JP2007158377A - Ultrasonic vibrator and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an ultrasonic vibrator which can easily connect lead wires even if a piezoelectric element is divided to avoid bad influence on a longitudinal vibration due to overlap lateral vibration over the longitudinal vibration, and manufacture a highly reliable ultrasonic vibrator; and also to provide an ultrasonic vibrator manufactured by this method. <P>SOLUTION: The ultrasonic vibrator is manufactured by a step of forming first dicing grooves on an acoustically matched layer and a piezoelectric element plate joined, and dividing them into a plurality of piezoelectric elements; a process of joining the individual divided piezoelectric elements to substrates; a process of coating the surface near the joined portions of the piezoelectric elements and substrates joined, with a conductive film; and a process of forming second dicing grooves between the first dicing groove and the first dicing groove, in the piezoelectric element and the substrate coated with the conductive film, and in the acoustically matched layer, thereby forming a plurality of vibrator elements. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を送受波するための超音波振動子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic transducer for transmitting / receiving ultrasonic waves and a method for manufacturing the same.

従来、医療用診断において、超音波振動子から生体組織内に超音波パルスを繰り返し送波し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを、同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受波して、この超音波パルスを送受波する方向を徐々にずらすことによって、生体内の複数の方向から収集した情報を可視像の超音波断層画像として表示する超音波診断装置が用いられている。この超音波診断装置は、超音波診断装置本体と、超音波を送受波するための超音波振動子とから構成されている。   Conventionally, in a medical diagnosis, an ultrasonic pulse is repeatedly transmitted from an ultrasonic transducer into a living tissue, and the echo of the ultrasonic pulse reflected from the living tissue is transmitted with the same or separate ultrasonic transducer. An ultrasonic diagnostic apparatus is used that receives information and displays information collected from a plurality of directions in a living body as an ultrasonic tomographic image of a visible image by gradually shifting the direction in which the ultrasonic pulse is transmitted and received. ing. This ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic diagnostic apparatus main body and an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves.

この超音波振動子は圧電振動子を有しており、この圧電振動子は、板状の圧電素子(圧電振動材)をダイシング加工することで、短冊状の振動子エレメントに分割されている。圧電素子の音響放射面側には、音響インピーダンスを整合させるための音響整合層が設けられ、さらに音響整合層の表面には、音響レンズが設けられている。また、圧電素子の背面側には、吸音性に優れたゴム等からなるバッキング材が接合されている。   This ultrasonic vibrator has a piezoelectric vibrator, and this piezoelectric vibrator is divided into strip-like vibrator elements by dicing a plate-like piezoelectric element (piezoelectric vibration material). An acoustic matching layer for matching acoustic impedance is provided on the acoustic radiation surface side of the piezoelectric element, and an acoustic lens is provided on the surface of the acoustic matching layer. Further, a backing material made of rubber or the like having excellent sound absorbing properties is joined to the back side of the piezoelectric element.

上記超音波診断装置における超音波を送受する超音波振動子としては例えば、アレイ型振動子がある。このアレイ型振動子が有する圧電素子の一般形状は、幅W、厚さT、長さLで形成され、幅Wの上下面に電極(接地電極、信号電極)を配置していた。   An example of an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves in the ultrasonic diagnostic apparatus is an array type transducer. The general shape of the piezoelectric element included in the array type vibrator is formed with a width W, a thickness T, and a length L, and electrodes (ground electrodes and signal electrodes) are arranged on the upper and lower surfaces of the width W.

上記電極にパルス電圧を印加した場合、厚さT寸法に応じた縦振動が主に発生すると同時に、幅W寸法に応じた横振動も副次的に発生する。つまり、幅W寸法が一定であると横振動が強く発生し、形状によっては縦振動に重畳して、縦振動に悪影響を及ぼすことがある。このため、圧電素子を複数個に分割して横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないように形成していた。   When a pulse voltage is applied to the electrode, longitudinal vibration corresponding to the thickness T dimension is mainly generated, and lateral vibration corresponding to the width W dimension is also generated secondary. That is, if the width W dimension is constant, lateral vibration is strongly generated, and depending on the shape, it may be superimposed on the longitudinal vibration and adversely affect the longitudinal vibration. For this reason, the piezoelectric element is divided into a plurality of pieces so that the resonance frequency of the lateral vibration does not become a specific frequency.

