JP2005086458A - Array type ultrasonic vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、アレイ型超音波振動子、詳しくは超音波断層像を得る超音波内視鏡や超音波探触子等に使用されるアレイ型超音波振動子に関するものである。 The present invention relates to an array-type ultrasonic transducer, and more particularly to an array-type ultrasonic transducer used for an ultrasonic endoscope, an ultrasonic probe, or the like that obtains an ultrasonic tomographic image.
近年、医療診断等を行うのに際しては超音波振動子(超音波トランスデューサ;ultrasonic transducer)を用いた超音波診断装置等が広く用いられている。このような超音波診断装置は、単一の超音波振動子を回転させる等により機械的に超音波を走査する機械走査式の超音波振動子のほかに電子走査式の超音波振動子が採用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic diagnostic apparatus using an ultrasonic transducer (ultrasonic transducer) is widely used for medical diagnosis. Such an ultrasonic diagnostic apparatus employs an electronic scanning ultrasonic transducer in addition to a mechanical scanning ultrasonic transducer that mechanically scans ultrasonic waves by rotating a single ultrasonic transducer. Has been.
この電子走査式の超音波振動子は、複数の超音波振動子の各素子を所定方向に並べて配置した形態で構成されるアレイ型超音波振動子を用いたものが一般である。 This electronic scanning ultrasonic transducer generally uses an array type ultrasonic transducer configured in a form in which elements of a plurality of ultrasonic transducers are arranged in a predetermined direction.
そして、従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子は、例えば圧電振動子の両面に信号(シグナル)電極と接地(グランド)電極を設け、この圧電振動子に対して整合層を積層するように配置し、整合層途中深さに達する切り込み溝を施して複数素子を分割形成するようにして構成されているのが普通である。この場合において、接地電極は共通接地となるように共通接地線による接続がなされて構成されているものがある。 In a conventional electronic scanning array type ultrasonic transducer, for example, a signal (signal) electrode and a ground (ground) electrode are provided on both surfaces of a piezoelectric transducer, and a matching layer is laminated on the piezoelectric transducer. In general, a plurality of elements are dividedly formed by providing a cut groove reaching the midway depth of the matching layer. In this case, some ground electrodes are configured to be connected by a common ground line so as to be a common ground.
従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子の構成をより具体的に示すと図18のようになる。 FIG. 18 shows the configuration of a conventional electronic scanning array type ultrasonic transducer more specifically.
図18は、従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional electronic scanning array ultrasonic transducer.
この図18に示すように従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子101は、圧電振動子111と、第1音響整合層112及び第2音響整合層113からなる音響整合層と、バッキング層(ダンピング層ともいう)118とを基本構成要素としており、上述したように圧電振動子111の両面に信号電極115と接地電極(図示せず)とが設けられている。そして、接地電極は所定の共通接地線121によって共通接地されている。
As shown in FIG. 18, a conventional electronic scanning array
圧電振動子111の一方の面には、共通接地線121を挟んで第1音響整合層112と第2音響整合層113とが順に積層して配置されている。さらに、第2音響整合層113には音響レンズ116が積層して配置されている。
A first
また、圧電振動子111の他方の面には、信号電極115を挟んで絶縁層117が設けられ、さらにこの絶縁層117にはバッキング層118が積層して配置されている。
An
そして、絶縁層117から圧電振動子111を通して第2音響整合層113の所定の部位には分割溝119が形成されており、これによって圧電振動子111を複数の素子に分割形成している。この分割溝119にはシリコーン(silicone)樹脂等の充填部材120が充填されている。
A dividing
分割溝119は、超音波振動子において発生するクロストーク(後述隣接する振動子の振動の干渉であってビームの乱れ等をいう)を抑圧するために設けられるものである。
The dividing
また、音響レンズ116は超音波が射出される側に設けられており、例えばシリコーン樹脂等によって形成されている。この音響レンズ116は、図18に示すように圧電振動子111及び二つの音響整合層(112・113)等からなる複数の各素子の配列方向について、その一端部から他端部までの連続した形態で形成され、所謂ブリッジ構造となるように配設されている。
The
電子走査式の超音波振動子には、セクタスキャン方式の走査方法にて動作し得るものがある。このセクタスキャン方式の走査方法は、例えば複数の振動子のそれぞれに位相差を付けて駆動するものである。したがって、従来の電子走査式の超音波振動子は、このような駆動方式であることに起因して、互いに隣接する振動子同士の振動が干渉する所謂クロストークが発生する場合がある。この場合には、例えば超音波画像を構築する際の画像信号等に悪影響を及ぼすことがあり、取得し得る超音波画像を劣化させてしまい、良好な超音波画像が得られなくなる。したがって、超音波振動子において、このようなクロストークの発生を低減させ抑止することは、従来より非常に重要な技術課題となっている。 Some electronic scanning ultrasonic transducers can be operated by a sector scanning scanning method. In this sector scanning method, for example, a plurality of transducers are driven with a phase difference. Therefore, in the conventional electronic scanning ultrasonic transducer, so-called crosstalk in which vibrations of adjacent transducers interfere with each other may occur due to such a driving method. In this case, for example, an image signal at the time of constructing an ultrasonic image may be adversely affected, the ultrasonic image that can be acquired is deteriorated, and a good ultrasonic image cannot be obtained. Therefore, reducing and suppressing the occurrence of such crosstalk in an ultrasonic transducer has been a very important technical issue.
そこで、クロストークを抑制し低減するための工夫については、例えば特開2002−224104号公報等によって従来より種々の提案がなされている。 Accordingly, various proposals for suppressing and reducing crosstalk have been conventionally made by, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-224104.
図19は、従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子の別の構成を示す図であって、上記特開2002−224104号公報によって開示されているアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す要部斜視図である。 FIG. 19 is a diagram illustrating another configuration of a conventional electronic scanning array ultrasonic transducer, and schematically illustrates the configuration of the array ultrasonic transducer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-224104. FIG.
図19に示すようにアレイ型超音波振動子101Aは、両面に電極(接地電極114A・信号電極115A)を設けたベルト状の圧電振動子の下面(音響放射面側)に導電性の第1音響整合層112を接着してダイシングマシーンで分割溝119Aを形成することにより、素子配列方向に複数のアレイ状の圧電振動子111Aを形成している。この場合において分割溝119Aを深く形成することでクロストークの発生を抑止するようにしている。
As shown in FIG. 19, the array-type ultrasonic transducer 101A has a conductive first on the lower surface (acoustic radiation surface side) of a belt-shaped piezoelectric transducer having electrodes (
また、第1音響整合層112の下面には第2音響整合層113が、さらにその下面に音響レンズ116が配置されている。この音響レンズ116の内側にバッキング枠部材118Aaが設けられ、その内側において圧電振動子111の上面にケーブル配線基板122が立設されている。この周囲にバッキング材が充填されバッキング層118Aが形成されるようになっている。
The second
そして、圧電振動子111の上面の信号電極115Aは信号配線ワイヤ115Aa及び信号配線ランド115Abを介してケーブル配線基板122に電気的に接続されている。また、ケーブル配線基板122の実装面上には接地配線ランド114Aaが設けられている。この接地配線ランド114Aaは、図示していないが所定のケーブル線等を介して接地電極114Aに電気的に接続している。
The
また、分割溝119Aの内部には、各圧電振動子111Aに接触しない部分に導電性の接着剤等の充填部材120Aが充填されている。これにより分割溝119Aを形成したことによる強度の低下を防止しているのと同時に、各圧電振動子111Aの下面の接地電極114Aと第1音響整合層112との共通接地が確実に確保されるように構成している。
In addition, the dividing
このような構成によって、クロストークの発生を抑止すると共に、圧電振動子111Aの接地電極114Aの共通接地を安定して確保し得るようにしている。
With such a configuration, the occurrence of crosstalk is suppressed, and the common ground of the
ところで、クロストークの発生は超音波振動子を構成する各素子(エレメント)間を機械的に連結しブリッジする要素、例えば共通接地線121や各素子間隙に充填される充填部材120・各素子がマウントされる基部(例えばバッキング層118・絶縁層117・音響レンズ116)を横波振動の形で伝播することが原因であることが判っている。
By the way, the occurrence of crosstalk is caused by mechanically connecting and bridging elements (elements) constituting the ultrasonic vibrator, such as the
具体的には、例えば図18において示す符号A(分割溝に充填される充填部材)・符号B(共通接地線121自身)・符号C(整合層と音響レンズとの境界面近傍)・符号D(絶縁層とバッキング層との境界面近傍)等によって示す部位を介してクロストークが発生し易いことが判っている。
Specifically, for example, reference A (filling member filled in the dividing groove), reference B (
このような部位を介して伝播する横波振動が共振振動を起こすとクロストークが大きくなり、その振動モードは、具体的にはレーリー波・ラム波の表面波・板波(屈曲波・ラブ波)のバルク波・ストンリー波の界面波などのいずれかとなる。この場合において、各振動モードにより共振周波数は異なるが、その共振周波数fはいずれの場合にも次の式で表わすことができる。
ここで、
共振周波数:f
ブリッジ部位の厚さ寸法:t
ブリッジ部位の長さ寸法:l(エル)
ずれ弾性率:G
密度:ρ(ロー)
そして、これらの各パラメータがエレベーション方向又は配列方向において一定であれば強い共振が起こることになり、よってクロストークが増加するという傾向がある。
Resonance frequency: f
Bridge part thickness dimension: t
Length of bridge part: l
Shear modulus: G
Density: rho
If each of these parameters is constant in the elevation direction or the arrangement direction, strong resonance occurs, and thus there is a tendency that crosstalk increases.
ところが、上述の特開2002−224104号公報等により開示されている従来の電子走査式のアレイ型超音波振動子等による構成によっては、上述の式(1)における各パラメータ等について何等の考慮もなされていないため、アレイ型超音波振動子において横波振動によって生じるクロストークを確実に低減させまた抑止することができないという問題点がある。 However, depending on the configuration of the conventional electronic scanning type array ultrasonic transducer disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-224104, etc., no consideration is given to each parameter in the above equation (1). Since this is not done, there is a problem that the crosstalk generated by the transverse wave vibration in the array-type ultrasonic transducer cannot be reliably reduced or suppressed.
