JP2009152786A

JP2009152786A - Ultrasonic transducer

Info

Publication number: JP2009152786A
Application number: JP2007327779A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Yokobori; 洋一横堀; Hiroyuki Yagami; 弘之矢上
Original assignee: Terumo Corp; Ueda Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Terumo Corp; Ueda Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP4999669B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact ultrasonic transducer where lead wires hardly fall off. <P>SOLUTION: The ultrasonic transducer has: a piezoelectric ceramic sheet piece 2 which has a retracted portion 1, extending along a thickness, on a side face; an upper electrode layer 3 placed on an upper surface of the ceramic sheet piece 2, and a terminal electrode layer 4 for the upper electrode layer that is connected to the upper electrode layer 3; a lower electrode layer 5 placed on the lower surface of the sheet piece 2; an electro-conductive layer 6 that is placed on the retracted portion 1 and connected to the lower electrode layer 5; a terminal electrode layer 7 for the lower electrode layer that is placed on the upper surface of the sheet piece 2 and connected to the electro-conductive layer 6; lead wires 9a and 9b connected to the terminal electrode layer 4 for the upper electrode layer and the terminal electrode layer 7 for the lower electrode layer; an acoustic matching layer 10 placed on the upper surface of the upper electrode layer 3; and a sound absorbing layer 11 placed on the lower surface of the lower electrode layer 5. The lead wires 9a and 9b are temporarily fixed halfway with an adhesive 13 on a surface of an extension portion 12 of the sound absorbing layer 11 extended beyond side face having the retracted portion 1 of the piezoelectric ceramic sheet piece 2, and then further extend outward. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波探触子、特にカテーテルに装填するのに適した小型の超音波探触子に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic probe, and more particularly to a small-sized ultrasonic probe suitable for loading into a catheter.

超音波探触子は、医療用超音波診断装置の超音波送受信器として利用されている。最近では、カテーテルに超音波探触子を装填して、カテーテルを体内に挿入した状態で超音波診断をすることが行なわれている。このカテーテル装填用の超音波探触子では、患者負担軽減や、血管深部など、より細径な体腔への挿入性を高めるため、小型化の要求が高い。 The ultrasonic probe is used as an ultrasonic transmitter / receiver of a medical ultrasonic diagnostic apparatus. Recently, an ultrasonic probe is loaded on a catheter and an ultrasonic diagnosis is performed with the catheter inserted into the body. In this ultrasonic probe for loading a catheter, there is a high demand for miniaturization in order to reduce the burden on the patient and enhance the insertion into a smaller body cavity such as a deep blood vessel.

超音波探触子は、一般に、上下の面が平面な薄肉の圧電セラミックシートと、圧電セラミックシートの上下面にそれぞれに対向して形成された一対の電極層とからなる。超音波探触子の超音波の送受信を行なう側の電極層には、被検体への超音波の伝播効率を高めるための音響整合層が付設され、超音波の送受信を行なう側と反対側の電極層にはノイズとなる超音波を吸収するための吸音層が付設されている。音響整合層及び吸音層は、通常、非導電性の高分子材料から形成されているため、超音波探触子の小型化に伴い、圧電セラミックシートの上下面に形成された電極層をそれぞれリード線に接続するのが難しくなる傾向がある。 An ultrasonic probe generally includes a thin piezoelectric ceramic sheet whose upper and lower surfaces are flat and a pair of electrode layers formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic sheet so as to face each other. An acoustic matching layer for increasing the propagation efficiency of ultrasonic waves to the subject is attached to the electrode layer on the ultrasonic probe side that transmits and receives ultrasonic waves. The electrode layer is provided with a sound absorbing layer for absorbing ultrasonic waves that become noise. Since the acoustic matching layer and the sound absorbing layer are usually formed of a non-conductive polymer material, the electrode layers formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic sheet are lead as the ultrasonic probe becomes smaller. It tends to be difficult to connect to the line.

