示す断面図である。図３は従来技術に関する超音波振動子と前面部材との接合状態を説明する図である。図４は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合手順の具体例を示す図である。図５は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線との接合手順の具体例を示す図である。
【００１７】
また、図６は本実施形態に関する超音波振動子と信号線との接合における、金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ溶融課程を説明する図である。図７は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子をケースに収納した状態を示す図である。図８は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を斜角探傷に適するようにケースに収納した状態を示す図である。図９は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を高温部材の探傷に適用した探傷装置の全体構成を示す図である。
【００１８】
図１において、超音波は超音波振動子１からＡ側（矢印）の方向に送受信される。板状のニオブ酸リチウム素子からなる超音波振動子１は両面に金属の電極６ａ，６ｂを備えている。また、超音波振動子１の電極６ｂとチタン材からなる前面部材２は、例えば、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ合金（組成Ｚｎ−９５％、Ａｌ−５％の共晶はんだ合金）３で接合している。さらに、各超音波振動子１の電極６ａには、信号線５が、融点が２３２℃のＳｎ系鉛フリーはんだ４で接合している。
【００１９】
接合は、まず、超音波振動子であるニオブ酸リチウム素子の３６Ｙカットを短冊状に切断する。ニオブ酸リチウム素子は単結晶で、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の結晶軸を持ち、熱膨張係数は、Ｘ，Ｙ軸方向が１５×１０−６/℃、Ｚ軸方向が２〜７×１０−６/℃である。従って、３６Ｙカット素子は、３６度のＹ軸に垂直な面で切出しているので、３６Ｙカット素子の一方の軸（縦軸）がＺ軸方向であり、熱膨張係数は２〜７×１０−６/℃、また、３６Ｙカット素子の一方の軸と直交する方向の軸（横軸）はＸ軸方向であって熱膨張係数は１５×１０−６/℃となり、３６Ｙカット素子の一方の軸方向（縦方向）とこの一方の軸と直交する方向の軸方向（横方向）とで熱膨張係数は２〜３倍異なることになる。
【００２０】
次に、超音波振動子１と前面部材２とを、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３で接合するのであるが、ここで、図３に示すような従来の常温用アレイ製作法のように大きな３６Ｙカットのニオブ酸リチウム素子１００を前面部材に接合してからアレイ状に切断しようとすると、接合の時点で前述した縦方向及び横方向の熱膨張係数の差により素子に割れ１０１が入る恐れがある。
【００２１】
本発明の実施形態では、予め短冊状に素子を切断し、それを配列して接合する様にした。すなわち、図４に示す様に、前面部材２に融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３を載せる。その上に、複数の超音波振動子１を重ね、約数ｋｇ／ｃｍ２程度の重り８で加圧しながら全体を４００℃程度に加熱する。超音波振動子１と前面部材２の間のはんだが溶融後、加熱を停止し全体を冷却する。
【００２２】
次に、信号線５の取付作業を行う。信号線５は、図５に示すように、配列した超音波振動子の数とアース用信号線の本数を信号線固定治具９ａ，９ｂにネジ１０により挿み込み、各信号線の先端が超音波振動子１の上面に接する高さになる様に固定する。超音波振動子１と信号線５の接触部分１１に、銅ボールと鉛フリーはんだボール（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）をフラックスで混合したはんだ（ペースト状）を塗布し、これら全体をＳｎが溶融する温度の２３２℃以上に加熱する。この時、先に（以前に）接合した超音波振動子１と前面部材２のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３の溶融温度は、Ｓｎ系鉛フリーはんだにＣｕボールを含むはんだよりも高い３８２℃で有るため、前面部材の接合部には全く影響を与えない。
【００２３】
図６に銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだの溶融時の挙動を示す（その詳細は前記の特許文献４に記載している通りである）。図６の（１）で、銅ボール２００と鉛フリーはんだボール２０１が加熱され、接合部の温度が２３２℃に達するとＳｎが溶融する。図６の（２）で、銅ボールの周囲は、溶融したＳｎが広がり、銅とＳｎとの金属間化合物２０２が形成される。図６の（３）で、金属間化合物２０２の形成が進み、これら金属間化合物２０２同士が互いに連結する。これにより、超音波振動子１と信号線５は結合される（信号線の表面にも金属間化合物が形成されてこの金属間化合物と混合はんだの金属間化合物とが互いに連結されることで信号線が結合されることとなる）。そして、金属間化合物の溶融温度は４００℃以上であり、一度結合すると４００℃までは結合が保持される。
【００２４】
