JP2008270869A

JP2008270869A - 超音波探触子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008270869A
Application number: JP2007106927A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kobayashi; 和裕小林
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: JP4644220B2

Abstract

【課題】超音波探触子において、音響レンズを介して生体からの油脂が超音波探触子内部へ進入しないようにする。
【解決手段】積層体に対して下面側に表面処理が施されたＰＰＳフィルム２４が接着され、その後ＰＰＳフィルムの上面２４Ｂに対して表面加工処理が施され、そこに音響レンズ４２が接着される。ＰＰＳフィルムは生体からの油脂の浸透を効果的に阻止するフィルムである。ＰＰＳフィルムの端部は積層体の４側面に垂れ下がり、側面側からの油脂の浸透が防止される。
【選択図】図８

Description

本発明は、超音波探触子及びその製造方法に関し、特に、生体側からの油脂が超音波探触子内部へ浸透することを防止するための技術に関する。

超音波診断装置は、装置本体と超音波探触子とで構成される。超音波探触子には超音波振動子ユニットが設けられる。それは振動層（超音波振動子）、バッキング層、１又は複数の整合層、音響レンズ、等によって構成される。音響レンズは例えばシリコーンゴムによって構成され、そこでは生体側からの油脂の透過が不可避的に生じやすい。音響レンズ以外の同様の上部層においても同様の問題を指摘できる。超音波探触子内部へ油脂が浸潤すると、構造的、電気的な悪影響が生じる可能性がある。そこで、音響レンズ等の下面側において油脂の透過を制限することが望まれる。

特開２００１−２４５８８３号公報特開２００１―２７６０６０号公報特開平８−１２２３１０号公報

特許文献１には、中間層として高分子フィルムを備えた積層体が開示されている。高分子フィルムとしては、ポリフェニレンサルファイドフィルム等が例示されている。しかし、特許文献１には、そのようなフィルムについて良好な接着状態を得るための手法については開示されていない。また、そのようなフィルムによる積層体の包み込みについても開示されていない。なお、特許文献２には高分子フィルムを備えた超音波探触子が開示されている。特許文献３には導電性フィルムを積層体の特定側面上に折り曲げることが開示されている（同様の事項は特許文献１の第００２４段落にも記載されている）。

本発明の目的は、生体側からの油脂が超音波探触子内部へ浸透することを効果的に制限できる超音波探触子についての製造技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、接着処理を行い難いフィルムを利用して超音波探触子を製造する場合において、良好なフィルム接着結果を得られるようにすることにある。

（１）解決手段
本発明は、生体側からの油脂の透過を制限する材料からなるバリアフィルムにおける少なくとも下面接着部分に対して接着作用を高めるための第１表面加工を行う第１表面加工工程と、前記第１表面加工後のバリアフィルムの前記下面接着部分を、振動部を有する積層体の上面に接着する第１接着処理を行う第１接着工程と、前記第１接着処理後において、前記バリアフイルムにおける少なくとも上面接着部分に対して接着作用を高めるための第２表面加工を行う第２表面加工工程と、前記第２表面加工後のバリアフィルムにおける前記上面接着部分に上部層の下面を接着する第２接着工程と、を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法に関する。

上記構成によれば、接着にあまり馴染まない材料でバリアフィルムが構成されていても、その両面に接着用の表面処理を施すことができるので、接着を良好に行える。特に、バリアフィルムにおける第１表面加工処理が施された下面接着部分が積層体の上面に接着されるので、その接着を良好にできる。その後、当該積層体の上面接着部分に対して第２表面加工処理が施された上で、その上面接着部分に音響レンズ等の上部層の下面が接着されるので、そこでも良好な接着作用を得られる。バリアフィルムの下面を積層体の上面に貼付する際、バリアフィルムの上面がどうしても汚れやすいし、表面加工処理時からの時間経過によって加工処理状態が劣化するが、上記構成によれば、バリアフィルムを積層体の上面に貼付した後に、その上面に対して第２表面加工処理を行った上で、そこに音響レンズを設けることができるので、バリアフィルムの上面をその接着時に適正な状態にでき、そこでの接着作用を維持、向上できる。

望ましくは、前記バリアフィルムは薄膜状のポリフェニレンサルファイドフィルムである。このフィルムについては油脂の透過率が著しく低いことが確認されているので、バリアフィルムとして適当なフィルムである。

