JP2000217196A - 超音波探触子とその製造方法 - Google Patents
超音波探触子とその製造方法Info
- Publication number
- JP2000217196A JP2000217196A JP11016775A JP1677599A JP2000217196A JP 2000217196 A JP2000217196 A JP 2000217196A JP 11016775 A JP11016775 A JP 11016775A JP 1677599 A JP1677599 A JP 1677599A JP 2000217196 A JP2000217196 A JP 2000217196A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- ultrasonic probe
- reception
- transmission
- laminated
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波診断装置等に使用される超音波探触子
において、送受信分離型の高感度アレイ型探触子を簡単
な構成で実現することを目的とする。 【解決手段】 超音波を送受信する圧電振動子７を圧電
体の積層構造である送信用圧電素子２と単層の受信用圧
電素子３の積層構造として、送受信時において、送信用
圧電素子２に設けられた送信用接地電極９と受信用圧電
素子３に設けられた受信用接地電極１０を切り替えスイ
ッチを用いて切り替えることにより、電子回路や信号線
の増加させることなく送受信分離モードで動作する高感
度アレイ型超音波探触子を実現することができる。
において、送受信分離型の高感度アレイ型探触子を簡単
な構成で実現することを目的とする。 【解決手段】 超音波を送受信する圧電振動子７を圧電
体の積層構造である送信用圧電素子２と単層の受信用圧
電素子３の積層構造として、送受信時において、送信用
圧電素子２に設けられた送信用接地電極９と受信用圧電
素子３に設けられた受信用接地電極１０を切り替えスイ
ッチを用いて切り替えることにより、電子回路や信号線
の増加させることなく送受信分離モードで動作する高感
度アレイ型超音波探触子を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は医用診断や非破壊検
査等に使用されるアレイ型超音波探触子とその製造方
法、及び、上記アレイ型超音波探触子を用いた医療用超
音波診断装置および非破壊検査装置に関する。
査等に使用されるアレイ型超音波探触子とその製造方
法、及び、上記アレイ型超音波探触子を用いた医療用超
音波診断装置および非破壊検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、医療用超音波診断装置や非破壊検
査装置に用いられる超音波探触子においては、効率的な
超音波の送受信を行うために、圧電セラミックの圧電縦
効果が一般的に利用される。この場合、圧電振動子の振
動モードとしては、シングル型探触子ではｋｔモード、
アレイ型探触子ではｋ３３あるはｋ３３’モードがよく
使用される。一般的に圧電セラミック振動子では、ｋｔ
モードの電気機械結合係数は５０％程度、ｋ３３、ｋ３
３’モードの電気機械結合係数は７０％程度と、例えば
圧電横効果を利用した場合と比較すると高効率である。
査装置に用いられる超音波探触子においては、効率的な
超音波の送受信を行うために、圧電セラミックの圧電縦
効果が一般的に利用される。この場合、圧電振動子の振
動モードとしては、シングル型探触子ではｋｔモード、
アレイ型探触子ではｋ３３あるはｋ３３’モードがよく
使用される。一般的に圧電セラミック振動子では、ｋｔ
モードの電気機械結合係数は５０％程度、ｋ３３、ｋ３
３’モードの電気機械結合係数は７０％程度と、例えば
圧電横効果を利用した場合と比較すると高効率である。
【０００３】従来の超音波探触子において、ｋ３３モー
ドを利用し、感度向上を図る技術として、特開昭６３−
２５２１４０号に記載されたものが知られている。これ
は、図５に示すごとく、幅Ｗと厚みＴの比であるＷ／Ｔ
が１より小さい柱状の圧電素子１９を例えばエポキシ樹
脂のような有機化合物２０で固めた複合振動子を超音波
送受信素子として使用し、各柱状セラミックをｋ３３モ
ードで縦振動を行なわせることによって感度向上を図っ
たものである。
ドを利用し、感度向上を図る技術として、特開昭６３−
２５２１４０号に記載されたものが知られている。これ
は、図５に示すごとく、幅Ｗと厚みＴの比であるＷ／Ｔ
が１より小さい柱状の圧電素子１９を例えばエポキシ樹
脂のような有機化合物２０で固めた複合振動子を超音波
送受信素子として使用し、各柱状セラミックをｋ３３モ
ードで縦振動を行なわせることによって感度向上を図っ
たものである。
【０００４】また、アレイ型探触子においてもｋ３３、
あるいはｋ３３’モードを良好に発生させるためには、
Ｗ／Ｔ＜０．６以下という条件が必要であり、チャンネ
ルのピッチがこの条件を満たさない場合には、１チャン
ネルを数個の素子に分割する等の処理が行われている。
あるいはｋ３３’モードを良好に発生させるためには、
Ｗ／Ｔ＜０．６以下という条件が必要であり、チャンネ
ルのピッチがこの条件を満たさない場合には、１チャン
ネルを数個の素子に分割する等の処理が行われている。
【０００５】さらに、感度向上を目的として超音波送受
信素子である圧電セラミックを積層化し、見かけ上のイ
ンピーダンスを低下させ駆動回路との電気的な整合条件
を良好にし、素子にかかる電界強度を大きくして大きな
歪を発生させ送信感度を向上させることが行われてい
る。
信素子である圧電セラミックを積層化し、見かけ上のイ
ンピーダンスを低下させ駆動回路との電気的な整合条件
を良好にし、素子にかかる電界強度を大きくして大きな
歪を発生させ送信感度を向上させることが行われてい
る。
