JP2002027599A - Method for manufacturing ultrasonic probe - Google Patents

Method for manufacturing ultrasonic probe

Info

Publication number
JP2002027599A
JP2002027599A JP2000211497A JP2000211497A JP2002027599A JP 2002027599 A JP2002027599 A JP 2002027599A JP 2000211497 A JP2000211497 A JP 2000211497A JP 2000211497 A JP2000211497 A JP 2000211497A JP 2002027599 A JP2002027599 A JP 2002027599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric vibrator
acoustic lens
ultrasonic probe
manufacturing
resonance frequency
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
Application number
JP2000211497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Takeuchi
健 竹内
Hiroshi Yamamoto
弘 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery FineTech Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery FineTech Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery FineTech Co Ltd
Priority to JP2000211497A priority Critical patent/JP2002027599A/en
Publication of JP2002027599A publication Critical patent/JP2002027599A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an ultrasonic probe capable of surely grinding a piezoelectric vibrator until the piezoelectric vibrator is allowed to have thickness corresponding to target resonance frequencies even if the frequencies are 50 MHz or more. SOLUTION: In this method for manufacturing an ultrasonic probe in which an electric signal is converted into ultrasonic waves by a piezoelectric vibrator 11, and the ultrasonic waves are converged by an acoustic lens 12, and allowed to outgo toward a sample, and the ultrasonic waves returning from the sample are extracted through the acoustic lens and the piezoelectric vibrator as the electric signal, the metallic bonding of the piezoelectric vibrator having thickness corresponding to resonance frequencies lower than target resonance frequencies to an acoustic lens made of highly rigid materials is carried out, and the piezoelectric vibrator is ground in a state such that the acoustic lens side is supported so that the piezoelectric vibrator can be formed in thickness corresponding to the target resonance frequencies. In this case, it is desired that the target resonance frequencies are 50 MHz or more.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探触子の製造
方法に関し、特に、研削工程を改良して目標とする高周
波(50MHz以上)に対応する共振膜厚になるように
圧電振動子を正確に研削できる超音波探触子の製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ultrasonic probe, and more particularly to a method of manufacturing a piezoelectric vibrator by improving a grinding process so as to obtain a resonance film thickness corresponding to a target high frequency (50 MHz or more). The present invention relates to a method for manufacturing an ultrasonic probe that can be accurately ground.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術として特開平5−17639
6号公報に開示される超音波探触子の製造方法を挙げ
る。この製造方法によれば、例えばジルコン酸チタン酸
鉛系セラミック材料からなる圧電振動子をダンパを貼り
付ける工程において、目標とする共振周波数より低い共
振周波数を有する厚みのある圧電振動子をダンパに接着
剤を用いて貼り付け、その後に目標とする共振周波数を
呈する厚さになるまで圧電振動子を研削加工し、当該加
工面に電極を設ける方法を提案している。
2. Description of the Related Art As a prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 5-17639 is known.
No. 6 discloses a method of manufacturing an ultrasonic probe. According to this manufacturing method, for example, in a step of attaching a piezoelectric vibrator made of a lead zirconate titanate-based ceramic material to a damper, a thick piezoelectric vibrator having a resonance frequency lower than a target resonance frequency is bonded to the damper. A method has been proposed in which a piezoelectric vibrator is attached by using an agent, and thereafter, the piezoelectric vibrator is ground to a thickness that exhibits a target resonance frequency, and electrodes are provided on the processed surface.

