JP2002112397A - 超音波発振素子、超音波プローブヘッド、超音波プローブヘッドの製造方法、及び超音波診断装置 - Google Patents

超音波発振素子、超音波プローブヘッド、超音波プローブヘッドの製造方法、及び超音波診断装置

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JP2002112397A
JP2002112397A JP2000295256A JP2000295256A JP2002112397A JP 2002112397 A JP2002112397 A JP 2002112397A JP 2000295256 A JP2000295256 A JP 2000295256A JP 2000295256 A JP2000295256 A JP 2000295256A JP 2002112397 A JP2002112397 A JP 2002112397A
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forming
material plate
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electrode
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JP2000295256A
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Shuji Hiranuma
修二 平沼
Takanobu Sawai
隆信 澤居
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱等の危険を伴うことなく、しかも超音波
の発振方向の揃った解像度の高い超音波発振素子、超音
波発振プローブヘッド、超音波診断装置及び前記のよう
な超音波発振素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 圧電材料板１２の上に介挿電極層を形成
し、パターニングする操作を繰り返し行ない、圧電材料
板の界面に介挿電極層が介挿され、所定の段数に積層さ
れた積層体を形成する。この積層体にダイシングを施し
て溝切りし、溝に金属層を形成することにより、複数の
圧電材料板の界面に介挿電極層が介挿された櫛歯状の電
極が巴形に配設された超音波発振素子１０，１０，…が
一度に複数個平面状に配設された超音波プローブヘッド
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子に係り、
更に詳細には圧電材料を用いた超音波発振素子、この超
音波発振素子の製法、超音波発振素子を用いた超音波プ
ローブヘッド、超音波プローブヘッドの製法、及び超音
波プローブヘッドを用いた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、人間や動物等の被検体の体内
を検査する方法として、被検体に超音波を当て、その反
射波を解析して体内を検査する超音波診断方法が知られ
ている。
【０００３】この超音波診断方法では、体内の動きを電
気信号に変換して撮影する超音波プローブヘッドを用い
た超音波診断装置を用いる。
【０００４】図１５は代表的な超音波プローブヘッドの
構造を模式的に示した垂直断面図である。
【０００５】図１５に示すように、従来の超音波プロー
ブヘッド１１０では、圧電材料板１１１，１１２をニ層
に積層して積層体１２０を形成し、この積層体１０２に
電極を接続した構造となっている。
【０００６】このような超音波プローブヘッド１１０で
は積層体の圧電材料板１１１と１１２とに電圧を印加し
て超音波を発振させ、この超音波が被検体体内で反射し
てできる反射波を再び圧電材料板１１１と１１２とが時
間遅れで受け取る。
【０００７】こうして受け取られた反射波は圧電材料板
１１１と１１２とで電気信号に変換されて画像処理装置
（図示省略）に送られ、これに連動する画面上に画像と
して写し出される。
【０００８】この超音波診断法は、他の非破壊検査方
法、例えばＣＴスキャンやＭＩＲ法に比べてリアルタイ
ムで結果を見られる点で優れている。また放射線を殆ど
発しないため妊産婦体内の胎児の状態を安全に検査でき
る点で他の検査方法に比べて著しく優れている。
【０００９】その一方、解像度の点では、ＣＴスキャン
やＭＩＲ法ほどの解像度は得られていない。
【００１０】ところで、上記のような超音波診断装置の
解像度を向上させるには超音波プローブの出力を上げる
必要がある。そして超音波プローブの出力を向上させる
一つの方法として圧電材料板への印加電圧を上げる方法