【０００６】しかしながら、積層構造では送信感度が積
層数に応じて増大するものの、受信感度は積層数に反比
例するため、全体の送受信感度の向上のためには、例え
ば特開平７ー１９４５１７号に記載されたような構成が
知られている。これは、図６に示すごとく、例えば圧電
セラミックからなる板状の圧電素子２１の積層体からな
る圧電振動子の超音波送受信面と側面にそれぞれ電極を
設け、圧電素子の分極方向２２を部分的に厚み方向と、
径方向に分割した構成を取っている。上記の構成によ
り、送信は超音波送受信面に設けた電極に電圧を印加
し、圧電素子に厚み縦振動を励起することによって行わ
れ、受信は被検体からの反射超音波による力学的作用に
より励振される屈曲振動を利用し径方向の分極を利用し
て受信電圧を取り出すことができる。
層数に応じて増大するものの、受信感度は積層数に反比
例するため、全体の送受信感度の向上のためには、例え
ば特開平７ー１９４５１７号に記載されたような構成が
知られている。これは、図６に示すごとく、例えば圧電
セラミックからなる板状の圧電素子２１の積層体からな
る圧電振動子の超音波送受信面と側面にそれぞれ電極を
設け、圧電素子の分極方向２２を部分的に厚み方向と、
径方向に分割した構成を取っている。上記の構成によ
り、送信は超音波送受信面に設けた電極に電圧を印加
し、圧電素子に厚み縦振動を励起することによって行わ
れ、受信は被検体からの反射超音波による力学的作用に
より励振される屈曲振動を利用し径方向の分極を利用し
て受信電圧を取り出すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この特開昭６３−２５
２１４０号に記載される複合振動子は、圧電セラミック
をダイサ等の切断機によって切断することにより、柱状
構造を構成したのち、切断溝をエポキシ樹脂等の有機材
料で埋めることにより製造される。また、アレイ型探触
子においても同様に各チャンネルの分割はダイサ等の切
断機で行われる。
２１４０号に記載される複合振動子は、圧電セラミック
をダイサ等の切断機によって切断することにより、柱状
構造を構成したのち、切断溝をエポキシ樹脂等の有機材
料で埋めることにより製造される。また、アレイ型探触
子においても同様に各チャンネルの分割はダイサ等の切
断機で行われる。
【０００８】しかしながら、超音波探触子の送受信周波
数は、圧電セラミックの厚みに依存するため、高周波に
なるほど、それらの柱状構造あるいはチャンネルピッチ
の寸法が小さくなる。したがってダイサ等の切断機によ
る機械加工の行程が増加するとともに、セラミックの機
械的強度が低下し、破損や加工時の熱や歪等による特性
劣化が無視できなくなり、振動子あるいは探触子製造の
歩留りの低下や性能劣化を誘発しやすくなるという問題
点を含んでいた。また、所望する周波数に対応する圧電
振動子を製作するためには両端面の研削および研磨が不
可欠であり、製造コストを引き上げる要因となってい
る。
数は、圧電セラミックの厚みに依存するため、高周波に
なるほど、それらの柱状構造あるいはチャンネルピッチ
の寸法が小さくなる。したがってダイサ等の切断機によ
る機械加工の行程が増加するとともに、セラミックの機
械的強度が低下し、破損や加工時の熱や歪等による特性
劣化が無視できなくなり、振動子あるいは探触子製造の
歩留りの低下や性能劣化を誘発しやすくなるという問題
点を含んでいた。また、所望する周波数に対応する圧電
振動子を製作するためには両端面の研削および研磨が不
可欠であり、製造コストを引き上げる要因となってい
る。
【０００９】また、特開平７−１９４５１７号に記載さ
れた構成では、受信時に屈曲振動モードを利用している
ため、ｋ３３あるいはｋ３３’モードを利用したものに
比べて変換効率が低く、また構造上厚み方向の分極と径
方向の分極部が音波放射面と同じ方向で分割されている
ため、圧電振動子の表面全面を超音波放射面として利用
することができず感度が低下することが考えられる。さ
らにアレイ型超音波探触子に展開する場合には、信号線
の増加によるコストの上昇が問題となる。
れた構成では、受信時に屈曲振動モードを利用している
ため、ｋ３３あるいはｋ３３’モードを利用したものに
比べて変換効率が低く、また構造上厚み方向の分極と径
方向の分極部が音波放射面と同じ方向で分割されている
ため、圧電振動子の表面全面を超音波放射面として利用
することができず感度が低下することが考えられる。さ
らにアレイ型超音波探触子に展開する場合には、信号線
の増加によるコストの上昇が問題となる。
【００１０】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、特に超音波の送信時と受信時における動作を分
離したアレイ型超音波探触子において信号線の増加を最
小限にとどめ、高感度な超音波探触子を提供することを
目的とする。
もので、特に超音波の送信時と受信時における動作を分
離したアレイ型超音波探触子において信号線の増加を最
小限にとどめ、高感度な超音波探触子を提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明における超音波探触子は、各チャンネルを構
成する板状の圧電セラミックを積層した構造の圧電振動
子、あるいは板状の圧電セラミックを積層した構造の圧
電振動子とバルク状の圧電振動子を積層した複合圧電振
動子の端面および内部に少なくとも３つの電極が構成さ
れ、送信と受信において少なくとも１つの異なる電極を
接地側電極として切換えて利用する構成とした。これに
より、送受信分離型でありながら信号線の増加を最小限
に抑えた高感度超音波探触子が得られる。
に、本発明における超音波探触子は、各チャンネルを構
成する板状の圧電セラミックを積層した構造の圧電振動
子、あるいは板状の圧電セラミックを積層した構造の圧
電振動子とバルク状の圧電振動子を積層した複合圧電振
動子の端面および内部に少なくとも３つの電極が構成さ