超音波探触子の電極層とリード線との接続を容易にする方法として、圧電セラミックシートの上下面にそれぞれ形成された電極層の一方を反対側の面にまで引き延ばして、上下面の電極層を上下いずれか一方の方向からリード線と接続できるようにする方法が知られている。一般に、上下面の電極層を反対側の面に引き延ばした電極層は折返電極層と呼ばれる。 As a method for facilitating the connection between the electrode layer of the ultrasonic probe and the lead wire, one of the electrode layers respectively formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic sheet is extended to the opposite surface, and the electrodes on the upper and lower surfaces Methods are known that allow a layer to be connected to a lead from either the top or bottom direction. In general, an electrode layer obtained by extending the upper and lower electrode layers to the opposite surface is called a folded electrode layer.

特許文献１には、上側電極層を、圧電セラミックシートの側面に導電層を形成することによって、圧電セラミックの下面にまでに引き延ばした折返電極層を有する超音波探触子が開示されている。 Patent Document 1 discloses an ultrasonic probe having a folded electrode layer that extends to the lower surface of a piezoelectric ceramic by forming a conductive layer on the side surface of the piezoelectric ceramic sheet.

特許文献２には、圧電セラミックシートの幅方向の周囲に配置した絶縁材料の表面に折返電極層に形成した超音波探触子が開示されている。
特開平８−２８００９５号公報特開２００１−２９２４９５号公報 Patent Document 2 discloses an ultrasonic probe formed on a folded electrode layer on the surface of an insulating material disposed around the width direction of a piezoelectric ceramic sheet.
JP-A-8-280095 JP 2001-292495 A

上述のように、超音波探触子の電極層とリード線との接続を容易にするために、折返電極層を形成することは有用である。
一方、折返電極層などの電極層のリード線との接続部分は、超音波の送受信には関与しない。従って、超音波探触子の小型化のためには、電極層のリード線との接続部分をできるだけ小さくすることが必要となる。しかし、電極層のリード線との接続部分を小さくすると、電極層とリード線との接続強度が低下して、リード線が外れ易くなるという問題がある。特に最近では、直径が１ｍｍ以下となるような血管用カテーテルに組み込むための、極めて小型の超音波探触子が望まれているが、このような小型の超音波探触子では、電極層のリード線との接続部分が極めて狭くなるため、電極層とリード線との接続強度を強くすることが難しい。
従って、本発明の目的は、小型で、かつリード線が電極層から外れにくい構造の超音波探触子を提供することにある。 As described above, it is useful to form the folded electrode layer in order to facilitate the connection between the electrode layer of the ultrasonic probe and the lead wire.
On the other hand, the connection portion of the electrode layer such as the folded electrode layer with the lead wire does not participate in transmission / reception of ultrasonic waves. Therefore, in order to reduce the size of the ultrasonic probe, it is necessary to make the connecting portion of the electrode layer with the lead wire as small as possible. However, if the connection portion of the electrode layer with the lead wire is made small, there is a problem that the connection strength between the electrode layer and the lead wire is lowered and the lead wire is easily disconnected. Particularly recently, there has been a demand for an extremely small ultrasonic probe for incorporation into a blood vessel catheter having a diameter of 1 mm or less. In such a small ultrasonic probe, the electrode layer Since the connection portion with the lead wire becomes extremely narrow, it is difficult to increase the connection strength between the electrode layer and the lead wire.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that is small in size and has a structure in which a lead wire does not easily come off from an electrode layer.

本発明は、厚み方向に伸びた凹部を側面に有する矩形の圧電セラミックシート片、該圧電セラミックシート片の上面に備えられた上側電極層と該上側電極層に電気的に接続する上側電極層用端子電極層、該圧電セラミックシート片の下面に備えられた下側電極層、該下側電極層に電気的に接続する上記凹部に備えられた導電層、該導電層に電気的に接続する圧電セラミックシート片の上面に備えられた下側電極層用端子電極層、該上側電極層用端子電極層と該下側電極層用端子電極層のそれぞれに付設された一端が電気的に接続しているリード線、該上側電極層の上面に備えられた音響整合層、そして該下側電極層の下面に備えられた吸音層からなり、該吸音層が上記圧電セラミックシート片の凹部を有する側面を超えて延長された延長部を有していて、上記リード線が該吸音層延長部の表面にて途中で一旦固定され、次いで更に外に伸びている超音波探触子にある。 The present invention relates to a rectangular piezoelectric ceramic sheet piece having a recess extending in the thickness direction on its side surface, an upper electrode layer provided on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet piece, and an upper electrode layer electrically connected to the upper electrode layer A terminal electrode layer, a lower electrode layer provided on the lower surface of the piezoelectric ceramic sheet piece, a conductive layer provided in the recess electrically connected to the lower electrode layer, and a piezoelectric electrically connected to the conductive layer The terminal electrode layer for the lower electrode layer provided on the upper surface of the ceramic sheet piece, the one end attached to each of the terminal electrode layer for the upper electrode layer and the terminal electrode layer for the lower electrode layer are electrically connected A lead wire, an acoustic matching layer provided on the upper surface of the upper electrode layer, and a sound absorbing layer provided on the lower surface of the lower electrode layer, wherein the sound absorbing layer has a side surface having a recess of the piezoelectric ceramic sheet piece. Extending beyond the extension If you are, the lead wire is temporarily fixed in the middle by the surface of the sound absorbing layer extension, then in an ultrasonic probe extending further out.