が考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電材料は発
熱性であるため、印加電圧を上げると発熱量が増大し、
被検体の皮膚に接触させたときに火傷する虞れが高くな
るという問題がある。
【００１２】一方、超音波プローブの出力を向上させる
もう一つの方法として圧電材料板の積層枚数を増やす方
法が考えられる。
【００１３】しかし、圧電材料板の積層枚数を増やす場
合、圧電材料板の法線を揃えることが難しいという問題
がある。そのため特に複数の発振素子を隣接配置する場
合に超音波の発せられる方向が揃わず、解像度が十分改
善されないという問題がある。
【００１４】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものである。
【００１５】即ち本発明は、発熱等の危険を伴うことな
く解像度の高い超音波発振素子、超音波発振プローブヘ
ッド、超音波診断装置及び前記のような超音波発振素子
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】更に本発明は、超音波の発振方向の揃った
超音波発振素子、超音波発振プローブヘッド、超音波診
断装置及び前記のような超音波発振素子の製造方法を提
供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波発振素子
は、複数の圧電材料板を積層してなる圧電材料積層体
と、前記圧電材料積層体の一方の側面側から他方の側面
に向って前記積層された圧電材料板の間に介挿された複
数の介挿電極板を有する第１の櫛型電極と、前記第１の
櫛型電極と対向配置され、前記第１の櫛型電極の介挿電
極板と互い違いに前記圧電材料板の間に介挿された複数
の介挿電極板を有する第２の櫛型電極とを具備する。
【００１８】本発明の超音波発振プローブヘッドは、前
記の超音波発振素子を、複数個同一平面上に二次元的に
配設してなる。
【００１９】上記超音波発振プローブヘッドにおいて、
前記超音波発振素子は、３〜２１層の圧電材料板を積層
した積層体であってもよい。
【００２０】上記超音波発振プローブヘッドにおいて、
前記超音波発振素子は、一層当たり厚さ５〜１００μｍ
の圧電材料板を積層した積層体であるのが好ましい。
【００２１】本発明の超音波発振素子の製造方法は、基
板上に貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔の両面に電
極端子を形成する工程と、前記電極端子上に圧電材料板
を積層する工程と、前記圧電材料板の上に介挿電極層を
形成する工程と、前記介挿電極層をパターニングして前
記圧電材料板の表面の一部を露出させる工程と、前記介
挿電極層及び前記露出した圧電材料板の上に別の圧電材
料板を積層する工程と、前記圧電材料板の上に別の介挿
電極層を形成する工程と、前記別の介挿電極層をパター
ニングして前記圧電材料板の表面の一部を露出させる工
程と、前記電極端子上に圧電材料板を積層する工程から
前記介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板の表
面の一部を露出させる工程までの工程を繰り返して、所
定の段数の積層体を形成する工程と、前記積層体の一の
側面に金属層を形成して前記介挿電極層を接続し、第１
の櫛型電極を形成する工程と、前記積層体の、前記一の
側面に対向する側面に金属層を形成して前記介挿電極層
を接続し、前記第１の櫛型電極に対向配置された第２の
櫛型電極を形成する工程とを具備する。
【００２２】本発明の超音波プローブヘッドの製造方法
は、基板上に貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔の両
面に電極端子を形成する工程と、前記電極端子上に圧電
材料板を積層する工程と、前記圧電材料板の上に介挿電
極層を形成する工程と、前記介挿電極層をパターニング
して前記圧電材料板の表面の一部を露出させる工程と、
前記介挿電極層及び前記露出した圧電材料板の上に別の
圧電材料板を積層する工程と、前記圧電材料板の上に別
の介挿電極層を形成する工程と、前記別の介挿電極層を
パターニングして前記圧電材料板の表面の一部を露出さ
せる工程と、前記電極端子上に圧電材料板を積層する工
程から、前記介挿電極層をパターニングして前記圧電材
料板の表面の一部を露出させる工程までの工程を繰り返
して、所定の段数の積層体を形成する工程と、前記積層
体の上に電極端子層を形成する工程と、前記積層体を一
の方向に沿って互いに平行な複数の第１の溝を形成する
工程と、前記第１の溝の表面に金属層を形成して前記介
挿電極層を接続する工程と、前記第１の溝の表面に形成
された金属層を切り分ける工程と、前記積層体の上部に
