JP2002305792A5

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Publication number: JP2002305792A5
Application number: JP2001348138A
Authority: JP
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2021-11-14

Claims

その各々が、それぞれに前面と背面を有している比較的高い誘電率を有する圧電セラミック材料からなる第１及び第２の層であって、該第２層の前記前面は該第１層の前記背面に面している、第１及び第２の層と、
前記第１層の前記前面と接触している第１の電極と、
前記第２層の前記前面と前記第１層の前記背面の間にある第２の電極と、
前記第２層の前記背面と接触している第３の電極と、
前記第１と第３の電極を電気的に接続している第１の電極間接続と、
前記第１電極間接続と前記第２の電極の相対するエッジとの間、並びに前記第１と第３の電極の間に広がるような、比較的低い誘電率を有する材料からなる第１のセグメントと、
を備えている複数の素子を有する超音波トランスジューサ・アレイ。
さらに、前記圧電セラミック材料からなる前記第１層の前記前面に面している表面を有する音響整合材料からなる層であって、前記第１層と該音響整合材料層との間に前記第１電極が配置されるようにした音響整合材料層を備えている、請求項１に記載の超音波トランスジューサ素子。
超音波トランスジューサ素子の製造方法であって、
（ａ）比較的高い誘電率を有する圧電セラミック材料からなる第１の層に第１及び第２のビアを形成するステップと、
（ｂ）前記第１層上で前記第１及び第２のビアのうちの一方を除く領域に第１の金属電極を付着させるステップと、
（ｃ）前記第１層の最上面上で前記第１電極が間に入るようにして前記圧電セラミック材料からなる第２の層を付着させて１つのスタックを形成させるステップと、
（ｄ）前記圧電セラミック材料からなる前記第２層に、前記第１層の前記第１及び第２のビアと整列するように配置した第１及び第２のビアを形成するステップと、
（ｅ）前記第１及び第２のビアに比較的低い誘電率をもつ材料を充填するステップと、（ｆ）前記第１及び第２の層をトリミングし比較的低い誘電率をもつ前記材料の表面を露出させるステップと、
を含む方法。
さらに、（ａ）前記第２層の背面に第２の金属電極（４６）を結合させるステップと、
（ｂ）前記スタックの前面に第３の金属電極を結合させるステップと、
（ｃ）前記第２層の最上面上に前記第２電極が間に入るようにして前記圧電セラミック材料からなる第３の層を付着させて前記スタックの高さを増加させるステップと、
（ｄ）前記第３層の背面に第４の金属電極を結合させるステップと、
（ｅ）前記第２と第３の電極を電気的に接続させるように、前記低誘電率材料からなる露出表面のうちの少なくとも一方の上に金属の電極間接続を形成させるステップと、
を含む請求項３に記載の製造方法。
さらに、前記圧電セラミック材料と前記低誘電率材料とを共焼結させるステップを含む請求項３に記載の製造方法。
前記圧電セラミック材料はジルコン酸チタン酸鉛を含み、低い誘電率をもつ前記材料は、アルミナと、スズ酸鉛と、二酸化チタンと、チタン酸マグネシウムと、チタン酸カルシウムと、チタン酸ストロンチウムと、チタン酸ビスマスと、鉛のジルコン酸塩及びスズ酸塩と、アルカリ土類酸化物及び希土類酸化物と、等価材料と、からなる群のうちの１つを含んでいる、請求項３に記載の製造方法。
さらに、ステップ（ｂ）の前に、前記第１層の前記第１と第２のビアのうちの一方に一過性材料を充填するステップと、その後、ステップ（ｅ）の前に、前記スタックを焼結させて充填させた前記一方のビアから前記一過性材料を焼き払うステップと、を含む請求項３に記載の製造方法。
さらに、前記第３層の前記前面に音響整合材料からなる層（１８）を結合させるステップであって、前記第３層と該音響整合材料層との間に前記第４電極が配置されるようにするステップを含む請求項３に記載の製造方法。
前記比較的高い誘電率が前記比較的低い誘電率と比べ約１００倍の大きさである、請求項３に記載の製造方法。