従って、信号線結合で用いられるはんだでは、別途、銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだを用いて別の部位の接合作業を行う場合にも、先に銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだで接合した部分に影響を与えることなく、新たな別の部品を接合する温度階層接合（全てを同時に接合せず、各素子と配線とを別々に（経時的に）接合すること）が可能である。また、Ｓｎ系鉛フリーはんだにＣｕボールを含むはんだを用いて、第一と第二の接合を行う際に、信号線配線を別々に（経時的に）ではなくて同時に接合する場合には、第二接合の信号線を先に接合し、その後、第一接合の前面部材を接合しても良い（第二接合における金属間化合物の溶融温度は４００℃であり、第一接合のＳｎ溶融は２３２℃であるから）。
【００２５】
以上の説明で、第一と第二の接合において上述したようなはんだを用いることを記述したが、別のロウ材であっても良い。また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、金属ボールは例えばＣｕ、Ａｇ、またはＮｉであってもよい（Ｓｎと金属ボールとが化学反応して図６の（３）に示すような金属間化合物ができる金属であればよい）。
【００２６】
図２は、信号線５を接続した超音波振動子１の面に、信号線５の固定と超音波振動子１の制動効果を得るためのバッキング材１２を備えた図である。バッキング材１２は、耐熱有機接着剤（例えば、商品名：Ｄｕｒａｌｃｏ ４７００ＨＴ、耐熱性：３４３℃、製造元：Ｃｏｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ ）あるいは耐熱無機接着剤（例えば、商品名：セラマボンド、製造元：ＡＲＥＭＵＣＯ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＩＮＣ．、ＵＳＡ）にタングステンあるいは酸化タングステンなどの重密度金属粉を混合したもの等が有る。
【００２７】
図７は、超音波振動子１と前面部材２と信号線５から成るアレイユニットを金属製のケース１３に納め、上部の端子板１４を介して耐熱性ケーブル１５を接続した耐熱性のアレイ型探触子である。端子板１４は金属あるいはセラミックス等の耐熱材料であり、ケーブルもＭＩケーブル（例えば、銅導体を酸化マグネシウムと銅シースで被覆したもの）、耐熱性熱電対ケーブル（例えば、ガラス繊維被覆）、あるいは耐熱性同軸ケーブル（例えば、カプトン被覆）を用いる。
【００２８】
また、図８に示すように前面部材１６は斜角探傷に好都合なクサビ状とすることもできる。金属製ケース１３は前面部材２と機械的、電気的に接続するが本実施形態ではネジ止め１８で接続している。また、金属製ケース１３から端子板１４を介して引き出したケーブル１５は、その環境がケーブル１５の耐熱温度３００℃程度以下になる所まで引き出され超音波送受信装置に接続する。
【００２９】
図９は、本発明のアレイ型探触子を用いて高温部材３０３を探傷している図である。アレイ型超音波探触子と、アレイ型探触子を駆動するとともに探傷した超音波信号を受信する超音波送受信部３００と、超音波の送受信の遅延時間を制御する遅延時間制御処理部３０１と、探傷のデータを表示・記録する探傷データ記録・表示部３０２とを備えている。
【００３０】
以上説明したように、短冊状の超音波振動子と前面部材とをＺｎ−Ａｌはんだ合金（融点が３８２℃）で接合すれば、接合時の割れや剥離が発生しないため高温真空炉等の特別な装置を使用することなく、歩留まり良くしかも安価で容易に３００℃耐熱のアレイ型の超音波探触子を製作できる。また、短冊状の各超音波振動子に接続する信号線を銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだで接合すれば、先に接合した超音波振動子と前面部材との接合部にダメージを与えることなく容易に接続ができる。また、本実施形態のアレイ型探触子を用いれば、３００℃の高温部材を容易に検査することができる。
【００３１】
このように、本発明の実施形態では、アレイ型の超音波探触子の耐熱性を確保し接合の信頼性、歩留まりを向上するという目的を、ニオブ酸リチウム素子とチタン材（前面部材）との第一の接合をＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金で接合し、超音波振動子とリード線との第二の接合を、第一の接合に用いたはんだより融点が低い金属ボールを含むＳｎ系鉛フリーはんだで接合することで実現することができる。また、短冊状のニオブ酸リチウム素子は、縦方向及び横方向のそれぞれの熱膨張係数のうち、熱膨張係数が大きい方向を短軸方向に、また、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして予め短冊状に切断し、その後、前面部材と接合している。
【００３２】
本実施形態に係るアレイ型超音波探触子は、常温から３００℃程度の高温環境下まで広く利用可能で、特に原子力、化学プラントなどに設置した高温部位の異常監視用アレイ型センサとして利用可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子は、次のような構成と作用効果を奏することを特徴とするものである。すなわち、超音波振動子と金属板との第一の接合をはんだ合金を介して接合し、その後、前記はんだより融点が低いはんだで第二の接合である超音波振動子とリード線を接合し、接合部の耐熱性と信頼性を得ている。また、前記はんだとして、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだと、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだの、２種類の内の後者のはんだか、または両方を用いて接合し、接合部の耐熱性と信頼性を得ている。