ここで、圧電素子を分割して横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないようにする超音波振動子の一般的な製造工程を説明する(例えば、特許文献1参照。)。
(1)所定の形状にバッキング層を成型する(バッキング材成型工程)。
(2)上記バッキング材成型工程の前あるいは後に、所定形状の圧電素子に設けられている電極に例えばFPC(フレキシブル基板:Flexible Printec Circuit)等からなるリード線を接続する(電極配線工程)。
(3)圧電素子とバッキング層とを接合して第1積層体を形成する(圧電振動子接合工程)。
(4)上記第1積層体を構成する圧電素子に第1音響整合層を接合して第2積層体である振動子部組を形成する(第1整合層接合工程)。
(5)上記振動子部組の第1音響整合層側からダイシング溝を加工して圧電素子を複数に分割して振動子エレメントを生成する(ダイシング工程)。
(6)上記ダイシング溝に溝埋め材を充填して補強する(溝埋め工程)。
(7)第1音響整合層に第2音響整合層を接合して第3積層体を形成する(第2音響整合層接合工程)。
(8)上記第3積層体に音響レンズを注型する(レンズ注型工程)。
(9)音響レンズを設けた第3積層体をケースに組み込む(ケース組み込み工程)。
Here, a general manufacturing process of an ultrasonic transducer in which the piezoelectric element is divided so that the resonance frequency of the lateral vibration does not become a specific frequency will be described (for example, see Patent Document 1).
(1) A backing layer is molded into a predetermined shape (backing material molding step).
(2) Before or after the backing material molding step, a lead wire made of, for example, an FPC (flexible printed circuit) is connected to an electrode provided in a piezoelectric element having a predetermined shape (electrode wiring step).
(3) A piezoelectric element and a backing layer are joined to form a first laminate (piezoelectric vibrator joining step).
(4) The first acoustic matching layer is bonded to the piezoelectric elements constituting the first stacked body to form a vibrator unit set which is the second stacked body (first matching layer bonding step).
(5) A dicing groove is processed from the first acoustic matching layer side of the vibrator unit set to divide the piezoelectric element into a plurality of pieces to produce a vibrator element (dicing step).
(6) The dicing groove is filled with a groove filling material and reinforced (groove filling step).
(7) Joining the second acoustic matching layer to the first acoustic matching layer to form a third laminate (second acoustic matching layer joining step).
(8) An acoustic lens is cast on the third laminate (lens casting step).
(9) The 3rd laminated body which provided the acoustic lens is integrated in a case (case integration process).

以上の工程を通して超音波振動子を製造していた。
特開2001−46368号公報
The ultrasonic transducer was manufactured through the above steps.
JP 2001-46368 A

しかしながら、横振動が縦振動に重畳して縦振動に悪影響を及ぼさないようにするために、横方向振動の共振周波数が特定の周波数とならないように振動子エレメントを分割すれば、必然的に分割する数が増え、その結果分割された振動子エレメント1個の幅が狭くなるため、リード線の接続が困難になるという問題点があった。   However, if the transducer element is divided so that the resonance frequency of the transverse vibration does not become a specific frequency so that the transverse vibration is not superimposed on the longitudinal vibration and does not adversely affect the longitudinal vibration, it is inevitably divided. As a result, the width of one of the divided transducer elements becomes narrow, which makes it difficult to connect the lead wires.

また、分割された振動子サブエレメント1個の幅が狭いと、FPCを直接にサブエレメントに接合した場合は、FPCの弾性が残留応力として残るために、超音波振動子の信頼性が低下するという問題点があった。   In addition, if the width of one of the divided transducer sub-elements is narrow, the reliability of the ultrasonic transducer is reduced because the elasticity of the FPC remains as residual stress when the FPC is directly joined to the sub-element. There was a problem.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、振動子エレメントを微細に分割しても、容易にリード線を接続することができ、かつ、信頼性の高い超音波振動子を製造することが可能な超音波振動子の製造方法およびその製造方法によって製造された超音波振動子を提供することを目的にしている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can manufacture a highly reliable ultrasonic transducer that can easily connect lead wires even if the transducer element is finely divided. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an ultrasonic transducer that can be used, and an ultrasonic transducer manufactured by the manufacturing method.

本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の超音波振動子の製造方法は、複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法である。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to one aspect of the present invention, the ultrasonic transducer manufacturing method of the present invention is an ultrasonic transducer manufacturing method including a plurality of transducer elements each including a plurality of transducer sub-elements.