それぞれに前面と背面を有している比較的高い誘電率を有するセラミック材料からなる第１及び第２の層であって、該第２層の前記前面は該第１層の前記背面に面している、第１及び第２の層と、
前記第１層の前記前面と接触している第１の電極と、
前記第２層の前記前面と前記第１層の前記背面の間にある第２の電極と、
前記第２層の前記背面と接触している第３の電極と、
前記第１と第３の電極を電気的に接続している第１の電極間接続と、
前記第１電極間接続と前記第２の電極の相対するエッジとの間、並びに前記第１と第３の電極の間に広がるような、比較的低い誘電率を有する材料からなる第１のセグメントと、
を備える超音波トランスジューサ素子。
前面と背面を有している前記圧電セラミック材料からなる第３の層であって、該第３層の前記前面は前記第３の電極がその間に来るようにして前記第２層の前記背面に面している、第３の層と、
前記第３層の前記背面と接触している第４の電極と、
前記第２と第４の電極を電気的に接続している第２の電極間接続と、
前記第２電極間接続と前記第１電極の相対するエッジとの間、並びに前記第２と第４の電極の間に広がるような、比較的低い誘電率を有する前記材料からなる第２のセグメントと、
をさらに備える請求項１又は１０に記載の超音波トランスジューサ素子。
前記圧電セラミック材料が焼結され、かつ低い誘電率を有する前記材料が焼結されている、請求項１又は１０に記載の超音波トランスジューサ・アレイ。
前記圧電セラミック材料はジルコン酸チタン酸鉛を含み、低い誘電率を有する前記材料は、アルミナと、スズ酸鉛と、二酸化チタンと、チタン酸マグネシウムと、チタン酸カルシウムと、チタン酸ストロンチウムと、イットリウム安定化酸化ジルコニウムと、チタン酸ビスマスと、鉛のジルコン酸塩及びスズ酸塩と、アルカリ土類酸化物及び希土類酸化物と、等価材料と、からなる群のうちの１つを含んでいる、請求項１０又は１２に記載の超音波トランスジューサ・アレイ。
前記比較的高い誘電率が前記比較的低い誘電率と比べ約１００倍の大きさである、請求項１０に記載の超音波トランスジューサ・アレイ。
各素子内の前記圧電セラミック材料層の総数が３層を超えている、請求項１１に記載の超音波トランスジューサ・アレイ。
複数のトランスジューサ素子と、
前記トランスジューサ素子のうちの少なくとも１つを付勢して超音波エネルギーを送信させるためのパルス発生器と、
前記トランスジューサ素子に返される超音波エネルギーに応答して生成される前記少なくとも１つのトランスジューサ素子からの電気的受信信号を受け取るための受信器チャンネルを含むビーム形成器と、
前記受信信号を処理して画像データを形成させるための信号プロセッサと、
前記画像データの関数であるような画像を表示するための表示サブシステムと、を含む超音波イメージング・システムであって、
前記トランスジューサ素子の各々は、それぞれに前面と背面を有している比較的高い誘電率を有する圧電セラミック材料からなる第１及び第２の層であって、該第２層の前記前面は該第１層の前記背面に面している、第１及び第２の層と、
前記第１層の前記前面と接触している第１の電極と、
前記第２層の前記前面と前記第１層の前記背面の間にある第２の電極と、
前記第２層の前記背面と接触している第３の電極と、
前記第１と第３の電極を電気的に接続している電極間接続と、
前記電極間接続と前記第２の電極の相対するエッジとの間、並びに前記第１と第３の電極の間に広がるような、比較的低い誘電率を有する材料からなるセグメントと、
を備えている、超音波イメージング・システム。
前面と背面を有している前記圧電セラミック材料からなる第３の層であって、該第３層の前記前面は前記第３の電極がその間に来るようにして前記第２層の前記背面に面している、第３の層と、
前記第３層の前記背面と接触している第４の電極と、
前記第２と第４の電極を電気的に接続している第２の電極間接続と、
前記第２電極間接続と前記第１電極の相対するエッジとの間、並びに前記第２と第４の電極の間に広がるような、比較的低い誘電率を有する前記材料からなる第２のセグメントと、
をさらに備える請求項１７に記載の超音波イメージング・システム。
前記素子の各々において前記圧電セラミック材料層の総数が３層を超えている、請求項１７に記載の超音波イメージング・システム。