れ、送信と受信において少なくとも１つの異なる電極を
接地側電極として切換えて利用する構成とした。これに
より、送受信分離型でありながら信号線の増加を最小限
に抑えた高感度超音波探触子が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、板状の圧電セラミックを積層した構造の圧電振動子
を複数個備え、上記の圧電振動子を１次元あるいは２次
元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探触子に
おいて、各チャンネルを構成する圧電振動子の端面およ
び内部に少なくとも３つの電極が構成され、かつ上記積
層構造内部の電極パターンの配置が送受信により異なる
ように構成した超音波探触子としたものであり、送信時
と受信時で少なくとも１つの異る電極を接地側電極とし
て利用するように構成したものであり、接地側電極をア
レイ型探触子を構成する各チャンネルにおいて共通にす
ることにより、各チャンネル素子に個別に切り替えスイ
ッチを設けなくても送受信分離型探触子を実現すること
ができ、信号線の増加を押さえてかつ高感度な探触子を
得るという作用を有する。
は、板状の圧電セラミックを積層した構造の圧電振動子
を複数個備え、上記の圧電振動子を１次元あるいは２次
元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探触子に
おいて、各チャンネルを構成する圧電振動子の端面およ
び内部に少なくとも３つの電極が構成され、かつ上記積
層構造内部の電極パターンの配置が送受信により異なる
ように構成した超音波探触子としたものであり、送信時
と受信時で少なくとも１つの異る電極を接地側電極とし
て利用するように構成したものであり、接地側電極をア
レイ型探触子を構成する各チャンネルにおいて共通にす
ることにより、各チャンネル素子に個別に切り替えスイ
ッチを設けなくても送受信分離型探触子を実現すること
ができ、信号線の増加を押さえてかつ高感度な探触子を
得るという作用を有する。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１の超音
波探触子において、圧電振動子を２種類以上の圧電セラ
ミックを積層した構造としたものであり、送受信におい
て特性の異なる圧電セラミックを使用することにより、
さらに高感度な探触子を得るという作用を有する。
波探触子において、圧電振動子を２種類以上の圧電セラ
ミックを積層した構造としたものであり、送受信におい
て特性の異なる圧電セラミックを使用することにより、
さらに高感度な探触子を得るという作用を有する。
【００１４】請求項３に記載の発明は、板状の圧電セラ
ミックを積層した構造の圧電振動子とバルク状の圧電振
動子を積層した複合圧電振動子を複数個備え、上記の複
合圧電振動子を少なくとも１次元的に配置した多チャン
ネル型アレイ型超音波探触子において、上記複合圧電振
動子の端面および内部に少なくとも３つの電極が構成さ
れ、送受信において少なくとも１つの異る電極を接地側
電極として利用する構成としたことにより、各チャンネ
ル素子に個別に切り替えスイッチを設けなくても送受信
分離型探触子を実現することができ、信号線の増加を押
さえてかつ高感度探触子を得るという作用を有する。
ミックを積層した構造の圧電振動子とバルク状の圧電振
動子を積層した複合圧電振動子を複数個備え、上記の複
合圧電振動子を少なくとも１次元的に配置した多チャン
ネル型アレイ型超音波探触子において、上記複合圧電振
動子の端面および内部に少なくとも３つの電極が構成さ
れ、送受信において少なくとも１つの異る電極を接地側
電極として利用する構成としたことにより、各チャンネ
ル素子に個別に切り替えスイッチを設けなくても送受信
分離型探触子を実現することができ、信号線の増加を押
さえてかつ高感度探触子を得るという作用を有する。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３の超音
波探触子において、圧電振動子を２種類以上の圧電セラ
ミックを積層した構造としたものであり、送受信におい
て特性の異なる圧電セラミックを使用することにより、
さらに高感度な探触子を得るという作用を有する。
波探触子において、圧電振動子を２種類以上の圧電セラ
ミックを積層した構造としたものであり、送受信におい
て特性の異なる圧電セラミックを使用することにより、
さらに高感度な探触子を得るという作用を有する。
【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１から４
のいずれかに記載の超音波探触子において、送信時の接
地側電極と受信時の接地側電極とを切り替える切り替え
スイッチを有することを特徴とするものであり、各チャ
ンネル素子に個別に切り替えスイッチを設けなくても送
受信時の接地電極を１つの切り替えスイッチで切り替え
る送受信分離型探触子を実現することができ、信号線の
増加を押さえてかつ高感度探触子を得るという作用を有
する。
のいずれかに記載の超音波探触子において、送信時の接
地側電極と受信時の接地側電極とを切り替える切り替え
スイッチを有することを特徴とするものであり、各チャ
ンネル素子に個別に切り替えスイッチを設けなくても送
受信時の接地電極を１つの切り替えスイッチで切り替え
る送受信分離型探触子を実現することができ、信号線の
増加を押さえてかつ高感度探触子を得るという作用を有
する。
【００１７】請求項６に記載の発明は、板状の圧電セラ
ミックを積層した構造の圧電振動子を複数個備え、上記
の圧電振動子を少なくとも１次元的に配置した多チャン
ネル型アレイ型超音波探触子において、電極を形成せず
に板状の圧電セラミックを積層した部分を有する構成と
したことにより、バルク状の圧電振動子を別途積層する
ことなく、同一積層工程内で電極間厚みの異なる圧電セ
ラミック層を有する圧電振動子を作成することにより、