そして、上記超音波振動子の製造方法は、接合した音響整合層と圧電素子板とに第1のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第1の分割工程と、上記第1の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、上記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、上記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝と第1のダイシング溝との間で、かつ上記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および上記音響整合層とに第2のダイシング溝を設けることにより、上記複数個の振動子エレメントを形成する第2の分割工程とを有することを特徴とする。   The ultrasonic transducer manufacturing method includes a first dividing step in which a first dicing groove is provided in the bonded acoustic matching layer and the piezoelectric element plate to divide the piezoelectric element into a plurality of piezoelectric elements, and the first division is performed. Piezoelectric element substrate bonding step for bonding each piezoelectric element divided by the process and the substrate, and a conductor film coating for covering the surface in the vicinity of the bonding portion between the piezoelectric element and the substrate bonded by the piezoelectric element substrate bonding step with a conductive film And the piezoelectric element and the substrate covered by the conductor film and the acoustic matching between the first dicing groove and the first dicing groove provided by the first dividing step and the conductor film coating step A second dividing step of forming the plurality of vibrator elements by providing a second dicing groove in the layer.

また、上記超音波振動子の製造方法は、接合したバッキング材と圧電素子板とに第1のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第1の分割工程と、上記第1の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、上記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、上記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝と第1のダイシング溝との間で、かつ上記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および上記バッキング材とに第2のダイシング溝を設けることにより、上記複数個の振動子エレメントを形成する第2の分割工程とを有することを特徴とする。   The ultrasonic transducer manufacturing method includes a first dividing step in which a first dicing groove is provided in the bonded backing material and the piezoelectric element plate to divide the piezoelectric element into a plurality of piezoelectric elements, and the first dividing step. A piezoelectric element substrate bonding step for bonding each piezoelectric element divided by the substrate and the substrate, and a conductor film coating step for covering the surface in the vicinity of the bonded portion between the piezoelectric element and the substrate bonded by the piezoelectric element substrate bonding step with a conductive film And the piezoelectric element, the substrate, and the backing material, which are covered between the first dicing groove and the first dicing groove provided by the first dividing step and covered with the conductor film by the conductor film coating step, And providing a second dicing groove to form a plurality of transducer elements in the second division step.

また、本発明の超音波振動子の製造方法は、上記圧電素子基板接合工程の後であって、上記導体膜被膜工程の前に、上記圧電素子基板接合工程により上記基板と接合した各圧電素子の表面で、かつ上記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝をマスクするマスキング工程をさらに有することが望ましい。   In addition, the method for manufacturing an ultrasonic transducer according to the present invention includes a piezoelectric element bonded to the substrate by the piezoelectric element substrate bonding step after the piezoelectric element substrate bonding step and before the conductor film coating step. It is desirable to further include a masking step for masking the first dicing groove provided on the surface of the first dicing step.

また、本発明の超音波振動子の製造方法は、上記導体膜が、上記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝に進入しない程度の粘性を有することが望ましい。
また、本発明の超音波振動子の製造方法は、上記導体膜が、薄膜であることが望ましい。
In the method for manufacturing an ultrasonic transducer according to the present invention, it is desirable that the conductor film has a viscosity that does not enter the first dicing groove provided by the first dividing step.
In the method for manufacturing an ultrasonic transducer according to the present invention, the conductor film is preferably a thin film.

また、本発明の一態様によれば、本発明の超音波振動子は、複数の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを備えるアレイ型超音波振動子であって、該振動子エレメントは、該圧電素子と、該圧電素子に隣接して接合された基板と、該圧電素子の一主面に形成された電極と、該基板の一主面に形成された電極パターンとを電気的に接続する導体膜とを含んでおり、該圧電素子は、該振動子サブエレメント単位に分割されているとともに、該基板は、エレメント振動子単位に分割されていることを特徴とする。   Further, according to one aspect of the present invention, the ultrasonic transducer of the present invention is an array type ultrasonic transducer including a transducer element composed of a plurality of transducer sub-elements, Electrically connecting a piezoelectric element, a substrate bonded adjacent to the piezoelectric element, an electrode formed on one main surface of the piezoelectric element, and an electrode pattern formed on one main surface of the substrate The piezoelectric element is divided into the vibrator sub-element units, and the substrate is divided into the element vibrator units.

本発明によれば、1つの振動子サブエレメントの幅が狭いものであっても、配線端子の取り出し位置設定の自由度が拡大するので、容易に超音波振動子を製造することが可能となる。   According to the present invention, even if the width of one transducer sub-element is narrow, the degree of freedom in setting the extraction position of the wiring terminal is expanded, so that an ultrasonic transducer can be easily manufactured. .