【0003】圧電振動子にジルコン酸チタン酸鉛系セラ
ミックを用いた場合には、周波数定数(共振周波数と厚
みの積)が2000MHz・μmであることから、共振
膜厚は、例えば、50MHzで40μm、75MHzで
30μm、100MHzで20μmとなる。圧電振動子
を単体で作る場合に目標とする共振周波数が高いときに
は、極めて薄い膜厚の圧電振動子を単体で作らなければ
ならず、圧電振動子は非常に脆いものとなり、超音波探
触子を組立てるときにおいて扱いが難しく、製品歩留ま
りが悪くなる。そこで上記のごとく特開平5−1763
96号公報による超音波探触子の製造方法が提案され
る。この製造方法によれば、高い共振周波数に対応する
極めて薄い圧電振動子を含む超音波探触子を作ることが
でき、さらに薄くかつ脆弱な圧電振動子をダンパに貼ら
なければならないという従来の工程を不要にすることが
できる。なお上記のダンパは、薄い圧電振動子を強度の
観点で支持するための裏板部材であり、さらに圧電振動
子が超音波を発信しまたはそのエコーを受信するときに
背面側に出る超音波を部分的に吸収する作用を有してい
る。
When a lead zirconate titanate-based ceramic is used for a piezoelectric vibrator, the frequency constant (the product of the resonance frequency and the thickness) is 2000 MHz · μm, so that the resonance film thickness is, for example, 40 μm at 50 MHz. 30 μm at 75 MHz and 20 μm at 100 MHz. When the target resonance frequency is high when a piezoelectric vibrator is made by itself, an extremely thin film thickness piezoelectric vibrator must be made by itself, and the piezoelectric vibrator becomes very brittle. Is difficult to handle when assembling, and the product yield deteriorates. Therefore, as described above,
No. 96, a method of manufacturing an ultrasonic probe is proposed. According to this manufacturing method, an ultrasonic probe including a very thin piezoelectric vibrator corresponding to a high resonance frequency can be manufactured, and a conventional process in which a thin and brittle piezoelectric vibrator must be attached to a damper. Can be eliminated. Note that the above damper is a back plate member for supporting the thin piezoelectric vibrator from the viewpoint of strength, and furthermore, the ultrasonic vibrator transmits ultrasonic waves or receives ultrasonic waves emitted to the back side when receiving echoes thereof. Has the effect of partially absorbing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の超音波
探触子の製造方法では、予め比較的に厚い圧電振動子を
ダンパに貼り付け、テーブルによってダンパの側を支持
しながら外側に向けられた圧電振動子の加工面を砥石で
研削する。すなわちテーブルで支持されたダンパ上に固
定された圧電振動子の表面を研削する。一方、近年で
は、圧電振動子の共振周波数が高くなり、50MHz以
上、例えば100MHz以上の共振周波数を持つ圧電振
動子が要求されている。圧電振動子の共振周波数が50
MHz以上になるように圧電振動子を研削する場合に
は、圧電振動子の厚みは前述の通り40μm以下にな
る。そのような観点で従来の超音波探触子の製造方法を
検討してみると、その公報によれば数十μmの厚さまで
研削できると記述されているが、実際のところ、ダンパ
自体がエポキシ樹脂と金属紛で形成され、弾性を有する
ので、50MHz以上の高周波の共振膜厚に均一に研削
することは困難である。
In the above-described conventional method for manufacturing an ultrasonic probe, a relatively thick piezoelectric vibrator is previously attached to a damper, and the piezoelectric vibrator is directed outward while supporting the damper by a table. The processed surface of the piezoelectric vibrator is ground with a grindstone. That is, the surface of the piezoelectric vibrator fixed on the damper supported by the table is ground. On the other hand, in recent years, the resonance frequency of a piezoelectric vibrator has become higher, and a piezoelectric vibrator having a resonance frequency of 50 MHz or more, for example, 100 MHz or more has been required. The resonance frequency of the piezoelectric vibrator is 50
When the piezoelectric vibrator is ground so as to be higher than MHz, the thickness of the piezoelectric vibrator becomes 40 μm or less as described above. When examining a conventional ultrasonic probe manufacturing method from such a viewpoint, according to the gazette, it is described that it can be ground to a thickness of several tens of μm, but in fact, the damper itself is made of epoxy. Since it is made of resin and metal powder and has elasticity, it is difficult to uniformly grind it to a high-frequency resonance film thickness of 50 MHz or more.

【0005】また超音波探触子の音響レンズの材質につ
いて、共振周波数が50MHz未満であるときには樹脂
製の音響レンズを用いることが多いが、共振周波数が5
0MHz以上であるときには、樹脂に比べて減衰の少な
い石英ガラスやサファイア等が専ら用いられる。このよ
うに剛性の高い材質で作られた音響レンズを用いて作ら
れる超音波探触子では、音響レンズの特質を利用して製
造工程を組立てることが望ましい。
[0005] As for the material of the acoustic lens of the ultrasonic probe, when the resonance frequency is less than 50 MHz, a resin acoustic lens is often used.
When the frequency is 0 MHz or more, quartz glass, sapphire, or the like, which has less attenuation than resin, is exclusively used. In the case of an ultrasonic probe manufactured using an acoustic lens made of a material having high rigidity, it is desirable to assemble the manufacturing process using the characteristics of the acoustic lens.

【0006】本発明の目的は、上記の問題および要望に
鑑み、目標とする共振周波数が50MHz以上であって
も、当該共振周波数に対応する厚みになるまで正確に圧
電振動子を研削できる超音波探触子の製造方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems and demands, an object of the present invention is to provide an ultrasonic wave grinding apparatus capable of accurately grinding a piezoelectric vibrator up to a thickness corresponding to the target resonance frequency even if the target resonance frequency is 50 MHz or higher. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a probe.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
超音波探触子の製造方法は、上記目的を達成するため
に、次のような構成される。
A method for manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention has the following configuration to achieve the above object.