コストを抑え、個体差の少ない高感度な超音波探触子を
得るという作用を有する。
ミックを積層した構造の圧電振動子を複数個備え、上記
の圧電振動子を少なくとも１次元的に配置した多チャン
ネル型アレイ型超音波探触子において、電極を形成せず
に板状の圧電セラミックを積層した部分を有する構成と
したことにより、バルク状の圧電振動子を別途積層する
ことなく、同一積層工程内で電極間厚みの異なる圧電セ
ラミック層を有する圧電振動子を作成することにより、
コストを抑え、個体差の少ない高感度な超音波探触子を
得るという作用を有する。
【００１８】請求項７または８に記載の発明は、請求項
１から６のいずれかに記載の超音波探触子を有すること
を特徴とする医療用超音波診断装置または非破壊検査装
置であり、請求項１から６のそれぞれの特徴を活かした
高感度な探触子を有する医療用超音波診断装置または非
破壊検査装置を得るという作用を有する。
１から６のいずれかに記載の超音波探触子を有すること
を特徴とする医療用超音波診断装置または非破壊検査装
置であり、請求項１から６のそれぞれの特徴を活かした
高感度な探触子を有する医療用超音波診断装置または非
破壊検査装置を得るという作用を有する。
【００１９】請求項９に記載の発明は、圧電振動子の端
面および内部に少なくとも３つの電極が構成されるよう
に板状の圧電セラミックを積層して前記圧電振動子を形
成する工程と、前記圧電振動子の内部に形成した電極と
導通をとるように前記圧電振動子の端面および側面に外
部電極を形成する工程と、前記圧電振動子に分極処理を
行う工程と、前記圧電振動子の音波放射側の端面および
対向する端面にそれぞれ整合層およびバッキング材を接
合する工程と、あらかじめ設定された数のチャンネル素
子が構成されるように前記整合層から前記バッキング材
に達する切断溝を形成する工程とを有することを特徴と
する超音波探触子の製造方法であり、それぞれの切断溝
の形成の際に圧電振動子と電極とをまとめて切断するこ
とでチャンネルを簡単に形成できるとともに、接地側電
極をアレイ型探触子を構成する各チャンネルにおいて共
通にすることにより、各チャンネル素子に個別に切り替
えスイッチを設けなくても送受信分離型探触子を実現す
ることができ、簡単な製造方法で、信号線の増加を押さ
えてかつ高感度な探触子を得るという作用を有する。
面および内部に少なくとも３つの電極が構成されるよう
に板状の圧電セラミックを積層して前記圧電振動子を形
成する工程と、前記圧電振動子の内部に形成した電極と
導通をとるように前記圧電振動子の端面および側面に外
部電極を形成する工程と、前記圧電振動子に分極処理を
行う工程と、前記圧電振動子の音波放射側の端面および
対向する端面にそれぞれ整合層およびバッキング材を接
合する工程と、あらかじめ設定された数のチャンネル素
子が構成されるように前記整合層から前記バッキング材
に達する切断溝を形成する工程とを有することを特徴と
する超音波探触子の製造方法であり、それぞれの切断溝
の形成の際に圧電振動子と電極とをまとめて切断するこ
とでチャンネルを簡単に形成できるとともに、接地側電
極をアレイ型探触子を構成する各チャンネルにおいて共
通にすることにより、各チャンネル素子に個別に切り替
えスイッチを設けなくても送受信分離型探触子を実現す
ることができ、簡単な製造方法で、信号線の増加を押さ
えてかつ高感度な探触子を得るという作用を有する。
【００２０】請求項１０に記載の発明は、請求項９の超
音波探触子の製造方法において、外部電極が、超音波の
送受信信号を入出力する信号用電極と、送信時に接地す
る送信用接地電極と、受信時に接地する受信用接地電極
とであることを特徴とする製造方法であり、送信時と受
信時とで異なる接地側電極を、アレイ型探触子を構成す
る各チャンネルにおいてそれぞれ共通に構成することに
より、各チャンネル素子に個別に切り替えスイッチを設
けなくても送受信分離型探触子を実現することができ、
簡単な製造方法で、信号線の増加を押さえてかつ高感度
な探触子を得るという作用を有する。
音波探触子の製造方法において、外部電極が、超音波の
送受信信号を入出力する信号用電極と、送信時に接地す
る送信用接地電極と、受信時に接地する受信用接地電極
とであることを特徴とする製造方法であり、送信時と受
信時とで異なる接地側電極を、アレイ型探触子を構成す
る各チャンネルにおいてそれぞれ共通に構成することに
より、各チャンネル素子に個別に切り替えスイッチを設
けなくても送受信分離型探触子を実現することができ、
簡単な製造方法で、信号線の増加を押さえてかつ高感度
な探触子を得るという作用を有する。
【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。
から図４を用いて説明する。
【００２２】（実施の形態）図１は、本発明の実施の形
態におけるアレイ型超音波探触子の斜視図である。ま
た、図２は本実施の形態のアレイ型超音波探触子を構成
する圧電振動子の短軸方向の断面図である。図１におい
て、１は超音波探触子、２は送信用圧電素子、３は受信
用圧電素子、４は外部電極、５はバッキング材、６は切
断溝、７は圧電振動子である。また図２において８は信
号用電極、９は送信用接地電極、１０は受信用接地電
極、１１は分極方向を示している。また図３は本発明の
実施の形態における超音波探触子の製造工程を示す図で
ある。
態におけるアレイ型超音波探触子の斜視図である。ま
た、図２は本実施の形態のアレイ型超音波探触子を構成
する圧電振動子の短軸方向の断面図である。図１におい
て、１は超音波探触子、２は送信用圧電素子、３は受信
用圧電素子、４は外部電極、５はバッキング材、６は切
断溝、７は圧電振動子である。また図２において８は信
号用電極、９は送信用接地電極、１０は受信用接地電
極、１１は分極方向を示している。また図３は本発明の
実施の形態における超音波探触子の製造工程を示す図で
ある。
【００２３】以下に図１から図３を用いて本発明の実施