また、本発明によれば、全振動子サブエレメントについて、各振動子エレメント毎の配線を一括に行えるので、容易に超音波振動子を製造することが可能となる。
また、本発明によれば、導電性樹脂の厚膜乃至薄膜(導体膜)を導線とするため、配線スペースを小さくした超音波振動子の製造が可能となる。
Further, according to the present invention, since wiring for each transducer element can be performed collectively for all transducer sub-elements, it is possible to easily manufacture an ultrasonic transducer.
In addition, according to the present invention, since a thick film or a thin film (conductive film) of conductive resin is used as a conductive wire, it is possible to manufacture an ultrasonic vibrator with a reduced wiring space.

また、本発明によれば、FPCの曲げ応力等が残らないので、信頼性の高い超音波振動子を製造することが可能となる。   Further, according to the present invention, since no bending stress or the like of FPC remains, it is possible to manufacture a highly reliable ultrasonic vibrator.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図1乃至図10を用いて本発明を適用した第1の実施の形態について説明する。
図1は、第1の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートであり、図2は、音響整合層圧電素子接合工程を説明するための斜視図であり、図3は、第1の分割工程を説明するための斜視図であり、図4は、第1の分割工程を説明するための上面図であり、図5は、圧電素子基板接合工程を説明するための斜視図であり、図6は、圧電素子基板接合工程を説明するための上面図であり、図7は、マスキング工程を説明するための斜視図であり、図8は、第1の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための上面図であり、図9は、第1の実施の形態における第2の分割工程を説明するための上面図であり、図10は、マスク部材除去後の状態を示す上面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing an ultrasonic transducer in the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view for explaining an acoustic matching layer piezoelectric element joining step. FIG. 4 is a perspective view for explaining the first dividing step, FIG. 4 is a top view for explaining the first dividing step, and FIG. 5 is for explaining the piezoelectric element substrate bonding step. FIG. 6 is a top view for explaining a piezoelectric element substrate bonding step, FIG. 7 is a perspective view for explaining a masking step, and FIG. 8 is a first embodiment. 9 is a top view for explaining the conductor film coating step in FIG. 9, FIG. 9 is a top view for explaining the second dividing step in the first embodiment, and FIG. 10 is a view after removing the mask member. It is a top view which shows a state.

まず、図1のステップS11の音響整合層圧電素子接合工程において、図2に示したように、音響整合層21と圧電素子22とを接合する。圧電素子22には、例えば、圧電素子放射面電極(接地リード線が接続される電極)および圧電素子背面電極(駆動リード線が接続される電極)が銀焼付けにより形成されている。   First, in the acoustic matching layer piezoelectric element joining step in step S11 of FIG. 1, the acoustic matching layer 21 and the piezoelectric element 22 are joined as shown in FIG. In the piezoelectric element 22, for example, a piezoelectric element radiation surface electrode (an electrode to which a ground lead wire is connected) and a piezoelectric element back electrode (an electrode to which a drive lead wire is connected) are formed by silver baking.

図1のステップS12の第1の分割工程において、図3および図4に示したように、ステップS11の音響整合層圧電素子接合工程により接合した音響整合層21と圧電素子22とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第1のダイシング溝31を設ける。これにより接合した音響整合層21と圧電素子22は、複数の圧電素子32に分割される。   In the first dividing step of step S12 of FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 4, the acoustic matching layer 21 and the piezoelectric element 22 joined by the acoustic matching layer piezoelectric element joining step of step S11 are combined with a dicing machine. The first dicing grooves 31 having a predetermined pitch are provided using As a result, the bonded acoustic matching layer 21 and the piezoelectric element 22 are divided into a plurality of piezoelectric elements 32.