更に圧電材料板を積層する工程と、隣接する前記第１の
溝と第１の溝との間の積層体部分を切り分けて前記第１
の溝に平行な第２の溝を形成する工程と、前記上部の圧
電材料板の上面及び前記第２の溝の内壁に金属層を形成
する工程と、前記第２の溝の金属層の底部及び最下部の
圧電材料板を前記第２の溝に沿って切り分ける工程と、
前記上部の圧電材料板を前記第１の溝に沿って切り分け
る工程と、前記積層体を切り分けて前記第１の溝及び第
２の溝と直交する第３の溝を形成し、前記基板上に複数
の超音波発振素子を桝目状に形成する工程とを具備す
る。
【００２３】本発明の超音波診断装置は、上記超音波プ
ローブヘッドと、前記超音波プローブヘッドの各超音波
発振素子に時系列的に順次電圧を印加する手段と、前記
各超音波発振素子が受信した反射波信号を画像処理する
画像処理手段と、前記画像処理された反射波信号を画面
上に表示するディスプレイとを具備する。
【００２４】本発明では、圧電材料板を複数積層し、各
圧電材料板に電圧を印加するようになっているので、印
加電圧を上げることなく解像度を上げることができる。
【００２５】また、上記超音波発振素子を複数個、同一
平面上に二次元的に配設した超音波発振プローブを用い
ることにより、被検体体内の動きを動画像として撮像す
ることができる。
【００２６】更に圧電材料板を複数層、例えば３〜２１
層積層して積層体を形成することにより、印加電圧を上
げることなく解像度を向上させることができる。
【００２７】更に、上記超音波発振プローブヘッドにお
いて、前記超音波発振素子を、一層当たり厚さ５〜１０
０μｍの圧電材料板を積層した積層体で構成することに
より、印加電圧を上げることなく解像度を向上させるこ
とができる。
【００２８】本発明の超音波発振素子の製造方法では、
電極端子の上に圧電材料板と介挿電極層とを交互に積層
して積層体状の超音波発振素子を形成するので、印加電
圧を上げることなく解像度の向上した超音波発振素子を
得ることができる。
【００２９】また、本発明の他の超音波発振素子の製造
方法は、複数個の電極端子の上にわたって大面積の圧電
材料板と介挿電極層とを交互に積層して積層体を形成
し、これを桝目状に溝切り加工して平面状に配列された
超音波発振素子群を形成するので、圧電材料板の法線方
向が揃い、超音波発振方向が揃った超音波発振素子を形
成することができる。
【００３０】本発明の超音波診断装置は、複数の圧電材
料板を積層してなる超音波発振素子群を備えているの
で、印加電圧を上げることなく解像度の高い動画像を撮
像することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下に本発明
の第１の実施形態に係る超音波発振素子について説明す
る。
【００３２】図１は本実施形態に係る超音波発振素子１
０の斜視図である。
【００３３】図１に示すようにこの超音波発振素子（以
下、単に「発振素子」という）１０では、介挿電極層を
介して平板状の薄い圧電材料板１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，…を複数層、例えば９層積層した構造となってい
る。複数枚の圧電材料板１２が積層された積層体の両側
面には断面櫛歯状の櫛型電極１４，１５が配設されてい
る。
【００３４】これらの櫛型電極１４，１５は積層体１３
の側面から圧電材料板１２ａ,１２ｂ,１２ｃ,…の界面
に沿って介挿電極層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…と１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，…とが延設されており、図１に示
すように、介挿電極層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…と介
挿電極層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，…とは互い違いに延
設されている。また櫛型電極１４，１５と圧電材料板１
２端面との当接部には電極板１４１，１５１とが配設さ
れている。
【００３５】この発振素子１０に用いる圧電材料板１２
の厚さは５〜１００μｍであるのが好ましい。
【００３６】ここで、圧電材料板の好ましい厚さを上記
範囲としたのは、上記範囲より厚い圧電材料板では、発
振する周波数を圧電体を構成する材料の混合比率を変え
ても、低くなりすぎてしまうことになり、これでは殆ど
身体に吸収されてしまうため画像を得ることができな
い、という問題を生じるからである。また、上記範囲よ
り薄い圧電材料板では、振動を安定して行なうことがで
きない、つまり発振できないことになってしまう。ま
た、仮に発振しても人体を透過するまでの出力が得られ
ない、即ち断層画像を得ることができない、という問題
を生じるからである。
【００３７】また、この発振素子１０では、３〜２１層
の圧電材料板を積層した積層体を用いるのが好ましい。
【００３８】ここで、圧電材料板の積層数の好ましい範
囲を上記範囲としたのは、上記範囲より多い多層構造で
は、圧電層が薄くなるため十分な出力が得られない、と
いう問題を生じるからである。また、上記範囲より少な
い多層構造では、多層化により共鳴といった現象を利用
することで出力を大きくすることができるが、層が少な
いと共鳴が得られず出力しない、という問題を生じるか
らである。
【００３９】このように、本実施形態に係る発振素子１
０では、複数枚の圧電材料板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
…を積層し、隣接する圧電材料板１２の間に介挿された
介挿電極層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…，及び介挿電極
層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，…で圧電材料板１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，…の一枚一枚に電圧を印加したり、発生
した電荷を受け取る構造になっているので、圧電材料板
一枚当たりの印加電圧を上げることがない。そのため、
電圧印加時の発熱を低く抑えることができる。
【００４０】その一方で複数枚の圧電材料板１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，…を積層した積層体となっているので、
積層体全体としての解像度を向上することができる。
【００４１】次にこの超音波発振素子１０の製造方法に
ついて説明する。
【００４２】この発振素子１０を製造するには、複数枚
の圧電材料板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，…を用意し、こ
の圧電材料板１２ａの表面にメッキなどの方法により介
挿電極層１５ａを形成し、パターニングして所定の形
状、例えば介挿電極層１５ａの一部を除去して圧電材料
板１２ａの表面を部分的に露出させる。
【００４３】次いで、このように端部など一部に圧電材
料表面が露出した圧電材料板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
…を積層し、介挿電極層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…が
介挿された圧電材料の積層体を形成する。
【００４４】しかる後に積層体の側面に金属層１４２，
１５２、端面に端子電極１４１，１５１を形成し、図１
に示したように積層体を挟んで櫛型電極１４と櫛型電極
１５とが対向する位置に形成される。かくして図１に示
した発振素子１０が得られる。
【００４５】次に上記発振素子１０を用いて超音波発振
プローブヘッドを製造する工程について説明する。
【００４６】上記発振素子１０から超音波発振プローブ
ヘッド（以下、単に「プローブヘッド」という。）を製
造するには、まず超音波発振モジュールを作成する。
【００４７】図２は本実施形態に係る超音波発振モジュ
ールの製造過程を模式的に示した斜視図である。
【００４８】超音波発振モジュール（以下、単に「モジ
ュール」という）は、一枚の絶縁性基板上に複数個の超
音波発振素子１０が一列に配設された、プローブヘッド
の構成要素である。
【００４９】モジュール２０の土台となる絶縁性基板２
１の上面には所定の配線パターン２２が形成されてお
り、この配線パターン２２上に上述した超音波発振素子
（以下「発振素子」という。）１０の端子電極１４１及
び１５１をハンダ付けすることにより結線され、固定さ
れている。
【００５０】図２に示したように、このモジュール２０
の絶縁性基板２１上には複数個の発振素子１０，１０，
…が平行に一列に配設されており、各発振素子１０，１
０，…から発せられる超音波の方向が同じ方向を向くよ
うになっている。
【００５１】プローブヘッド３０は上記のモジュール２
０を複数枚積層することにより形成される。図３は本実
施形態に係るプローブヘッド３０の斜視図であり、図４
は積層した複数枚のモジュール２０を保持するホルダ４
０の斜視図であり、図５は積層した複数枚のモジュール
２０を保持したホルダ４０の垂直断面図である。
【００５２】図３及び図５に示したように、本実施形態
に係るプローブヘッド３０はホルダ４０に複数枚のモジ
ュール２０を差し込んで取り付けた構造となっている。
【００５３】図３及び図４に示したように、ホルダ４０
は平板状のセラミック板４１を底部に備え、その上に細
長いバッキング４２が一定の間隔を隔てて複数枚、スリ
ット状に固定されている。隣り合うバッキング４２とバ
ッキング４２との間には０．０５〜０．０７ｍｍの一定
の幅の溝が形成されている。図３及び図５に示すよう
に、このバッキング４２とバッキング４２との間の溝
（ギャップ）４３にモジュール２０の絶縁性基板２１部
分を差し込むことによりモジュール２０が固定される。
【００５４】このとき、発振素子１０，１０，…の下端
面がバッキング４２の上端面に当接するので、この部分
をエポキシ樹脂などの絶縁性封止材料で接着することに
よりモジュール２０をホルダ４０に固定する。
【００５５】次に本実施形態に係るプローブへッド３０
を用いた超音波診断装置について説明する。
【００５６】図６は本実施形態に係る超音波診断装置の
概略構成を示した図である。
【００５７】図６に示したように、この超音波診断装置
１００はプローブ５０とコントローラ６０とディスプレ
イ７０とから構成されており、プローブ５０とコントロ
ーラ６０との間はコード８０で接続されている。
【００５８】図７は本実施形態に係るプローブ５０の斜
視図であり、図８はプローブ５０の内部構成を示した分
解図である。
【００５９】図８に示したように、このプローブ５０で
は上述したプローブヘッド３０とコード８０とが内部電
気回路モジュール５１を介して接続されている。内部電
気回路モジュール５１は複数枚のプリント配線基板５
２，５２，…を重ねたものから構成されており、各プリ
ント配線基板５２，５２，…の上には半導体チップ５
３，５３，…が実装されている。
【００６０】コード８０内には複数本の同軸ケーブル８
１，８１，…の束が内蔵されており、これら同軸ケーブ
ル８１，８１，…の一本一本が各プリント配線基板５
２，５２，…上に形成された配線パターンと接続されて
いる。
【００６１】この超音波診断装置１００を用いて超音波
診断を行なうには、超音波診断装置１００の電源を入れ
た状態で、プローブ５０の先端部を被検体の被診断部分
にあてがう。
【００６２】コントローラ６０からコード８０を介して
プローブ５０に電気信号が送られると、同軸ケーブル８
１，８１，…、内部電気回路モジュール５１を経て各プ
リント配線基板５２，５２，…に電気信号が送られ、プ
リント配線基板上の配線パターンを経由して各発振素子
１０，１０，…に電圧が印加される。各発振素子１０，
１０，…に電圧が印加されると圧電材料層が発振し、超
音波を発生させる。
【００６３】各発振素子から発せられた超音波は被検体
の体内に浸透し、その一部は体内で反射して反射波とな
る。ここで、本実施形態に係るプローブ５０では、複数
の発振素子１０，１０，…が二次元的に配設されてお
り、隣接する発振素子１０，１０，…には一定の遅れ時
間を以て順次連続的に電圧が印加される。即ち、一つの
発振素子１０（ａ）が超音波を発振した後微小時間Δｔ
経過後に発振素子１０（ａ）に隣接する発振素子１０
（ｂ）が超音波を発振する。更に微小時間Δｔが経過す
ると、発振素子１０（ｂ）に隣接する発振素子１０
（ｃ）が超音波を発振する。
【００６４】同様に、隣接する発振素子１０（ｎ），１
０（ｎ＋１），１０（ｎ＋２），…に順次電圧が印加さ
れ、超音波を発振する。
【００６５】一方、発振された超音波は被検体の体内で
反射し、再び被検体の皮膚表面まで伝搬する。こうして
伝搬してきた反射波は今度は発振素子１０で受け取られ
る。例えば発振素子１０（ｎ）から発せられた超音波の
反射波は隣接する発振素子１０（ｎ＋１）で受け取られ
る。即ち、発振素子は超音波を発振した後、反射波の受
振器として働き、隣接する発振素子から発振された超音
波を受振する。
【００６６】反射波を受振すると、発振素子は反射波を
電気信号に変換する。反射波の電気信号は同軸ケーブル
８１を経てコントローラ６０に送られ、ここで画像信号
に変換される。この画像信号はディスプレイ７０で被検
体の体内の状態を画像として写し出す。
【００６７】このとき、本実施形態のプローブ５０で
は、上記したように複数の発振素子１０，１０，…が二
次元的に配設されており、隣接する発振素子１０，１
０，…には一定の遅れ時間を以て順次連続的に電圧が印
加されると同時に、反射波を隣りの発振素子１０で受振
するようになっている。そのため、例えばプローブヘッ
ド３０に配設された複数の発振素子１０，１０，…を一
列ずつ発振させ、できた超音波の反射波を直ぐ隣りの列
の発振素子１０，１０，…で受振することにより、被検
体の体内を二次元的に走査することができ、二次元的な
動画像としてディスプレイ７０上に表示できる。
【００６８】また、本実施形態の超音波診断装置では、
発振素子１０として圧電材料板と介挿電極層とを複数積
層した多層型発振素子を用いているので、発振する超音
波の最大強度が大きい。そのため、発振素子への印加電
圧を周期的に変化させることにより超音波の体内への到
達深度を変化させることができる。そのため、印加電圧
を変化することにより被検体体内を三次元的に撮影する
ことができる。
【００６９】（第２の実施形態）次に本発明の第２の実
施形態について説明する。
【００７０】本実施形態では、プローブヘッド３０を多
層板の製造技術を用いて製造する。図９は本実施形態に
係る製造方法のフローチャートであり、図１０〜図１３
は本実施形態に係る製造方法で製造途中のプローブヘッ
ド３０の垂直断面図である。
【００７１】本実施形態に係るプローブヘッド３０を製
造するには、まず図１０（ａ）に示すように、セラミッ
クなどの絶縁性材料製の基板１を用意し、この基板１の
所定位置に穿孔して貫通孔２，２，…を形成する（ステ
ップ１）。
【００７２】次にこれらの貫通孔２，２，…形成箇所に
無電解メッキ等の技術を用いて図１０（ｂ）のように端
子電極３，３，…を形成する（ステップ２）。
【００７３】次いで図１０（ｃ）のように、端子電極
３，３，…を形成した基板１の上に薄い圧電材料板４ａ
を積層する（ステップ３）。
【００７４】次に図１０（ｄ）のように圧電材料板４ａ
の上にパターニングして介挿電極層５ａを形成する（ス
テップ４）。
【００７５】このパターニングの方法としては、例えば
感光性樹脂を塗布後、マスクパターンを介して露光し、
現像して圧電材料板４ａ上の所定位置に窓が形成された
マスキング層（図示省略）を形成した後、無電解メッキ
などを施して介挿電極層５ａを形成し、しかる後にマス
キング層を除去するなどの既知の方法が挙げられる。
【００７６】このときの介挿電極層５ａは、その一端側
が端子電極３の一端と揃い、かつ、他端側が端子電極３
の他端より内側にずれた形状にする。
【００７７】以下同様にして、図１０（ｅ）〜１０
（ｇ）に示すように圧電材料板の積層とパターニングと
を繰り返し行ない（ステップ５〜ステップ８）、図１１
（ｈ）に示したような所望の段数だけ積層した積層体１
１を得る。
【００７８】次に、こうして形成した積層体１１に対し
てダイシングを行ない、図１１（ｉ）に示したような第
１の溝としての溝６，６，…を形成する（ステップ
９）。
【００７９】次に積層体１１の所定部分をマスキングし
て覆い、その上から無電解メッキなどを施して図１１
（ｊ）に示したように、導体層７を溝６，６，…の内壁
と積層体１１上面に形成する（ステップ１０）。なおこ
の導体層７は電極層５ｂ及び５ｄ層と繋がっている。
【００８０】次に溝６，６，…に沿って再びダイシング
による溝切り、又はレーザー光照射などを施して（ステ
ップ１１）導体層７の底部を切り離し、図１２（ｋ）に
示したように導体層７をその底部で分離する。
【００８１】しかる後に、最上部の圧電材料板４ｆの上
に、図１２（ｌ）に示したように更にもう一枚、圧電材
料板４ｇを積層する（ステップ１２）。
【００８２】次に圧電材料板４ｇの上からダイシングを
行ない、図１２（ｍ）に示したように導体層７と導体層
７との間に第２の溝としての溝８，８，…を形成する
（ステップ１３）。このときのダイシングでは一番下の
圧電材料板４ａは切断しないでおく。
【００８３】次いで圧電材料板４ｇの上面および溝８，
８，…の内壁に無電解メッキなどを施し、図１３（ｎ）
に示したように、導体層９を溝８，８，…の内壁と圧電
材料板４ｇ上面に形成する（ステップ１４）。なおこの
導体層９は電極層５ａ，５ｃ及び５ｅと繋がっている。
【００８４】次に溝８，８，…に沿って再びダイシング
やレーザー光照射などを施して導体層９の底部及び絶縁
材料板４ａを切り離し、図１３（ｏ）に示したように導
体層９及び絶縁材料板４ａを分離する（ステップ１
５）。
【００８５】しかる後に再び溝６，６，…に沿ってダイ
シングを行ない（ステップ１６）、図１３（ｐ）に示し
たように最上部の圧電材料層４ｇを切り離す。
【００８６】次いで、溝６，６，…及び溝８，８，…と
直交する方向、即ち紙面に平行な方向にもダイシングを
行なって細長い積層体の部分を溝きりし、第３の溝（図
示省略）を紙面に平行に形成する（ステップ１７）。
【００８７】こうして図１５に示したような複数の発振
素子１１，１１，…が平面上に整列して形成されたプロ
ーブヘッド３０を得る。
【００８８】本実施形態の方法では、圧電材料板と電極
層とを交互に形成しながら積層し、最後にダイシングな
どにより溝切りして複数の発振素子を一度に形成する方
法を採用しているので、複数の発振素子の超音波発振方
向を同じ方向に揃えることができる。その結果、解像度
の高いプローブヘッドを形成することかできる。
【００８９】本実施形態に係るプローブヘッドでは、複