の形態における超音波探触子の製造方法の一例を説明す
る。最初に圧電振動子７を製作する。図２に示すごとく
圧電振動子７は送信用振動子２と受信用圧電素子３を積
層した構造になっている。送信用圧電素子２は、さらに
薄い圧電薄板と電極層のサンドイッチ構造をなす。この
ような構造は例えば圧電セラミックグリーンシートに白
金ペースト等によって電極を印刷形成したものを焼成前
に積層して一体で焼結することによって作成することが
出来る。グリーンシートは厚みを１００μｍ以下にする
ことが容易で、かつ電極の有無により各層の厚みを任意
に設定できる。受信用圧電素子３は、送信用圧電素子２
と同様にグリーンシートを積層して製作することが可能
である。その場合には、電極層の印刷行程なしでグリー
ンシートのみを積層することで受信圧電素子３の部分を
形成することができる。上記の製作行程では、送信用圧
電素子２と受信用圧電素子３をグリーンシート状態で形
成して焼結することで圧電振動子７を一体で製作するこ
とができる。
の形態における超音波探触子の製造方法の一例を説明す
る。最初に圧電振動子７を製作する。図２に示すごとく
圧電振動子７は送信用振動子２と受信用圧電素子３を積
層した構造になっている。送信用圧電素子２は、さらに
薄い圧電薄板と電極層のサンドイッチ構造をなす。この
ような構造は例えば圧電セラミックグリーンシートに白
金ペースト等によって電極を印刷形成したものを焼成前
に積層して一体で焼結することによって作成することが
出来る。グリーンシートは厚みを１００μｍ以下にする
ことが容易で、かつ電極の有無により各層の厚みを任意
に設定できる。受信用圧電素子３は、送信用圧電素子２
と同様にグリーンシートを積層して製作することが可能
である。その場合には、電極層の印刷行程なしでグリー
ンシートのみを積層することで受信圧電素子３の部分を
形成することができる。上記の製作行程では、送信用圧
電素子２と受信用圧電素子３をグリーンシート状態で形
成して焼結することで圧電振動子７を一体で製作するこ
とができる。
【００２４】この場合に、圧電素子材料の送受信感度特
性や駆動あるいは受信回路の入出力インピーダンス等を
考慮して各積層構造の厚みや材料を選択して圧電振動子
７を製作することができる。したがって、送信圧電素子
１と受信圧電素子２は異なる材料であってもかまわな
い。また、送信圧電素子２のみをグリーンシートの積層
工法によって焼成製作し、受信圧電素子３はバルクで焼
結したものから研磨等によって所定の厚みに加工したも
のを使用し、接着した構造でもよい。
性や駆動あるいは受信回路の入出力インピーダンス等を
考慮して各積層構造の厚みや材料を選択して圧電振動子
７を製作することができる。したがって、送信圧電素子
１と受信圧電素子２は異なる材料であってもかまわな
い。また、送信圧電素子２のみをグリーンシートの積層
工法によって焼成製作し、受信圧電素子３はバルクで焼
結したものから研磨等によって所定の厚みに加工したも
のを使用し、接着した構造でもよい。
【００２５】上記のごとく圧電振動子７を製作したの
ち、図３に示すように圧電振動子７の内部電極と導通を
とるための外部電極４を銀ペーストや焼き付け銀等を使
用して圧電振動子の音波放射面とその反対の端面および
側面に形成し、図２に示される信号用電極８、送信用接
地電極９、受信用接地電極１０を形成する。その後図２
のような分極方向１１に分極処理を行い、圧電振動子７
のアレイ型探触子の素子を形成するための図示していな
い複数の信号線を信号用電極８と接続した後、第１整合
層１２、第２整合層１３ならびにバッキング材５を接着
等の工法を用いて接合する。その後各チャンネル素子を
分離するためにダイサ等を使用して第２整合層１３から
バッキング材５に達する切断溝６を形成することによっ
て超音波探触子１を形成する。
ち、図３に示すように圧電振動子７の内部電極と導通を
とるための外部電極４を銀ペーストや焼き付け銀等を使
用して圧電振動子の音波放射面とその反対の端面および
側面に形成し、図２に示される信号用電極８、送信用接
地電極９、受信用接地電極１０を形成する。その後図２
のような分極方向１１に分極処理を行い、圧電振動子７
のアレイ型探触子の素子を形成するための図示していな
い複数の信号線を信号用電極８と接続した後、第１整合
層１２、第２整合層１３ならびにバッキング材５を接着
等の工法を用いて接合する。その後各チャンネル素子を
分離するためにダイサ等を使用して第２整合層１３から
バッキング材５に達する切断溝６を形成することによっ
て超音波探触子１を形成する。
【００２６】図１あるいは図３に図示してはいないが、
音響レンズを第２整合層１３に接合する場合も考えられ
る。またここでは整合層は２層構造であるが、被検体に
よってより多層にする場合、あるいは１層か整合層のな
い場合もある。
音響レンズを第２整合層１３に接合する場合も考えられ
る。またここでは整合層は２層構造であるが、被検体に
よってより多層にする場合、あるいは１層か整合層のな
い場合もある。
【００２７】本発明の実施の形態における超音波探触子
の動作を図４を参照して説明する。図４において１４は
切り替えスイッチ、１５は信号線、１６は送信用接地
線、１７は受信用接地線、１８は超音波を示しており、
（ａ）は送信時における配線、（ｂ）は受信時における
配線を示している。図４に示されるように、送信時には
切り替えスイッチ１４は送信用接地線１６を介して電極
９と接続される。信号線１５からは高電圧パルスあるい
はバースト等の信号が送信用圧電素子２に供給される。
パルスエコーモードの場合には、送信用圧電素子２に印
加された駆動パルスにより、圧電振動子７は全体の厚み
モードの共振振動を励起され被検体にむけてパルス状の
超音波１８を送信する。受信時には、切り替えスイッチ
１４は受信用接地線１７を介して受信用接地電極１０と
接続される。被検体から反射してきた超音波１８は、送
信用圧電素子２を通過して受信用圧電素子３に達し電気
信号に変換された後信号線１５を介して本体の受信回路