そして、図1のステップS13の圧電素子基板接合工程において、図5および図6に示したように、ステップS12の第1の分割工程により分割された各圧電素子32と、超音波を送波するための駆動信号を送信するため、または受波した超音波により発生する受信信号を受信するための伝達ケーブルやFPCなどの他の基板が接続される基板51とを接合する。基板51は、3次元基板、アルミナ基板、ガラエポ基板、リジッドフレキ、FPCなどが可能である。そして、基板51には、所定のピッチ(後述する振動子エレメント82の配列ピッチに相当するピッチ)で電極パターン52が形成されている。また、電極パターン52は、基板51の表側のみであっても良いし、裏面から側面を経由して表面まで形成されていても良い。なお、図5に示した基板51の導体面表面の高さは、各圧電素子32とほぼ同一にしてある。ただし、導電樹脂、導電薄膜、薄い(例えば、8マイクロメートル程度)金属箔、あるいはこれを用いたフレキシブルプリント基板を用いる場合、各圧電素子32と基板51の導体面表面との高さには、数十マイクロメートル程度の差異があっても(どちらが高くなっても)構わない。   Then, in the piezoelectric element substrate bonding step in step S13 in FIG. 1, as shown in FIGS. 5 and 6, ultrasonic waves are transmitted to each piezoelectric element 32 divided in the first division step in step S12. For example, a transmission cable for transmitting a drive signal for receiving a received signal generated by the received ultrasonic wave or a substrate 51 to which another substrate such as an FPC is connected is joined. The substrate 51 can be a three-dimensional substrate, an alumina substrate, a glass epoxy substrate, a rigid flexible board, an FPC, or the like. Electrode patterns 52 are formed on the substrate 51 at a predetermined pitch (a pitch corresponding to the arrangement pitch of transducer elements 82 described later). The electrode pattern 52 may be only on the front side of the substrate 51, or may be formed from the back surface to the front surface via the side surface. The height of the conductor surface of the substrate 51 shown in FIG. 5 is substantially the same as that of each piezoelectric element 32. However, when using a conductive resin, a conductive thin film, a thin (for example, about 8 micrometers) metal foil, or a flexible printed circuit board using this, the height between each piezoelectric element 32 and the surface of the conductor surface of the substrate 51 is: It does not matter if there is a difference of about several tens of micrometers (whichever is higher).

次に、図1のステップS14のマスキング工程において、図7に示したように、ステップS13の圧電素子基板接合工程により上記基板51と接合した各圧電素子32の表面で、かつステップS12の第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝31を避けるように、マスク部材121でマスクする。マスク部材121としては、メタルマスクやメッシュマスクに代表される印刷用スクリーン、ステンレス・鋼・ニッケル・銅合金などの金属板、ポリイミド・PTFE(ポリテトラフロエラエチレン)・PET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂を基材に用いたテープ、PET、石英ガラス、セラミックスおよびFRP(繊維強化樹脂:Fiber Reinforced Plastic)等の材質が使用可能である。   Next, in the masking process of step S14 in FIG. 1, as shown in FIG. 7, the surface of each piezoelectric element 32 bonded to the substrate 51 in the piezoelectric element substrate bonding process of step S13, and the first of step S12. The mask member 121 masks the first dicing groove 31 provided by the dividing step. As the mask member 121, a printing screen represented by a metal mask or a mesh mask, a metal plate such as stainless steel, steel, nickel, or a copper alloy, polyimide, PTFE (polytetrafluoroethylene), PET (polyethylene terephthalate), or the like. Materials such as tape, PET, quartz glass, ceramics, and FRP (Fiber Reinforced Plastic) using a resin as a base material can be used.

次に、図1のステップS15の導体膜被膜工程において、図8に示したように、ステップS13の圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子32と基板51との双方の接合部分近傍であって、ステップS14でマスク部材121にてマスクした部分近傍の表面を導体厚膜または導体薄膜からなる導体膜71で被う。   Next, in the conductor film coating process in step S15 in FIG. 1, as shown in FIG. 8, the vicinity of the joint portion of both the piezoelectric element 32 and the substrate 51 joined in the piezoelectric element substrate joining process in step S13. The surface in the vicinity of the portion masked by the mask member 121 in step S14 is covered with the conductor film 71 made of a conductor thick film or a conductor thin film.

そして、上記導体膜71を形成したら、図1のステップS16の第2の分割工程において、図9に示したように、ステップS12の第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝31と第1のダイシング溝31との間で、かつステップS15の導体膜被膜工程により導体膜71で覆われた圧電素子32と基板51および上記音響整合層21とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第2のダイシング溝81を設けることにより複数個の振動子エレメント151を形成する。   When the conductor film 71 is formed, in the second dividing step of step S16 in FIG. 1, as shown in FIG. 9, the first dicing groove 31 provided in the first dividing step of step S12 and A dicing machine is used to connect the piezoelectric element 32, the substrate 51, and the acoustic matching layer 21 covered with the conductor film 71 by the conductor film coating process in step S15 between the first dicing groove 31 and a predetermined pitch. A plurality of transducer elements 151 are formed by providing the second dicing grooves 81.

最後に、図1のステップS17のマスク部材除去工程において、図10に示したように、マスク部材121を除去することにより、2個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメント151を複数個備えた超音波振動子を製造することができる。   Finally, in the mask member removing process in step S17 of FIG. 1, as shown in FIG. 10, the mask member 121 is removed, thereby providing a plurality of transducer elements 151 each including two transducer sub-elements. An ultrasonic transducer can be manufactured.

次に、図11乃至図15を用いて本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と異なるところを中心に説明し、共通する部分は説明を省略する。   Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. The description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of common parts will be omitted.