また、従来のアレイ型超音波振動子を製造する手段においては、例えばダイシング加工を施した後において、各素子が倒れてしまう等の問題があり、部品製造における歩留まりの低下を起こし易いという問題点があったが、このような問題を改善することは従来より大きな課題となっている。 In addition, in the conventional means for manufacturing an array type ultrasonic transducer, there is a problem that, for example, each element falls down after dicing, and the yield in component manufacturing is liable to decrease. However, improving such problems has become a bigger issue than before.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、クロストロークの発生を低減させ抑止し得ると同時に、製造上の歩留まりを向上させることができ、よってより確実な振動作用を得ることができると同時に製造コストの低減化に寄与し安価な電子走査式のアレイ型超音波振動子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is to reduce and suppress the occurrence of a chromo stroke, and at the same time, it is possible to improve the manufacturing yield. An object is to provide an inexpensive electronic scanning array type ultrasonic transducer capable of obtaining a reliable vibration action and contributing to a reduction in manufacturing cost.
上記目的を達成するために、第1の発明によるアレイ型超音波振動子は、圧電振動子と音響整合層とバッキング層とを基本構成要素とするアレイ型超音波振動子であって、超音波振動子アレイを構成する各素子間を機械的に連結する要素を少なくとも一つ有するアレイ型超音波振動子において、上記各素子間を機械的に連結する要素は、それを伝播する横波振動の周波数特性に固有の共振周波数を持たないか、又は、上記超音波振動子アレイを構成する各素子が縦振動した時の共振周波数における共振尖鋭度よりも小さな横波共振尖鋭度になるか、又は横振動共振周波数≠縦振動共振周波数であるかのうち少なくとも何れかの条件を満たす手段を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an array type ultrasonic transducer according to a first invention is an array type ultrasonic transducer having a piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer, and a backing layer as basic constituent elements. In the array-type ultrasonic transducer having at least one element that mechanically connects the elements constituting the transducer array, the element that mechanically connects the elements is the frequency of the transverse wave vibration that propagates the element. Does not have a resonance frequency intrinsic to the characteristics, or has a transverse wave resonance sharpness smaller than the resonance sharpness at the resonance frequency when each of the elements constituting the ultrasonic transducer array vibrates longitudinally, or transverse vibration Means is provided for satisfying at least one of resonance frequency ≠ longitudinal vibration resonance frequency.
また、第2の発明は、上記第1の発明によるアレイ型超音波振動子において、上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記圧電振動子の上記各素子間に設けられる空隙部に充填された充填部材であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the array-type ultrasonic transducer according to the first aspect of the present invention, the element that mechanically connects the elements of the piezoelectric vibrator is between the elements of the piezoelectric vibrator. It is the filling member with which the space | gap part provided is filled.
そして、第3の発明は、上記第1の発明によるアレイ型超音波振動子において、上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記音響整合層の一部の領域であることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the array-type ultrasonic transducer according to the first aspect, wherein the element for mechanically connecting the elements of the piezoelectric transducer is a partial region of the acoustic matching layer. It is characterized by being.
第4の発明は、上記第1の発明によるアレイ型超音波振動子において、上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、当該各素子の接地電極を共通接地とする配線であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the array-type ultrasonic transducer according to the first aspect of the present invention, the element that mechanically connects the respective elements of the piezoelectric vibrator is a wiring having the ground electrode of each element as a common ground It is characterized by being.
第5の発明は、上記第1の発明によるアレイ型超音波振動子において、上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記音響レンズであることを特徴とする。 According to a fifth invention, in the array-type ultrasonic transducer according to the first invention, the element that mechanically connects the elements of the piezoelectric transducer is the acoustic lens.
第6の発明は、上記第1の発明によるアレイ型超音波振動子において、上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記バッキング層であることを特徴とする。 According to a sixth invention, in the array-type ultrasonic transducer according to the first invention, the element that mechanically connects the elements of the piezoelectric transducer is the backing layer.
本発明によれば、クロストロークの発生を低減させ抑止し得ると同時に、製造上の歩留まりを向上させることができ、よってより確実な振動作用を得ることができると同時に製造コストの低減化に寄与し安価な電子走査式のアレイ型超音波振動子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce and suppress the occurrence of the chromo stroke, and at the same time, it is possible to improve the manufacturing yield, thereby obtaining a more reliable vibration action and at the same time contributing to the reduction of the manufacturing cost. Thus, an inexpensive electronic scanning array ultrasonic transducer can be provided.
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the array-type ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1は、圧電振動子11と、第1音響整合層12及び第2音響整合層13からなる音響整合層とを基本構成要素としており、これに加えて音響レンズ16と、絶縁層17と、バッキング層18と、分割溝19に充填される充填部材20と、各信号電極に接続されるフレキシブルプリント基板等の信号線(図示せず)と、各接地電極に接続される共通接地線(図示せず)等によって構成されている。
The array-type
圧電振動子11の一方の面には、第1音響整合層12と第2音響整合層13とが順に積層して配設されている。この第2音響整合層13には、さらに音響レンズ16が積層して配置されている。また、圧電振動子11の他方の面には、全面に絶縁層17が積層され、さらに、この絶縁層17にバッキング層18が積層して配設されている。
A first
圧電振動子11から第1音響整合層12及び第2音響整合層13にかかる所定の部位には分割溝19が形成されている。この分割溝19によって圧電振動子11と第1音響整合層12及び第2音響整合層13は複数の素子(エレメント)に分割形成されている。これにより複数の超音波振動子アレイ(以下、単にアレイと略記する)が形成されている。
A dividing
分割溝19の空隙部には、アレイを構成する圧電振動子11の各素子間を機械的に連結する要素として、例えばスラリー状のシリコーン樹脂等からなる充填部材20が充填されている。
A gap member of the dividing
分割溝19は、一方の面、即ち本実施形態では絶縁層17に対する側の面は平面に、他方の面、即ち分割溝19の先端部近傍は、その断面がシリンドリカルな曲面となるように形成されている。そして、分割溝19の先端部近傍と、第2音響整合層13と音響レンズ16との境界面との間には若干の隙間t1が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。
The dividing
したがって、この薄層部13aは、音響整合層の一部の領域であって、圧電振動子11の各素子間を機械的に連結する要素として機能している。この薄層部13aを設けたことにより、当該アレイ型超音波振動子1の製造過程において例えばダイシング加工後に各アレイが倒れてしまうことを防ぎ、各アレイの強度を確保している。したがってこれにより、部品製造時における歩留まりの低下の抑止を実現している。
Therefore, the
上述したように分割溝19の先端部は、その断面がシリンドリカルな曲面に形成されている。これにより、当該先端部と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間の隙間寸法は、圧電振動子11の各素子の配列方向について不均一となるように設定されている。換言すれば薄層部13aの厚さ寸法は、分割溝19の幅l(エル)1の範囲内において、素子の配列方向について見ると、図1に示す符号t1(最小寸法)から同図符号t2(最大寸法)の範囲内で変化するように設定されている。
As described above, the tip of the dividing
一方、音響レンズ16は超音波が射出される側に設けられており、例えばシリコーン樹脂等によって形成されている。この音響レンズ16は、図1に示すように圧電振動子11及び二つの音響整合層(12・13)等からなる複数の各素子の配列方向の一端から他端まで、連続した形態で形成されるブリッジ構造となっている。同様に絶縁層17及びバッキング層18も各素子の配列方向に連続して形成されるブリッジ構造となっている。したがって、これにより音響レンズ16及びバッキング層18もまた、圧電振動子11の各素子間を機械的に連結する要素として機能している。
On the other hand, the
薄層部13aのようにブリッジ構造の部位を介して伝播する横波振動は、共振振動を起こすとクロストークが大きくなる傾向にあることがわかっている。この場合において、その共振周波数fは次の式で表わすことができる。
共振周波数:f
ブリッジ部位の厚さ寸法:t
ブリッジ部位の長さ寸法:l(エル)
ずれ弾性率:G
密度:ρ(ロー)
上述の式によれば、共振周波数fは、ブリッジ部位の厚さ寸法tに比例し、ブリッジ部位の長さ寸法lに反比例することになる。そして、これら上述のパラメータがエレベーション方向又は配列方向において一定となっていれば強い共振が起こることになり、よってクロストークが増加するという傾向がある。
Resonance frequency: f
Bridge part thickness dimension: t
Length of bridge part: l
Shear modulus: G
Density: rho
According to the above formula, the resonance frequency f is proportional to the thickness dimension t of the bridge part and inversely proportional to the length dimension l of the bridge part. If these parameters are constant in the elevation direction or the arrangement direction, strong resonance will occur, and there is a tendency for crosstalk to increase.
そして、共振振動が起こりクロストークが生じる条件としては、例えば
(条件1)各素子を機械的に連結する要素を介して伝播する横波振動の周波数特性に固有の共振周波数fotを持つ場合、
(条件2)各素子が厚み方向への縦振動をした時の共振周波数foLにおける共振尖鋭度QoLよりも横波共振尖鋭度Qotが大きくなる場合、
(条件3)横振動周波数fotと縦振動周波数foLとの関係が一致する場合、
である。したがって、これらの条件を避けるような設定を行えばクロストークを低減させ抑止し得ることになる。
And, as a condition for causing resonance vibration and crosstalk, for example, (Condition 1) When having a resonance frequency f ot unique to the frequency characteristics of the transverse wave vibration propagating through the elements that mechanically connect the elements,
(Condition 2) When the transverse wave resonance sharpness Q ot is larger than the resonance sharpness Q oL at the resonance frequency f oL when each element vibrates longitudinally in the thickness direction,
(Condition 3) When the relationship between the transverse vibration frequency f ot and the longitudinal vibration frequency f oL matches,
It is. Therefore, if the setting is made so as to avoid these conditions, the crosstalk can be reduced and suppressed.