に伝えられる。
の動作を図４を参照して説明する。図４において１４は
切り替えスイッチ、１５は信号線、１６は送信用接地
線、１７は受信用接地線、１８は超音波を示しており、
（ａ）は送信時における配線、（ｂ）は受信時における
配線を示している。図４に示されるように、送信時には
切り替えスイッチ１４は送信用接地線１６を介して電極
９と接続される。信号線１５からは高電圧パルスあるい
はバースト等の信号が送信用圧電素子２に供給される。
パルスエコーモードの場合には、送信用圧電素子２に印
加された駆動パルスにより、圧電振動子７は全体の厚み
モードの共振振動を励起され被検体にむけてパルス状の
超音波１８を送信する。受信時には、切り替えスイッチ
１４は受信用接地線１７を介して受信用接地電極１０と
接続される。被検体から反射してきた超音波１８は、送
信用圧電素子２を通過して受信用圧電素子３に達し電気
信号に変換された後信号線１５を介して本体の受信回路
に伝えられる。
【００２８】接地側電極は、信号線とは異なりアレイを
構成する素子に共通に設けることができるため切り替え
スイッチを各素子ごとに設ける必要はなく、したがって
探触子の内部に複雑な電子回路を設ける必要はない。ま
た信号線の増加も最小限にとどめることができる。な
お、図４においては切り替えスイッチは１つであるが、
ノイズ対策等で接地を複数に分ける必要がある場合等に
ついては数個使用しても構わない。
構成する素子に共通に設けることができるため切り替え
スイッチを各素子ごとに設ける必要はなく、したがって
探触子の内部に複雑な電子回路を設ける必要はない。ま
た信号線の増加も最小限にとどめることができる。な
お、図４においては切り替えスイッチは１つであるが、
ノイズ対策等で接地を複数に分ける必要がある場合等に
ついては数個使用しても構わない。
【００２９】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、信号線や付加する電子回路の増加を最小限にとどめ
ながら、送受信分離型の高感度超音波探触子を実現する
ことができる。
ば、信号線や付加する電子回路の増加を最小限にとどめ
ながら、送受信分離型の高感度超音波探触子を実現する
ことができる。
【００３０】さらに、上記に示した超音波探触子を使用
することによって、コストを抑えて高感度な医療用超音
波診断装置あるいは非破壊検査装置を実現することがで
きる。
することによって、コストを抑えて高感度な医療用超音
波診断装置あるいは非破壊検査装置を実現することがで
きる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、板状の圧
電セラミックを積層した構造の圧電振動子を複数個備
え、上記の圧電振動子を少なくとも１次元に配置した多
チャンネル型アレイ型超音波探触子において、上記の各
チャンネルを構成する圧電素子の端面および内部に少な
くとも３つの電極が構成され、送受信で少なくとも１つ
の異なる電極を接地側電極として利用することにより、
信号線や付加する電子回路の増加を最小限にとどめなが
ら、送受信分離型の高感度超音波探触子を実現すること
ができる。
電セラミックを積層した構造の圧電振動子を複数個備
え、上記の圧電振動子を少なくとも１次元に配置した多
チャンネル型アレイ型超音波探触子において、上記の各
チャンネルを構成する圧電素子の端面および内部に少な
くとも３つの電極が構成され、送受信で少なくとも１つ
の異なる電極を接地側電極として利用することにより、
信号線や付加する電子回路の増加を最小限にとどめなが
ら、送受信分離型の高感度超音波探触子を実現すること
ができる。
【図１】本発明の実施の形態による超音波探触子の斜視
図
図
【図２】本発明の実施の形態による超音波探触子におけ
る圧電振動子の短軸方向の断面図
る圧電振動子の短軸方向の断面図
【図３】本発明の実施の形態による超音波探触子の製造
行程を示す概略図
行程を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態による超音波探触子の送受
信における接地方式を示す概略図
信における接地方式を示す概略図
【図５】従来の超音波探触子の斜視図
【図６】従来の超音波探触子の断面図
１ 超音波探触子 ２ 送信用圧電素子 ３ 受信用圧電素子 ４ 外部電極 ５ バッキング材 ６ 切断溝 ７ 圧電振動子 ８ 信号用電極 ９ 送信用接地電極 １０ 受信用接地電極 １１ 分極方向 １２ 第１整合層 １３ 第２整合層 １４ 切り替えスイッチ １５ 信号線 １６ 送信用接地線 １７ 受信用接地線 １８ 超音波 １９ 圧電振動子 ２０ 有機化合物 ２１ 圧電素子 ２２ 分極方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 恵作 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 橋本 雅彦 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 BA03 CA01 EA05 EA14 GB02 GB30 4C301 AA03 EE06 EE15 GB18 GB40 5D019 AA26 BB02 BB11 BB17 FF04 FF05
Claims (10)
- 【請求項１】 板状の圧電セラミックを積層した構造の
圧電振動子を複数個備え、上記の圧電振動子を少なくと
も１次元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探
触子において、各チャンネルを構成する圧電振動子の端
面および内部に少なくとも３つの電極が構成され、送信
と受信で少なくとも１つの異なる電極を接地側電極とし
て利用することを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】 板状の圧電セラミックを積層した構造の