図11は、第2の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートであり、図12は、第2の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための斜視図であり、図13は、第2の実施の形態における第2の分割工程を説明するための斜視図であり、図14は、第2の実施の形態における第2の分割工程を説明するための上面図であり、図15は、1個の振動子エレメントを示す斜視図である。   FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of the method of manufacturing an ultrasonic transducer in the second embodiment, and FIG. 12 is a perspective view for explaining a conductor film coating process in the second embodiment. FIG. 13 is a perspective view for explaining the second dividing step in the second embodiment, and FIG. 14 is a top view for explaining the second dividing step in the second embodiment. FIG. 15 is a perspective view showing one transducer element.

図11に示したフローチャートが図1に示したフローチャートと異なる点は、図11には図1に示したステップS14のマスキング工程および図17のマスク部材除去工程が存在しないことである。すなわち、第2の実施の形態における超音波振動子の製造方法は、マスキング処理が不要であることを特徴の1つとしている。   The flowchart shown in FIG. 11 differs from the flowchart shown in FIG. 1 in that the masking process in step S14 and the mask member removing process in FIG. 17 shown in FIG. That is, one feature of the method for manufacturing an ultrasonic transducer in the second embodiment is that no masking process is required.

具体的には、ステップS13の圧電素子基板接合工程に続いて、ステップS15の導体膜被膜工程において、図12に示したように、ステップS13の圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子32と基板51との双方の接合部分近傍の表面を導体膜71で被う。導体膜71は、導電性塗料、導電性樹脂、導電性接着剤、等からなる導体厚膜、メッキあるいはスパッタリング、蒸着、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長法)等による導体薄膜により形成することが可能である。   Specifically, following the piezoelectric element substrate bonding step of step S13, in the conductor film coating step of step S15, as shown in FIG. 12, the piezoelectric element 32 and the substrate bonded by the piezoelectric element substrate bonding step of step S13. The surface in the vicinity of both joint portions with 51 is covered with a conductor film 71. The conductive film 71 is formed of a conductive thin film made of conductive paint, conductive resin, conductive adhesive, etc., a conductive thin film by plating or sputtering, vapor deposition, CVD (Chemical Vapor Deposition), etc. Is possible.

そして、上記導体膜71が硬化したら、図11のステップS16の第2の分割工程において、図13および図14に示したように、ステップS12の第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝31と第1のダイシング溝31との間で、かつステップS15の導体膜被膜工程により導体膜71で覆われた圧電素子32と基板51および上記音響整合層21とに、ダイシングマシンを用いて所定ピッチの第2のダイシング溝81を設けることにより複数個の振動子エレメント82を形成する。   When the conductor film 71 is cured, in the second dividing step of step S16 in FIG. 11, as shown in FIGS. 13 and 14, the first dicing provided by the first dividing step of step S12 is performed. A dicing machine is used between the groove 31 and the first dicing groove 31 and the piezoelectric element 32, the substrate 51, and the acoustic matching layer 21 covered with the conductor film 71 by the conductor film coating process of step S15. A plurality of transducer elements 82 are formed by providing second dicing grooves 81 having a predetermined pitch.

これにより、超音波を送波するための駆動信号を送信する、または受波した超音波により発生する受信信号を受信するための1本の伝達ケーブル(不図示)に接続された2個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメント82を複数個備えた超音波振動子を製造することができる。   Thus, two vibrations connected to one transmission cable (not shown) for transmitting a drive signal for transmitting an ultrasonic wave or receiving a reception signal generated by the received ultrasonic wave An ultrasonic transducer including a plurality of transducer elements 82 composed of child sub-elements can be manufactured.

図15は、1個の振動子エレメントを示す斜視図である。
図15において、振動子エレメント82は、図11のステップS16の第2の分割工程によって分割されたものであり、分割された音響整合層21、圧電素子22、電極パターン52を有する基板51、導体膜71により構成され、第1のダイシング溝31により2つの圧電素子サブエレメントを有している。
FIG. 15 is a perspective view showing one transducer element.
In FIG. 15, the transducer element 82 is divided by the second division step in step S <b> 16 of FIG. 11, and the divided acoustic matching layer 21, piezoelectric element 22, substrate 51 having electrode pattern 52, conductor The film 71 is formed, and the first dicing groove 31 has two piezoelectric element sub-elements.