上記本発明の超音波探触子は、上側電極層用端子電極層が、圧電セラミックシート片の凹部を有する側面側にて、下側電極層用端子電極層と隣接する位置に配置されていることが好ましい。 In the ultrasonic probe of the present invention, the terminal electrode layer for the upper electrode layer is disposed at a position adjacent to the terminal electrode layer for the lower electrode layer on the side surface side having the concave portion of the piezoelectric ceramic sheet piece. It is preferable.

本発明の超音波探触子は、凹部を利用した折返電極層を有すると共に、リード線が電極層と吸音層延長部の二カ所で固定されるため、小型化のために、電極層のリード線との接続部分を狭くしても、リード線が電極層から外れにくい。本発明の超音波探触子は、例えば、カテーテル装填用として有利に使用することができる。 The ultrasonic probe of the present invention has a folded electrode layer using a concave portion, and the lead wire is fixed at two locations of the electrode layer and the sound absorbing layer extension portion. Even if the connecting portion with the wire is narrowed, the lead wire is unlikely to come off the electrode layer. The ultrasonic probe of the present invention can be advantageously used, for example, for loading a catheter.

本発明の超音波探触子、そしてその製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。 The ultrasonic probe of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明に従う超音波探触子の一例の斜視図である。
図１において、超音波探触子は、厚み方向に伸びた湾曲面によって形成された凹部１を側面に有する矩形の圧電セラミックシート片２、圧電セラミックシート片２の上面に備えられた上側電極層３と上側電極層３に電気的に接続する上側電極層用端子電極層４、圧電セラミックシート片２の下面に備えられた下側電極層５、下側電極層５に電気的に接続する凹部１に備えられた導電層６、導電層６に電気的に接続する圧電セラミックシート片２の上面に備えられた下側電極層用端子電極層７、上側電極層用端子電極層４と下側電極層用端子電極層７のそれぞれに、接合材層８によって固定された一端が電気的に接続している上側電極層用リード線９ａと下側電極層用リード線９ｂ、上側電極層３の上面に備えられた音響整合層１０、そして下側電極層５の下面に備えられた吸音層１１からなる。本発明の超音波探触子では、導電層６と下側電極層用端子電極層７とで、下側電極層５を圧電セラミックシート片２の上面に引き延ばす折返電極層を形成する。 FIG. 1 is a perspective view of an example of an ultrasonic probe according to the present invention.
In FIG. 1, an ultrasonic probe includes a rectangular piezoelectric ceramic sheet piece 2 having a concave portion 1 formed by a curved surface extending in a thickness direction on a side surface, and an upper electrode layer provided on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2. 3 and the upper electrode layer terminal electrode layer 4 electrically connected to the upper electrode layer 3, a lower electrode layer 5 provided on the lower surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2, and a recess electrically connected to the lower electrode layer 5 1, the lower electrode layer terminal electrode layer 7, the upper electrode layer terminal electrode layer 4, and the lower side provided on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2 electrically connected to the conductive layer 6. The upper electrode layer lead wire 9a, the lower electrode layer lead wire 9b, and the upper electrode layer 3 are electrically connected to one end of the electrode layer terminal electrode layer 7 fixed by the bonding material layer 8 respectively. Acoustic matching layer 10 provided on the top surface, and below Consisting sound absorbing layer 11 provided on the lower surface of the electrode layer 5. In the ultrasonic probe of the present invention, the folded electrode layer is formed by extending the lower electrode layer 5 on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2 by the conductive layer 6 and the terminal electrode layer 7 for the lower electrode layer.