望ましくは、前記積層体の上面に加えて当該積層体の４側面がそれぞれ部分的に又は全体的に前記バリアフィルムによって覆われる。この構成によれば正面のみならず周囲側面からの油脂の浸透を防止できる。

望ましくは、前記第１表面加工工程及び前記第２表面加工工程では前記バリアフィルムに対するプラズマ処理が実行される。このような処理によれば組成に悪影響を与えずに接着作用を高めることができる。

また、本発明は、振動層を有する積層体と、前記積層体の上面全部に加えて前記積層体の４側面をそれぞれ部分的に又は全体的に覆ったフィルムであって、生体側からの油脂の透過を制限するポリフェニレンサルファイド材料からなる薄膜状のバリアフィルムと、前記バリアフィルムの上面側に設けられる音響レンズと、前記バリアフィルムと前記積層体とを接着する第１接着層と、前記バリアフィルムと前記音響レンズとを接着する第２接着層と、を含み、前記第１接着層と前記第２接着層を形成する前に前記バリアフィルムに対して表面加工処理が施された、ことを特徴とする超音波探触子に関する。

上記の音響レンズに代えてそれ以外の上部層（例えば整合層）を形成することもできる。表面加工処理は、バリアフィルムの各面の全体に行われてもよいが、下側部材と上側部材の接着面部分について限定的に行われてもよい。

（２）望ましい実施形態の要旨
従来、音響レンズとして、その下面側にバリアフィルムとしてのポリイミドフィルムが予め貼着されたものが多用されている。しかし、ポリイミドフィルムを利用する場合、どうしてもその厚みが大きくなりやすく、音響的な影響を無視できない。特に、高周波を利用する場合、周波数特性の悪化を招きやすい。また、後述するように、本発明者らの実験によればポリイミドフィルムによって油脂の透過をかなり制限できるものの、その透過を十分制限することは困難であることが判明している。数十種類のフィルムを実験したところ、油脂の透過を十分制限できるフィルムとしてポリフェニレンサルファイドフィルム（及びそれに類する組成をもったフィルム）を用いるのが最良であることが判明している。同時に、そのようなフィルムを利用する場合、接着剤を用いた接着を行い難いことも同時に判明している。このため、そのようなフィルムを接着する前に、そのようなフィルムに対して接着前処理として表面加工を行うことが望まれる。しかし、そのようなフィルムの両面に対して表面加工を行った上で、段階的に接着作業を行うと、第１面に対して最初の接着作業を行っている過程で、第２面が空気中に比較的長い時間放置されることになり、折角、活性化した第２面の状態が劣化してしまい、また、加圧接着時の治具等が接触することに起因して第２面に汚れ等が付着しやすいという問題が発覚した。そこで、第１面の接着処理の直前、及び、第２面の接着処理の直前にそれぞれ表面加工を行えば上記で指摘した問題を未然に回避することができ、各面について良好な接着状態を得られる。

なお、段階的な表面加工については、それが上記のポリフェニレンサルファイドフィルム（及びそれに類する組成をもったフィルム）以外のフィルムに適用されてもよい。同様に、積層体の４側面までカバーする包み込みについても、それが上記のポリフェニレンサルファイドフィルム（及びそれに類する組成をもったフィルム）以外のフィルムに適用されてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、生体側からの油脂が超音波探触子内部へ浸透することを効果的に制限できる。あるいは、本発明によれば、接着処理を行い難いフィルムを利用して超音波探触子を製造する場合において、良好なフィルム接着結果を得られる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波探触子の製造方法がフローチャートとして示されている。この図１に基づき、図２−図１０を参照しながら本実施形態に係る製造方法について詳述する。

図１に示されるＳ１０１では、図２及び図３に示されるように、基本となる積層体が形成される。具体的には、図２に示されるように、振動層１０、バッキング１２、整合層１４，１６、シグナル電極層１８，グランド電極層２０等からなる部品群が相互に接着され、これによって図３に示される積層体２２が構成される。ここで、図２に示されるように、振動層１０は圧電材料からなる本体と、その上面及び下面に形成された電極１０Ａ，１０Ｂとで構成されるものである。シグナル電極層１８はＦＰＣ等によって構成され、超音波振動素子毎に設けられた配線パターンを有する。グランド電極２０は、例えば銅箔等によって構成される。図３に示されるように、積層体２２が構成された状態において、シグナル電極１８の両端部は積層体の側面に沿って折り曲げられ、これと同様に、グランド電極２０の両端部も積層体２２の側面に沿って折り曲げられる。ただし、シグナル電極１８Ａとグランド電極２０とが電気的に接続されないように両者間には絶縁が図られている。