換言すれば、上述のパラメータ、即ち厚さt・長さl(エル)・ずれ弾性率G・密度ρのいずれかを各素子の配列方向又はエレベーション方向又は厚さ方向のうちの少なくとも一方向に関して不均一となるように設定すればよい。 In other words, any one of the above-described parameters, that is, the thickness t, the length l (el), the displacement elastic modulus G, and the density ρ is at least one of the arrangement direction, the elevation direction, and the thickness direction of each element. May be set to be non-uniform.
そこで、本実施形態においては、ブリッジ部位の厚さ寸法tを、上述したように厚さ寸法t1から厚さ寸法t2の範囲で変位するように、つまり各素子の配列方向について不均一となるように設定されている。 Therefore, in the present embodiment, the thickness dimension t of the bridge portion is displaced in the range of the thickness dimension t1 to the thickness dimension t2 as described above, that is, nonuniform in the arrangement direction of the elements. Is set to
このように構成される本実施形態のアレイ型超音波振動子を製造する際の手順についてその概略を以下に簡単に説明する。 An outline of the procedure for manufacturing the array-type ultrasonic transducer of this embodiment configured as described above will be briefly described below.
まず、第2音響整合層13・第1音響整合層12・圧電振動子11・フレキシブル基板(図示せず)を順次接合する。
First, the second
この場合において、圧電振動子11の一方の面には第1音響整合層12と第2音響整合層13とが積層して接合される。また、圧電振動子11の他方の面にはフレキシブル基板(図示せず)が積層して接合される。
In this case, the first
このように各層が接合された状態のものに対して、所定のピッチ及び溝幅(図1に示す符号l(エル)1参照)によってダイシングマシーンによる切削加工を行って分割溝19を形成する。
In the state where the layers are joined in this way, the dicing
次いで、分割溝19の空隙部の内部に充填部材20を注入し、一定の時間を経過させることにより、当該充填部材20を硬化させる。
Next, the filling
この充填部材20が硬化した後に、絶縁層17を接合し、さらにバッキング層18を接合する。
After the filling
なお、絶縁層17については、必ずしもこれを必須構成要素としているわけではなく、当該絶縁層17を省略して構成することもできる。近年においては、絶縁層17を省略した形態のアレイ型超音波振動子が種々製造され、また実用化されている。
Note that the insulating
このようにして生成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1においては、分割溝19の先端部近傍の断面をシリンドリカルな曲面に形成したことにより、ブリッジ部位の厚さ寸法tが各素子の配列方向について不均一となる。これにより、上述したクロストークが発生する条件(1)〜(3)を避け得る条件が設定されることになる。
In the array type
以上説明したように上記第1の実施形態によれば、分割溝19の先端部位の断面形状を工夫してシリンドリカルな曲面となるように形成したことによって、薄層部13a(ブリッジ部位)の厚さ寸法を各素子の配列方向について不均一に設定することができる。これにより、薄層部13a(ブリッジ部位)において発生するクロストークを容易に低減し抑止することができる。
As described above, according to the first embodiment, the thickness of the
なお、上述の第1の実施形態では、分割溝19の先端部位の形状をシリンドリカルな曲面となるように形成した例を挙げているが、ブリッジ部位の厚さ寸法を各素子の配列方向について不均一に設定し得る形状であればよい。次の図2〜図4に示す第2〜第3の各実施形態は、ブリッジ部位の厚さ寸法を各素子の配列方向について不均一に設定し得る種々の形状の例示である。
In the first embodiment described above, an example is given in which the shape of the tip portion of the dividing
図2は、本発明の第2の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the array-type ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状を異ならせて構成した点が異なるのみである。したがって、本実施形態においては、上述の第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the above-described first embodiment, and is different only in that it is configured by changing the shape of the dividing groove. Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1Aにおいては、図2に示すように分割溝19Aの一方の面、即ち絶縁層17に対する側の面は平面に、他方の面、即ち分割溝19Aの先端部近傍の断面形状を船底状となるように形成している。
In the array-type
つまり、分割溝19Aの先端部は、その最先端部位の溝幅l(エル)2が主要部の溝幅l(エル)1よりも狭くなるように設定されている。そして、最先端部位と主要部の所定の部位との間に斜面部が形成されるようになっている。これにより、ブリッジ部位の厚さ寸法tは、溝幅l(エル)2の部位における厚さ寸法t1(最小寸法部位)から溝幅l(エル)1の部位における厚さ寸法t2(最大寸法部位)の範囲で変位するように、つまり各素子の配列方向について不均一となるように設定されている。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
That is, the tip end portion of the dividing
以上のように構成される上記第2の実施形態によれば、上述の第1の実施形態と全く同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.
図3は、本発明の第3の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1・第2の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状を異ならせて構成した点が異なるのみである。したがって、本実施形態においても上述の第1・第2の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the first and second embodiments described above, and is different only in that the shape of the dividing groove is different. Therefore, also in this embodiment, the same components as those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described below.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1Bにおいては、図3に示すように分割溝19Bの断面形状が略台形状となるように形成されている。 In the array type ultrasonic transducer 1B of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the sectional shape of the dividing groove 19B is formed to be substantially trapezoidal.
これにより、分割溝19Bの最先端部位の溝幅l(エル)2が基部の溝幅l(エル)1よりも狭くなるように設定され、最先端部位と基部との間はテーパー状の斜面部により形成され、よって当該分割溝19Bの断面形状は略台形状となっている。 As a result, the groove width l (el) 2 at the most distal portion of the dividing groove 19B is set to be narrower than the groove width l (el) 1 at the base, and a tapered slope is formed between the most distal portion and the base. Therefore, the sectional shape of the dividing groove 19B is substantially trapezoidal.
したがって、ブリッジ部位の厚さ寸法tは、溝幅l(エル)2の部位における厚さ寸法t1(最小寸法部位)から溝幅l(エル)1の部位における厚さ寸法t2(最大寸法部位)の範囲で変位するように、つまり各素子の配列方向について不均一となるように設定されている。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。 Therefore, the thickness dimension t of the bridge part is changed from the thickness dimension t1 (minimum dimension part) in the part of the groove width l (el) 2 to the thickness dimension t2 (maximum dimension part) in the part of the groove width l (el) 1. It is set so as to be displaced in the range of, i.e., non-uniform in the arrangement direction of each element. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above.
なお、本実施形態における分割溝においては、テーパーの角度の設定を大きくする程、より大きな効果を得ることができる。 In addition, in the dividing groove in the present embodiment, a larger effect can be obtained as the setting of the taper angle is increased.
以上のように構成される上記第3の実施形態によれば、上述の第1の実施形態と全く同様の効果を得ることができる。また、この分割溝19Bでは、薄層部13aは均一な暑さt1を有しているが、第1の実施形態及び第2の実施形態の如くl(エル)1を不均一にすることにより、良好なクロストーク特性が得られる。
According to the third embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in this dividing groove 19B, the
図4は、本発明の第4の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1〜第3の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状を異ならせて構成した点が異なるのみである。したがって、本実施形態においても上述の第1〜第3の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the first to third embodiments described above, except that the configuration of the divided grooves is different. Therefore, also in the present embodiment, the same components as those in the first to third embodiments described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1Cにおいては、図4に示すように分割溝19Cの一方の面、即ち絶縁層17に対する側の面は平面に、他方の面、即ち分割溝19Cの先端部近傍の側の断面は斜面を有するように形成している。
In the array type
これにより、分割溝19Cの先端部位における薄層部13a(ブリッジ部位)の厚さ寸法tは、その最先端部位における厚さ寸法t1(最小寸法部位)から溝幅l(エル)1となる部位における厚さ寸法t2(最大寸法部位)の範囲で変位するように、つまり各素子の配列方向について不均一となるように設定されている。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
As a result, the thickness t of the
以上のように構成される上記第4の実施形態によれば、上述の第1の実施形態と全く同様の効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment configured as described above, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.
以上説明したように上記第1〜第4の実施形態は、第2音響整合層13と音響レンズ16との境界面近傍における分割溝19・19A・19B・19Cの断面形状に着目して、この部位の薄層部13aを介して伝播する横波振動(図18に示す符号C参照)によって生じるクロストークの低減化及びその抑止を実現する手段についての例である。
As described above, the first to fourth embodiments pay attention to the sectional shape of the dividing
なお、分割溝の形状については上述の例に限ることはなく、上述したクロストークが発生する条件(1)〜(3)を避け得る条件を満たす形状であれば、その他の形状も種々考えられる。 Note that the shape of the dividing groove is not limited to the above example, and various other shapes can be considered as long as the above conditions for avoiding the conditions (1) to (3) for generating the crosstalk are satisfied. .
次に、アレイ型超音波振動子において、分割溝の空隙部に充填する充填部材を介して伝播する横波振動(図18に示す符号A参照)によって生じるクロストークを低減し抑止する手段についての例を以下に説明する。 Next, in an array type ultrasonic transducer, an example of means for reducing and suppressing crosstalk caused by transverse wave vibration (see symbol A shown in FIG. 18) that propagates through a filling member that fills the gaps of the division grooves. Is described below.
図5は、本発明の第5の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the fifth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状及びこの分割溝の空隙部に充填する充填部材が異なる。したがって、本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment described above, and the shape of the dividing groove and the filling member that fills the gap portion of the dividing groove are different. Therefore, also in this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
なお、以下に説明する第5〜第7の実施形態においては、絶縁層を省略して構成したアレイ型超音波振動子を例に挙げて説明しているが、絶縁層を設けて構成した場合も同様である。 In the fifth to seventh embodiments described below, an array type ultrasonic transducer having an insulating layer omitted is described as an example. However, when an insulating layer is provided, Is the same.