なお、導電性接着剤あるいは導電性塗料で、その粘性を3000cps以上とし、かつ上記第1のダイシング溝31の幅を100マイクロメートル以下とすれば、第1のダイシング溝31内に導体膜71が侵入しにくくなるので、第1のダイシング溝31を何かしらの手段で覆い隠す必要が無い。特に、チクソ性がある導電性接着剤あるいは導電性塗料を用い、印刷法で導体膜71を作成する場合は、第1のダイシング溝31内への侵入を確実に防止することができる。   If the viscosity of the conductive adhesive or conductive paint is 3000 cps or more and the width of the first dicing groove 31 is 100 micrometers or less, the conductor film 71 is formed in the first dicing groove 31. Since it becomes difficult to enter, there is no need to cover the first dicing groove 31 with any means. In particular, when the conductive film 71 is formed by a printing method using a thixotropic conductive adhesive or conductive paint, it is possible to reliably prevent the first dicing groove 31 from entering.

以上本発明の実施の形態を図面を用いて説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。   The embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes, modifications, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. Is possible.

例えば、上述の各実施の形態においては、2個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを例に用いたが、振動子エレメントは、3個あるいはそれ以上の振動子サブエレメントからなるものであっても良い。   For example, in each of the above-described embodiments, a transducer element including two transducer sub-elements is used as an example. However, the transducer element includes three or more transducer sub-elements. May be.

また圧電素子の電極材質も、銀電極に限定される物ではなく、金、クロム、銅、ニッケル等の金属材料を用い、スパッタ、蒸着、CVD、メッキ等の手法により形成した電極が、使用可能である。   In addition, the electrode material of the piezoelectric element is not limited to the silver electrode, and an electrode formed by a technique such as sputtering, vapor deposition, CVD, plating using a metal material such as gold, chromium, copper, nickel, etc. can be used. It is.

同様にマスクの形状についても、上記の実施の形態において示したような、第1のダインシング溝の導体膜を形成する部分を覆う形状ないし機能を果たすものであれば、本願で図示した形状に限定されるものではなく、例えば櫛歯状などの、印刷マスクや薄膜用のマスクとして使用されている形状が、適用可能である。   Similarly, the shape of the mask is limited to the shape shown in the present application as long as it has a shape or function that covers the portion of the first dicing groove where the conductor film is formed as shown in the above embodiment. For example, a shape used as a printing mask or a thin film mask, such as a comb-like shape, is applicable.

同様に、上記の各実施の形態では音響整合層上に圧電素子板および基板を載置する例について述べているが、他の主な音響部材であるバッキング材や完成時には除去する仮固定板などの、音響整合層以外の部材上に圧電素子と基板とを載置しても、同様の工程・構造を取ることができる。   Similarly, in each of the above embodiments, an example in which the piezoelectric element plate and the substrate are placed on the acoustic matching layer is described. However, a backing material that is another main acoustic member, a temporary fixing plate that is removed when completed, etc. Even if the piezoelectric element and the substrate are placed on a member other than the acoustic matching layer, the same process and structure can be taken.

第1の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the manufacturing method of the ultrasonic transducer | vibrator in 1st Embodiment. 音響整合層圧電素子接合工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating an acoustic matching layer piezoelectric element joining process. 第1の分割工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating a 1st division | segmentation process. 第1の分割工程を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating a 1st division | segmentation process. 圧電素子基板接合工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating a piezoelectric element board | substrate joining process. 圧電素子基板接合工程を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating a piezoelectric element board | substrate joining process. マスキング工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating a masking process. 第1の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the conductor film coating process in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における第2の分割工程を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the 2nd division | segmentation process in 1st Embodiment. マスク部材除去後の状態を示す上面図である。It is a top view which shows the state after mask member removal. 第2の実施の形態における超音波振動子の製造方法の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the manufacturing method of the ultrasonic transducer | vibrator in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における導体膜被膜工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the conductor film coating process in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における第2の分割工程を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the 2nd division | segmentation process in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における第2の分割工程を説明するための上面図である。It is a top view for demonstrating the 2nd division | segmentation process in 2nd Embodiment. 1個の振動子エレメントを示す斜視図である。It is a perspective view which shows one vibrator | oscillator element.