圧電振動子を複数個備え、上記の圧電振動子を少なくと
も１次元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探
触子において、圧電振動子は２種類以上の圧電セラミッ
クを積層した構造であることを特徴とする請求項１記載
の超音波探触子。 - 【請求項３】 板状の圧電セラミックを積層した構造の
圧電振動子とバルク状の圧電振動子を積層した複合圧電
振動子を複数個備え、上記の複合圧電振動子を少なくと
も１次元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探
触子において、上記複合圧電振動子の端面および内部に
少なくとも３つの異なる電極が構成され、送信と受信で
少なくとも１つの異なる電極を接地側電極として利用す
ることを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項４】 板状の圧電セラミックを積層した構造の
圧電振動子とバルク状の圧電振動子を積層した複合圧電
振動子を複数個備え、上記の複合圧電振動子を少なくと
も１次元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探
触子において、複合圧電振動子は２種類以上の圧電セラ
ミックを積層した構造であることを特徴とする請求項３
記載の超音波探触子。 - 【請求項５】 送信時の接地側電極と受信時の接地側電
極とを切り替える切り替えスイッチを有することを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波探触
子。 - 【請求項６】 板状の圧電セラミックを積層した構造の
圧電振動子を複数個備え、上記の圧電振動子を少なくと
も１次元的に配置した多チャンネル型アレイ型超音波探
触子において、電極を形成せずに板状の圧電セラミック
を積層した部分を有することを特徴とする超音波探触
子。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の超音
波探触子を有することを特徴とする医療用超音波診断装
置。 - 【請求項８】 請求項１から６のいずれかに記載の超音
波探触子を有することを特徴とする非破壊検査装置。 - 【請求項９】 圧電振動子の端面および内部に少なくと
も３つの電極が構成されるように板状の圧電セラミック
を積層して前記圧電振動子を形成する工程と、前記圧電
振動子の内部に形成した電極と導通をとるように前記圧
電振動子の端面および側面に外部電極を形成する工程
と、前記圧電振動子に分極処理を行う工程と、前記圧電
振動子の音波放射側の端面および対向する端面にそれぞ
れ整合層およびバッキング材を接合する工程と、あらか
じめ設定された数のチャンネル素子が構成されるように
前記整合層から前記バッキング材に達する切断溝を形成
する工程とを有することを特徴とする超音波探触子の製
造方法。 - 【請求項１０】 外部電極は、超音波の送受信信号を入
出力する信号用電極と、送信時に接地する送信用接地電
極と、受信時に接地する受信用接地電極とであることを
特徴とする請求項９記載の超音波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01677599A JP3589063B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01677599A JP3589063B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000217196A true JP2000217196A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3589063B2 JP3589063B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=11925589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01677599A Expired - Fee Related JP3589063B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3589063B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011072585A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | 超音波プローブ |
| WO2012053519A1 (ja) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | 株式会社東芝 | 超音波プローブ及び超音波診断装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101593994B1 (ko) * | 2009-09-04 | 2016-02-16 | 삼성전자주식회사 | 고출력 초음파 트랜스듀서 |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP01677599A patent/JP3589063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011072585A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | 超音波プローブ |
| WO2012053519A1 (ja) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | 株式会社東芝 | 超音波プローブ及び超音波診断装置 |
| JP2012085872A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波プローブ |