【0008】本発明に係る超音波探触子の製造方法(請
求項1に対応): この製造方法は、圧電振動子で電気
信号を超音波に変換し、音響レンズで超音波を収束させ
て試料に向けて出射し、試料から戻ってきた超音波を音
響レンズと圧電振動子を経由して電気信号として取出す
超音波探触子を製造する方法である。特徴的な構成は、
目標とする共振周波数より低い共振周波数を有するよう
な厚みを持つ圧電振動子を、剛性の高い材質で作られた
音響レンズに接合するステップと、音響レンズの側を支
持した状態で圧電振動子を研削し、圧電振動子を目標と
する共振周波数に対応する厚みを有するように形成する
ステップを含むことである。ここで目標とする共振周波
数は、好ましくは50MHz以上であり、さらに好まし
くは100MHz以上である。また音響レンズは、圧電
振動子を砥石等で研削するときにおいて、砥石の押付け
圧力や研削圧力で変形が生じない程度に十分な剛性を有
することが必要である。その後において、少なくとも、
圧電振動子の研削面に電極を設ける等のステップが設け
られる。
A method for manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention (corresponding to claim 1): In this manufacturing method, an electric signal is converted into an ultrasonic wave by a piezoelectric vibrator, and the ultrasonic wave is converged by an acoustic lens. This is a method for manufacturing an ultrasonic probe that emits toward a sample and takes out the ultrasonic wave returned from the sample as an electric signal via an acoustic lens and a piezoelectric vibrator. The characteristic configuration is
Joining a piezoelectric vibrator having a thickness having a resonance frequency lower than the target resonance frequency to an acoustic lens made of a highly rigid material, and holding the piezoelectric vibrator while supporting the acoustic lens side Grinding and forming the piezoelectric vibrator to have a thickness corresponding to a target resonance frequency. Here, the target resonance frequency is preferably 50 MHz or more, and more preferably 100 MHz or more. Further, when grinding the piezoelectric vibrator with a grindstone or the like, the acoustic lens needs to have sufficient rigidity so that deformation is not caused by the pressing pressure or grinding pressure of the grindstone. After that, at least
Steps such as providing electrodes on the grinding surface of the piezoelectric vibrator are provided.

【0009】上記の特徴的なステップを含む超音波探触
子の製造方法では、予め厚めの圧電振動子を剛性の高い
音響レンズに接合し、音響レンズを支持した状態で、そ
の上に固定された圧電振動子を研削するようにしたた
め、たとえ100MHz以上の高い共振周波数の特性を
有する極薄の圧電振動子であっても研削加工により精度
良く作ることができる。
In the method of manufacturing an ultrasonic probe including the characteristic steps described above, a thick piezoelectric vibrator is bonded to a rigid acoustic lens in advance, and is fixed on the acoustic lens while supporting the acoustic lens. Since the piezoelectric vibrator is ground, even a very thin piezoelectric vibrator having a characteristic of a high resonance frequency of 100 MHz or more can be manufactured with high precision by grinding.

【0010】上記の超音波探触子の製造方法において、
好ましくは、音響レンズの材質は石英ガラスまたはサフ
ァイアである(請求項2に対応)。
In the above method for manufacturing an ultrasonic probe,
Preferably, the material of the acoustic lens is quartz glass or sapphire (corresponding to claim 2).

【0011】上記の超音波探触子の製造方法において、
さらに好ましくは、音響レンズには電極を設け、電極の
ごとき膜状の金属で被膜するようにし、その後に圧電振
動子を、圧電振動子に設けられた金属膜を介して音響レ
ンズに接合することを特徴とする(請求項3に対応)。
In the above method for manufacturing an ultrasonic probe,
More preferably, the acoustic lens is provided with an electrode, coated with a film-like metal such as an electrode, and then the piezoelectric vibrator is bonded to the acoustic lens via the metal film provided on the piezoelectric vibrator. (Corresponding to claim 3).

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1〜図4を参照して本発明に係る超音波
探触子の製造方法の代表的な実施形態を説明する。図1
は本発明に係る製造方法で作られた超音波探触子の構造
を示す縦断面図、図2は本発明に係る超音波探触子の製
造方法の工程図、図3は圧電振動子を研削する工程を示
す側面図、図4は図3に示した研削工程の平面図であ
る。
A typical embodiment of a method for manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 1
Is a longitudinal sectional view showing the structure of an ultrasonic probe manufactured by the manufacturing method according to the present invention, FIG. 2 is a process diagram of the manufacturing method of the ultrasonic probe according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a side view showing a grinding step, and FIG. 4 is a plan view of the grinding step shown in FIG.