図5に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Dにおける分割溝19Dの断面形状は、通常の略長方形状となっている。この分割溝19Dの先端面と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間には若干の隙間t1が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。そして、この分割溝19Dの空隙部の内部には充填部材20Dが充填されている。
As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the dividing
この充填部材20Dは、例えばスラリー状のシリコーン樹脂等の粘弾性樹脂20に所定の微粉末粒子20aを混合して硬化させた形態からなるものである。換言すれば、充填部材20Dは、微粉末粒子20aが粘弾性樹脂20中においてランダムに分散した形態で形成される複合樹脂からなるものである。
The filling
ここで、充填部材20Dに混合される微粉末粒子20aとしては、熱伝導性と電気絶縁性の良好な化合物が用いられる。具体的には、例えば三酸化タングステン・酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化けい素・酸化ジルコニウム等が用いられる。
Here, as the
充填部材20Dは、当該アレイ型超音波振動子1Dを製造する過程において、次のように形成する。
The filling
即ち、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Dの製造方法は、上述の第1の実施形態と同様である。つまり、当該アレイ型超音波振動子1Dは、まず第2音響整合層13・第1音響整合層12・圧電振動子11・フレキシブル基板(図示せず)を順次接合した状態に形成した後、所定のピッチ及び溝幅(図1に示す符号l(エル)1参照)の分割溝19Dを形成する。
That is, the manufacturing method of the array type ultrasonic transducer 1D of the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above. That is, the array type ultrasonic transducer 1D is formed in such a manner that the second
その後、分割溝19Dの空隙部の内部に充填部材20Dを充填する。この場合において、分割溝19Dの空隙部に対し、まず粘弾性樹脂20を注入した後、これに加えて所定の微粉末粒子20aを混合させる。
Thereafter, the filling
この状態において一定の時間が経過すると当該充填部材20Dは硬化することになるが、完全に硬化する以前において微粉末粒子20aの一部は、粘弾性樹脂20中で重力による作用を受けて任意に沈下することになる。これによって、分割溝19Dの空隙部の内部は、当該アレイ型超音波振動子1Dの厚み方向において、即ち空隙部の高さ方向において、微粉末粒子20aの密度分布が異なるように設定される。
In this state, the filling
そして、充填部材20Dが硬化した後、圧電振動子11の他方の面にバッキング層18を接合する。このようにして本実施形態のアレイ型超音波振動子1Dが形成される。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
Then, after the filling
このように構成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1Dにおいては、分割溝19Dを介して伝播する横波振動は、充填部材20Dによって減衰される。したがって、これによりクロストークが低減され抑止されることになる。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
In the array type ultrasonic transducer 1D of this embodiment configured as described above, the transverse wave vibration propagating through the dividing
以上説明したように上記第5の実施形態においては、粘弾性樹脂20に所定の微粉末粒子20aを混合して硬化させた形態の充填部材20Dを分割溝19Dの空隙部の内部に充填するようにしたので、この充填部材20Dによって分割溝19Dを介して伝播する横波振動が減衰し、この横波振動によって生じるクロストークを容易に低減し抑止することができる。
As described above, in the fifth embodiment, the filling
なお、上述したように上記第5の実施形態においては、分割溝19Dの断面形状を通常の略長方形状で形成したものを適用している。この場合には、薄層部13aを介して伝播する横波振動によってクロストークが生じることも考えられる。
Note that, as described above, in the fifth embodiment, the one in which the cross-sectional shape of the dividing
そこで、この第5の実施形態において、分割溝19Dの断面形状を上述の第1〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用することができる。そうすれば、この分割溝19の先端部位を介して伝播する横波振動を減衰させて、クロストークの発生を低減し抑止することができる。
Therefore, in the fifth embodiment, the same sectional shape of the dividing
図6は、本発明の第6の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the sixth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1及び第5の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状及びこの分割溝の空隙部に充填する充填部材が異なる。したがって、本実施形態においても上述の第1及び第5の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as the first and fifth embodiments described above, and the shape of the dividing groove and the filling member that fills the gap portion of the dividing groove are different. Therefore, also in the present embodiment, the same components as those in the first and fifth embodiments described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
図6に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Eにおける分割溝19の断面形状は、上述の第1の実施形態と同様にその先端部近傍の断面がシリンドリカルな曲面となるように形成されている。この場合において、分割溝19の先端部と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間には若干の隙間t1が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。そして、この分割溝19には、スラリー状の充填部材20Eが充填されている。
As shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the dividing
この充填部材20Eは、例えばスラリー状のシリコーン樹脂等の粘弾性樹脂20に所定の微粉末粒子20bを混合して硬化させた形態からなるものである。換言すれば、充填部材20Eは、微粉末粒子20bが粘弾性樹脂20中においてランダムに分散した形態で形成される複合樹脂からなるものである。
The filling
ここで、充填部材20Eに混合される微粉末粒子20bは中空ガラス微粒子が用いられる。また、これに加えて、例えば三酸化タングステン・酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化けい素・酸化ジルコニウム等のうちの少なくとも一つからなる微粉末粒子20a(上述の第5の実施形態における微粉末粒子)を含む混合体としてもよい。
Here, hollow glass fine particles are used as the
この充填部材20Eは、当該アレイ型超音波振動子1Eを製造する過程において、上述の第5の実施形態と略同様に形成する。ただし、この場合には充填部材20Eに混合する微粉末粒子20bとして中空ガラス微粒子を用いているので、分割溝19Dの空隙部に注入された粘弾性樹脂20に対して当該微粉末粒子20b(中空ガラス微粒子)を混合させる際には、当該微粉末粒子20bの浮力を考慮する必要がある。
The filling
つまり、上述の第5の実施形態において、粘弾性樹脂20に対して微粉末粒子20aを混合させる際には、重力による沈下作用を利用するようにしているが、本実施形態では当該微粉末粒子20bの浮力作用を利用するようにする。
That is, in the above-described fifth embodiment, when the
この点以外の製造方法は、上述の第5の実施形態と同様である。 The manufacturing method other than this point is the same as that of the fifth embodiment described above.
このように構成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1Eにおいては、分割溝19を介して伝播する横波振動は充填部材20Eによって減衰される。したがって、これによりクロストークが低減され抑止されることになる。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
In the array type
以上説明したように上記第6の実施形態によれば、上述の第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the sixth embodiment, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained.
なお、上記第6の実施形態においては、分割溝19の断面形状を第1の実施形態と同様のものを適用している。この分割溝19の断面形状については、これに代えて上述の第2〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用しても、全く同様の効果を得ることができる。
In the sixth embodiment, the sectional shape of the dividing
図7は、本発明の第7の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the seventh embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1又は第6の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の空隙部に充填する充填部材が異なるのみである。したがって、本実施形態においても上述の第1又は第6の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the first or sixth embodiment described above, and only the filling member that fills the gap portion of the dividing groove is different. Therefore, also in the present embodiment, the same components as those in the first or sixth embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
図7に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Fにおける分割溝19の断面形状は、上述の第1の実施形態と同様にその先端部近傍の断面がシリンドリカルな曲面となるように形成されている。そして、この分割溝19には、スラリー状の充填部材20Fが充填されている。
As shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the dividing
この充填部材20Fは、例えばシリコーン樹脂等の粘弾性樹脂に所定の微粉末粒子20cを混合して硬化させた形態からなるものである。換言すれば、充填部材20Fは、微粉末粒子20cが粘弾性樹脂20中においてランダムに分散した形態で形成される複合樹脂からなるものである。
The filling member 20F has a form in which predetermined fine powder particles 20c are mixed with a viscoelastic resin such as a silicone resin and cured. In other words, the filling member 20F is made of a composite resin formed in a form in which fine powder particles 20c are randomly dispersed in the
ここで、充填部材20Fに混合される微粉末粒子20cとしては、例えば中空部内に微粒子を含むベル構造微粒子が用いられる。 Here, as the fine powder particles 20c mixed in the filling member 20F, for example, bell structure fine particles containing fine particles in the hollow portion are used.
また、これに加えて、例えば三酸化タングステン・酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化けい素・酸化ジルコニウム等のうち少なくとも一つからなる微粉末粒子20aを含む混合体としてもよい。
In addition to this, a mixture containing
この充填部材20Fは、当該アレイ型超音波振動子1Fを製造する過程において、上述の第5又は第6の実施形態と同様に形成する。ただし、本実施形態においては充填部材20Fに混合される微粉末粒子20cとしてベル構造微粒子を用いる。このベル構造微粒子は、中空内部に封入する微粒子の材料によって粘弾性樹脂20中において浮力が生じるか沈下するかは異なる。したがって、ベル構造微粒子の中空内部に封入する微粒子の材料に、適宜製造方法を異ならせればよい。つまり、ベル構造微粒子が沈下する性質を有する場合には、上述の第5の実施形態の製造方法に準じ、ベル構造微粒子が沈下する性質を有する場合には、上述の第6の実施形態の製造方法に準ずるようにすればよい。
The filling member 20F is formed in the same process as the fifth or sixth embodiment described above in the process of manufacturing the array-type
このように構成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1Fにおいては、分割溝19を介して伝播する横波振動は充填部材20Fによって減衰される。したがって、これによりクロストークが低減され抑止されることになる。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
In the array type
以上説明したように上記第7の実施形態によれば、上述の第5・第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the seventh embodiment, the same effects as those of the fifth and sixth embodiments can be obtained.
なお、上記第7の実施形態においても、上述の第6の実施形態と同様に分割溝19の断面形状を第1の実施形態と同じものを適用している。したがって、この分割溝19の断面形状については、これに代えて上述の第2〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用しても全く同様の効果を得ることができる。
In the seventh embodiment as well, the same sectional shape of the dividing
次に、アレイ型超音波振動子において、音響レンズを介して伝播する横波振動(図18に示す符号C参照)によって生じるクロストークを低減し抑止する手段についての例を以下に説明する。 Next, an example of means for reducing and suppressing crosstalk caused by transverse wave vibration (see reference C shown in FIG. 18) propagating through the acoustic lens in the array type ultrasonic transducer will be described below.
図8は、本発明の第8の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the eighth embodiment of the present invention.
本実施形態は、基本的には上述の第1の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状及び音響レンズの形状が異なる。したがって、本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 This embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment described above, and is different in the shape of the dividing groove and the shape of the acoustic lens. Therefore, also in this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
なお、以下に説明する第8〜第10の実施形態においては、上述の第1の実施形態と同様に絶縁層17を具備して構成したアレイ型超音波振動子を例に挙げて説明しているが、絶縁層を省略して構成した場合も同様である。
In the eighth to tenth embodiments described below, an array type ultrasonic transducer having an insulating
図8に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Gにおける分割溝19Dの断面形状は通常の略長方形状となっている(第5の実施形態と同様。図5参照)。この分割溝19Dの先端面と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間には若干の隙間t1が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。そして、この分割溝19Dの空隙部には、例えばシリコーン樹脂等からなる充填部材20が充填されている。
As shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the dividing
また、本実施形態における音響レンズ16Gは、第2音響整合層13との境界面が略平面となっており、音響レンズ16G自身がアレイを構成する圧電振動子11の各素子間を機械的に連結する要素となっているために、この部位を介して横波振動が伝播してクロストークが発生しやすい構造となっている。
Further, the
そこで、本実施形態の音響レンズ16Gにおいては、その外表面上の所定の部位、即ち各分割溝19Dに対応する各部位に曲面を有する曲凹部16aを設けて形成している。この曲凹部16aを設けたことによって、分割溝19Dに対応する部位の音響レンズ16Gの厚さ寸法t3と、その他の部位における音響レンズ16Gの厚さ寸法t4とが異なるように設定されることになる。したがって、これにより音響レンズ16Gを介して伝播する横波振動は減衰され、よってこの横波振動によって生じるクロストークは低減され抑止されることになる。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
Therefore, in the
以上説明したように上記第8の実施形態においては、音響レンズ16Gの表面形状を工夫するのみで、当該音響レンズ16Gを介して伝播する横波振動が減衰し、これによって生じるクロストークを容易に低減し抑止することができる。
As described above, in the eighth embodiment, only by devising the surface shape of the
なお、上述したように上記第8の実施形態においては、分割溝19Dの断面形状を通常の略長方形状で形成したものを適用している。この場合には、上述の第5の実施形態と同様に薄層部13aを介して伝播する横波振動によってクロストークが生じることも考えられる。
Note that, as described above, in the eighth embodiment, the one in which the cross-sectional shape of the dividing
そこで、この第8の実施形態においても分割溝19Dの断面形状を上述の第1〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用すれば確実にクロストークを低減し抑止することができる。
Therefore, also in the eighth embodiment, if the cross-sectional shape of the dividing
図9は、本発明の第9の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the ninth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第1及び第8の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状及び音響レンズの形状が異なる。したがって、本実施形態においても上述の第1及び第8の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 This embodiment has a configuration substantially similar to that of the first and eighth embodiments described above, and the shape of the dividing groove and the shape of the acoustic lens are different. Therefore, also in this embodiment, the same components as those in the first and eighth embodiments described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
図9に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Hにおける分割溝19の断面形状は、上述の第1の実施形態と同様にその先端部近傍の断面がシリンドリカルな曲面となるように形成されている。そして、この分割溝19には充填部材20が充填されている。
As shown in FIG. 9, the cross-sectional shape of the dividing
また、本実施形態における音響レンズ16Hは、上述の第8の実施形態と同様に第2音響整合層13との境界面が略平面となっており、音響レンズ16H自身がアレイを構成する圧電振動子11の各素子間を機械的に連結する要素となっている。そのために、この部位を介して横波振動が伝播してクロストークが発生しやすい構造となっている。
Further, in the
そこで、本実施形態の音響レンズ16Hにおいては、その外表面上の所定の部位、即ち各分割溝19に対応する各部位に曲面を有する曲凸部16bを設けて形成している。この曲凸部16bを設けたことによって、分割溝19に対応する部位の音響レンズ16Hの厚さ寸法t3と、その他の部位における音響レンズ16Hの厚さ寸法t4とが異なるように設定されることになる。したがって、これにより音響レンズ16Hを介して伝播する横波振動は減衰され、よってこの横波振動によって生じるクロストークは低減され抑止されることになる。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
Therefore, in the
以上説明したように上記第9の実施形態においては、上述の第8の実施形態と同様に音響レンズ16Hの表面形状を工夫するのみで、当該音響レンズ16Hを介して伝播する横波振動が減衰し、これによって生じるクロストークを容易に低減し抑止することができる。
As described above, in the ninth embodiment, just by devising the surface shape of the
なお、上述の第8・第9の実施形態における音響レンズ16G・16Hの表面形状については上述の例に限ることはなく、上述したクロストークが発生する条件(1)〜(3)を避け得る条件を満たす形状であれば、その他の形状も種々考えられる。
The surface shapes of the
また、上述の第9の実施形態においては、分割溝19の断面形状を上述の第1の実施形態と同様に形成しているが、これとは別に上述の第2〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用しても同様の効果を得ることができる。
Further, in the above-described ninth embodiment, the sectional shape of the dividing
図10は、本発明の第10の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。また、図11は、本実施形態のアレイ型超音波振動子を製造する過程において音響レンズを形成する前工程の状態を示す図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the tenth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing a state of a pre-process for forming an acoustic lens in the process of manufacturing the array-type ultrasonic transducer of the present embodiment.
上述の第8・第9の実施形態は、音響レンズの外表面上の所定の部位(各分割溝に対応する部位)の形状を工夫してクロストークの低減化及びその抑止を実現するものである。これに対して本実施形態は、音響レンズの音響整合層側の面の形状を工夫することで、同様の効果を得るというものである。 In the eighth and ninth embodiments described above, the shape of a predetermined portion (the portion corresponding to each divided groove) on the outer surface of the acoustic lens is devised to reduce crosstalk and suppress it. is there. On the other hand, this embodiment obtains the same effect by devising the shape of the surface of the acoustic lens on the acoustic matching layer side.
即ち、本実施形態の基本的な構成は、上述の第1の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の配置及び音響レンズの形状が若干異なるのみである。したがって、本実施形態においては、上述の第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 That is, the basic configuration of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, except that the arrangement of the dividing grooves and the shape of the acoustic lens are slightly different. Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
図10に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Jにおける分割溝19Jは、その先端部近傍の断面形状がシリンドリカルな曲面となるように形成されているのは上述の第1の実施形態と同様である。
As shown in FIG. 10, the dividing
この分割溝19Jは、圧電振動子11から第1音響整合層12及び第2音響整合層13を通して音響レンズ16Jの一部にかかる部位にまで到達するように形成されている。
The dividing
これに応じて音響レンズ16Jは、分割溝19Jの先端部の形状、即ちシリンドリカルな曲面となる断面形状に係合する曲面状の曲凹部16cが複数形成されている。
Accordingly, the acoustic lens 16J has a plurality of curved
したがって、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Jが形成された状態においては、分割溝19Jの先端部の一部が、音響レンズ16Jの曲凹部16cに係合することで分割溝19Jの空隙部は封止状態となる。そして、この封止された分割溝19には充填部材20が充填されるようになっている。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。
Therefore, in the state in which the array type
このように構成される本実施形態のアレイ型超音波振動子を製造する際の手順についてその概略を以下に簡単に説明する。 An outline of the procedure for manufacturing the array-type ultrasonic transducer of this embodiment configured as described above will be briefly described below.
まず、所定の型枠(図示せず)内において、仮板部材16Jaの上に第2音響整合層13・第1音響整合層12・圧電振動子11・フレキシブル基板(図示せず)を順次接合し、図11の符号1Jaで示すユニットのうちの一部を形成する。
First, in a predetermined mold (not shown), the second
この場合において、圧電振動子11の一方の面には第1音響整合層12と第2音響整合層13とが積層して接合され、この第2音響整合層13に対して仮板部材16Jaが接合される。
In this case, the first
ここで、仮板部材16Jaは、例えばフッ素樹脂等の接着性の低い材質により形成されるものであって、音響レンズ16Jの代わりに位置決め部材として一時的に配設されるものである。 Here, the temporary plate member 16Ja is formed of a material having low adhesiveness such as a fluororesin, and is temporarily disposed as a positioning member instead of the acoustic lens 16J.
また、圧電振動子11の他方の面にはフレキシブル基板(図示せず)が積層して接合される。
Further, a flexible substrate (not shown) is laminated and bonded to the other surface of the
このように仮板部材16Ja及び各層(13・12・11・17)が接合された状態のものを圧電振動子11が上面になるようにダイシングステージに載置し、所定のピッチ及び溝幅によってダイシングマシーンによるダイシング加工を行う。これによって分割溝19Jが形成される。
Thus, the temporary plate member 16Ja and each layer (13, 12, 11, 17) are placed on the dicing stage so that the
次いで、型枠ごしに分割溝19Jの空隙部の内部に充填部材20となる、例えばシリコーン樹脂前駆液に粉末を混合したスラリーを注入し、一定の時間を経過させて、この充填部材20を硬化させる。
Next, a slurry that is a mixture of powder in a silicone resin precursor solution, for example, which becomes the filling
この充填部材20が硬化した後に、絶縁層17を接合し、さらにバッキング層18を接合する。これにより図11に示す状態になる。
After the filling
次いで、図11に示すユニットから仮板部材16Jaを取り外して、音響レンズ16Jを形成する。これにより図10に示す状態になって、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Jが形成される。
Next, the temporary plate member 16Ja is removed from the unit shown in FIG. 11 to form the acoustic lens 16J. As a result, the state shown in FIG. 10 is obtained, and the array-type
このように形成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1Jは、分割溝19Jの先端部の断面形状をシリンドリカルな曲面としたことによって、分割溝19Jの先端部(各素子の空隙部の先端=l(エル)1の領域)が音響レンズ16Jに接触する部分において、音響レンズ16Jの各素子の配列方向についての厚さ寸法が不均一となる。
The array type
換言すれば、音響レンズ16Jと第2音響整合層13との境界面を非平面となるように設定したことから、この部位を介して伝播する横波振動は減衰し、これによって生じるクロストークは低減し抑止されることになる。
In other words, since the boundary surface between the acoustic lens 16J and the second
なお、上述の第10の実施形態においては、分割溝19Jの断面形状を上述の第1の実施形態と同様に形成しているが、これとは別に上述の第2〜第4の実施形態のいずれか一つと同様のものを適用しても同様の効果を得ることができる。
In the tenth embodiment described above, the cross-sectional shape of the dividing
また、上述の第8・第9・第10の実施形態に対しては、上述の第5〜第7の実施形態における充填部材20D・20E・20Fのいずれかを適用することも容易に可能である。その場合には、さらに確実なクロストークの低減化を実現することができる。
Moreover, it is also possible to easily apply any of the filling
次に、アレイ型超音波振動子において、分割溝の充填部材とバッキング層との境界面を介して伝播する横波振動(図18に示す符号D参照)によって生じるクロストークを低減し抑止する手段についての例を以下に説明する。 Next, in the array-type ultrasonic transducer, a means for reducing and suppressing crosstalk caused by transverse wave vibration (see symbol D shown in FIG. 18) propagating through the boundary surface between the filling member of the dividing groove and the backing layer. An example of this will be described below.
図12は、本発明の第11の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the eleventh embodiment of the present invention.
本実施形態は、基本的には上述の第1の実施形態と略同様の構成からなるものであって、充填部材の硬化後の形状と、この充填部材とバッキング層との間の境界面の断面形状が異なる。したがって、本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 The present embodiment basically has substantially the same configuration as that of the first embodiment described above, and the shape of the filling member after curing and the boundary surface between the filling member and the backing layer. The cross-sectional shape is different. Therefore, also in this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
なお、以下に説明する第11〜第14の実施形態においては、上述の第5〜第6の実施形態等と同様に絶縁層17を省略した形態のアレイ型超音波振動子を例に挙げて説明しているが、絶縁層を設けて構成した場合も同様である。
In the 11th to 14th embodiments described below, an array type ultrasonic transducer in which the insulating
図12に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Kにおける分割溝19は、上述の第1の実施形態と同様にその先端部近傍の断面がシリンドリカルな曲面となるように形成されている。その先端部の頂点と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間には若干の隙間が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は厚さ寸法t1の薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。そして、この分割溝19には充填部材20が充填されている。
As shown in FIG. 12, the dividing
また、バッキング層18Kの一方の面、即ち圧電振動子11の一面に接合される側の面には、分割溝19に対応する部位のそれぞれに分割溝19の側に向けた曲凸面からなるメニスカス18aが複数形成されている。
Further, on one surface of the
つまり、このバッキング層18Kと分割溝19との間に形成されるメニスカス18aは、分割溝19の空隙部の内部に充填される充填部材20とバッキング層18Kとの境界面から分割溝19の側に向けた曲凸面となっている。
That is, the meniscus 18a formed between the
このメニスカス18aは、次のようにして形成する。即ち本実施形態のアレイ型超音波振動子1Kを製造する過程において、上述の第1の実施形態と同様に第2音響整合層13・第1音響整合層12・圧電振動子11・フレキシブル基板(図示せず)を順次接合した後、所定のピッチ及び溝幅(図12に示す符号l(エル)1参照)の分割溝19を形成する。
The meniscus 18a is formed as follows. That is, in the process of manufacturing the array-type ultrasonic transducer 1K of the present embodiment, the second
その後、分割溝19の空隙部の内部に充填部材20となる例えばシリコーン樹脂前駆液に粉末を混合したスラリーを充填する。この場合においては、分割溝19の空隙部に対して充填部材20となる例えばシリコーン樹脂前駆液に粉末を混合したスラリーを注入するのであるが、その注入量を分割溝19の空隙部の内容積よりも若干少なめにしておく。これにより、分割溝19の他方の面(バッキング層18Kを形成する側の面)には充填部材20の表面張力によってメニスカス18aが形成される。そして、一定時間が経過すると当該充填部材20は硬化する。
Then, the slurry which mixed the powder, for example with the silicone resin precursor solution used as the filling
その後、圧電振動子11の他方の面の側にバッキング層18Kを形成するための注入を行う。これにより、バッキング層18Kはメニスカス18aの内部も含めて形成されることになる。
Thereafter, injection for forming the
このようにして本実施形態のアレイ型超音波振動子1Kが形成される。その他の構成については上述の第1の実施形態と全く同様である。 In this way, the array type ultrasonic transducer 1K of the present embodiment is formed. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above.
以上説明したように上記第11の実施形態においては、分割溝19の充填部材20とバッキング層18Kとの境界面に分割溝19の側に向けたメニスカス18aを形成するようにしたので、当該境界面を介して伝播する横波振動が減衰し、これによって生じるクロストークを容易に低減し抑止することができる。
As described above, in the eleventh embodiment, the meniscus 18a facing the dividing
なお、本実施形態においては、充填部材20とバッキング層18Kとの基本材料となる樹脂は同一のものを用いるのが望ましい。このようにすれば、充填部材20とバッキング層18Kとの接合力が高まるので、生成されるアレイ型超音波振動子1Kの耐久性の向上に寄与することができる。
In the present embodiment, it is desirable to use the same resin as the basic material for the filling
図13は、本発明の第12の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the twelfth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第11の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状が異なるのみである。したがって、本実施形態においては、上述の第11の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその詳細な説明は省略し異なる部位についてのみ以下に説明する。 This embodiment has substantially the same configuration as that of the above-described eleventh embodiment, and only the shape of the dividing groove is different. Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the eleventh embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different portions will be described below.
図13に示すように、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Lにおける分割溝19Aの断面形状は、上述の第2の実施形態と全く同様に形成されており、第2音響整合層13には極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造としている点も同様である。そして、この分割溝19Aには充填部材20が充填されている。
As shown in FIG. 13, the cross-sectional shape of the dividing
また、バッキング層18Lの一方の面、即ち圧電振動子11の一面に接合される側の面には、上述の第11の実施形態と同様に分割溝19Aに対応する部位のそれぞれに分割溝19Aの側に向けた曲凸面からなるメニスカス18aが形成されている。
Further, on one surface of the
このメニスカス18aを形成する方法は、上述の第11の実施形態と同様である。その他の構成については上述の第11の実施形態と全く同様である。 The method for forming the meniscus 18a is the same as that in the eleventh embodiment. Other configurations are the same as those in the eleventh embodiment.
以上説明したように上記第12の実施形態においては、上述の第11の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the twelfth embodiment, the same effect as in the eleventh embodiment can be obtained.
図14は、本発明の第13の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the thirteenth embodiment of the present invention.
本実施形態は、基本的には上述の第11の実施形態と略同様の構成からなるものであって、充填部材の硬化後の形状、即ち充填部材とバッキング層との間の境界面のメニスカスの形状(凸方向)が異なるのみである。 This embodiment basically has a configuration substantially similar to that of the above-described eleventh embodiment, and is a shape after curing of the filling member, that is, a meniscus at the interface between the filling member and the backing layer. The only difference is the shape (convex direction).
即ち、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Mにおける分割溝19の断面形状は上述の第1・第11の実施形態のものと同様である。
That is, the sectional shape of the dividing
また、分割溝19に充填される充填部材20は、バッキング層18Mの側に向けた曲凸面からなるメニスカス20dとなるように形成されている。これに応じて、バッキング層18Mの圧電振動子11に接合される側の面は、分割溝19に対応する部位のそれぞれが曲凹部18bにより形成されている。
Further, the filling
このメニスカス20dは、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Mを製造する過程において、上述の第11の実施形態と同様に形成される。ただし、この場合には、分割溝19の空隙部に注入する充填部材20の注入量を分割溝19の空隙部の内容積よりも若干多めにする。これにより、充填部材20の表面張力によってバッキング層18Mの側に向けて曲凸面となるメニスカス20dが形成される。
This
このようにして形成される本実施形態のアレイ型超音波振動子1Mのその他の構成については上述の第1・第11の実施形態と全く同様である。 Other configurations of the array type ultrasonic transducer 1M of the present embodiment formed in this way are the same as those of the first and eleventh embodiments described above.
以上説明したように上記第13の実施形態においては、上述の第11の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the thirteenth embodiment, the same effect as in the eleventh embodiment can be obtained.
図15は、本発明の第14の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the fourteenth embodiment of the present invention.
本実施形態は、上述の第13の実施形態と略同様の構成からなるものであって、分割溝の形状が異なるのみである。 The present embodiment has substantially the same configuration as that of the thirteenth embodiment described above, and only the shape of the dividing groove is different.
即ち、本実施形態のアレイ型超音波振動子1Nにおける分割溝19Aの断面形状は上述の第2・第12の実施形態のものと同様である。
That is, the cross-sectional shape of the dividing
また、分割溝19Aに充填される充填部材20は、バッキング層18Nの側に向けた曲凸面からなるメニスカス20dとなるように形成されている。これに応じて、バッキング層18Nの圧電振動子11に接合される側の面には、分割溝19Aに対応する部位のそれぞれが曲凹部18bにより形成されている。
Further, the filling
このメニスカス20dを形成する方法は、上述の第13の実施形態と全く同様である。また、その他の構成については上述の第13実施形態と全く同様である。
The method for forming the
以上説明したように上記第14の実施形態においては、上述の第11の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the fourteenth embodiment, the same effect as in the eleventh embodiment can be obtained.
なお、上述の第11〜第14の実施形態においては、分割溝(19・19A)の断面形状を上述の第1又は第2の実施形態と同様に形成していることから、当該第1又は第2の実施形態と全く同様の効果をも得ることができる。 In addition, in the above-mentioned 11th-14th embodiment, since the cross-sectional shape of the division | segmentation groove | channel (19 * 19A) is formed similarly to the above-mentioned 1st or 2nd embodiment, the said 1st or 2nd The same effect as that of the second embodiment can be obtained.
したがって、これとは別に分割溝の断面形状を上述の第3又は第4の実施形態のいずれかと同様のものを適用することもできる。この場合には、分割溝の充填部材20とバッキング層18との境界面を介して伝播する横波振動を減衰させる効果に加えて、さらに音響レンズ16と第2音響整合層13との境界面を介して伝播する横波振動を減衰させてクロストークの低減化とその抑止を実現することができる。
Therefore, apart from this, the cross-sectional shape of the dividing groove may be the same as that of any of the third or fourth embodiment described above. In this case, in addition to the effect of attenuating the transverse wave vibration propagating through the boundary surface between the filling
また、上述の第11〜第14の実施形態に対しては、上述の第5〜第7の実施形態における充填部材20D・20E・20Fのいずれかを適用することも容易に可能である。その場合には、さらに分割溝を介して伝播する横波振動を減衰させて、クロストークの低減化を実現することができる。
Moreover, it is also possible to easily apply any of the filling
さらに、上述の第11〜第14の実施形態に対して、上述の第8〜第10の実施形態における音響レンズ16G・16H・16Jのいずれか一つを適用することも容易に可能である。この場合には、さらに音響レンズを介して伝播する横波振動を減衰させて、クロストークの低減化を実現することができる。
Furthermore, any one of the
ところで、通常の場合アレイ型超音波振動子においては、圧電振動子の各素子に設けられる各接地電極を共通接地とするための配線である共通接地線を設けて構成されるのが普通である。このような共通接地線を介して横波振動が伝播する場合がある(図18に示す符号B参照)。つまり、この共通接地線が圧電振動子の各素子間を機械的に連結する要素となる場合がある。 By the way, in an ordinary case, an array type ultrasonic transducer is usually configured by providing a common ground line, which is a wiring for making each ground electrode provided in each element of the piezoelectric transducer a common ground. . There is a case in which the transverse wave vibration propagates through such a common ground line (see symbol B shown in FIG. 18). That is, the common ground line may be an element that mechanically connects the elements of the piezoelectric vibrator.
そこで、この共通接地線を介して伝播する横波振動によって生じるクロストークを低減し抑止するための工夫についても、例えば共通接地線の幅寸法や厚み寸法をその長さ方向について不均一となるように設定する、即ち断面形状を上述の第1〜第4の実施形態の分割溝の先端部位の断面形状と略同様に形成したり、共通接地線の材質を例えば超弾性合金や制振合金等の超音波吸音性材料によって構成する等、種々の手段が考えられる。 Therefore, with regard to a device for reducing and suppressing crosstalk caused by transverse wave vibration propagating through the common ground line, for example, the width dimension and thickness dimension of the common ground line are not uniform in the length direction. Set, that is, the cross-sectional shape is formed substantially the same as the cross-sectional shape of the tip portion of the dividing groove of the first to fourth embodiments described above, or the material of the common ground line is, for example, a superelastic alloy or a damping alloy Various means are conceivable, such as an ultrasonic sound-absorbing material.
例えば図16は、本発明の第15の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 For example, FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the fifteenth embodiment of the present invention.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1Pは、圧電振動子11と、第1音響整合層12及び第2音響整合層13からなる音響整合層と、バッキング層18とを基本構成要素としており、圧電振動子11の両面に信号電極15と接地電極14とが設けられている。そして、接地電極14は所定の共通接地線21Pによって共通接地されている。
The array-type ultrasonic transducer 1P according to the present embodiment includes a
圧電振動子11の一方の面の側には、接地電極14を挟んで第1音響整合層12と第2音響整合層13とが順に積層して配置されている。さらに、第2音響整合層13には音響レンズ16が積層して配置されている。
A first
また、圧電振動子11の他方の面の側には、信号電極15を挟んで絶縁層17が設けられ、さらにこの絶縁層17にはバッキング層18が積層して配置されている。
An insulating
そして、絶縁層17から圧電振動子11を通して第2音響整合層13の所定の部位には断面形状が略長方形状の分割溝19Dが形成されている。この分割溝19Dによって圧電振動子11を複数の素子に分割形成している。
A dividing
なお、分割溝19Dの先端面と第2音響整合層13及び音響レンズ16の境界面との間には若干の隙間t1が残るように形成されている。つまり、第2音響整合層13は極めて薄い薄層部13aを残してブリッジ構造となっている。
Note that a slight gap t1 is left between the front end surface of the dividing
そして、分割溝19Dの空隙部にはスラリー状のシリコーン(silicone)樹脂等を硬化させた形態の充填部材20が充填されている。
The gaps of the dividing
音響レンズ16は超音波が射出される側に設けられており、例えばシリコーン樹脂等によって形成されている。この音響レンズ16は、圧電振動子11及び二つの音響整合層(12・13)等からなる複数の各素子の配列方向について、その一端部から他端部までの連続した形態で形成され、所謂ブリッジ構造となるように配設されている。
The
そして、共通接地線21Pにおいて、分割溝19Dに対応する部位には円弧形状の曲凹部21aが形成されている。この曲凹部21aを設けたことによって、分割溝19Dに対応する部位の共通接地線21Pの最小幅寸法t6と、その他の部位における共通接地線21Pの幅寸法t5とが異なるように設定されることになる。この場合において、共通接地線21Pの曲凹部21aにおける幅寸法は、最小寸法t6から線幅寸法t5の間で徐々に変化するようになっている。
In the
したがって、これにより共通接地線21Pを介して伝播する横波振動は減衰され、よってこの横波振動に起因して発生するクロストークは低減され抑止されることになる。
Therefore, the transverse wave vibration propagating through the
以上説明したように上記第15の実施形態によれば、アレイ型超音波振動子1Pにおける共通接地線21Pを介して伝播する横波振動により発生するクロストークを低減し抑止することができる。
As described above, according to the fifteenth embodiment, it is possible to reduce and suppress crosstalk generated by the transverse wave vibration propagating through the
また、図17は、本発明の第16の実施形態のアレイ型超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an array type ultrasonic transducer according to the sixteenth embodiment of the present invention.
本実施形態の構成は、上述の第15の実施形態と略同様であって共通接地線の形状が若干異なるのみである。したがって、上述の第15の実施形態と同様の構成については同じ符号を附してその説明は省略する。 The configuration of this embodiment is substantially the same as that of the fifteenth embodiment described above, except that the shape of the common ground line is slightly different. Therefore, the same components as those in the fifteenth embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態のアレイ型超音波振動子1Qにおける共通接地線21Qにおいては、分割溝19Dに対応する部位には円弧形状の曲凸部21bが形成されている。この曲凹部21bを設けたことによって、分割溝19Dに対応する部位の共通接地線21Qの最大幅寸法t7と、その他の部位における共通接地線21Pの線幅寸法t5とが異なるように設定されることになる。この場合において、共通接地線21Pの曲凹部21aにおける幅寸法は、最大寸法t7から線幅寸法t5の間で徐々に変化するようになっている。
In the
したがって、これにより共通接地線21Qを介して伝播する横波振動は減衰され、よってこの横波振動に起因して発生するクロストークは低減され抑止されることになる。
Therefore, the transverse wave vibration propagating through the
以上説明したように上記第16の実施形態によれば、上述の第15の実施形態と全く同様に、アレイ型超音波振動子1Qにおける共通接地線21Qを介して伝播する横波振動により発生するクロストークを低減し抑止することができる。
As described above, according to the sixteenth embodiment, just like the fifteenth embodiment described above, the cross generated by the transverse wave vibration propagating through the
なお、共通接地線の形状が図16に示す第15の実施形態や図17に示す第16の実施形態のように、隣接した素子(エレメント)の境界領域において厚さを変化させることによりクロストーク低減を図る構造を開示したが、これらの実施形態の変形例として、例えば共通接地線の隣接した素子の境界領域に超音波吸収材を形成したり、イオン注入のように材料を改質する等によって超音波吸収領域を設けることも可能である。 It is to be noted that the shape of the common ground line is changed by changing the thickness in the boundary region of adjacent elements (elements) as in the fifteenth embodiment shown in FIG. 16 or the sixteenth embodiment shown in FIG. Although the structure to reduce is disclosed, as a modification of these embodiments, for example, an ultrasonic absorbing material is formed in the boundary region between adjacent elements of the common ground line, or the material is modified such as ion implantation. It is also possible to provide an ultrasonic absorption region.
以上のように、上述の各実施形態では、横波振動が伝播し得る部位、即ち圧電振動子の各素子間を機械的に連結する要素ごとに分けて、各部位においてクロストークを低減し抑止する手段についてそれぞれ各種の例を示したものである。したがって、各実施形態における特徴とする各構成を組み合わせて構成することは容易に可能であり、その場合にはより確実な効果を期待することができる。 As described above, in each of the above-described embodiments, the portion where the transverse wave vibration can propagate, that is, the elements of the piezoelectric vibrator are mechanically connected to each other, and the crosstalk is reduced and suppressed in each portion. Various examples of the means are shown. Therefore, it is possible to easily combine the respective constituent features of the embodiments, and in that case, a more reliable effect can be expected.
[付記]
上記発明の実施形態により、以下のような構成の発明を得ることができる。
[Appendix]
According to the embodiment of the above invention, an invention having the following configuration can be obtained.
(1)圧電振動子と音響整合層とバッキング層とを基本構成要素とするアレイ型超音波振動子であって、超音波振動子アレイを構成する各素子間を機械的に連結する要素を少なくとも一つ有するアレイ型超音波振動子において、
上記各素子間を機械的に連結する要素は、それを伝播する横波振動の周波数特性に固有の共振周波数fotを持たないか、又は、上記超音波振動子アレイを構成する各素子が縦振動した時の共振周波数foLにおける共振尖鋭度QoLよりも小さな横波共振尖鋭度Qotになるか、又は横振動周波数fot≠縦振動周波数foL/n(n=整数)であるか、
のうち少なくとも何れかの条件を満たす手段を備えているアレイ型超音波振動子。
(1) An array-type ultrasonic vibrator having a piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer, and a backing layer as basic constituent elements, and at least elements that mechanically connect the elements constituting the ultrasonic vibrator array In an array type ultrasonic transducer having one,
The elements that mechanically connect the elements do not have a resonance frequency f ot inherent to the frequency characteristics of the transverse vibration that propagates the elements, or the elements that constitute the ultrasonic transducer array vibrate longitudinally. Whether the resonance sharpness Q ot is smaller than the resonance sharpness Q oL at the resonance frequency f oL or the transverse vibration frequency f ot ≠ longitudinal vibration frequency f oL / n (n = integer),
An array-type ultrasonic transducer comprising means for satisfying at least one of the conditions.
(2)付記(1)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記圧電振動子の上記各素子間に設けられる空隙部に充填された充填部材であるアレイ型超音波振動子。
(2) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (1),
The element that mechanically connects the respective elements of the piezoelectric vibrator is an array-type ultrasonic vibrator that is a filling member filled in a gap provided between the respective elements of the piezoelectric vibrator.
(3)付記(1)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記音響整合層の一部の領域であるアレイ型超音波振動子。
(3) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (1),
The element that mechanically connects the respective elements of the piezoelectric vibrator is an array-type ultrasonic vibrator that is a partial region of the acoustic matching layer.
(4)付記(1)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、当該各素子の接地電極を共通接地とする配線であるアレイ型超音波振動子。
(4) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (1),
The element that mechanically connects the respective elements of the piezoelectric vibrator is an array type ultrasonic vibrator that is a wiring having a ground electrode of each element as a common ground.
(5)付記(1)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記音響レンズであるアレイ型超音波振動子。
(5) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (1),
The element that mechanically connects the respective elements of the piezoelectric vibrator is an array-type ultrasonic vibrator that is the acoustic lens.
(6)付記(1)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記圧電振動子の上記各素子間を機械的に連結する要素は、上記バッキング層であるアレイ型超音波振動子。
(6) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (1),
The element that mechanically connects the elements of the piezoelectric vibrator is the array-type ultrasonic vibrator that is the backing layer.
(7)付記(2)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記空隙部の上記充填部材の音響特性は、上記空隙部の高さ方向に対して変化するアレイ型超音波振動子。
(7) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (2),
The array-type ultrasonic transducer in which the acoustic characteristics of the filling member in the gap change with respect to the height direction of the gap.
(8)付記(2)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記空隙部の上記充填部材は、粘弾性樹脂に微粉末粒子を分散した複合樹脂からなるアレイ型超音波振動子。
(8) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (2),
The filling member in the gap is an array type ultrasonic transducer made of a composite resin in which fine powder particles are dispersed in a viscoelastic resin.
(9)付記(8)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記微粉末粒子は、熱伝導性と電気絶縁性の良好な化合物であるアレイ型超音波振動子。
(9) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (8),
The above-mentioned fine powder particles are an array type ultrasonic vibrator which is a compound having good thermal conductivity and electrical insulation.
(10)付記(9)に記載のアレイ型超音波振動子において、
熱伝導性と電気絶縁性の良好な上記化合物は、三酸化タングステン・酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化けい素・酸化ジルコニウムのうちの少なくとも一つであるアレイ型超音波振動子。
(10) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (9),
The above-mentioned compound having good thermal conductivity and electrical insulation is at least one of tungsten trioxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide, and zirconium oxide.
(11)付記(8)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記微粉末粒子は、中空ガラス微粒子又は中空部内に微粒子を含むベル構造微粒子の何れかであるアレイ型超音波振動子。
(11) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (8),
The above-mentioned fine powder particle is an array type ultrasonic vibrator which is either a hollow glass fine particle or a bell structure fine particle containing fine particles in a hollow part.
(12)付記(8)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記微粉末粒子は、三酸化タングステン・酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化けい素・酸化ジルコニウムのうちの少なくとも一つと、中空ガラス微粒子又は中空部内に微粒子を含むベル構造微粒子の何れかとの混合体からなるアレイ型超音波振動子。
(12) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (8),
The fine powder particles are composed of a mixture of at least one of tungsten trioxide, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide, and zirconium oxide and hollow glass fine particles or bell structure fine particles containing fine particles in the hollow portion. Array type ultrasonic transducer.
(13)付記(3)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記音響整合層の一部の領域は、アレイ方向に不均一な厚みを有する構造からなるアレイ型超音波振動子。
(13) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (3),
An array-type ultrasonic transducer having a structure in which a part of the acoustic matching layer has a non-uniform thickness in the array direction.
(14)付記(13)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記アレイ方向に不均一な厚みを有する構造は、一方の面が平面に、他方の面がシリンドリカルな曲面に形成されているアレイ型超音波振動子。
(14) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (13),
The array-type ultrasonic transducer in which the structure having a non-uniform thickness in the array direction is formed such that one surface is a flat surface and the other surface is a cylindrical curved surface.
(15)付記(13)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記アレイ方向に不均一な厚みを有する構造は、一方の面が平面に、他方の面が船底面を有して形成されているアレイ型超音波振動子。
(15) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (13),
The structure having a non-uniform thickness in the array direction is an array type ultrasonic transducer in which one surface is a flat surface and the other surface is a ship bottom surface.
(16)付記(13)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記アレイ方向に不均一な厚みを有する構造は、一方の面が平面に、他方の面が斜面を有して形成されているアレイ型超音波振動子。
(16) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (13),
The structure having a non-uniform thickness in the array direction is an array-type ultrasonic transducer in which one surface is a flat surface and the other surface has a slope.
(17)付記(14)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記各素子の接地電極を共通で接地とするための配線は、吸音性材料からなるアレイ型超音波振動子。
(17) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (14),
The wiring for grounding the ground electrode of each element in common is an array type ultrasonic transducer made of a sound absorbing material.
(18)付記(17)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記吸音性材料は、超弾性合金又は整振合金であるアレイ型超音波振動子。
(18) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (17),
The sound absorbing material is an array-type ultrasonic transducer that is a superelastic alloy or a vibration damping alloy.
(19)付記(4)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記各素子の接地電極を共通で接地とするための配線は、その厚さが不均一であるアレイ型超音波振動子。
(19) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (4),
The array-type ultrasonic transducer in which the wiring for grounding the ground electrode of each element in common has a non-uniform thickness.
(20)付記(5)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記音響レンズの音響整合層側の面の上記各素子間の上記空隙部に接触する部分は、各アレイ方向に関して厚さが不均一であるアレイ型超音波振動子。
(20) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (5),
A portion of the surface of the acoustic lens on the acoustic matching layer side that is in contact with the gap between the elements is an array-type ultrasonic transducer having a non-uniform thickness in each array direction.
(21)付記(6)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記バッキング層は、その圧電振動子側の表面の一部が凹面状又は凸面状に形成されているアレイ型超音波振動子。
(21) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (6),
The backing layer is an array-type ultrasonic transducer in which a part of the surface on the piezoelectric transducer side is formed in a concave shape or a convex shape.
(22)付記(9)に記載のアレイ型超音波振動子において、
上記第2音響整合層と上記第1音響整合層と上記圧電振動子とフレキシブル基板と絶縁板とを順次接合する工程と、
これに対して所定のピッチ及び溝幅の分割溝を生成するダイシング加工を施す工程と、
硬化すると粘弾性を示す樹脂前駆液と上記微粉末粒子とを混合したスラリー状の上記充填部材を、型枠ごしに上記空隙部に対して注入する工程と、
この状態で一定の時間を経過させて硬化させる工程と、
を少なくとも含むアレイ型超音波振動子の製造方法。
(22) In the array type ultrasonic transducer according to appendix (9),
Sequentially bonding the second acoustic matching layer, the first acoustic matching layer, the piezoelectric vibrator, a flexible substrate, and an insulating plate;
On the other hand, a step of performing a dicing process for generating divided grooves having a predetermined pitch and groove width;
A step of injecting the slurry-like filling member obtained by mixing the resin precursor solution exhibiting viscoelasticity with the fine powder particles into the void through the mold,
In this state, a step of curing after a certain period of time;
A method for manufacturing an array-type ultrasonic transducer including at least
1・1A・1B・1C・1D・1E・1F・1G・1H・1J・1K・1L・1M・1N・101・101A……アレイ型超音波振動子
11・111・111A……圧電振動子
12・112……第1音響整合層(音響整合層)
13・113……第2音響整合層(音響整合層)
13a……薄層部
14・114・114A……接地電極
15・115・115A……信号電極
16・16G・16H・16J・116……音響レンズ
16a……曲凹部(音響レンズ)
16b……曲凸部(音響レンズ)
16c……曲凹部(音響レンズ)
17・117……絶縁層
18・18K・18L・18M・18N・118・118A……バッキング層
18a……メニスカス
18b……曲凹部
19・19A・19B・19C・19D・19J・119・119A……分割溝
20・20D・20E・20F・120・120A……充填部材
20……粘弾性樹脂(充填部材)
20a……微粉末粒子
20b……微粉末粒子(中空ガラス微粒子)
20c……微粉末粒子(ベル構造微粒子)
20d……メニスカス
21P・21Q・121……共通接地線
代理人弁理士伊藤進
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1J, 1K, 1L, 1M, 1N, 101, 101A ... Array-type
13 · 113 …… Second acoustic matching layer (acoustic matching layer)
13a ……
16b ... curved convex part (acoustic lens)
16c ...... Curved recess (acoustic lens)
17 · 117 …… Insulating
20a:
20c: Fine powder particles (bell structure fine particles)
20d ...
Claims (6)
上記各素子間を機械的に連結する要素は、それを伝播する横波振動の周波数特性に固有の共振周波数を持たないか、又は、上記超音波振動子アレイを構成する各素子が縦振動した時の共振周波数における共振尖鋭度よりも小さな横波共振尖鋭度になるか、又は横振動共振周波数≠縦振動共振周波数であるか、
のうち少なくとも何れかの条件を満たす手段を備えていることを特徴とするアレイ型超音波振動子。 An array-type ultrasonic vibrator having a piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer, and a backing layer as basic constituent elements, and having at least one element that mechanically connects each element constituting the ultrasonic vibrator array In array type ultrasonic transducers,
The element that mechanically connects the elements does not have a resonance frequency specific to the frequency characteristics of the transverse vibration that propagates the elements, or when the elements that constitute the ultrasonic transducer array vibrate longitudinally. The resonance sharpness of the transverse wave is smaller than the resonance sharpness at the resonance frequency of the transverse vibration resonance frequency ≠ longitudinal vibration resonance frequency,
An array type ultrasonic transducer comprising means for satisfying at least one of the conditions.
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