上側電極層用リード線９ａと下側電極層用リード線９ｂとは、圧電セラミックシート片２の凹部１を有する側面を超えて延長された吸音層１１の延長部１２の表面に、接着剤１３によって途中で一旦固定され、次いで更に外に伸びている。すなわち、リード線９ａ、９ｂは、電極層４、７と吸音層延長部１２の二カ所で固定されている。 The upper electrode layer lead wire 9a and the lower electrode layer lead wire 9b are formed on the surface of the extension portion 12 of the sound absorbing layer 11 extending beyond the side surface having the concave portion 1 of the piezoelectric ceramic sheet piece 2 with an adhesive 13. Is temporarily fixed in the middle, and then further extended outward. That is, the lead wires 9a and 9b are fixed at two locations, that is, the electrode layers 4 and 7 and the sound absorbing layer extension 12.

圧電セラミックシート片２の側面に形成されている凹部１は、上から見て円弧状の湾曲面であることが製造を容易とするため好ましいが、矩形であってもよい。凹部１は、下側電極層用端子電極層７の中央に形成されていてもよいが、下側電極層用端子電極層７の下側電極層用リード線９ｂとの接続部分を拡げるために、凹部１は下側電極層用端子電極層７の中央から外れた位置に形成されていることが好ましい。 The concave portion 1 formed on the side surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2 is preferably an arcuate curved surface as viewed from above for easy manufacturing, but may be rectangular. The recess 1 may be formed in the center of the lower electrode layer terminal electrode layer 7, but in order to expand the connection portion with the lower electrode layer lead wire 9 b of the lower electrode layer terminal electrode layer 7. The recess 1 is preferably formed at a position off the center of the lower electrode layer terminal electrode layer 7.

圧電セラミックシート片２の材料の例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やニオブ酸リチウムなどの圧電セラミック材料を挙げることができる。 Examples of the material of the piezoelectric ceramic sheet piece 2 include piezoelectric ceramic materials such as lead zirconate titanate (PZT) and lithium niobate.

上側電極層３は、超音波の送受信面となる。上側電極層３の幅Ｗと長さＬとの比（Ｗ：Ｌ）は、０．８：１．０〜１．０：０．８の範囲にあることが好ましい。 The upper electrode layer 3 becomes an ultrasonic wave transmission / reception surface. The ratio (W: L) between the width W and the length L of the upper electrode layer 3 is preferably in the range of 0.8: 1.0 to 1.0: 0.8.

下側電極層５は、上側電極層３に対面する位置に形成される。下側電極層５は、圧電セラミックシート片２の下面全体に形成されていることが好ましい。 The lower electrode layer 5 is formed at a position facing the upper electrode layer 3. The lower electrode layer 5 is preferably formed on the entire lower surface of the piezoelectric ceramic sheet piece 2.

上側電極層用端子電極層４は、上側電極層３を挟んで下側電極層用端子電極層７と対向する位置に配置されていてもよいが、圧電セラミックシート片２の凹部１を有する側面側にて、下側電極層用端子電極層７と隣接する位置に配置されていることが好ましい。 The terminal electrode layer 4 for the upper electrode layer may be disposed at a position facing the terminal electrode layer 7 for the lower electrode layer with the upper electrode layer 3 interposed therebetween, but the side surface having the recess 1 of the piezoelectric ceramic sheet piece 2. On the side, it is preferably disposed at a position adjacent to the lower electrode layer terminal electrode layer 7.

上側電極層３、上側電極層用端子電極層４、下側電極層５、導電層６及び下側電極層用端子電極層７を形成する導電性材料の例としては、銀、クロム、銅、ニッケル、金などの金属、及びこれらの金属からなる薄膜の積層体を挙げることができる。 Examples of the conductive material forming the upper electrode layer 3, the upper electrode layer terminal electrode layer 4, the lower electrode layer 5, the conductive layer 6 and the lower electrode layer terminal electrode layer 7 include silver, chromium, copper, Examples thereof include metals such as nickel and gold, and a laminate of thin films made of these metals.

上側電極層用リード線９ａと下側電極層用リード線９ｂとをそれぞれ電極層４、７に固定するための接合材層８の材料の例としては、ハンダ及び導電性接着剤を挙げることができる。リード線９ａ、９ｂを溶接によって電極層４、７に固定してもよい。 Examples of the material of the bonding material layer 8 for fixing the upper electrode layer lead wire 9a and the lower electrode layer lead wire 9b to the electrode layers 4 and 7 include solder and a conductive adhesive. it can. The lead wires 9a and 9b may be fixed to the electrode layers 4 and 7 by welding.

音響整合層１０の材料の例としては、エポキシ樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。音響整合層１０は、二層以上としてもよい。 Examples of the material of the acoustic matching layer 10 include a resin material such as an epoxy resin. The acoustic matching layer 10 may be two or more layers.

吸音層１１と吸音層延長部１２とは、一体的に連結していることが好ましい。吸音層１１及び吸音層延長部１２の材料の例としては、ゴム材料、及びタングステン粉末などの金属粉末を分散させたエポキシ樹脂を挙げることができる。 It is preferable that the sound absorbing layer 11 and the sound absorbing layer extension 12 are integrally connected. Examples of the material of the sound absorbing layer 11 and the sound absorbing layer extension 12 include an epoxy resin in which a metal powder such as a rubber material and tungsten powder is dispersed.

吸音層延長部１２は、上側電極層用リード線９ａと下側電極層用リード線９ｂとを、その表面にて部分的に固定して、上側電極層用端子電極層４又は下側電極層用端子電極層７から外れにくくするために設けられている。従って、吸音層延長部１２は、圧電セラミックシート片２の全ての側面を超えるように形成されている必要はなく、上側電極層用端子電極層４と下側電極層用端子電極層７とが備えられている側の側面（圧電セラミックシート片２の凹部１を有する側面）を超えるように形成されていればよい。 The sound absorbing layer extension 12 is configured such that the upper electrode layer lead wire 9a and the lower electrode layer lead wire 9b are partially fixed on the surface thereof, and the upper electrode layer terminal electrode layer 4 or the lower electrode layer It is provided to make it difficult for the terminal electrode layer 7 to come off. Therefore, the sound absorbing layer extension 12 does not have to be formed so as to exceed all the side surfaces of the piezoelectric ceramic sheet piece 2, and the upper electrode layer terminal electrode layer 4 and the lower electrode layer terminal electrode layer 7 are provided with each other. What is necessary is just to be formed so that the side surface (side surface which has the recessed part 1 of the piezoelectric ceramic sheet piece 2) provided may be exceeded.

上側電極層用リード線９ａと下側電極層用リード線９ｂとを吸音層延長部１２の表面に固定するための接着剤１３は、熱硬化性、熱可塑性又は紫外線硬化性であることが好ましい。接着剤１３の例としては、エポキシ樹脂系接着剤、イソシアネート系接着剤、合成ゴム系接着剤、シアノアクリレート系接着剤及びアクリル系接着剤を挙げることができる。 The adhesive 13 for fixing the upper electrode layer lead wire 9a and the lower electrode layer lead wire 9b to the surface of the sound absorbing layer extension 12 is preferably thermosetting, thermoplastic or ultraviolet curable. . Examples of the adhesive 13 include epoxy resin adhesives, isocyanate adhesives, synthetic rubber adhesives, cyanoacrylate adhesives, and acrylic adhesives.

上記本発明の超音波探触子は、例えば下記の（１）〜（８）の工程を含む方法によって、工業的に有利に製造することができる。
（１）シート平面に沿って整列配置された多数の小径貫通孔を有する圧電セラミックシートを用意する工程。
（２）圧電セラミックシートの下面に、各小径貫通孔の下面開口部に接する下側電極層を形成し、また各小径貫通孔の内壁面に導電層を付設する工程。
（３）圧電セラミックシートの上面に、各小径貫通孔の上面開口部の周囲に下側電極層用端子電極層を、また上記下側電極層に対面し、かつ下側電極層用端子電極層とは電気的に接触しない位置に上側電極層を、そして下側電極層用端子電極層と隣接する位置に上側電極層に電気的に接続する上側電極層用端子電極層を形成し、更に各小径貫通孔の内壁面に導電層を付設する工程。
（４）上側電極層の表面に音響整合層を付設する工程。
（５）上側電極層用端子電極層と下側電極層用端子電極層とに、それぞれ接合材層を形成する工程。
（６）圧電セラミックシートを、小径貫通孔を横断し、かつ各小径貫通孔の導電層に電気的に接続されている下側電極層と下側電極層用端子電極層、そして下側電極層と対面している上側電極層を一区画内に包含させるように裁断して、厚み方向に伸びた凹部を側面に有する矩形の圧電セラミックシート片とする工程。
（７）圧電セラミックシート片の下側電極層の表面に、圧電セラミックシート片の凹部を有する側面を超えて延長された延長部を有する吸音層を付設して吸音層付き圧電セラミックシート片を得る工程。
（８）吸音層付き圧電セラミックシート片の上側電極層用端子電極層及び下側電極層用端子電極層のそれぞれに接合材層を介してリード線を接続し、そのリード線の途中の部位を吸音層の延長部に固定する工程。 The ultrasonic probe of the present invention can be advantageously produced industrially, for example, by a method including the following steps (1) to (8).
(1) A step of preparing a piezoelectric ceramic sheet having a large number of small-diameter through holes arranged in alignment along the sheet plane.
(2) A step of forming a lower electrode layer in contact with the lower surface opening of each small-diameter through hole on the lower surface of the piezoelectric ceramic sheet, and attaching a conductive layer to the inner wall surface of each small-diameter through hole.
(3) On the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet, a terminal electrode layer for the lower electrode layer is formed around the upper surface opening of each small-diameter through hole, and also faces the lower electrode layer, and the terminal electrode layer for the lower electrode layer Forming an upper electrode layer in a position not in electrical contact with the upper electrode layer, and forming an upper electrode layer terminal electrode layer electrically connected to the upper electrode layer in a position adjacent to the lower electrode layer terminal electrode layer; A process of attaching a conductive layer to the inner wall surface of the small-diameter through hole.
(4) A step of providing an acoustic matching layer on the surface of the upper electrode layer.
(5) A step of forming a bonding material layer on each of the upper electrode layer terminal electrode layer and the lower electrode layer terminal electrode layer.
(6) A lower electrode layer, a terminal electrode layer for the lower electrode layer, and a lower electrode layer that cross the small-diameter through hole and are electrically connected to the conductive layer of each small-diameter through hole in the piezoelectric ceramic sheet A step of cutting the upper electrode layer facing each other so as to be included in one section to form a rectangular piezoelectric ceramic sheet piece having a concave portion extending in the thickness direction on the side surface.
(7) On the surface of the lower electrode layer of the piezoelectric ceramic sheet piece, a sound absorbing layer having an extended portion extending beyond the side surface having the concave portion of the piezoelectric ceramic sheet piece is attached to obtain a piezoelectric ceramic sheet piece with a sound absorbing layer. Process.
(8) A lead wire is connected to each of the terminal electrode layer for the upper electrode layer and the terminal electrode layer for the lower electrode layer of the piezoelectric ceramic sheet piece with the sound absorbing layer via a bonding material layer, and a portion in the middle of the lead wire The process of fixing to the extension part of a sound absorption layer.

上記の超音波探触子の製造方法を、添付図面の図２〜図８を参照して説明する。 The manufacturing method of said ultrasonic probe is demonstrated with reference to FIGS. 2-8 of an accompanying drawing.

図２は、（１）の工程で用意する小径貫通孔２１を有する圧電セラミックシート２２の一例の平面図である。図２において、圧電セラミックシート２２は、小径貫通孔２１がシート平面に沿って縦横方向にそれぞれ４個ずつ整列配置された円形状シートである。一個の小径貫通孔２１に対して、一個の超音波探触子を製造することができる。圧電セラミックシート２２一枚当たりの小径貫通孔２１の個数には、特には制限はないが、好ましくは２〜１０００個の範囲、特に好ましくは１０〜５００個の範囲である。 FIG. 2 is a plan view of an example of the piezoelectric ceramic sheet 22 having the small diameter through hole 21 prepared in the step (1). In FIG. 2, the piezoelectric ceramic sheet 22 is a circular sheet in which four small-diameter through holes 21 are arranged in the vertical and horizontal directions along the sheet plane. One ultrasonic probe can be manufactured for one small diameter through hole 21. The number of small-diameter through holes 21 per piezoelectric ceramic sheet 22 is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 1000, particularly preferably in the range of 10 to 500.