【0014】図1を参照して本発明に係る超音波探触子
の構造を説明する。11は圧電振動子、12は音響レン
ズ、13はダンパ、14はケースである。圧電振動子1
1は、例えばジルコン酸チタン酸鉛系セラミックで作ら
れ、薄板状の形態を有し、電気信号と超音波の間の相互
変換を行う機能を有している。すなわち圧電振動子11
は電気信号を入力すると超音波に変換して出力し、超音
波を入力すると電気信号に変換して出力する。音響レン
ズ12は圧電振動子11と金属接合によって結合され、
例えば圧電振動子11から出力された超音波を収束しな
がら伝播させる作用を有している。この実施形態では、
音響レンズ12は、例えば石英ガラスやサファイア等の
剛性の高い材質で作られている。音響レンズ12の下面
には超音波放射/入射面12aが形成されている。ダン
パ13は、圧電振動子11において、音響レンズ12が
設けられた側とは反対側の箇所に設けられている。ダン
パ13は、樹脂13aと金属紛13bから作られ、例え
ば円筒形状のパイプ15の内部に設けられている。パイ
プ15は圧電振動子11の上側の位置において立てた状
態で設けられている。ケース14は筒型形状を有した容
器で、天井部は閉じられており、下部は音響レンズ12
を設けることで閉じられている。ケース14の内部に
は、上記の圧電振動子11、音響レンズ12、ダンパ1
3、パイプ15等が収容されている。
Referring to FIG. 1, the structure of an ultrasonic probe according to the present invention will be described. 11 is a piezoelectric vibrator, 12 is an acoustic lens, 13 is a damper, and 14 is a case. Piezoelectric vibrator 1
1 is made of, for example, a lead zirconate titanate-based ceramic, has a thin plate shape, and has a function of performing mutual conversion between electric signals and ultrasonic waves. That is, the piezoelectric vibrator 11
When an electric signal is input, the signal is converted into an ultrasonic wave and output. When the ultrasonic wave is input, the signal is converted into an electric signal and output. The acoustic lens 12 is coupled to the piezoelectric vibrator 11 by metal bonding,
For example, it has an action of causing the ultrasonic wave output from the piezoelectric vibrator 11 to propagate while converging. In this embodiment,
The acoustic lens 12 is made of a highly rigid material such as quartz glass or sapphire. On the lower surface of the acoustic lens 12, an ultrasonic radiation / incident surface 12a is formed. The damper 13 is provided at a position on the piezoelectric vibrator 11 opposite to the side where the acoustic lens 12 is provided. The damper 13 is made of a resin 13a and a metal powder 13b, and is provided inside a cylindrical pipe 15, for example. The pipe 15 is provided upright at a position above the piezoelectric vibrator 11. The case 14 is a container having a cylindrical shape, the ceiling is closed, and the lower part is the acoustic lens 12.
It is closed by providing. Inside the case 14, the above-described piezoelectric vibrator 11, acoustic lens 12, damper 1
3, a pipe 15 and the like are accommodated.

【0015】さらに細かく述べると、圧電振動子11と
音響レンズ12の間には電極21と金属膜22と電極2
3が積層状態で設けられている。電極21は圧電振動子
11の下面の全面に取り付けられ、電極23は音響レン
ズ12の上面の全面に取り付けられている。電極は材質
的に例えばCr/Auで作られている。電極や金属膜の
部分の厚みは好ましくは5μm以下にされる。上記パイ
プ15は、音響レンズ12の上面に設けられた電極23
の上に立てられている。また圧電振動子11とダンパ1
3の間にも電極24が設けられている。以上の構造にお
いて、圧電振動子11の上側の電極24から信号線(ケ
ーブル)25が引き出され、音響レンズ12の電極23
から信号線(ケーブル)26が引き出される。信号線2
5,26は、ケース14の外側に設けられたコネクタ2
7の内部端子27a,27bにそれぞれ接続される。こ
の配線構造によって、圧電振動子11に対して必要な電
気信号が与えられ、また試料から戻ってきた超音波に関
して音響レンズ12と圧電振動子11で得られた反射エ
コーに対応する電気信号が外部へ取り出される。
More specifically, between the piezoelectric vibrator 11 and the acoustic lens 12, an electrode 21, a metal film 22, and an electrode 2 are provided.
3 are provided in a stacked state. The electrode 21 is attached to the entire lower surface of the piezoelectric vibrator 11, and the electrode 23 is attached to the entire upper surface of the acoustic lens 12. The electrode is made of Cr / Au, for example. The thickness of the electrode or metal film portion is preferably set to 5 μm or less. The pipe 15 includes an electrode 23 provided on the upper surface of the acoustic lens 12.
Standing on top of Also, the piezoelectric vibrator 11 and the damper 1
Electrodes 24 are provided between the three. In the above structure, the signal line (cable) 25 is drawn from the upper electrode 24 of the piezoelectric vibrator 11, and the electrode 23 of the acoustic lens 12 is
A signal line (cable) 26 is drawn out from the terminal. Signal line 2
Reference numerals 5 and 26 denote connectors 2 provided outside the case 14.
7 are connected to the internal terminals 27a and 27b, respectively. With this wiring structure, a necessary electric signal is given to the piezoelectric vibrator 11, and an electric signal corresponding to a reflection echo obtained by the acoustic lens 12 and the piezoelectric vibrator 11 with respect to the ultrasonic wave returned from the sample is externally transmitted. To be taken out.