図１に示されるＳ１０２においては、図３に示した積層体２２に対して振動素子毎に切れ目を入れる素子カット処理が実行される。この場合にはダイシングソー等が利用される。そして、Ｓ１０３では、Ｓ１０２で形成されたそれぞれの溝に対して、目詰め剤が充填される。以上の各工程は公知技術に相当するものであり、各種の変形例が考えられる。

次に、図１に示されるＳ１０４では、生体側から音響レンズを介して超音波探触子内部へ油脂が浸透しないようにするためのバリアフィルムの表面処理加工が実行される。具体的には、本実施形態においてバリアフィルムとしてポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳフィルム）が利用されている。ここでは図４に示されるように、プラズマ処理機３０の中にＰＰＳフィルム２４が配置される。

具体的に説明すると、プラズマ処理機３０は、容器内に設けられた一対の電極３２，３４を有し、それらの間に高周波電源３６によって高周波信号が印加される。これによって一対の電極３２，３４間に電界が生じる。容器内には所定のガス（窒素、酸素、アルゴン等）が導入されており、上記の電界によってそのようなガスが電離及び乖離し、プラズマが生じる。一方、ＰＰＳフィルム２４はガラス板等の固定プレート上に設けられており、ＰＰＳフィルム２４における第１面（後述する下面）２４Ａに対して表面加工処理が実行される。第２面２４Ｂ（後述する上面）についてはこの段階では表面加工処理はなされない。第１面２４Ａに対する表面加工処理は後において接着剤を利用した接着作用を良好に行うためのものである。すなわち、ＰＰＳフィルム２４に対して接着剤を利用して接着を行う場合、その接着を良好に行えない場合があるが、このような表面加工処理によれば接着剤による接着作業を適正に行えるという利点がある。

図１におけるＳ１０５においては、以上のように表面加工処理されたＰＰＳフィルムが上述した積層体に接着される。具体的には、図５に示されるように、積層体２２の上方にＰＰＳフィルム２４が位置決めされ、積層体２２の上面、具体的には整合層１６の上面１６Ａに対して接着剤を利用してＰＰＳフィルム２４の下面２４Ａが接着される。その状態が図６に示されている。接着後において、ＰＰＳフィルム２４のはみ出し部分が積層体における４つの側面に折り曲げられる。これによって折り曲げ部分２４Ａが構成される。このように構成された積層体が図６において符号４０で表されている。ちなみに、このようなＰＰＳフィルムの接着工程においては、上方から治具を利用して加圧する作業がなされるが、そのような作業において仮にＰＰＳフィルム２４の上面２４Ｂに汚れ等が生じても、それに対しては汚れの洗浄を行うことが可能であり、その上で以下に説明するように当該上面に対して表面加工処理を施せる。

すなわち、図１に示すＳ１０６では、ＰＰＳフィルムが接着された積層体（ワーク）に対して表面加工処理が実行される。この場合において、図７に示されるように、再びプラズマ処理機３０が利用され、その内部に積層体４０が設けられる。上述した手法によりプラズマを発生させて、積層体４０の上面すなわちＰＰＳフィルムの上面２４Ｂに対してプラスマ加工処理が施される。

その後、図１のＳ１０７においては、表面加工処理後の積層体に対して音響レンズが接着される。具体的には、図８に示されるように、積層体４０の上面、すなわちＰＰＳフィルムの上面２４Ｂに対して音響レンズ２４の下面４２Ｂが接着剤を利用して接着される。ちなみに、音響レンズ４２は積層体４０の４側面を部分的に取り囲むスカート部分４２Ａを有している。接着後の状態が図９に示されており、この段階において積層体４４が構成される。図において、音響レンズのスカート部分の垂れ下がり長さよりＰＰＳフィルムの端部の垂れ下がり長さの方が大きい点に留意すべきである。このような構成によれば、生体側からの油脂が音響レンズを介して振動子ユニット内部へ浸透することを効果的に防止できる。最終的に完成された振動子ユニットが図１０に示す積層体４４である。

図１に示されるＳ１０８では、このように構成された積層体がプローブケース内に配置されることになる。ここでプローブは、生体表面に当接して用いられるプローブであり、あるいは体腔内に挿入して用いられるプローブである。本発明は１Ｄアレイ振動子の他、２Ｄアレイ振動子や単振動子に対しても適用することが可能である。