| CN102652000A (zh) * | 2010-10-20 | 2012-08-29 | 株式会社东芝 | 超声波探头及超声波诊断装置 |
| US9895136B2 (en) | 2010-10-20 | 2018-02-20 | Toshiba Medical Systems Corporation | Ultrasound diagnosis apparatus with a probe and a grounding switch feature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3589063B2 (ja) | 2004-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4012721B2 (ja) | 均一電界を有する多層圧電構造 | |
| US5894646A (en) | Method for the manufacture of a two dimensional acoustic array | |
| US5945770A (en) | Multilayer ultrasound transducer and the method of manufacture thereof | |
| US6225728B1 (en) | Composite piezoelectric transducer arrays with improved acoustical and electrical impedance | |
| US6868594B2 (en) | Method for making a transducer | |
| JPH04211600A (ja) | 超音波プローブ・システム | |
| JP2009503990A5 (ja) | ||
| US7876027B2 (en) | Multilayer piezoelectric and polymer ultrawideband ultrasonic transducer | |
| JP5328651B2 (ja) | 超音波探触子とこれを用いた超音波診断装置および超音波探傷装置 | |
| JP2004056352A (ja) | 超音波トランスデューサ | |
| JP3399415B2 (ja) | センサアレイ、センサアレイの製造方法および超音波診断装置 | |
| JP2000131298A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH04218765A (ja) | 超音波プローブ | |
| JP3589063B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| US11185886B2 (en) | Microelectromechanical systems, devices, and methods for fabricating a microelectromechanical systems device, and methods for generating a plurality of frequencies | |
| US6333590B1 (en) | Ultrasonic transducer having laminate structure, ultrasonic probe and production method thereof | |
| Herzog et al. | High-performance ultrasonic transducers based on PMN-PT single crystals fabricated in 1-3 Piezo-Composite Technology | |
| JP3934200B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JP2003061193A (ja) | 積層圧電振動子およびそれを用いた超音波の送受波方法 | |
| JP2000261891A (ja) | 超音波探触子およびその製造方法 | |
| JP3592448B2 (ja) | 超音波プローブ | |
| JP2008043529A (ja) | 超音波探触子の電極構造、超音波探触子、および超音波探触子の基板 | |
| JP2005286444A (ja) | 超音波トランスデューサ | |
| JP7467628B2 (ja) | 多重周波数トランスデューサ・アレイのための方法及びシステム | |
| JP3608874B2 (ja) | 超音波探触子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040408 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040623 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040809 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070827 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100827 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110827 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110827 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120827 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |