JP2002232995A

JP2002232995A - 超音波探触子及びその製造方法

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Publication number: JP2002232995A
Application number: JP2001029296A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ozawa; 仁小澤; Takayoshi Saito; 孝悦斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】より低い形状比の圧電振動子を有する複合圧
電振動体及びその複合圧電振動体を有する超音波探触子
の製造コストを低減した超音波探触子及びその製造方法
を提供する。【解決手段】所定の厚みを有する圧電振動子２０１と
第１の音響整合層２が厚み方向に１次元のつながりを有
した柱状の形状をマトリクス状に設け、圧電振動子１と
第１の音響整合層２の周辺に設けた３次元のつながりを
有した有機高分子材７と、第１の音響整合層２の圧電振
動子１と接していない面に導電性薄膜４を設けた構成を
有している。この構成により、より低い形状比の圧電振
動子１を用いた複合圧電振動体２０を形成することがで
きる。また、圧電振動子１の不要な部分を削除する工程
も必要なくなるため、複合圧電振動体２０を有する超音
波探触子の製造コストも低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
用いられる超音波探触子に係り、より低い形状比の圧電
振動子を有する複合圧電振動体を製造し、かつ、その複
合圧電振動体を有する超音波探触子の製造コストを低減
する超音波探触子及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波探触子及びその製造方法は
特許第１７７５２４８号公報に記載されたものが知られ
ている。図１４に従来の複合圧電振動体を有する超音波
探触子及びその製造方法を示す。

【０００３】図１４（ａ）において、圧電振動子２０１
を、ワックスなどの加熱すると軟化する熱硬化型樹脂２
０２などを用いて平面度及び並行度の良い固定台２０３
に仮接着する。次に、図１４（ｂ）において、圧電振動
子２０１の厚みｔの一部を残して、マトリクス状に形成
しようとする複合圧電振動体２０５（図１４（ｆ）参
照）の厚みｃ以上の厚みａ（ｃ＜ａ＜ｔ）でダイシング
ソーを用いてマトリクス状に切断溝２０４を形成する。
そして、図１４（ｃ）において、ポリウレタンやエポキ
シなどの樹脂２０６を切断溝２０４に充填硬化させる。
樹脂２０６を硬化させた後、図１４（ｄ）において、ワ
ックスなどの熱硬化型樹脂２０２を溶かし、圧電振動子
２０１を裏返しにする。再び、平面度の良い固定台２０
７にワックス等の熱硬化型樹脂２０８などを用いて圧電
振動子２０１を仮接着する。最後に、図１４（ｅ）、図
１４（ｆ）に示すように、形成しようとする複合圧電振
動体２０５の厚みｃ（ｃ＜ａ＜ｔ）となるように、厚め
の刃２０９を用いて不要部分を削り取り、平面度の良い
固定台２０７から剥ぎ取れば、複合圧電振動体２０５が
でき上がる。

【０００４】複合圧電振動体２０５を形成した後は、圧
電振動子２０１を有する一般的な超音波探触子の製造方
法と同じであり、以下にその製造方法を示す（構成及び
製造方法は図示せず）。まず、複合圧電振動体２０５の
両面に電極を形成する。この構成により、複合圧電振動
体２０５に設けた電極間に印可した電気信号により超音
波を発生させたり、逆に受信した超音波を電気信号に変
換できる最も基本的な超音波探触子を製造することがで
きる。しかし、一般的には、複合圧電体２０５の生体側
に一層以上の音響整合層あるいは音響レンズを、また、
複合圧電振動体２０５の背面にバッキング材を各々接着
などにより積層し、超音波探触子を製造する。この構成
により、生体により効率良く超音波を送信したり、逆に
生体からの超音波をより効率良く受信することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波探触子の製造方法においては、形成する圧電振動
子柱２１０の厚みｃに対する幅ｗの形状比Ｒ（ｗ／ｃ）
の圧電振動子柱２１０を形成するためには、より小さい
形状比Ｒ＝ｗ／ａ（＜ｗ／ｃ、但し、ａ＞ｃ）の圧電振
動子柱２１０を形成する必要がある。しかし、ダイシン
グソーを用いて切断溝２０４を形成している最中に、圧
電振動子柱２１０が飛散してしまう問題があった。複合
圧電振動体２０５に設けられた圧電振動子２０１の形状
比は、複合圧電振動体２０５の特性にも大きな影響を与
え、一般的には、より小さい形状比の圧電振動子２０１
を有する複合圧電振動体２０５の方が、より良い特性を
示すことが知られている。したがって、従来の超音波探
触子及びその製造方法においては、より小さい形状比の
圧電振動子２０１を有する複合圧電振動体２０５の製造
が難しいという問題があった。また、従来の超音波探触
子及びその製造方法においては、複合圧電振動体２０５
と超音波探触子の製造は別々であり、通常、複合圧電振
動体２０５を形成した後に、電極や音響整合層などを設
けることにより超音波探触子を製造していたために、複
合圧電振動体２０５を有する超音波探触子の製造には多
くのコストがかかるという問題があった。

【０００６】さらに、従来の超音波探触子及びその製造
方法においては、複合圧電振動体２０５を製造する場合
にも、形成しようとする複合圧電振動体２０５の厚みｃ
以上の厚みａ（但し、ａ＜圧電振動子２０１の厚みｔ）
までダイシングソーを用いて圧電振動子２０１に切断溝
２０４を形成し、切断溝２０４に樹脂２０６を充填、硬
化させた後、不要な厚み分（ｔ−ｃ）だけ削除する必要
があった。そのため、複合圧電振動体２０５の製造にも
多くのコストがかかるという問題があった。

【０００７】本発明は、従来の問題を解決するためにな
されたもので、より低い形状比の圧電振動子２０１を有
する複合圧電振動体２０５及びその複合圧電振動体２０
５を有する超音波探触子及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。また、複合圧電振動体２０５及び複合
圧電振動体２０５を有する超音波探触子の製造コストを
低減することのできる超音波探触子及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探触子
は、圧電振動子と、導電体から成る第１の音響整合層と
の面同士が接合された柱状体を有し、柱状体をマトリク
ス状に複数設け、複数の柱状体の間に有機高分子材を充
填し、第１の音響整合層の圧電振動子と接合されていな
い面に第１の導電性薄膜を形成したものである。

【０００９】この構成により、より小さい形状比の圧電
振動子を有する複合圧電振動体及びその複合圧電振動体
を有する超音波探触子を製造することができる。

【００１０】また、本発明の超音波振動子は、柱状体の
形状が、三角柱、四角柱または円柱である。

【００１１】また、本発明の超音波振動子は、圧電振動
子の厚みをＴ（μｍ）、圧電振動子の幅をｗ（μｍ）お
よび前記第１の音響整合層の厚みをＬ（μｍ）とし、柱
状体の形状比Ｒ＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ）とするとき、形状比Ｒ
を、複数の柱状体のうち、中央部に位置する柱状体で大
きく、かつ外側の柱状体に行くに従い小さく、または、
中央部に位置する柱状体で小さく、かつ外側の柱状体に
行くに従い大きくしたものである。

【００１２】また、本発明の超音波振動子は、複数の柱
状体の間隔を、中央部で狭く、外側に行くに従い広くし
たものである。

【００１３】また、本発明の超音波振動子は、第１の音
響整合層は少なくとも２層で形成されているものであ
る。

【００１４】また、本発明の超音波振動子は、第１の音
響整合層と接合していない圧電振動子の面と有機高分子
材の面との間に、第２の導電性薄膜を介在させたたもの
である。

【００１５】また、本発明の超音波振動子は、第１の音
響整合層は第３の導電性薄膜で包含され、第１の導電性
薄膜と電気的に接続されているものである。

【００１６】また、本発明の超音波振動子は、第１の音
響整合層と接合していない第１の導電性薄膜の面に１層
以上の第２の音響整合層を形成したものである。

【００１７】また、本発明の超音波振動子は、複数の柱
状体を構成する第１の音響整合層のそれぞれの少なくと
も一部が、第１の音響整合層の導電体と同一の導電体を
介してつながっているものである。

【００１８】また、本発明の超音波振動子は、同一の導
電体の前記第１の導電性薄膜からの高さを、中央部に位
置する前記導電体で低く、かつ、外側の前記導電体に行
くに従い高くしたものである。

【００１９】本発明の超音波探触子の製造方法は、第１
の導電性薄膜と第１の音響整合層と圧電振動子とを順次
積層して第１の積層体を形成する工程と、第１の積層体
を固定台に固定する工程と、圧電振動子および第１の音
響整合層に切断溝をマトリクス状に形成する工程と、切
断溝に有機高分子材を充填する工程と、切断溝によって
形成された圧電振動子の第１の音響整合層と接合する面
と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２の導電性薄
膜を、反対側のそれぞれの面に形成する工程とを備えた
ものである。

【００２０】この構成により、音響整合層にも切断溝を
形成するため、圧電振動子の厚み分まで完全に圧電振動
子に切り込むことが可能となり、圧電振動子の不要な部
分を削除する工程がなくなり、複合圧電振動体および複
合圧電振動体を有する超音波の製造コストを低減するこ
とができる。また、より小さい形状比の圧電振動子をを
有する複合圧電振動体を製造することもできる。

【００２１】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、圧電振動子および前記第１の音響整合層に切断溝を
マトリクス状に形成する工程において、第１の音響整合
層の一部を残すものである。

【００２２】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、圧電振動子および前記第１の音響整合層に切断溝を
マトリクス状に形成する工程において、エキシマレーザ
を照射して切断溝を形成するものである。

【００２３】本発明の超音波探触子の製造方法は、第１
の導電性薄膜と２層以上の第２の音響整合層と第１の音
響整合層と圧電振動子とを順次積層して第１の積層体を
形成する工程と、第１の積層体を固定台に固定する工程
と、圧電振動子および第１の音響整合層のみに切断溝を
マトリクス状に形成する工程と、切断溝に有機高分子材
を充填する工程と、切断溝によって形成された圧電振動
子の第１の音響整合層と接合する面と反対側のそれぞれ
の面同士を接続する第２の導電性薄膜を、反対側のそれ
ぞれの面に形成する工程とを備えたものである。

【００２４】この構成により、音響整合層にも切断溝を
形成するため、圧電振動子の厚み分まで圧電振動子に切
り込むことが可能となり、圧電振動子の不要な部分を削
除する工程がなくなり、複合圧電振動体および複合圧電
振動体を有する超音波の製造コストを低減することがで
きる。また、より小さい形状比の圧電振動子をを有する
複合圧電振動体を製造することもできる。

【００２５】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、第２の導電性薄膜を形成する工程の代わりに、バッ
キング材を形成する工程を備えたものである。

【００２６】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、第２の導電性薄膜の上にバッキング材を積層する工
程を備えたものである。

【００２７】本発明の超音波探触子の製造方法は、第１
の音響整合層と圧電振動子とを順次積層して第１の積層
体を形成する工程と、第１の積層体を固定台に固定する
工程と、圧電振動子に切断溝をマトリクス状に形成する
工程と、切断溝に有機高分子材を充填する工程と、切断
溝によって形成された圧電振動子の第１の音響整合層と
接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２
の導電性薄膜を、反対側のそれぞれの面に形成する工程
とを備えたものである。

【００２８】この構成により、圧電振動子の厚み分まで
圧電振動子に切り込むことが可能となり、圧電振動子の
不要な部分を削除する工程がなくなり、複合圧電振動体
及び複合圧電振動体を有する超音波探触子の製造コスト
を低減することができる。また、より小さい形状比の圧
電振動子を有する複合圧電振動体も製造することもでき
る。

【００２９】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、圧電振動子に切断溝をマトリクス状に形成する工程
において、前記圧電振動子の一部を残したものである。

【００３０】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、第１の積層体を形成する工程の代わりに、第２の音
響整合層と第１の導電性薄膜と第１の音響整合層と圧電
振動子とを順次積層した第２の積層体を形成する工程を
備え、第１の積層体の代わりに第２の積層体を固定台に
固定する工程を備えたものである。

【００３１】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、切断溝に前記有機高分子材を充填する工程と、切断
溝によって形成された圧電振動子の第１の音響整合層と
接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続するバッ
キング材を、反対側のそれぞれの面に積層する工程を備
えたものである。

【００３２】本発明の超音波探触子の製造方法は、第１
の導電性薄膜と圧電振動子とを順次積層して第１の積層
体を形成する工程と、第１の積層体を固定台に固定する
工程と、圧電振動子に切断溝をマトリクス状に形成する
工程と、切断溝に有機高分子材を充填する工程と、切断
溝によって形成された圧電振動子の第１の導電性薄膜と
接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２
の導電性薄膜を、反対側のそれぞれの面に形成する工程
とを備えたものである。

【００３３】この構成により、圧電振動子の厚み分まで
圧電振動子に切り込むことが可能となり、圧電振動子の
不要な部分を削除する工程がなくなり、複合圧電振動体
及び複合圧電振動体を有する超音波探触子の製造コスト
を低減することができる。また、より小さい形状比の圧
電振動子を有する複合圧電振動体も製造することもでき
る。

【００３４】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、圧電振動子に切断溝をマトリクス状に形成する工程
において、圧電振動子の一部を残したものである。

【００３５】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、第１の積層体を形成する工程の代わりに、２層以上
の第１の音響整合層と第１の導電性薄膜と圧電振動子と
を順次積層した第２の積層体を形成する工程を備え、第
１の積層体の代わりに第２の積層体を固定台に固定する
工程を備えたたものである。

【００３６】また、本発明の超音波探触子の製造方法
は、第２の導電性薄膜を積層する工程の代わりに、第３
の導電性薄膜で包含された第１の音響整合層を積層する
工程を備えたものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００３８】本発明の第１の実施の形態の超音波探触子
を図１に示す。図１において、圧電振動子１は、印加さ
れた電気信号により超音波を発生させたり、逆に受信し
た超音波を電気信号に変換する作用を有する。電気信号
を超音波に、あるいは超音波を電気信号に変換する効率
の良さは、電気機械結合係数によって表される。一般的
に、複合圧電振動体の電気機械結合係数は、複合圧電振
動体を構成する圧電振動子単体の電気機械結合係数より
も高くなり、電気機械結合係数の高い圧電振動子によっ
て構成された複合圧電振動体の電気機械結合係数は、よ
り高くなることが知られている。したがって、圧電振動
子１の好適な材料としては、電気機械結合係数の大きい
チタン酸ジルコン酸鉛系やチタン酸鉛系の圧電性セラミ
ックがよい。その他にも、圧電振動子１の材料として
は、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛の固溶体単結晶などで
もよい。また、圧電振動子１の両面には、メッキ、スパ
ッタ、あるいは焼き付けなどにより電極（図示せず）を
設ける。電極の材料は、金、銀等の金属である。

【００３９】圧電振動子１は、厚み方向に１次元のつな
がりを有した柱状の形状を、２次元に複数個任意の間隔
で配列されており、有機高分子材７は圧電振動子１の側
面を覆うように３次元的なつながりを有した構成になっ
ている。この構成は、いわゆる１−３型の複合圧電振動
体２０となる。有機高分子材７は、エポキシ樹脂やシリ
コンゴム、あるいは多数の中空状の微粒子を包含するエ
ポキシ樹脂等の高分子材料である。

【００４０】第１の音響整合層２が、２次元的に複数個
配列した柱状の圧電振動子１の一方の面にほぼ同じ間隔
で接着するなどにより２次元的に複数個配列して設けら
れている。この第１の音響整合層２は、導電性を有する
グラファイトなどの材料を用いる。圧電振動子１と対向
する第１の音響整合層２のもう一方の面には、銅、金、
銀、ニッケルなどの薄い第１の導電性薄膜４を接着など
により設ける。この第１の導電性薄膜４は、音響的な影
響をなくすために、できる限り薄く、例えば、５０分の
１波長以下の厚みにすると良い。以上の構成により、圧
電振動子１と導電性を有する第１の音響整合層２と第１
の導電性薄膜４とは電気的に接続される。以上説明した
ように、圧電振動子１と導電体から成る第１の音響整合
層との面同士が接合された柱状体を有し、この柱状体を
マトリクス状に複数設け、複数の柱状体の間に有機高分
子材を充填し、第１の音響整合層２の圧電振動子と接合
されていない面に第１の導電性薄膜４を形成する。一
方、第１の音響整合層と接合していない圧電振動子の面
と有機高分子材の面とに、第２の導電性薄膜５が形成さ
れる。この構成により、圧電振動子１と第２の導電性薄
膜５は電気的に接続される。なお、第１の導電性薄膜４
及び第２の導電性薄膜５には、圧電振動子１や第１の音
響整合層２よりも延出して信号取り出し部（図示せず）
が形成されていてもよい。

【００４１】圧電振動子１と有機高分子材７は、一体の
複合圧電振動体２０となっている。また、第１の音響整
合層２は、単体として機能するのではなく、複合圧電振
動体２０と同様に、第１の音響整合層２と有機高分子材
７の複合体として音響整合層の機能を有する構成とな
る。したがって、第１の音響整合層２と有機高分子材７
の複合体として扱うことになるので、この複合体の音速
を基本に厚みを設定、一般的には、４分の１波長の厚み
に設定することになる。なお、図１においては、第１の
音響整合層２は一層の場合を示したが、第１の音響整合
層２は少なくとも２層で形成しても良い。但し、生体側
に行くに従い、第１の音響整合層２の音響インピーダン
スは、生体の音響インピーダンスに近づくようにする。

【００４２】以上のように構成された超音波探触子の動
作を説明する。第１の導電性薄膜４と第２導電性薄膜５
に電気信号を印加すると、導体である第１の音響整合層
２を通して圧電振動子１が機械振動し、それに伴って有
機高分子材７も圧電振動子１と一体となってほぼ同位相
で振動し、超音波を発生する。振動する周波数は、圧電
振動子１と有機高分子材７が一体となった複合圧電振動
体２０の厚みにより決定される。したがって、圧電振動
子１の厚みＴは、所望の複合圧電振動体２０の厚みにな
るように設定すればよい。次に発生した超音波は、第１
の音響整合層２を通し、接触する生体内 (図示せず) に
送出される。生体内に送出された超音波は、生体内の組
織の音響インピーダンスの差から、その境界で反射し、
再び圧電振動子１を含む複合圧電振動体２０に受信され
る。

【００４３】なお、第１の実施の形態では、圧電振動子
１及び第１の音響整合層２の柱を四角柱とした場合につ
いて説明したが、この他、三角柱や円柱にした構成とし
ても、超音波探触子として同様に動作する。また、第１
の実施の形態では、圧電振動子１と第１の音響整合層２
の柱の形状比Ｒ＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ）（但し、圧電振動子の
厚みＴ、幅ｗ、及び第１の音響整合層の厚みＬとす
る。）は任意であるとしたが、圧電振動子１の厚みをＴ
（μｍ）、圧電振動子１の幅をｗ（μｍ）および第１の
音響整合層２の厚みをＬ（μｍ）とし、柱状体の形状比
Ｒ＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ）とするとき、形状比Ｒを、複数の柱
状体のうち、中央部に位置する柱状体で大きく、かつ外
側の柱状体に行くに従い小さく、または、中央部に位置
する柱状体で小さく、かつ外側の柱状体に行くに従い大
きくするようにしてもよい。さらに、第１の実施の形態
では、複数の柱状体の間隔ｂを、中央部で狭く、外側に
行くに従い広くするようにしても良い。以上のように、
圧電振動子１と第１の音響整合層２の柱の形状比Ｒ＝ｗ
／（Ｔ＋Ｌ）を変えても、また、柱のピッチｐを変えて
も同様に動作する。

【００４４】すなわち、圧電振動子の厚みＴ、第１の音
響整合層の厚みＬ、第１の音響整合層と接する導電体の
厚みＬｍ（＜Ｌ）、圧電振動子の幅ｗ、柱状体の間隔ｂ
を設定としたときに、圧電振動子１と第１の音響整合層
２の柱状体の形状比Ｒは、（１）第１の音響整合層と接する導電体がないとき：Ｒ
＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ）、（２）第１の音響整合層と接する導電体があるとき：Ｒ
＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ−Ｌｍ）となる。実施例１圧電振動子の厚みＴ＝３００μｍ、第１の音響整合層の
厚みＬ＝１００μｍ、第１の音響整合層と接する導電体
の厚みＬｍ＝８０μｍ（一定）としたときに、 (ｉ)中央部での圧電振動子の幅ｗ＝５０μｍとすれば、
形状比Ｒ＝５０／（３００＋１００−８０）＝０．１５
６であり、 (ii)最も外側での圧電振動子の幅ｗ＝１００μｍとすれ
ば、形状比Ｒ＝１００／（３００＋１００−８０）＝
０．３１３である。

【００４５】中央部と外側での圧電振動子の幅ｗは、直
線的あるいは２次曲線的に変化させることができる。実施例２中央部での柱状体の間隔ｂ＝５０μｍ、最も外側での柱状体の間隔ｂ＝１００μｍ、中央部と外側での柱状体の間隔ｂは、直線的あるいは２
次曲線的に変化させることができる。実施例３圧電振動子の厚みＴ＝３００μｍ、第１の音響整合層の
厚みＬ＝１００μｍ、中央部での圧電振動子の幅ｗ＝５
０μｍ（一定）としたときに、中央部での第１の音響整
合層と接する導電体の厚みＬｍ＝８０μｍとすれば、形
状比Ｒ＝５０／（３００＋１００−８０）＝０．１５６
であり、最も外側での第１の音響整合層と接する導電体
の厚みＬｍ＝４０μｍとすれば、形状比Ｒ＝５０／（３
００＋１００−４０）＝０．１４である。

【００４６】中央部と外側での第１の音響整合層と接す
る導電体の厚みＬｍは、直線的あるいは２次曲線的に変
化させることができる。

【００４７】さらに、第１の実施の形態では、図８に示
すように、複数の柱状体を構成する第１の音響整合層２
のそれぞれの少なくとも一部が、第１の音響整合層２の
導電体と同一の導電体を介してつながった構成としても
良い。また、図１３に示すように、同一の導電体の第１
の導電性薄膜からの高さを、中央部に位置する導電体で
低く、かつ、外側の導電体に行くに従い高くした構成と
しても良い。

【００４８】さらに、第１の実施の形態では、第１の音
響整合層２は、第３の導電性薄膜で包含され、第１の導
電性薄膜と電気的に接続される構成にしても良い。この
構成によって、圧電振動子１及び導電性薄膜４と電気的
に接続することができるために、導電性を有する音響整
合層と同様の効果を得ることができる。

【００４９】また、第１の音響整合層２と接していない
第１の導電性薄膜４の面に１層以上の第２の音響整合層
（図示せず）を形成しても良い。第２の音響整合層は、
エポキシ樹脂やプラスチック材などの材料であり、導電
性を有する必要はない。第２の音響整合層の音響インピ
ーダンスは、第１の音響整合層２の音響インピーダンス
と生体の音響インピーダンスの間の値である。以上の構
成においても、同様に動作する。なお、第２の音響整合
層は、導電性薄膜４にあらかじめ設けられており、音響
整合層としてだけでなく、導電性薄膜４の片面に施され
た絶縁処理のための絶縁物として設けられていてもよ
い。また、導電性薄膜５の片面にも、同様の絶縁処理が
設けられていても良い。

【００５０】さらに、第２の音響整合層の前面に、音響
レンズ（図示せず）を設けることもできる。音響レンズ
は、凹面あるいは凸面形状であり、超音波を収束させる
作用を有する。音響レンズの音響インピーダンスは、生
体の音響インピーダンスに近く、減衰の低いシリコーン
ゴムなどが用いられる。また、一般的に複合圧電振動体
２０は、圧電振動子１の柱の間に有機高分子材７を設け
た構成となっているためフレキシブルである。この特性
を利用して、音響レンズを設けることなく、複合圧電振
動体２０を凹面形状に変形させることにより、超音波を
収束させることができる。第１の実施の形態では、変形
させにくいグラファイトなどの第１の音響整合層２も柱
状とするため、複合圧電振動体２０と同様に変形が容易
になり、凹面形状にすることにより超音波を収束させる
ことができる。

【００５１】また、圧電振動子の背面に、バッキング材
(図示せず)を設けても良い。バッキング材は、圧電振動
子１の背面に伝播する不要な振動を抑え、生体内に超音
波を効率良く伝播させる作用を有する。

【００５２】このような本発明の第１の実施の形態によ
れば、マトリクス状に設けた圧電振動子１と第１の音響
整合層２の柱の周辺に３次元的に有機高分子材７を設け
ることにより複合圧電振動体２０を形成したために、よ
り小さい形状比の圧電振動子１を用いた複合圧電振動体
２０を形成することができる。

【００５３】次に、本発明の第２の実施の形態の超音波
探触子の製造方法を図２乃至図４に示す。

【００５４】図２乃至図４において、圧電振動子１、第
１の音響整合層２、第１の導電性薄膜４、第２の導電性
薄膜５は、本発明の第１の実施の形態と同じであるの
で、説明は省略する。

【００５５】図２において、所定の厚みを有する第１の
導電性薄膜４、第１の音響整合層２、圧電振動子１を順
次積層し、第１の積層体２１を形成する工程を示す。こ
の工程は、従来の超音波探触子の製造方法における複合
圧電振動体２０５（図１４（ｆ）参照）を製造した後に
発生する工程に類似しているが、本発明の第２の実施の
形態では、複合圧電振動体と超音波探触子を同時に製造
するために、第１の導電性薄膜４と第１の音響整合層２
と圧電振動子１とを接着などにより仮接続し、順次積層
して第１の積層体２１を形成する。第１の積層体２１を
平面度及び並行度のよい固定台９の上に設置した後、第
１の積層体２１とほぼおなじ形状の中空部を有する筒状
の保持台１０を固定台９に嵌め合わせる。保持台１０の
中空部とほぼ等しい形状を有する棒状の加圧棒１１を保
持台１０の中空部上部より挿入し、第１の積層体２１を
加圧する。圧電振動子１と第１の音響整合層２の仮接続
に使用した樹脂を硬化させた後、加圧棒１１、保持台１
０、固定台９を順次取り外し、第１の積層体２１を取り
出す。なお、固定台９、保持台１０、加圧棒１１の材料
は、ステンレスなどの変形しにくい合金がよい。

【００５６】次に、図３において、第１の音響整合層２
と接しない第１の導電性薄膜４の一面を固定台１２に置
き、第１の積層体２１を固定台１２に固定する工程と、
所定の厚みだけ圧電振動子１および第１の音響整合層２
に切断溝６をマトリクス状に形成する工程を示す。

【００５７】第１の積層体２１を固定台に固定する。音
響整合層２と接していない導電性薄膜４の一面は、ある
設定温度以上で粘着性を失う感温性両面テープやワック
ス等の樹脂（図示せず）を用いて固定台１２に固定す
る。固定台１２は、固定台９と同様に平面度及び並行度
の良い台である。また、固定台１２の材料も固定台９と
同じ材料である。なお、感温性両面テープやワックスな
どの樹脂の設定温度は、圧電振動子１のキュリー点の半
分以下となるように設定する。圧電振動子１のキュリー
点は、圧電振動子１毎に異なるが、たとえば、キュリー
点が３００℃である場合には、圧電振動子１にかける温
度は、１５０℃以下にすると良い。

【００５８】次に、ダイシングソー（図示せず）を用い
て、その刃（ブレードと呼ばれる。図示せず）を高速回
転させることによって、ブレード幅ｂにほぼ等しい幅を
有する直線の切断溝６を形成する。複数の直線の切断溝
６が、所定のピッチｐ（圧電振動子１の柱の幅ｗ＋ブレ
ードの幅ｂ）で、所定の厚み分（圧電振動子１の厚みＴ
＋第１の音響整合層２の厚みＬ）だけ切り込むことより
形成される。なお、ピッチｐは一定ではなく、圧電振動
子１の中央部で小さく、端部に行くほど大きくなるよう
に設定してもよい。

【００５９】次に、第１の積層体２１を直角方向に向き
を変え、再びダイシングソーを用いて、ブレードを高速
回転させることによって、図３（ａ）に示すようにマト
リクス状に切断溝６を形成する。なお、ピッチｐは一定
ではなく、圧電振動子１の中央部で小さく、端部に行く
ほど大きくなるように設定してもよい。また、第１の積
層体２１を任意の向きに変え切断溝６を形成することに
より、三角柱や四角柱の柱を形成することができる。例
えば、圧電振動子１の厚みＴを３００μｍ、第１の音響
整合層の厚みＬを１００μｍ、ピッチを１００μｍ、ブ
レードの厚みｂを５０μｍとすれば、圧電振動子１の幅
ｗ＝５０μｍ、形状比Ｒ＝ｗ／（Ｔ＋Ｌ）＝０．１２５
の圧電振動子１及び第１の音響整合層２の柱が形成され
る。

【００６０】なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側面図
である。

【００６１】次に、図４において、切断溝６に有機高分
子材７を充填する工程と、切断溝６によって形成された
圧電振動子１の第１の音響整合層と接する面と反対側の
それぞれの面同士を接続する第２の導電性薄膜５を反対
側のそれぞれの面に形成する工程とを示す。

【００６２】第１の積層体２１を固定台９の上に置き、
圧電振動子１及び第１の音響整合層２に形成された切断
溝６にエポキシ樹脂、シリコーンゴム等の有機高分子材
７を主に充填する。なお、有機高分子材７としては、多
数の中空状の微粒子を包含するエポキシ樹脂等の高分子
材料でもよい。

【００６３】切断溝６に有機高分子材７を充填した後、
圧電振動子１及び有機高分子材７に接する面に第２の導
電性薄膜５を形成する。第２の導電性薄膜５には、第１
の積層体２１よりも延出して信号取り出し部が形成され
ている。第１の積層体２１とほぼおなじ形状の中空部を
有する筒状の保持台１０を固定台９に嵌め合わせる。保
持台１０の中空部とほぼ等しい形状を有する棒状の加圧
棒１１を保持台１０の中空部上部より挿入し、超音波探
触子を加圧する。

【００６４】最後に、有機高分子材７を硬化させた後、
加圧棒１１、保持台１０、固定台９を順次取り外すこと
により、図１に示す複合圧電振動体２０を有する超音波
探触子を簡単に取り出すことができる。以上のように構
成された超音波探触子の動作については、第１の実施の
形態と同じであるため説明は省略する。

【００６５】なお、第２の実施の形態では、第１の導電
性薄膜４と第１の音響整合層２と圧電振動子１を順次積
層する工程を有しているが、第２の音響整合層（図示せ
ず）と導電性薄膜４と第１の音響整合層２と圧電振動子
１を順次積層し、積層体を形成する工程としても、同様
の製造方法が可能である。第２の音響整合層について
は、第１の実施の形態と同じであるので説明は省略す
る。

【００６６】また、第２の実施の形態では、圧電振動子
１の厚みＴと、第１の音響整合層２の厚みＬ分だけマト
リクス状の切断溝６を形成したが、圧電振動子１および
第１の音響整合層２に切断溝をマトリクス状に形成する
工程において、第１の音響整合層２の一部を残すことも
可能である。この場合、第１の音響整合層２に形成する
切断溝の厚みｈ（ｈ＜Ｌ）を用いると、圧電振動子１と
第１の音響整合層２の柱の形状比Ｒ＝ｗ／（Ｔ＋ｈ）と
なる。さらに、図１３に示すように第１の音響整合層の
切断溝の厚みｈを中央部で大きく、端部ヘいくに従って
小さくすることができる。

【００６７】さらに、第２の実施の形態では、ダイシン
グソーを用いて圧電振動子１及び第１の音響整合層２に
マトリクス状の切断溝６を形成したが、圧電振動子１お
よび第１の音響整合層２に切断溝をマトリクス状に形成
する工程において、エキシマレーザを照射して切断溝を
形成することができる。すなわち、波長０．５μｍ以下
のエキシマレーザを圧電振動子１及び第１の音響整合層
２に数百から数千回照射することによって、圧電振動子
１及び第１の音響整合層２に所望の深さ、幅の形状の切
断溝６を形成する工程を用いても、同様の製造方法が可
能である。

【００６８】また、第２の実施の形態では、第１の導電
性薄膜４と第１の音響整合層２と圧電振動子１を積層し
ているが、第１の導電性薄膜４と２層以上の第２の音響
整合層と第１の音響整合層２と圧電振動子１とを順次積
層して積層体を形成する工程を用いても同様の製造方法
が可能である。但し、音響整合層の音響インピーダンス
は、生体に近づくにつれて生体の音響インピーダンスに
近づくようにする。この構成により、圧電振動子１、第
１の音響整合層２、２層以上の導電性を有する第２の音
響整合層及び第１の導電性薄膜４を電気的に接続するこ
とができる。さらに、圧電振動子１及び第１の音響整合
層２のみに切断溝６をマトリクス状に形成する工程とし
ても同様の製造方法が可能である。

【００６９】以上のように構成された超音波探触子の動
作について説明する。導電性薄膜４と導電性薄膜５に電
気信号を印加すると、導電性を有する２層以上の音響整
合層と導体である第１の音響整合層２を通して圧電振動
子１が機械振動し、それに伴って有機高分子材７も圧電
振動子１と一体となってほぼ同位相で振動し、超音波を
発生することができる。

【００７０】また、第２の実施の形態では、切断溝６に
有機高分子材７を充填する工程と、切断溝６によって形
成された圧電振動子１の第１の音響整合層２と接合する
面と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２の導電性
薄膜５を、反対側のそれぞれの面に形成する工程を有し
ているが、第２の導電性薄膜５を形成する工程に代わり
に、導電性を有するバッキング材（図示せず）あるい
は、圧電振動子１及び有機高分子材７と接する面に導電
体もしくは導電性薄膜で包含されたバッキング材を積層
する工程としても同様の製造方法が可能である。この構
成により、圧電振動子１と導電性を有するバッキング
材、あるいは導電体もしくは導電性薄膜で包含されたバ
ッキング材とを電気的に接続することができる。

【００７１】以上のように構成された超音波探触子の動
作について説明する。導電性薄膜４と導電性を有するバ
ッキング材に電気信号を印加すると、導体である第１の
音響整合層２を通して圧電振動子１が機械振動し、それ
に伴って有機高分子材７も圧電振動子１と一体となって
ほぼ同位相で振動し、超音波を発生することができる。
さらに、第２の導電性薄膜５の上にバッキング材を積層
しても同様の製造方法が可能である。また、超音波探触
子の動作も同様である。

【００７２】このような本発明の第２の実施の形態によ
れば、圧電振動子１の厚み分まで圧電振動子１に切り込
むことが可能となり、圧電振動子１の不要な部分を削除
する工程がなくなり、複合圧電振動体２０及び複合圧電
振動体２０を有する超音波探触子の製造コストを低減す
ることができる。また、より小さい形状比の圧電振動子
１を有する複合圧電振動体２０を含む超音波探触子を製
造することもできる。

【００７３】次に、本発明の第３の実施の形態の超音波
探触子の製造方法を図５乃至図８に示す。

【００７４】図５乃至図８において、圧電振動子１、第
１の音響整合層２及び導電性薄膜５は、本発明の第１の
実施の形態と同じであるので、説明は省略する。また、
固定台９、保持台１０、加圧棒１１、固定台１２は、本
発明の第２の実施の形態と同じであるので、説明は省略
する。

【００７５】まず、図５において、第１の音響整合層２
と圧電振動子１を接着などに仮接続して順次積層し、第
１の積層体２２を形成する工程を示す。第１の積層体２
２を平面度及び並行度のよい固定台９の上に設置した
後、第２の積層体２２とほぼおなじ形状の中空部を有す
る筒状の保持台１０を固定台９に嵌め合わせる。保持台
１０の中空部とほぼ等しい形状を有する棒状の加圧棒１
１を保持台１０の中空部上部より挿入し、第１の積層体
２１を加圧する。圧電振動子１と第１の音響整合層２の
仮接続に使用した樹脂を硬化させた後、加圧棒１１、保
持台１０、固定台９を順次取り外し、第１の積層体２２
を取り出す。

【００７６】次に、図６において、圧電振動子１と接し
ていない第１の音響整合層２の一面を固定台１２に置
き、第１の積層体２２を固定台１２に固定する工程と、
所定の厚みだけ圧電振動子１に切断溝６をマトリクス状
に形成する工程を示す。

【００７７】圧電振動子１と接していない第１の音響整
合層２の一面は、ある設定温度以上で粘着性を失う感温
性両面テープやワックス等の樹脂（図示せず）を用いて
固定台１２に固定する。次に、圧電振動子１にダイシン
グソー（図示せず）を用いて、その刃（図示せず）を高
速回転させることによって、ブレード幅ｂにほぼ等しい
幅を有する直線の切断溝６を形成する。複数の直線の切
断溝６が、所定のピッチｐ（圧電振動子１の柱の幅ｗ＋
ブレードの幅ｂ）で、所定の厚み分（圧電振動子１の厚
みＴ）だけ切り込むことより形成される。なお、ピッチ
ｐは一定ではなく、圧電振動子１の中央部で小さく、端
部に行くほど大きくなるように設定してもよい。

【００７８】次に、第１の積層体２２を直角方向に向き
を変え、ダイシングソーを用いて、ブレードを高速回転
させることによって、マトリクス状に切断溝６を形成す
る。マトリクス状に形成された切断溝６は、図３（ａ）
と同様である。この工程では、例えば、圧電振動子１の
厚みＴを３００μｍ、ピッチを１００μｍ、ブレードの
厚みｂを５０μｍとすれば、圧電振動子１の幅ｗ＝５０
μｍ、形状比ｗ／Ｔ＝０．１６７の圧電振動子１の柱が
形成される。なお、ピッチｐは一定ではなく、圧電振動
子１の中央部で短く、端部に行くほど広くなるように設
定してもよい。

【００７９】次に、図７において、切断溝６に有機高分
子材７を充填する工程と、切断溝６によって形成された
圧電振動子１の第１の音響整合層２と接合する面と反対
側のそれぞれの面同士を接続する第２の導電性薄膜５
を、反対側のそれぞれの面に形成する工程を示す。

【００８０】第１の積層体２２を固定台９の上に置き、
圧電振動子１に形成された切断溝６にエポキシ樹脂、シ
リコーンゴム等の有機高分子材７を主に充填する。な
お、有機高分子材７としては、多数の中空状の微粒子を
包含するエポキシ樹脂等の高分子材料でもよい。

【００８１】切断溝６に有機高分子材７を充填した後、
切断溝６によって形成された圧電振動子１の第１の音響
整合層２と接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接
続する第２の導電性薄膜５を、反対側のそれぞれの面に
形成する。第２の導電性薄膜５には、第１の積層体２２
よりも延出して信号取り出し部が形成されている。第１
の積層体２２とほぼおなじ形状の中空部を有する筒状の
保持台１０を固定台９に嵌め合わせる。保持台１０の中
空部とほぼ等しい形状を有する棒状の加圧棒１１を保持
台１０の中空部上部より挿入し、超音波探触子を加圧す
る。

【００８２】最後に、図８において、有機高分子材７を
硬化させた後、加圧棒１１、保持台１０、固定台９を順
次取り外すことにより、複合圧電振動体２０を有する超
音波探触子を簡単に取り出すことができる。

【００８３】以上のように構成された超音波探触子の動
作について説明する。導電性を有する第１の音響整合層
２と導電性薄膜５に電気信号を印可すると、圧電振動子
１が機械振動し、それに伴って有機高分子材７も圧電振
動子１と一体となってほぼ同位相で振動し、超音波を発
生することができる。

【００８４】なお、第３実施の形態では、圧電振動子１
の厚みＴだけマトリクス状に切断溝６を形成したが、圧
電振動子１に切断溝６をマトリックス状に形成する工程
において、圧電振動子１の一部を残して切断溝６を形成
しても同様の製造方法が可能である。但し、圧電振動子
１の厚みＴの４／５以上は切り込みをいれ切断溝６を形
成するとよい。この構成では、例えば、圧電振動子１の
厚みＴを３００μｍ、ピッチを１００μｍ、ブレードの
厚みｂを５０μｍとしたときに、圧電振動子１の厚みＴ
の４／５、つまり、２４０μｍまで切り込みを入れた場
合、圧電振動子１の幅ｗ＝５０μｍ、形状比Ｒ＝ｗ／Ｔ
＝５０／２４０＝０．２０８の圧電振動子１の柱が形成
される。

【００８５】また、第３の実施の形態では、第１の音響
整合層２と圧電振動子１とを積層し、第１の積層体２２
を形成する工程を有していたが、第１の積層体２２を形
成する工程の代わりに、第２の音響整合層（図示せず）
と第１の導電性薄膜４と第１の音響整合層２と圧電振動
子１を順次積層した第２の積層体を形成する工程として
も同様の製造方法が可能である。また、超音波探触子の
動作も第２の実施の形態と同様である。

【００８６】また、第３の実施の形態では、切断溝６に
よって形成された圧電振動子１の第１の音響整合層２と
接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２
の導電性薄膜５を、反対側のそれぞれの面に形成してい
るが、第２の導電性薄膜５に代えて、導電性を有するバ
ッキング材（(図示せず)あるいは、圧電振動子１及び有
機高分子材７と接する面に導電体もしくは導電性薄膜で
包含されたバッキング材を積層する工程としても同様の
製造方法が可能である。

【００８７】以上のように構成された超音波探触子の動
作について説明する。導電性を有する第１の音響整合層
２と導電性を有するバッキング材に電気信号を印加する
と、圧電振動子１が機械振動し、それに伴って有機高分
子材７も圧電振動子１と一体となってほぼ同位相で振動
し、超音波を発生することができる。

【００８８】このような本発明の第３の実施の形態によ
れば、圧電振動子１の厚み分まで圧電振動子１に切り込
むことが可能となり、圧電振動子１の不要な部分を削除
する工程がなくなり、複合圧電振動体及び複合圧電振動
体を有する超音波探触子の製造コストを低減することが
できる。また、より低い形状比の圧電振動子１を有する
複合圧電振動体２０を有する超音波探触子を製造するこ
ともできる。

【００８９】次に、本発明の第４の実施の形態の超音波
探触子の製造方法を図９乃至図１２に示す。図９乃至図
１２において、圧電振動子１、導電性薄膜４及び導電性
薄膜５は、本発明の第１の実施の形態と同じであるの
で、説明は省略する。また、固定台９、保持台１０、加
圧棒１１、固定台１２は、本発明の第２の実施の形態と
同じであるので、説明は省略する。

【００９０】まず、図９において、第１の導電性薄膜４
と圧電振動子１とを順次積層して第１の積層体２３を形
成する工程を示す。

【００９１】第１の導電性薄膜４と圧電振動子１とを接
着などにより仮接続し、第１の積層体２３を形成する。
第１の積層体２３を平面度及び並行度のよい固定台９の
上に設置した後、第１の積層体２３とほぼおなじ形状の
中空部を有する筒状の保持台１０を固定台９に嵌め合わ
せる。保持台１０の中空部とほぼ等しい形状を有する棒
状の加圧棒１１を保持台１０の中空部上部より挿入し、
第１の積層体２３を加圧する。圧電振動子１と導電性薄
膜４の仮接続に使用した樹脂を硬化させた後、加圧棒１
１、保持台１０、固定台９を順次取り外し、第１の積層
体２３を取り出す。

【００９２】次に、図１０において、圧電振動子１と接
していない第１の導電性薄膜４の一面を固定台１２に置
き、第１の積層体２３を固定台９に固定する工程と、所
定の厚みだけ圧電振動子１に切断溝６をマトリクス状に
形成する工程を示す。

【００９３】圧電振動子１と接していない第１の導電性
薄膜４の一面は、ある設定温度以上で粘着性を失う感温
性両面テープやワックス等の樹脂(図示せず)を用いて固
定台１２に固定する。固定台１２は、固定台９と同様に
平面度及び並行度の良い台である。なお、感温性両面テ
ープやワックスなどの樹脂の設定温度は、圧電振動子１
のキュリー点の半分以下となるように設定する。

【００９４】次に、圧電振動子１にダイシングソー（図
示せず）を用いて、その刃（図示せず）を高速回転させ
ることによって、ブレード幅ｂにほぼ等しい幅を有する
直線の切断溝６を形成する。複数の直線の切断溝６が、
所定のピッチｐ（圧電振動子１の柱の幅ｗ＋ブレードの
幅ｂ）で、所定の厚み分（圧電振動子１の厚みＴ）だけ
切り込むことより形成される。なお、ピッチｐは一定で
はなく、圧電振動子１の中央部で小さく、端部に行くほ
ど大きくなるように設定してもよい。

【００９５】次に、積層体２３を直角方向に向きを変
え、ダイシングソーを用いて、ブレードを高速回転させ
ることによって、マトリクス状に切断溝６を形成する。
マトリクス状に形成された切断溝６は、図３（ａ）と同
様である。なお、ピッチｐは一定ではなく、圧電振動子
１の中央部で小さく、端部に行くほど大きくなるように
設定してもよい。

【００９６】次に、図１１において、切断溝６に有機高
分子材７を充填する工程と、切断溝６によって形成され
た圧電振動子１の第１の導電性薄膜４と接合する面と反
対側のそれぞれの面同士を接続する第２の導電性薄膜５
を、反対側のそれぞれの面に形成する工程を示す。

【００９７】第１の積層体２３を固定台９の上に置き、
圧電振動子１に形成された切断溝６にエポキシ樹脂、シ
リコーンゴム等の有機高分子材７を主に充填する。な
お、有機高分子材７としては、多数の中空状の微粒子を
包含するエポキシ樹脂等の高分子材料でもよい。

【００９８】切断溝６に有機高分子材７を充填した後、
切断溝６によって形成された圧電振動子１の第１の導電
性薄膜４と接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接
続する第２の導電性薄膜５を、反対側のそれぞれの面に
形成する。導電性薄膜５には、第１の積層体２３よりも
延出して信号取り出し部が形成されている。第１の積層
体２３とほぼおなじ形状の中空部を有する筒状の保持台
１０を固定台９に嵌め合わせる。保持台１０の中空部と
ほぼ等しい形状を有する棒状の加圧棒１１を保持台１０
の中空部上部より挿入し、超音波探触子を加圧する。

【００９９】最後に、図１２において、有機高分子材７
を硬化させた後、加圧棒１１、保持台１０、固定台９を
順次取り外すことにより、複合圧電振動体２０を有する
超音波探触子を簡単に取り出すことができる。

【０１００】以上のように構成された超音波探触子の動
作について説明する。第１の導電性薄膜４と第２の導電
性薄膜５に電気信号を印加すると、第１の導電性薄膜４
及び第２の導電性薄膜５と電気的に接続している圧電振
動子１が機械振動し、それに伴って有機高分子材７も圧
電振動子１と一体となってほぼ同位相で振動し、超音波
を発生する。

【０１０１】なお、第４の実施の形態では、圧電振動子
１の厚みＴだけマトリクス状に切断溝６を形成したが、
圧電振動子１に切断溝６をマトリックス状に形成する工
程において、圧電振動子１の一部を残して切断溝６を形
成する工程としても同様の製造方法が可能である。但
し、圧電振動子１の厚みＴの４／５以上は切り込みをい
れ切断溝６を形成するとよい。この構成においても、形
成される圧電振動子１の柱の形状は、第３の実施の形態
と同じであるため、説明は省略する。

【０１０２】また、第４の実施の形態では、第１の導電
性薄膜４と圧電振動子１とを接着などにより仮接続し、
第１の積層体２３を形成してしていたが、第１の積層体
２３を形成する代わりに、２層以上の第１の音響整合層
２と第１の導電性薄膜４と圧電振動子１とを順次積層し
た第２の積層体を形成する工程としても同様の製造方法
が可能である。また、超音波探触子の動作も第２の実施
の形態と同様である。

【０１０３】また、第４の実施の形態では、切断溝６に
よって形成された圧電振動子１の第１の導電性薄膜４と
接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続する第２
の導電性薄膜５を、反対側のそれぞれの面に積層して形
成したが、第２の導電性薄膜５を積層する工程の代わり
に、第３の導電性薄膜で包含された第１の音響整合層２
を積層する工程でも同様の製造方法が可能である。ま
た、導電性を有する音響整合層の代わりに、導電性を有
しない音響整合層を導電体もしくは導電性薄膜で包含
し、圧電振動子１及び有機高分子材７と接する構成とし
ても同様の製造方法が可能である。以上のように構成さ
れた超音波探触子の動作については、第４の実施の形態
と同じである。

【０１０４】このような本発明の第４の実施の形態によ
れば、圧電振動子１の厚み分まで圧電振動子１に切り込
むことが可能となり、圧電振動子１の不要な部分を削除
する工程がなくなり、複合圧電振動体２０及び複合圧電
振動体２０を有する超音波探触子の製造コストを低減す
ることができる。また、より低い形状比の圧電振動子1
を有する複合圧電振動体20を含む超音波探触子を製造す
ることもできる。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、圧電振
動子と導電体から成る第１の音響整合層との面同士が接
合された柱状体を有し、柱状体をマトリクス状に複数設
け、複数の柱状体の間に有機高分子材を充填し、第１の
音響整合層の圧電振動子と接合されていない面に第１の
導電性薄膜を形成することにより、より小さい形状比の
圧電振動子を有する複合圧電振動体及びその複合圧電振
動体を有する超音波探触子を提供することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波探触
子の断面図

【図２】本発明の第２の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図３】（ａ）は本発明の第２の実施の形態における超
音波探触子の製造方法の斜視図（ｂ）は本発明の第２の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図５】本発明の第３の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図６】本発明の第３の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図７】本発明の第３の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図８】本発明の第３の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図９】本発明の第４の実施の形態における超音波探触
子の製造方法の断面図

【図１０】本発明の第４の実施の形態における超音波探
触子の製造方法の断面図

【図１１】本発明の第４の実施の形態における超音波探
触子の製造方法の断面図

【図１２】本発明の第４の実施の形態における超音波探
触子の製造方法の断面図

【図１３】本発明の第２の実施の形態における超音波探
触子の変形例の断面図

【図１４】従来の超音波探触子及びその製造方法の斜視
図

【符号の説明】

１圧電振動子２第１の音響整合層４第１の導電性薄膜５第２の導電性薄膜６切断溝７有機高分子材９固定台１０保持台１１加圧棒１２固定台２１第１の積層体２２第１の積層体２３第１の積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G047 EA16 GB01 GB11 GB29 GB32 GB35 GB36 4C301 EE17 GB01 GB21 GB33 GB39 5D019 AA26 BB19 FF04 GG01 HH01 5J083 AA02 AB17 AC31 AC40 CA13 CA20 CA24 CA50 CB01 CB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電振動子と、導電体から成る第１の音
響整合層との面同士が接合された柱状体を有し、前記柱
状体をマトリクス状に複数設け、前記複数の柱状体の間
に有機高分子材を充填し、前記第１の音響整合層の前記
圧電振動子と接合されていない面に第１の導電性薄膜を
形成したことを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】前記柱状体の形状が、三角柱、四角柱ま
たは円柱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】前記圧電振動子の厚みをＴ（μｍ）、前
記圧電振動子の幅をｗ（μｍ）および前記第１の音響整
合層の厚みをＬ（μｍ）とし、前記柱状体の形状比Ｒ＝
ｗ／（Ｔ＋Ｌ）とするとき、前記形状比Ｒを、前記複数
の柱状体のうち、中央部に位置する柱状体で大きく、か
つ外側の柱状体に行くに従い小さく、または、中央部に
位置する柱状体で小さく、かつ外側の柱状体に行くに従
い大きくしたことを特徴とする請求項１記載の超音波探
触子。
【請求項４】前記複数の柱状体の間隔を、中央部で狭
く、外側に行くに従い広くしたことを特徴とする請求項
１記載の超音波探触子。
【請求項５】前記第１の音響整合層は少なくとも２層
で形成されてい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６】前記第１の音響整合層と接合していない
前記圧電振動子の面と前記有機高分子材の面とに、第２
の導電性薄膜が形成されたことを特徴とする請求項１記
載の超音波探触子。
【請求項７】前記第１の音響整合層は第３の導電性薄
膜で包含され、前記第１の導電性薄膜と電気的に接続さ
れてい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８】前記第１の音響整合層と接合していない
前記第１の導電性薄膜の面に１層以上の第２の音響整合
層を形成したことを特徴とする請求項１記載の超音波探
触子。
【請求項９】前記複数の柱状体を構成する第１の音響
整合層のそれぞれの少なくとも一部が、前記第１の音響
整合層の導電体と同一の導電体を介してつながっている
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
【請求項１０】前記同一の導電体の前記第１の導電性
薄膜からの高さを、中央部に位置する前記導電体で低
く、かつ、外側の前記導電体に行くに従い高くしたこと
を特徴とする請求項９記載の超音波探触子。
【請求項１１】第１の導電性薄膜と第１の音響整合層
と圧電振動子とを順次積層して第１の積層体を形成する
工程と、前記第１の積層体を固定台に固定する工程と、
前記圧電振動子および前記第１の音響整合層に切断溝を
マトリクス状に形成する工程と、前記切断溝に有機高分
子材を充填する工程と、前記切断溝によって形成された
前記圧電振動子の前記第１の音響整合層と接合する面と
反対側のそれぞれの面同士を接続する第２の導電性薄膜
を、前記反対側のそれぞれの面に形成する工程とを備え
たことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項１２】前記圧電振動子および前記第１の音響
整合層に切断溝をマトリクス状に形成する工程におい
て、前記第１の音響整合層の一部を残すことを特徴とす
る請求項１１記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１３】前記圧電振動子および前記第１の音響
整合層に切断溝をマトリクス状に形成する工程におい
て、エキシマレーザを照射して切断溝を形成することを
特徴とする請求項１１または請求項１２記載の超音波探
触子の製造方法。
【請求項１４】第１の導電性薄膜と２層以上の第２の
音響整合層と第１の音響整合層と圧電振動子とを順次積
層して積層体を形成する工程と、前記積層体を固定台に
固定する工程と、前記圧電振動子および前記第１の音響
整合層のみに切断溝をマトリクス状に形成する工程と、
前記切断溝に有機高分子材を充填する工程と、前記切断
溝によって形成された前記圧電振動子の前記第１の音響
整合層と接合する面と反対側のそれぞれの面同士を接続
する第２の導電性薄膜を、前記反対側のそれぞれの面に
形成する工程とを備えたことを特徴とする超音波探触子
の製造方法。
【請求項１５】前記第２の導電性薄膜を形成する工程
の代わりに、バッキング材を形成する工程を備えたこと
を特徴とする請求項１１または請求項１４記載の超音波
探触子の製造方法。
【請求項１６】前記第２の導電性薄膜の上にバッキン
グ材を積層する工程を備えたことを特徴とする請求項１
１または請求項１４記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１７】第１の音響整合層と圧電振動子とを順
次積層して第１の積層体を形成する工程と、前記第１の
積層体を固定台に固定する工程と、前記圧電振動子に切
断溝をマトリクス状に形成する工程と、前記切断溝に有
機高分子材を充填する工程と、前記切断溝によって形成
された前記圧電振動子の前記第１の音響整合層と接合す
る面と反対側のそれぞれの面同士を接続する前記第２の
導電性薄膜を、前記反対側のそれぞれの面に形成する工
程とを備えたことを特徴とする超音波探触子の製造方
法。
【請求項１８】前記圧電振動子に切断溝をマトリクス
状に形成する工程において、前記圧電振動子の一部を残
すことを特徴とする請求項１７記載の超音波探触子の製
造方法。
【請求項１９】前記第１の積層体を形成する工程の代
わりに、第２の音響整合層と第１の導電性薄膜と第１の
音響整合層と圧電振動子とを順次積層した第２の積層体
を形成する工程を備え、前記第１の積層体の代わりに前
記第２の積層体を固定台に固定する工程を備えたことを
特徴とする請求項１７または請求項１８記載の超音波探
触子の製造方法。
【請求項２０】前記切断溝に前記有機高分子材を充填
する工程と、前記切断溝によって形成された前記圧電振
動子の前記第１の音響整合層と接合する面と反対側のそ
れぞれの面同士を接続するバッキング材を、前記反対側
のそれぞれの面に積層する工程を備えたことを特徴とす
る請求項１７または請求項１８記載の超音波探触子の製
造方法。
【請求項２１】第１の導電性薄膜と圧電振動子とを順
次積層して第１の積層体を形成する工程と、前記第１の
積層体を固定台に固定する工程と、前記圧電振動子に切
断溝をマトリクス状に形成する工程と、前記切断溝に有
機高分子材を充填する工程と、前記切断溝によって形成
された前記圧電振動子の前記第１の導電性薄膜と接合す
る面と反対側のそれぞれの面同士を接続する前記第２の
導電性薄膜を、前記反対側のそれぞれの面に形成する工
程とを備えたことを特徴とする超音波探触子の製造方
法。
【請求項２２】前記圧電振動子に切断溝をマトリクス
状に形成する工程において、前記圧電振動子の一部を残
すこと特徴とする請求項２１記載の超音波探触子の製造
方法。
【請求項２３】前記第１の積層体を形成する工程の代
わりに、２層以上の第１の音響整合層と第１の導電性薄
膜と圧電振動子とを順次積層した第２の積層体を形成す
る工程を備え、前記第１の積層体の代わりに前記第２の
積層体を固定台に固定する工程を備えたことを特徴とす
る請求項２１または請求項２２記載の超音波探触子の製
造方法。
【請求項２４】前記第２の導電性薄膜を積層する工程
の代わりに、第３の導電性薄膜で包含された第１の音響
整合層を積層する工程を備えたことを特徴とする請求項
２１記載の超音波探触子の製造方法。