ＰＰＳフィルムの厚みは超音波の波長の５０分の１以下にするのが望ましい。例えば、超音波の中心周波数が３ＭＨｚのプローブについては１６μｍ以下のＰＰＳフィルムを用いるのが望ましい。超音波の中心周波数が５ＭＨｚのプローブについては１０μｍ以下のＰＰＳフィルムを用いるのが望ましい。また、同じく１０ＭＨｚのプローブについては５μｍ以下のＰＰＳフィルムを用いるのが望ましい。ＰＰＳフィルムとして、１μｍ程度の厚みをもったものを入手可能であり、より薄いＰＰＳフィルムを用いれば超音波の伝藩への影響を軽減できる。

本発明者らの実験によれば、数十種類にも及ぶフィルムに対して油脂の浸透性をテストしたところ、ＰＰＳフィルムが非常に薄くても効果的に油脂の透過を防止できることが確認されている。よって、ＰＰＳフィルムをバリアフィルムとして設けるのが望ましく、その場合においてＰＰＳフィルムの各面への接着にあたっては上述したように段階的な表面加工処理を適用するのが望ましい。仮に、１回の表面加工処理で上面及び下面の両方の加工処理を行った場合には、一方の面の接着過程において他方の面の加工処理状態が劣化したりあるいは汚れが付着する問題が生じるが、上記構成によれば必要な段階で表面加工処理を行えるので、接着効果ひいては超音波探触子の製造プロセスを良好に行えるという利点がある。

上記実施形態においては、ＰＰＳフィルムの端部が積層体の４側面に折れ曲がってそれ全体を包み込むように構成されているため、油脂の浸透をより効果的に防止することができる。特に、音響レンズが有するスカート部分とその内部に配置される積層体との間においてＰＰＳフィルムが完全に油脂の通過経路を遮断しているため超音波振動子の動作特性を良好な状態に維持できるという利点がある。

本発明に係る超音波探触子の製造方法の好適な実施形態を示すフローチャートである。積層体を構成する部品を説明するための図である。積層体を構成した状態を示す図である。第１の表面加工処理を説明するための図である。ＰＰＳフィルムの接着過程を説明するための図である。ＰＰＳフィルムを積層体に接着した状態を示す図である。第２の表面加工処理を説明するための図である。音響レンズの接着過程を説明するための図である。最終的に得られる積層体を説明するための図である。図９に示した積層体の斜視図である。

符号の説明

１０振動層、１２バッキング、１４，１６整合層、１８シグナル電極、２０グランド電極、２４ＰＰＳフィルム、４２音響レンズ。

Claims

生体側からの油脂の透過を制限する材料からなるバリアフィルムにおける少なくとも下面接着部分に対して接着作用を高めるための第１表面加工を行う第１表面加工工程と、
前記第１表面加工後のバリアフィルムの前記下面接着部分を、振動部を有する積層体の上面に接着する第１接着処理を行う第１接着工程と、
前記第１接着処理後において、前記バリアフイルムにおける少なくとも上面接着部分に対して接着作用を高めるための第２表面加工を行う第２表面加工工程と、
前記第２表面加工後のバリアフィルムにおける前記上面接着部分に上部層の下面を接着する第２接着工程と、
を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
請求項１記載の製造方法において、
前記バリアフィルムは薄膜状のポリフェニレンサルファイドフィルムである、ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
請求項１又は２記載の製造方法において、
前記積層体の上面に加えて当該積層体の４側面がそれぞれ部分的に又は全体的に前記バリアフィルムによって覆われる、ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
請求項１〜２のいずれかに記載の製造方法において、
前記第１表面加工工程及び前記第２表面加工工程では前記バリアフィルムに対するプラズマ処理が実行される、ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
振動層を有する積層体と、
前記積層体の上面全部に加えて前記積層体の４側面をそれぞれ部分的に又は全体的に覆ったフィルムであって、生体側からの油脂の透過を制限するポリフェニレンサルファイド材料からなる薄膜状のバリアフィルムと、
前記バリアフィルムの上面側に設けられる音響レンズと、
前記バリアフィルムと前記積層体とを接着する第１接着層と、
前記バリアフィルムと前記音響レンズとを接着する第２接着層と、
を含み、
前記第１接着層と前記第２接着層を形成する前に前記バリアフィルムに対して表面加工処理が施された、ことを特徴とする超音波探触子。