圧電セラミックシート２２の厚さは、好ましくは０．０１０〜０．２０ｍｍの範囲、特に好ましくは０．０２０〜０．１０ｍｍの範囲である。小径貫通孔２１の内径は、好ましくは０．０１０〜０．４０ｍｍの範囲、特に好ましくは０．０２０〜０．２０ｍｍの範囲である。小径貫通孔２１のアスペクト比（＝圧電セラミックシート２２の厚さ／小径貫通孔２１の内径）は、好ましくは０．１〜１．０の範囲、特に好ましくは０．２〜０．８の範囲である。 The thickness of the piezoelectric ceramic sheet 22 is preferably in the range of 0.010 to 0.20 mm, particularly preferably in the range of 0.020 to 0.10 mm. The inner diameter of the small-diameter through hole 21 is preferably in the range of 0.010 to 0.40 mm, particularly preferably in the range of 0.020 to 0.20 mm. The aspect ratio of the small diameter through hole 21 (= thickness of the piezoelectric ceramic sheet 22 / inner diameter of the small diameter through hole 21) is preferably in the range of 0.1 to 1.0, particularly preferably in the range of 0.2 to 0.8. It is.

小径貫通孔２１を有する圧電セラミックシート２２は、例えば、予め所望の厚さに成形した薄肉の圧電セラミックシートに穿孔により所定の位置に小径貫通孔を形成する方法、あるいは所望の厚さよりも厚肉の圧電セラミック板に穿孔により所定の位置に小径貫通孔を形成し、次いで圧電セラミック板の上下面のそれぞれを研磨する方法によって製造することができる。後者の穿孔の後に研磨する方法が好ましい。 The piezoelectric ceramic sheet 22 having the small-diameter through-hole 21 is formed by, for example, a method of forming a small-diameter through-hole at a predetermined position by perforating a thin-walled piezoelectric ceramic sheet previously formed to a desired thickness, or thicker than a desired thickness. The piezoelectric ceramic plate can be manufactured by forming a small-diameter through hole at a predetermined position by drilling, and then polishing each of the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic plate. A method of polishing after the latter drilling is preferred.

図３は、（２）の工程に従って、圧電セラミックシート２２の下面に、下側電極層２３と導電層２４とを付設した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大背面図である。図３において、下側電極層２３は各小径貫通孔２１に対応してそれぞれ一個ずつ形成されているが、下側電極層２３は縦又は横方向に延びたストライプ状に形成してもよく、また圧電セラミックシート２２の下面全体に形成してもよい。 FIG. 3 is a partially enlarged rear view of an example of the piezoelectric ceramic sheet after the lower electrode layer 23 and the conductive layer 24 are attached to the lower surface of the piezoelectric ceramic sheet 22 in accordance with the step (2). In FIG. 3, one lower electrode layer 23 is formed corresponding to each small-diameter through hole 21, but the lower electrode layer 23 may be formed in a stripe shape extending in the vertical or horizontal direction, Further, it may be formed on the entire lower surface of the piezoelectric ceramic sheet 22.

図４は、（３）の工程に従って、圧電セラミックシート２２の上面に導電層２４、下側電極層用端子電極層２５、上側電極層２６及び上側電極層用端子電極層２７を付設した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図であり、図５は、図４のＩ−Ｉ線断面図である。 FIG. 4 shows a state after the conductive layer 24, the lower electrode layer terminal electrode layer 25, the upper electrode layer 26, and the upper electrode layer terminal electrode layer 27 are provided on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet 22 in accordance with the step (3). FIG. 5 is a partial enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.

上記のように（２）の工程において、下側電極層２３と導電層２４とを付設し、（３）の工程において、導電層２４と下側電極層用端子電極層２５とを付設することによって、下側電極層２３と導電層２４と下側電極層用端子電極層２５とが一体的に高い導電性を持って形成される。また、（３）の工程において、上側電極層２６と上側電極層用端子電極層２７とを付設することによって、上側電極層２６と上側電極層用端子電極層２７とも一体的に高い導電性を持って形成される。なお、（２）の工程と（３）の工程は、順序を逆にしてもよい。 As described above, the lower electrode layer 23 and the conductive layer 24 are provided in the step (2), and the conductive layer 24 and the terminal electrode layer 25 for the lower electrode layer are provided in the step (3). Thus, the lower electrode layer 23, the conductive layer 24, and the lower electrode layer terminal electrode layer 25 are integrally formed with high conductivity. Further, in the step (3), the upper electrode layer 26 and the upper electrode layer terminal electrode layer 27 are additionally provided so that the upper electrode layer 26 and the upper electrode layer terminal electrode layer 27 have high conductivity integrally. Formed with. Note that the order of the steps (2) and (3) may be reversed.