【0016】上記の超音波探触子の構造によれば、圧電
振動子11は、例えば100MHz以上の極めて高い共
振周波数を有するごとく極めて薄い膜厚を有するように
作られている。また圧電振動子11と音響レンズ12と
ダンパ13を組み立てるに際して原則として特別に接着
剤が使用されていない。従って50MHz以上、好まし
くは100MHz以上の高い共振周波数を利用する超音
波探触子が実現されている。
According to the structure of the ultrasonic probe described above, the piezoelectric vibrator 11 is formed to have an extremely thin film thickness so as to have an extremely high resonance frequency of, for example, 100 MHz or more. In addition, no special adhesive is used in principle when assembling the piezoelectric vibrator 11, the acoustic lens 12, and the damper 13. Therefore, an ultrasonic probe using a high resonance frequency of 50 MHz or more, preferably 100 MHz or more has been realized.

【0017】次に上記構造を有する超音波探触子の製造
方法を図2〜図4を参照して説明する。図2では、6つ
の状態A〜Fと、状態から状態へ推移する工程ア〜オが
示されている。状態Aは圧電振動子11と音響レンズ1
2が接合される前の状態を示す。圧電振動子11は、例
えば円板状の形態を有し、かつ目標とする共振周波数を
よりも低い共振周波数に対応する厚みを有している。圧
電振動子11の下面には電極21が取り付けられてい
る。さらに圧電振動子11の下面側の電極21の下面に
は金属膜22が例えばスパッタリングにより被膜されて
いる。またほぼ円柱形の音響レンズ12の上面には全面
を被うごとく電極23が取り付けられている。以上の構
造を有する圧電振動子11と音響レンズ12を、工程ア
において、金属膜22と電極23を接触させ、金属接合
により結合させる。この金属接合では、真空チャンバの
中に圧電振動子11と音響レンズ12を入れ、加熱して
接合が行われる。その結果得られた状態が、図2のBに
示される。状態Bでは音響レンズ12と圧電振動子11
が一体化されている。さらに状態Bでは、音響レンズ1
2と圧電振動子11が接合された状態で圧電振動子11
の上面側が研削され、圧電振動子11の厚み(膜厚)
が、目標とする(利用しようとする)共振周波数に対応
する極めて薄い厚みとなるように加工される。状態Bに
おいて破線31は、圧電振動子11において、研削加工
の目標となる最終研削面を表す線である。圧電振動子1
1の研削は、音響レンズ12の側を支持した状態で、圧
電振動子11の上面に研削用砥石(図2中、図示せず)
を押しつけることにより行われる(工程イ)。その結
果、得られたものが図2の状態Cに示される。
Next, a method of manufacturing the ultrasonic probe having the above structure will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows six states A to F, and steps A to O that change from one state to another. State A is a state in which the piezoelectric vibrator 11 and the acoustic lens 1
2 shows a state before joining. The piezoelectric vibrator 11 has, for example, a disk shape, and has a thickness corresponding to a resonance frequency lower than a target resonance frequency. An electrode 21 is attached to the lower surface of the piezoelectric vibrator 11. Further, a metal film 22 is coated on the lower surface of the electrode 21 on the lower surface side of the piezoelectric vibrator 11 by, for example, sputtering. An electrode 23 is attached to the upper surface of the substantially cylindrical acoustic lens 12 so as to cover the entire surface. In the step (a), the piezoelectric vibrator 11 and the acoustic lens 12 having the above structure are brought into contact with each other by bringing the metal film 22 and the electrode 23 into contact with each other and joining them by metal bonding. In this metal bonding, the piezoelectric vibrator 11 and the acoustic lens 12 are placed in a vacuum chamber and heated to perform bonding. The resulting state is shown in FIG. In state B, the acoustic lens 12 and the piezoelectric vibrator 11
Are integrated. Further, in the state B, the acoustic lens 1
In a state where the piezoelectric vibrator 11 is joined to the piezoelectric vibrator 11,
Of the piezoelectric vibrator 11 is ground (film thickness).
Is processed to have an extremely small thickness corresponding to a target (frequency to be used) resonance frequency. In the state B, the broken line 31 is a line representing the final ground surface that is the target of the grinding process in the piezoelectric vibrator 11. Piezoelectric vibrator 1
In the grinding of No. 1, a grinding wheel (not shown in FIG. 2) is provided on the upper surface of the piezoelectric vibrator 11 while the acoustic lens 12 is supported.
(Step a). The result is shown in state C of FIG.