【００３４】
また、複数の超音波振動子は、短冊状のニオブ酸リチウム素子のＸカット素子、もしくはＹカット素子であり、また、前面部材は金属であり、前記短冊状の超音波振動子の縦方向及び横方向のそれぞれの熱膨張係数のうち、熱膨張係数が大きい方向を短軸方向に、また熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして予め短冊状に切断し、その後前記前面部材と接合したことにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだはボール状であり、金属ボールは、前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだより融点が高い金属であり、また、前面部材はチタン材を用いることにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。
【００３５】
また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、例えばＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、金属ボールは例えばＣｕ、Ａｇ、Ｎｉを用いることにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合と超音波振動子と信号線との接合とを示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線の接合面に制動効果用のバッキング材を設けることを示す断面図である。
【図３】従来技術に関する超音波振動子と前面部材との接合状態を説明する図である。
【図４】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合手順の具体例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線との接合手順の具体例を示す図である。
【図６】本実施形態に関する超音波振動子と信号線との接合における、金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ溶融課程を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子をケースに収納した状態を示す図である。
【図８】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を斜角探傷に適するようにケースに収納した状態を示す図である。
【図９】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を高温部材の探傷に適用した探傷装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 超音波振動子
２ 前面部材
３ Ｚｎ−Ａｌはんだ合金
４ａ，４ｂ 金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ
５ 信号線
６ａ，６ｂ 電極
８ 重り
９ａ，９ｂ 固定治具
１０ 固定ネジ
１１ 信号線接合部
１２ バッキング材
１３ 金属製ケース
１４ 端子板
１５ ケーブル
１６ 斜角シュー
１７ 信号線中継部
１８ ケース固定ネジ
１００ 大面積の超音波振動子
１０１ 割れ
２００ 銅ボール
２０１ Ｓｎ系の鉛フリーはんだボール
２０２ 金属間化合物
３００ 超音波送受信部
３０１ 遅延時間制御処理部
３０２ 探傷データ記録・表示部
３０３ 高温部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受信を行うアレイ型の超音波探触子に関し、特に、３００℃以上の耐熱性を有するアレイ型の超音波探触子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電プラントや化学プラントで使用している高温部材の健全性を評価する超音波検査は、そのプラントの定期検査期間中に検査対象部温度を検査可能温度に低下させるかあるいは低下するのを見はからって実施している。しかし、最近検査効率向上の観点から、プラント稼働時に高温環境下で随時検査したり、高温環境下に超音波センサを設置し長期に亘り連続して対象物の変化を監視（モニタリング）したいとの要望が高まっている。
【０００３】
常温で使用する単一型（素子が一枚）及びアレイ型（素子が複数）の超音波探触子の構造は、超音波振動子と該超音波振動子の超音波送信面に備える前面部材（保護板）とをエポキシ樹脂などで接着している。また、超音波振動子の背面（超音波送信面の反対側の面）には、超音波振動子の振動をできるだけ早く制動して波数を少なくするためのバッキング材が施されている。このバッキング材も前記と同様のエポキシ樹脂などに金属粉末を混合した物を使用し、超音波の減衰を高めている。特にアレイ型では、大きな面積の超音波振動子と該超音波振動子の超音波送信面に備える前面部材（保護板）とをエポキシ樹脂などで接着した後に、アレイ状（短冊状）に機械的に切断するか、あるいは電極のみをアレイ状にしている。
【０００４】
前述した、常温で使用する単一型及びアレイ型超音波探触子の使用温度上限はせいぜい８０℃程度である。これは、振動子と前面部材との接着にエポキシ樹脂を使用しているためで、これ以上の温度では接着面が剥がれ超音波の送受信ができなくなる。
【０００５】