符号の説明Explanation of symbols

21 音響整合層
22 圧電素子板
31 第1のダイシング溝
32 圧電素子
51 基板
52 電極パターン
71 導体膜
81 第2のダイシング溝
82 振動子エレメント
121 マスク部材
151 振動子エレメント


DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Acoustic matching layer 22 Piezoelectric element board 31 1st dicing groove 32 Piezoelectric element 51 Substrate 52 Electrode pattern 71 Conductive film 81 2nd dicing groove 82 Transducer element 121 Mask member 151 Transducer element


Claims (6)

複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法において、
接合した音響整合層と圧電素子板とに第1のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第1の分割工程と、
前記第1の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、
前記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、
前記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝と第1のダイシング溝との間で、かつ前記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および前記音響整合層とに第2のダイシング溝を設けることにより、前記複数個の振動子エレメントを形成する第2の分割工程と、
を有することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
In the manufacturing method of an ultrasonic transducer provided with a plurality of transducer elements composed of a plurality of transducer sub-elements,
A first dividing step in which a first dicing groove is provided in the bonded acoustic matching layer and the piezoelectric element plate to divide into a plurality of piezoelectric elements;
A piezoelectric element substrate bonding step of bonding each piezoelectric element divided by the first dividing step and the substrate;
A conductor film coating step of covering the surface in the vicinity of the bonded portion of the piezoelectric element and the substrate bonded by the piezoelectric element substrate bonding step with a conductor film;
Between the first dicing groove and the first dicing groove provided by the first dividing step, and between the piezoelectric element covered by the conductor film by the conductor film coating step, the substrate, and the acoustic matching layer A second dividing step of forming the plurality of transducer elements by providing a second dicing groove;
A method for manufacturing an ultrasonic transducer, comprising:
複数個の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを複数個備えた超音波振動子の製造方法において、
接合したバッキング材と圧電素子板とに第1のダイシング溝を設けて複数の圧電素子に分割する第1の分割工程と、
前記第1の分割工程により分割された各圧電素子と基板とを接合する圧電素子基板接合工程と、
前記圧電素子基板接合工程により接合した圧電素子と基板との接合部分近傍の表面を導体膜で被う導体膜被膜工程と、
前記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝と第1のダイシング溝との間で、かつ前記導体膜被膜工程により導体膜で覆われた圧電素子と基板および前記バッキング材とに第2のダイシング溝を設けることにより、前記複数個の振動子エレメントを形成する第2の分割工程と、
を有することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
In the manufacturing method of an ultrasonic transducer provided with a plurality of transducer elements composed of a plurality of transducer sub-elements,
A first dividing step in which a first dicing groove is provided in the bonded backing material and the piezoelectric element plate and divided into a plurality of piezoelectric elements;
A piezoelectric element substrate bonding step of bonding each piezoelectric element divided by the first dividing step and the substrate;
A conductor film coating step of covering the surface in the vicinity of the bonded portion of the piezoelectric element and the substrate bonded by the piezoelectric element substrate bonding step with a conductor film;
Between the first dicing groove and the first dicing groove provided in the first dividing step, and on the piezoelectric element covered with the conductor film by the conductor film coating step, the substrate, and the backing material. A second dividing step of forming the plurality of transducer elements by providing two dicing grooves;
A method for manufacturing an ultrasonic transducer, comprising:
前記圧電素子基板接合工程の後、前記導体膜被膜工程の前に、
前記圧電素子基板接合工程により前記基板と接合した各圧電素子の表面で、かつ前記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝をマスクするマスキング工程を、
さらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の超音波振動子の製造方法。
After the piezoelectric element substrate bonding step, before the conductor film coating step,
A masking step of masking a first dicing groove provided by the first dividing step on the surface of each piezoelectric element bonded to the substrate by the piezoelectric element substrate bonding step;
The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 1, further comprising:
前記導体膜は、前記第1の分割工程により設けられた第1のダイシング溝に進入しない程度の粘性を有することを特徴とする請求項1または2に記載の超音波振動子の製造方法。   The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the conductive film has a viscosity that does not enter a first dicing groove provided in the first division step. 前記導体膜は、薄膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の超音波振動子の製造方法。   The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the conductor film is a thin film. 複数の振動子サブエレメントからなる振動子エレメントを備えるアレイ型超音波振動子であって、
該振動子エレメントは、
該圧電素子と、
該圧電素子に隣接して接合された基板と、
該圧電素子の一主面に形成された電極と、
該基板の一主面に形成された電極パターンとを電気的に接続する導体膜とを含んでおり、
該圧電素子は、該振動子サブエレメント単位に分割されているとともに、
該基板は、振動子エレメント単位に分割されていることを特徴とする超音波振動子。


An array-type ultrasonic transducer comprising a transducer element composed of a plurality of transducer sub-elements,
The transducer element is
The piezoelectric element;
A substrate bonded adjacent to the piezoelectric element;
An electrode formed on one main surface of the piezoelectric element;
A conductive film that electrically connects the electrode pattern formed on one main surface of the substrate;
The piezoelectric element is divided into the vibrator sub-element units,
The ultrasonic transducer, wherein the substrate is divided into transducer elements.


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