【0018】ここで図2の状態Bから状態Cに至る研削
作業の工程イの内容を図3と図4を参照して説明する。
図3および図4において、図2の状態Bで示された音響
レンズ12と圧電振動子11が一体化されたもの(レン
ズユニット)は、音響レンズ12が治具32によって保
持された状態で、かつ圧電振動子11が下向きにされた
姿勢で治具32に取り付けられる。治具32は、モータ
33の回転軸33aに取り付けられたプーリ34との間
でベルト35を掛け渡されており、モータ33の回転動
作で、プーリ34およびベルト35で回転力を伝達さ
れ、回転される。治具32の回転と共に、音響レンズ1
2および圧電振動子11も回転する。他方、圧電振動子
11の下側には、モータ36によって回転される円板状
砥石板37が配置されている。砥石板37は、モータ3
6の回転軸36aに固定された高い強度を有する支持板
38に固定されている。この砥石板37の表面に圧電振
動子11の上面(図3中では下面)が押しつけられてい
る。かかる構成に基づいて、圧電振動子12と砥石板3
7はそれぞれ所定の方向に回転され、圧電振動子11の
上面を前述した破線31で示された研削面に至るまで研
削が行われる。この研削工程では、石英ガラス等の剛性
が高い音響レンズ12を支持した状態で圧電振動子11
の加工面を砥石板37に押しつけて圧電振動子11を研
削するようにしたため、樹脂ダンパで支持された従来の
構成とは異なり、圧電振動子11の厚みが、目標とする
共振周波数(100MHz以上)に対応する厚みになる
ように正確に研削することができる。なお図3と図4で
は、研削作業を可能する装置の構成が概念的に示されて
いるが、具体的な装置としての支持構造等の図示は省略
されている。
Here, the contents of the step A of the grinding operation from the state B to the state C in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
In FIGS. 3 and 4, the acoustic lens 12 and the piezoelectric vibrator 11 shown in the state B of FIG. 2 are integrated (a lens unit) in a state where the acoustic lens 12 is held by a jig 32. In addition, the piezoelectric vibrator 11 is attached to the jig 32 in a downward facing posture. The jig 32 has a belt 35 stretched between a pulley 34 attached to a rotating shaft 33 a of a motor 33, and a rotating force of the motor 33 causes a rotating force to be transmitted by the pulley 34 and the belt 35 to rotate the jig 32. Is done. With the rotation of the jig 32, the acoustic lens 1
2 and the piezoelectric vibrator 11 also rotate. On the other hand, a disc-shaped grindstone plate 37 rotated by a motor 36 is disposed below the piezoelectric vibrator 11. The grindstone plate 37 is
6 is fixed to a high-strength support plate 38 fixed to the rotating shaft 36a. The upper surface (the lower surface in FIG. 3) of the piezoelectric vibrator 11 is pressed against the surface of the grindstone plate 37. Based on this configuration, the piezoelectric vibrator 12 and the grindstone plate 3
7 are rotated in predetermined directions, and the upper surface of the piezoelectric vibrator 11 is ground until the grinding surface indicated by the broken line 31 is reached. In this grinding step, the piezoelectric vibrator 11 is supported while supporting the acoustic lens 12 having high rigidity such as quartz glass.
Is pressed against the grindstone plate 37 to grind the piezoelectric vibrator 11, so that unlike the conventional configuration supported by the resin damper, the thickness of the piezoelectric vibrator 11 is reduced to the target resonance frequency (100 MHz or more). ) Can be accurately ground to a thickness corresponding to (1). Although FIGS. 3 and 4 conceptually show the structure of a device capable of performing a grinding operation, illustration of a support structure and the like as a specific device is omitted.