そこで、高温環境下で使用可能な耐熱性の単一型超音波探触子が従来技術として提案されている（例えば、特許文献１，２，３を参照）。この耐熱型の超音波探触子においては、例えば、特許文献１によると、振動子と前面板とをロウ材で接合しており５００℃以上の耐熱性を有しているとしている。また、特許文献２によると、振動子と前面部材とをはんだで接合しており良好な感度を得ていて耐熱温度は２５０℃としている。さらに、引用文献３によると、Ｚｎ−Ａｌ系のはんだ合金を用いて振動子と前面部材を接合し、耐熱温度を３００℃以上としている。
【０００６】
また、電子機器のモジュール実装に用いられる高温系はんだについてのはんだ接続の手法が、例えば、特許文献４に提案されている。これによると、ＣｕボールとＳｎボールを有するはんだを用いてＣｕボール同士が金属間化合物により結合されることが開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−２８０６４９号公報
【特許文献２】特開平５−１１０４２号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８６９１号公報
【特許文献４】特開２００２−２５４１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術に示されたロウ材を用いて接合するアレイ型探触子では大きな面積の素子を接合し、その後に切断する必要があり、例えば、耐熱性のアレイ型探触子に使用する振動子を、接合した後に切断する製作法によると、接合時の温度を５００〜６００℃前後と高い温度で接合した場合には、超音波振動子と前面部材の材質によっては、その熱膨張係数の差により振動子が割れたり剥がれたりすることがあり、接合の歩留まりが低下することが考えられる。
【０００８】
また、素子が割れずに接合されて、素子がアレイ状に切断できたとしても、各短冊状の素子に信号線を接続する場合に、この信号線接続部も耐熱性が必要であり、素子と前面部材を接合した方法で信号線を接合しようとすると、同じく高い温度に加熱する必要があり、先の素子と前面部材の接合の信頼性が損なわれることも考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、耐熱温度が３００℃以上で超音波振動子と前面部材との接合の歩留まりが良く、かつ信号線を安全に接続できる構成のアレイ型超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とをロウ材またははんだを用いて行い、前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだよりも融点が低いはんだであるアレイ型超音波探触子。
【００１１】
また、複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とを同一のロウ材またははんだを用いて行い、前記第二の接合は、前記第一の接合に対して経時的に処理されたものであるアレイ型超音波探触子。
【００１２】
また、前記アレイ型超音波探触子において、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだは、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだであり、前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだであるアレイ型超音波探触子。
【００１３】
また、前記アレイ型超音波探触子において、前記複数の超音波振動子はニオブ酸リチウム素子のＸカット素子又はＹカット素子であり、前記超音波振動子の前記Ｘカット素子又は前記Ｙカット素子の一方の軸方向と前記一方の軸方向と直交する方向の軸方向のそれぞれの熱膨張係数のうちで熱膨張係数が大きい方向を短軸方向にし、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして、前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子に切断し、前記切断した前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子を前記前面部材に接合するものであるアレイ型超音波探触子。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、超音波振動子と前面部材との第一の接合と超音波振動子と信号線との第二の接合における接合部の耐熱性と信頼性を確保することができる。
【００１５】
また、耐熱性と信頼性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子について、図１〜図９を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合と超音波振動子と信号線との接合とを示す断面図である。図２は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線の接合面に制動効果用のバッキング材を設けることを示す断面図である。図３は従来技術に関する超音波振動子と前面部材との接合状態を説明する図である。図４は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合手順の具体例を示す図である。図５は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線との接合手順の具体例を示す図である。
【００１７】