数の圧電材料板を積層した積層体状のを二次元的に配設
しているので、被検体体内の三次元的な情報が得られ
る。この情報を画像処理して立体画として表示すること
により観察部位を立体的に表わすことができる。この動
作をリアルタイムで行なうことにより立体的な観察が可
能となり、実際の動作中の異常の早期発見を容易に行な
うことができる。
【００９０】また、本実施形態に係るプローブヘッドで
は、複数枚の圧電材料板を積層化してあるため、出力を
大きくすることができ、利得を大きくすることができ
る。そのため、コントラストが明瞭で鮮明な画像を得る
ことができる。
【００９１】更に、アレイ状の構造にできるため、複数
個の超音波発振素子群を一度に組み上げることができ
る。そのため個々の超音波発振素子の取り付け角度がば
らつくのを抑えることができ、組み上げた後の調整が殆
ど不要になる。
【００９２】その結果、簡単な調整回路で正確な画像を
得ることができ、診断精度が高く、生体内の初期の小さ
な異常細胞や組織の発見が容易にできる。
【００９３】
【発明の効果】本発明によれば、圧電素子層を複数積層
し、各圧電素子層に電圧を印加するようになっているの
で、印加電圧を上げることなく解像度の高い発振素子を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波発振素子の斜視図である。
【図２】本発明に係る超音波発振モジュールの製造過程
を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明に係るプローブヘッドの斜視図である。
【図４】本発明に係る複数枚のモジュールを保持するホ
ルダの斜視図である。
【図５】本発明に係る複数枚のモジュールを保持したホ
ルダの垂直断面図である。
【図６】本発明に係る超音波診断装置の概略構成を示し
た図である。
【図７】本発明に係るプローブの斜視図である。
【図８】本発明に係るプローブの内部構成を示した分解
図である。
【図９】本発明に係るプローブヘッドの製造方法のフロ
ーチャートである。
【図１０】本発明に係る、製造途中のプローブヘッドの
垂直断面図である。
【図１１】本発明に係る、製造途中のプローブヘッドの
垂直断面図である。
【図１２】本発明に係る、製造途中のプローブヘッドの
垂直断面図である。
【図１３】本発明に係る、製造途中のプローブヘッドの
垂直断面図である。
【図１４】本発明に係るプローブヘッドの斜視図であ
る。
【図１５】従来の超音波プローブの垂直断面図である。
【符号の説明】
１０…超音波発振素子、１２…圧電材料板、１４…第１
の櫛型電極、１４ａ…介挿電極層、１４ｂ…介挿電極
層、１４ｃ…介挿電極層、１４ｄ…介挿電極層、１５…
第２の櫛型電極、１５ａ…介挿電極層、１５ｂ…介挿電
極層、１５ｃ…介挿電極層、１５ｄ…介挿電極層、３０
…超音波発振プローブヘッド、１００…超音波診断装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/083 Ｈ０４Ｒ 31/00 ３３０ 41/09 Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｂ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｑ Ｈ０４Ｒ 31/00 ３３０ Ｕ // Ｈ０２Ｎ 2/00 41/22 Ｚ Ｆターム(参考） 2G047 CA01 EA05 GB02 GB21 GB30 GB32 4C301 EE06 GB09 GB18 GB33 5D019 AA26 BB02 BB09 BB19 BB26 BB29 FF04 GG06 HH01 5D107 AA02 AA16 BB07 CC05 CC10 CC12 FF01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の圧電材料板を積層してなる圧電材
    料積層体と、 前記圧電材料積層体の一方の側面側から他方の側面に向
    って前記積層された圧電材料板の間に介挿された複数の
    介挿電極板を有する第１の櫛型電極と、 前記第１の櫛型電極と対向配置され、前記第１の櫛型電
    極の介挿電極板と互い違いに前記圧電材料板の間に介挿
    された複数の介挿電極板を有する第２の櫛型電極と、 を具備することを特徴とする超音波発振素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の超音波発振素子を、複
    数個同一平面上に二次元的に配設してなる多層型の超音
    波発振プローブヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の超音波発振プローブヘ