【0019】研削工程イが終了した状態Cの状態におい
て、次に、圧電振動子11の上面において電極24が取
り付けられ、かつ電極23と電極24に信号引出し用の
信号線25,26が接続され(工程ウ)、これによって
状態Dの構造が形成される。次の工程エではダンパ13
が例えば円筒形状のパイプ15を利用して電極23の上
であって圧電振動子11の上側に設けられる。ダンパ1
3は、音響レンズ12の電極23の上に直接に設けら
れ、接着層は形成されない。そのため、接着層の厚みの
ばらつきに起因する性能のばらつきは生じない。工程エ
においては、具体的にダンパは、音響レンズ12の上面
の電極23上にパイプ15を固定し、このパイプ15の
内部にエポキシ樹脂13aと金属粉末13bを注入し、
その後遠心機を用いた分離作用で金属粉末を圧電振動子
11の側に密集させて固化させ、形成される。圧電振動
子11の上側の電極24に密着状態でダンパ13が形成
される。ダンパ13ではエポキシ系の樹脂13aが使わ
れるので、これが実質的に接着剤として作用する。その
結果、状態Eに示されたユニットが形成される。
Next, in the state C in which the grinding step A is completed, the electrode 24 is mounted on the upper surface of the piezoelectric vibrator 11, and signal lines 25 and 26 for extracting signals are connected to the electrode 23 and the electrode 24. (Step c), whereby the structure in the state D is formed. In the next step d, the damper 13
Is provided above the electrode 23 and above the piezoelectric vibrator 11 using, for example, a cylindrical pipe 15. Damper 1
3 is provided directly on the electrode 23 of the acoustic lens 12, and no adhesive layer is formed. Therefore, there is no variation in the performance due to the variation in the thickness of the adhesive layer. In step d, specifically, the damper fixes the pipe 15 on the electrode 23 on the upper surface of the acoustic lens 12, and injects the epoxy resin 13a and the metal powder 13b into the pipe 15,
Thereafter, the metal powder is densely formed on the side of the piezoelectric vibrator 11 and solidified by a separating action using a centrifuge to form the metal powder. The damper 13 is formed in close contact with the upper electrode 24 of the piezoelectric vibrator 11. Since the damper 13 uses an epoxy-based resin 13a, this substantially acts as an adhesive. As a result, the unit shown in the state E is formed.

【0020】最後の工程オでは、音響レンズ12と圧電
振動子11とダンパ13からなるユニットは、コネクタ
27を備えたケース14内に収容され、コネクタ27に
上記の引き出し線25,26が接続される。最終的に完
成した超音波探触子が状態Fに示される。
In the last step (e), the unit including the acoustic lens 12, the piezoelectric vibrator 11, and the damper 13 is housed in the case 14 having the connector 27, and the lead wires 25, 26 are connected to the connector 27. You. The finally completed ultrasonic probe is shown in a state F.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、石英ガラス等の剛性が高い音響レンズに圧電振動
子を取り付け、音響レンズを支持しながら圧電振動子の
面を研削するようにしたため、目標とする高い共振周波
数(50MHz以上、好ましくは100MHz以上)に
対応する極めて薄い圧電振動子を高い精度で作ることが
できる。この製造方法によれば、高い共振周波数に対応
する品質の良い超音波探触子を歩留まり良く作ることが
できる。さらに、接着剤を使わない構成を採用したた
め、共振周波数の高周波化に容易に対応することができ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a piezoelectric vibrator is mounted on an acoustic lens having high rigidity such as quartz glass, and the surface of the piezoelectric vibrator is ground while supporting the acoustic lens. Therefore, an extremely thin piezoelectric vibrator corresponding to a target high resonance frequency (50 MHz or more, preferably 100 MHz or more) can be manufactured with high accuracy. According to this manufacturing method, a high-quality ultrasonic probe corresponding to a high resonance frequency can be manufactured with high yield. Furthermore, since a configuration that does not use an adhesive is employed, it is possible to easily cope with a higher resonance frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る超音波探触子の製造方法で作られ
た超音波探触子の構造を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of an ultrasonic probe manufactured by a method of manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention.

【図2】本発明に係る超音波探触子の製造方法の工程図
である。
FIG. 2 is a process chart of a method for manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention.

【図3】本発明による製造方法において圧電振動子を研
削する工程の装置構成を示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing an apparatus configuration in a step of grinding a piezoelectric vibrator in the manufacturing method according to the present invention.