また、図６は本実施形態に関する超音波振動子と信号線との接合における、金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ溶融課程を説明する図である。図７は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子をケースに収納した状態を示す図である。図８は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を斜角探傷に適するようにケースに収納した状態を示す図である。図９は本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を高温部材の探傷に適用した探傷装置の全体構成を示す図である。
【００１８】
図１において、超音波は超音波振動子１からＡ側（矢印）の方向に送受信される。板状のニオブ酸リチウム素子からなる超音波振動子１は両面に金属の電極６ａ，６ｂを備えている。また、超音波振動子１の電極６ｂとチタン材からなる前面部材２は、例えば、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ合金（組成Ｚｎ−９５％、Ａｌ−５％の共晶はんだ合金）３で接合している。さらに、各超音波振動子１の電極６ａには、信号線５が、融点が２３２℃のＳｎ系鉛フリーはんだ４で接合している。
【００１９】
接合は、まず、超音波振動子であるニオブ酸リチウム素子の３６Ｙカットを短冊状に切断する。ニオブ酸リチウム素子は単結晶で、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向の結晶軸を持ち、熱膨張係数は、Ｘ，Ｙ軸方向が１５×１０−６/℃、Ｚ軸方向が２〜７×１０−６/℃である。従って、３６Ｙカット素子は、３６度のＹ軸に垂直な面で切出しているので、３６Ｙカット素子の一方の軸（縦軸）がＺ軸方向であり、熱膨張係数は２〜７×１０−６/℃、また、３６Ｙカット素子の一方の軸と直交する方向の軸（横軸）はＸ軸方向であって熱膨張係数は１５×１０−６/℃となり、３６Ｙカット素子の一方の軸方向（縦方向）とこの一方の軸と直交する方向の軸方向（横方向）とで熱膨張係数は２〜３倍異なることになる。
【００２０】
次に、超音波振動子１と前面部材２とを、融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３で接合するのであるが、ここで、図３に示すような従来の常温用アレイ製作法のように大きな３６Ｙカットのニオブ酸リチウム素子１００を前面部材に接合してからアレイ状に切断しようとすると、接合の時点で前述した縦方向及び横方向の熱膨張係数の差により素子に割れ１０１が入る恐れがある。
【００２１】
本発明の実施形態では、予め短冊状に素子を切断し、それを配列して接合する様にした。すなわち、図４に示す様に、前面部材２に融点３８２℃のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３を載せる。その上に、複数の超音波振動子１を重ね、約数ｋｇ／ｃｍ２程度の重り８で加圧しながら全体を４００℃程度に加熱する。超音波振動子１と前面部材２の間のはんだが溶融後、加熱を停止し全体を冷却する。
【００２２】
次に、信号線５の取付作業を行う。信号線５は、図５に示すように、配列した超音波振動子の数とアース用信号線の本数を信号線固定治具９ａ，９ｂにネジ１０により挿み込み、各信号線の先端が超音波振動子１の上面に接する高さになる様に固定する。超音波振動子１と信号線５の接触部分１１に、銅ボールと鉛フリーはんだボール（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）をフラックスで混合したはんだ（ペースト状）を塗布し、これら全体をＳｎが溶融する温度の２３２℃以上に加熱する。この時、先に（以前に）接合した超音波振動子１と前面部材２のＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金３の溶融温度は、Ｓｎ系鉛フリーはんだにＣｕボールを含むはんだよりも高い３８２℃で有るため、前面部材の接合部には全く影響を与えない。
【００２３】
図６に銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだの溶融時の挙動を示す（その詳細は前記の特許文献４に記載している通りである）。図６の（１）で、銅ボール２００と鉛フリーはんだボール２０１が加熱され、接合部の温度が２３２℃に達するとＳｎが溶融する。図６の（２）で、銅ボールの周囲は、溶融したＳｎが広がり、銅とＳｎとの金属間化合物２０２が形成される。図６の（３）で、金属間化合物２０２の形成が進み、これら金属間化合物２０２同士が互いに連結する。これにより、超音波振動子１と信号線５は結合される（信号線の表面にも金属間化合物が形成されてこの金属間化合物と混合はんだの金属間化合物とが互いに連結されることで信号線が結合されることとなる）。そして、金属間化合物の溶融温度は４００℃以上であり、一度結合すると４００℃までは結合が保持される。
【００２４】
従って、信号線結合で用いられるはんだでは、別途、銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだを用いて別の部位の接合作業を行う場合にも、先に銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだで接合した部分に影響を与えることなく、新たな別の部品を接合する温度階層接合（全てを同時に接合せず、各素子と配線とを別々に（経時的に）接合すること）が可能である。また、Ｓｎ系鉛フリーはんだにＣｕボールを含むはんだを用いて、第一と第二の接合を行う際に、信号線配線を別々に（経時的に）ではなくて同時に接合する場合には、第二接合の信号線を先に接合し、その後、第一接合の前面部材を接合しても良い（第二接合における金属間化合物の溶融温度は４００℃であり、第一接合のＳｎ溶融は２３２℃であるから）。
【００２５】
以上の説明で、第一と第二の接合において上述したようなはんだを用いることを記述したが、別のロウ材であっても良い。また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、金属ボールは例えばＣｕ、Ａｇ、またはＮｉであってもよい（Ｓｎと金属ボールとが化学反応して図６の（３）に示すような金属間化合物ができる金属であればよい）。
【００２６】
図２は、信号線５を接続した超音波振動子１の面に、信号線５の固定と超音波振動子１の制動効果を得るためのバッキング材１２を備えた図である。バッキング材１２は、耐熱有機接着剤（例えば、商品名：Ｄｕｒａｌｃｏ ４７００ＨＴ、耐熱性：３４３℃、製造元：Ｃｏｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ ）あるいは耐熱無機接着剤（例えば、商品名：セラマボンド、製造元：ＡＲＥＭＵＣＯ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＩＮＣ．、ＵＳＡ）にタングステンあるいは酸化タングステンなどの重密度金属粉を混合したもの等が有る。
【００２７】
図７は、超音波振動子１と前面部材２と信号線５から成るアレイユニットを金属製のケース１３に納め、上部の端子板１４を介して耐熱性ケーブル１５を接続した耐熱性のアレイ型探触子である。端子板１４は金属あるいはセラミックス等の耐熱材料であり、ケーブルもＭＩケーブル（例えば、銅導体を酸化マグネシウムと銅シースで被覆したもの）、耐熱性熱電対ケーブル（例えば、ガラス繊維被覆）、あるいは耐熱性同軸ケーブル（例えば、カプトン被覆）を用いる。
【００２８】
また、図８に示すように前面部材１６は斜角探傷に好都合なクサビ状とすることもできる。金属製ケース１３は前面部材２と機械的、電気的に接続するが本実施形態ではネジ止め１８で接続している。また、金属製ケース１３から端子板１４を介して引き出したケーブル１５は、その環境がケーブル１５の耐熱温度３００℃程度以下になる所まで引き出され超音波送受信装置に接続する。
【００２９】
図９は、本発明のアレイ型探触子を用いて高温部材３０３を探傷している図である。アレイ型超音波探触子と、アレイ型探触子を駆動するとともに探傷した超音波信号を受信する超音波送受信部３００と、超音波の送受信の遅延時間を制御する遅延時間制御処理部３０１と、探傷のデータを表示・記録する探傷データ記録・表示部３０２とを備えている。
【００３０】
以上説明したように、短冊状の超音波振動子と前面部材とをＺｎ−Ａｌはんだ合金（融点が３８２℃）で接合すれば、接合時の割れや剥離が発生しないため高温真空炉等の特別な装置を使用することなく、歩留まり良くしかも安価で容易に３００℃耐熱のアレイ型の超音波探触子を製作できる。また、短冊状の各超音波振動子に接続する信号線を銅ボールと鉛フリーはんだボールを混合したはんだで接合すれば、先に接合した超音波振動子と前面部材との接合部にダメージを与えることなく容易に接続ができる。また、本実施形態のアレイ型探触子を用いれば、３００℃の高温部材を容易に検査することができる。
【００３１】
このように、本発明の実施形態では、アレイ型の超音波探触子の耐熱性を確保し接合の信頼性、歩留まりを向上するという目的を、ニオブ酸リチウム素子とチタン材（前面部材）との第一の接合をＺｎ−Ａｌ系のはんだ合金で接合し、超音波振動子とリード線との第二の接合を、第一の接合に用いたはんだより融点が低い金属ボールを含むＳｎ系鉛フリーはんだで接合することで実現することができる。また、短冊状のニオブ酸リチウム素子は、縦方向及び横方向のそれぞれの熱膨張係数のうち、熱膨張係数が大きい方向を短軸方向に、また、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして予め短冊状に切断し、その後、前面部材と接合している。
【００３２】
本実施形態に係るアレイ型超音波探触子は、常温から３００℃程度の高温環境下まで広く利用可能で、特に原子力、化学プラントなどに設置した高温部位の異常監視用アレイ型センサとして利用可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子は、次のような構成と作用効果を奏することを特徴とするものである。すなわち、超音波振動子と金属板との第一の接合をはんだ合金を介して接合し、その後、前記はんだより融点が低いはんだで第二の接合である超音波振動子とリード線を接合し、接合部の耐熱性と信頼性を得ている。また、前記はんだとして、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだと、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだの、２種類の内の後者のはんだか、または両方を用いて接合し、接合部の耐熱性と信頼性を得ている。
【００３４】
また、複数の超音波振動子は、短冊状のニオブ酸リチウム素子のＸカット素子、もしくはＹカット素子であり、また、前面部材は金属であり、前記短冊状の超音波振動子の縦方向及び横方向のそれぞれの熱膨張係数のうち、熱膨張係数が大きい方向を短軸方向に、また熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして予め短冊状に切断し、その後前記前面部材と接合したことにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだはボール状であり、金属ボールは、前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだより融点が高い金属であり、また、前面部材はチタン材を用いることにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。
【００３５】
また、Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、例えばＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、金属ボールは例えばＣｕ、Ａｇ、Ｎｉを用いることにより、耐熱性を確保すると同時に、接合時の熱歪みによる振動子の割れや剥離を防止し、接合の信頼性や歩留まりを向上している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合と超音波振動子と信号線との接合とを示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線の接合面に制動効果用のバッキング材を設けることを示す断面図である。
【図３】従来技術に関する超音波振動子と前面部材との接合状態を説明する図である。
【図４】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と金属製前面部材との接合手順の具体例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子における超音波振動子と信号線との接合手順の具体例を示す図である。
【図６】本実施形態に関する超音波振動子と信号線との接合における、金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ溶融課程を説明する図である。
【図７】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子をケースに収納した状態を示す図である。
【図８】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を斜角探傷に適するようにケースに収納した状態を示す図である。
【図９】本実施形態に係るアレイ型超音波探触子を高温部材の探傷に適用した探傷装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 超音波振動子
２ 前面部材
３ Ｚｎ−Ａｌはんだ合金
４ａ，４ｂ 金属ボールとＳｎ系鉛フリーはんだボールによるはんだ
５ 信号線
６ａ，６ｂ 電極
８ 重り
９ａ，９ｂ 固定治具
１０ 固定ネジ
１１ 信号線接合部
１２ バッキング材
１３ 金属製ケース
１４ 端子板
１５ ケーブル
１６ 斜角シュー
１７ 信号線中継部
１８ ケース固定ネジ
１００ 大面積の超音波振動子
１０１ 割れ
２００ 銅ボール
２０１ Ｓｎ系の鉛フリーはんだボール
２０２ 金属間化合物
３００ 超音波送受信部
３０１ 遅延時間制御処理部
３０２ 探傷データ記録・表示部
３０３ 高温部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、
前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とをロウ材またははんだを用いて行い、
前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだよりも融点が低いはんだである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項２】
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、
前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とを同一のロウ材またははんだを用いて行い、
前記第二の接合は、前記第一の接合に対して経時的に処理されたものである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだは、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだであり、
前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項４】
請求項２において、
前記第一と前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、Ｓｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだであることを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだはボール状であり、前記金属ボールは前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだより融点が高い金属であり、前記前面部材はチタン材である
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項６】
請求項５において、
前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、前記金属ボールはＣｕ、Ａｇ、又はＮｉであることを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項７】
請求項５に記載の前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールと前記金属ボールをもつはんだを用いて前記超音波振動子に前記信号線を接合することを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項８】
請求項１または２において、
前記複数の超音波振動子はニオブ酸リチウム素子のＸカット素子又はＹカット素子であり、
前記超音波振動子の前記Ｘカット素子又は前記Ｙカット素子の一方の軸方向と前記一方の軸方向と直交する方向の軸方向のそれぞれの熱膨張係数のうちで熱膨張係数が大きい方向を短軸方向にし、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして、前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子に切断し、前記切断した前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子を前記前面部材に接合するものである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載のアレイ型超音波探触子と、前記アレイ型超音波探触子を駆動し探傷した超音波を受信する超音波送受信部と、受信した探傷の超音波を信号処理する遅延時間制御処理部と、探傷のデータを表示・記録する探傷データ記録表示部と、を備えた探傷装置。
【請求項１】
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、
前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とをロウ材またははんだを用いて行い、
前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだよりも融点が低いはんだである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項２】
複数の超音波振動子を備えたアレイ型探触子において、
前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子の超音波送信面に設けられる前面部材との第一の接合と、前記複数の超音波振動子と前記超音波振動子にそれぞれ接続する信号線との第二の接合とを同一のロウ材またははんだを用いて行い、
前記第二の接合は、前記第一の接合に対して経時的に処理されたものである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第一の接合に用いるロウ材又ははんだは、融点が３８２度のＺｎ−Ａｌ系はんだであり、
前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだより融点が低いＳｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項４】
請求項２において、
前記第一と前記第二の接合に用いるロウ材又ははんだは、Ｓｎ系の鉛フリーはんだに金属ボールを含むはんだであることを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだはボール状であり、前記金属ボールは前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだより融点が高い金属であり、前記前面部材はチタン材である
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項６】
請求項５において、
前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールは、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだボールであり、前記金属ボールはＣｕ、Ａｇ、又はＮｉであることを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項７】
請求項５に記載の前記Ｓｎ系の鉛フリーはんだボールと前記金属ボールをもつはんだを用いて前記超音波振動子に前記信号線を接合することを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項８】
請求項１または２において、
前記複数の超音波振動子はニオブ酸リチウム素子のＸカット素子又はＹカット素子であり、
前記超音波振動子の前記Ｘカット素子又は前記Ｙカット素子の一方の軸方向と前記一方の軸方向と直交する方向の軸方向のそれぞれの熱膨張係数のうちで熱膨張係数が大きい方向を短軸方向にし、熱膨張係数が小さい方向を長軸方向にして、前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子に切断し、前記切断した前記矩形状又は前記短冊状の超音波振動子を前記前面部材に接合するものである
ことを特徴とするアレイ型超音波探触子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載のアレイ型超音波探触子と、前記アレイ型超音波探触子を駆動し探傷した超音波を受信する超音波送受信部と、受信した探傷の超音波を信号処理する遅延時間制御処理部と、探傷のデータを表示・記録する探傷データ記録表示部と、を備えた探傷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−４７９７１（Ｐ２００８−４７９７１Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１８８４１（Ｐ２００６−２１８８４１）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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