    ッドであって、前記超音波発振素子が、３〜２１層の圧
    電材料板を積層した積層体であることを特徴とする多層
    型の超音波発振プローブヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の多層型の超音波
    発振プローブヘッドであって、前記超音波発振素子が、
    一層当たり厚さ５〜１００μｍの圧電材料板を積層した
    積層体であることを特徴とする多層型の超音波発振プロ
    ーブヘッド。
  5. 【請求項５】 基板上に貫通孔を穿孔する工程と、 前記貫通孔の両面に電極端子を形成する工程と、 前記電極端子上に圧電材料板を積層する工程と、 前記圧電材料板の上に介挿電極層を形成する工程と、 前記介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板の表
    面の一部を露出させる工程と、 前記介挿電極層及び前記露出した圧電材料板の上に別の
    圧電材料板を積層する工程と、 前記圧電材料板の上に別の介挿電極層を形成する工程
    と、 前記別の介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板
    の表面の一部を露出させる工程と、 前記電極端子上に圧電材料板を積層する工程から前記介
    挿電極層をパターニングして前記圧電材料板の表面の一
    部を露出させる工程までの工程を繰り返して、所定の段
    数の積層体を形成する工程と、 前記積層体の一の側面に金属層を形成して前記介挿電極
    層を接続し、第１の櫛型電極を形成する工程と、 前記積層体の、前記一の側面に対向する側面に金属層を
    形成して前記介挿電極層を接続し、前記第１の櫛型電極
    に対向配置された第２の櫛型電極を形成する工程と、 を具備する超音波発振素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 基板上に貫通孔を穿孔する工程と、 前記貫通孔の両面に電極端子を形成する工程と、 前記電極端子上に圧電材料板を積層する工程と、 前記圧電材料板の上に介挿電極層を形成する工程と、 前記介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板の表
    面の一部を露出させる工程と、 前記介挿電極層及び前記露出した圧電材料板の上に別の
    圧電材料板を積層する工程と、 前記圧電材料板の上に別の介挿電極層を形成する工程
    と、 前記別の介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板
    の表面の一部を露出させる工程と、 前記電極端子上に圧電材料板を積層する工程から、前記
    介挿電極層をパターニングして前記圧電材料板の表面の
    一部を露出させる工程までの工程を繰り返して、所定の
    段数の積層体を形成する工程と、 前記積層体の上に電極端子層を形成する工程と、 前記積層体を一の方向に沿って互いに平行な複数の第１
    の溝を形成する工程と、 前記第１の溝の表面に金属層を形成して前記介挿電極層
    を接続する工程と、 前記第１の溝の表面に形成された金属層を切り分ける工
    程と、 前記積層体の上部に更に圧電材料板を積層する工程と、 隣接する前記第１の溝と第１の溝との間の積層体部分を
    切り分けて前記第１の溝に平行な第２の溝を形成する工
    程と、 前記上部の圧電材料板の上面及び前記第２の溝の内壁に
    金属層を形成する工程と、 前記第２の溝の金属層の底部及び最下部の圧電材料板を
    前記第２の溝に沿って切り分ける工程と、 前記上部の圧電材料板を前記第１の溝に沿って切り分け
    る工程と、 前記積層体を切り分けて前記第１の溝及び第２の溝と直
    交する第３の溝を形成し、前記基板上に複数の超音波発
    振素子を桝目状に形成する工程とを具備する超音波プロ
    ーブヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜４の何れか１項記載の超音波
    プローブヘッドと、 前記超音波プローブヘッドの各超音波発振素子に時系列
    的に順次電圧を印加する手段と、 前記各超音波発振素子が受信した反射波信号を画像処理
    する画像処理手段と、 前記画像処理された反射波信号を画面上に表示するディ
    スプレイとを具備する超音波診断装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (3)

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