【図4】図3に示した研削工程の装置構成の平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view of an apparatus configuration in a grinding process shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 圧電振動子 12 音響レンズ 13 ダンパ 14 ケース 15 パイプ 21,23,24 電極 22 金属膜 25,26 信号線 27 コネクタ 32 治具 33,36 モータ 37 砥石板 Reference Signs List 11 piezoelectric vibrator 12 acoustic lens 13 damper 14 case 15 pipe 21, 23, 24 electrode 22 metal film 25, 26 signal line 27 connector 32 jig 33, 36 motor 37 grinding wheel plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 CA01 GB11 GB25 GB32 GB35 GB37 GB38 5D019 AA08 AA26 AA27 BB02 BB25 GG03 GG09 HH01 HH03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G047 CA01 GB11 GB25 GB32 GB35 GB37 GB38 5D019 AA08 AA26 AA27 BB02 BB25 GG03 GG09 HH01 HH03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動子で電気信号を超音波に変換
し、音響レンズで前記超音波を収束させて試料に向けて
出射し、前記試料から戻ってきた超音波を前記音響レン
ズと前記圧電振動子を経由して電気信号として取出す超
音波探触子を製造する方法であり、 目標とする共振周波数より低い共振周波数を有する前記
圧電振動子を、剛性の高い材質で作られた前記音響レン
ズに接合し、 前記音響レンズの側を支持した状態で前記圧電振動子を
研削し、前記圧電振動子を目標とする前記共振周波数に
対応する厚みを有するように形成し、 前記圧電振動子の研削面に電極を設ける、 ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
1. A piezoelectric vibrator converts an electric signal into ultrasonic waves, converges the ultrasonic waves with an acoustic lens, emits the ultrasonic waves toward a sample, and transmits the ultrasonic waves returned from the sample to the acoustic lens and the piezoelectric lens. A method for manufacturing an ultrasonic probe that extracts an electric signal through a vibrator, wherein the piezoelectric lens having a resonance frequency lower than a target resonance frequency is made of a rigid material. Grinding the piezoelectric vibrator while supporting the acoustic lens side, forming the piezoelectric vibrator to have a thickness corresponding to the target resonance frequency, and grinding the piezoelectric vibrator. A method for manufacturing an ultrasonic probe, comprising: providing an electrode on a surface.
【請求項2】 前記音響レンズの材質は石英ガラスまた
はサファイアであることを特徴とする請求項1記載の超
音波探触子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the material of the acoustic lens is quartz glass or sapphire.
【請求項3】 前記音響レンズに電極を設け、その後に
前記圧電振動子を金属膜を介して前記音響レンズに接合
することを特徴とする請求項1または2記載の超音波探
触子の製造方法。
3. The manufacturing of the ultrasonic probe according to claim 1, wherein an electrode is provided on the acoustic lens, and then the piezoelectric vibrator is joined to the acoustic lens via a metal film. Method.
JP2000211497A 2000-07-12 2000-07-12 Method for manufacturing ultrasonic probe Pending JP2002027599A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000211497A JP2002027599A (en) 2000-07-12 2000-07-12 Method for manufacturing ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000211497A JP2002027599A (en) 2000-07-12 2000-07-12 Method for manufacturing ultrasonic probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002027599A true JP2002027599A (en) 2002-01-25

Family

ID=18707592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000211497A Pending JP2002027599A (en) 2000-07-12 2000-07-12 Method for manufacturing ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002027599A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013136502A (en) * 2011-11-28 2013-07-11 Mitsubishi Materials Corp Composition for forming ferroelectric thin film, method for forming the thin film, and thin film formed by the method
KR101556086B1 (en) 2014-08-08 2015-10-01 김정수 Method of manufacturing ultrasonic vibrator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013136502A (en) * 2011-11-28 2013-07-11 Mitsubishi Materials Corp Composition for forming ferroelectric thin film, method for forming the thin film, and thin film formed by the method
KR101556086B1 (en) 2014-08-08 2015-10-01 김정수 Method of manufacturing ultrasonic vibrator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220393095A1 (en) Electromechanical Transducer Mount
KR100916029B1 (en) Ultrasonic probe and its method of manufacturing
CN113453809B (en) Flexible ultrasound array
JP2008193357A (en) Ultrasonic probe
JP2020057860A (en) Capacitive transducer and method of manufacturing the same
JP3416648B2 (en) Acoustic transducer
Wu et al. Microfabrication and characterization of dual-frequency piezoelectric micromachined ultrasonic transducers
JP2002027599A (en) Method for manufacturing ultrasonic probe
JPH07136164A (en) Ultrasonic probe
JPS5817358A (en) Ultrasonic probe
JP2001258097A (en) Ultrasonic wave transducer and its manufacturing method
Li et al. A dual-layer micromachined PMN-PT 1-3 composite transducer for broadband ultrasound imaging
CN100399596C (en) Phased array probe for scanning imager
CN113926680B (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic scanning microscope and manufacturing method of ultrasonic transducer
JPH07194517A (en) Ultrasonic probe
CN208275714U (en) A kind of ultrasonic sensor
Cheung et al. Performance enhancement of a piezoelectric linear array transducer by half-concave geometric design
EP4360767A1 (en) An ultrasound transducer and a method for producing an ultrasound transducer
JPS6093899A (en) Ultrasonic wave probe
JPH071920Y2 (en) Ultrasonic transducer
Le et al. Lamination of Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer on a Piezoelectric Array: Process and Evaluation
JP3640532B2 (en) Ultrasonic probe
JPH11276480A (en) Composite piezoelectric vibrator and manufacture therefor
JP2960598B2 (en) Ultrasonic probe manufacturing method
JPH0453160B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060526

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080902

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090106