各電極層及び導電層のパターンは、例えば、マスク材を用いたイオンプレーティング法、蒸着法、スパッタ法により形成することができる。 The pattern of each electrode layer and conductive layer can be formed by, for example, ion plating using a mask material, vapor deposition, or sputtering.

図６は、（４）の工程に従って、図４の圧電セラミックシート２２に音響整合層２８を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。図６において、音響整合層２８は複数個の上側電極層２６の表面に横方に延びたストライプ状に形成されているが、音響整合層２８は各上側電極層２６に対応してそれぞれ一個ずつ形成してもよいし、上側電極層用端子電極層２７及び下側電極層用端子電極層２５が形成されている部分を除く、圧電セラミックシート２２の上面全体に形成してもよい。 6 is a partially enlarged plan view of an example of the piezoelectric ceramic sheet after the acoustic matching layer 28 is formed on the piezoelectric ceramic sheet 22 of FIG. 4 according to the step (4). In FIG. 6, the acoustic matching layers 28 are formed in stripes extending laterally on the surfaces of the plurality of upper electrode layers 26, but one acoustic matching layer 28 is provided corresponding to each upper electrode layer 26. You may form, and you may form in the whole upper surface of the piezoelectric ceramic sheet | seat 22 except the part in which the terminal electrode layer 27 for upper electrode layers and the terminal electrode layer 25 for lower electrode layers are formed.

音響整合層２８は、音響整合層形成用樹脂シートを貼り合わせる方法、あるいは液状の音響整合層形成用樹脂材料を塗布して、硬化させる方法などによって形成することができる。 The acoustic matching layer 28 can be formed by a method in which an acoustic matching layer forming resin sheet is bonded, or a method in which a liquid acoustic matching layer forming resin material is applied and cured.

図７は、（５）の工程に従って、図６の圧電セラミックシート２２の上側電極層用端子電極層２７及び下側電極層用端子電極層２５とに、それぞれ接合材層２９を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。なお、（４）の工程と（５）の工程は、順序を逆にしてもよい。 FIG. 7 shows a state after the bonding material layer 29 is formed on the upper electrode layer terminal electrode layer 27 and the lower electrode layer terminal electrode layer 25 of the piezoelectric ceramic sheet 22 of FIG. It is a partial enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet. Note that the order of the steps (4) and (5) may be reversed.

接合材層２９は、マスク材を用いた印刷法やディスペンサによる塗布法により形成することができる。 The bonding material layer 29 can be formed by a printing method using a mask material or a coating method using a dispenser.

図８は、（６）の工程に従って、圧電セラミックシート２２を裁断する際の裁断線３０を示す圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。裁断線３０に従って小径貫通孔２１を横断するように、圧電セラミックシート２２を裁断することによって、小径貫通孔２１の内壁面が、圧電セラミックシート片の側面に凹部として現れる。小径貫通孔２１と共に、リードを固定するための上側電極層用端子電極層２７と下側電極層用端子電極層２５とが裁断され、電極層のリード線との接続部分が狭い、小型の超音波探触子を得ることができる。 FIG. 8 is a partially enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet showing a cutting line 30 when the piezoelectric ceramic sheet 22 is cut in accordance with the step (6). By cutting the piezoelectric ceramic sheet 22 so as to cross the small diameter through hole 21 according to the cutting line 30, the inner wall surface of the small diameter through hole 21 appears as a recess on the side surface of the piezoelectric ceramic sheet piece. In addition to the small-diameter through hole 21, the terminal electrode layer 27 for the upper electrode layer and the terminal electrode layer 25 for the lower electrode layer for fixing the lead are cut, and the connection portion of the electrode layer with the lead wire is narrow, so that the small size super An acoustic probe can be obtained.

上記の（６）の工程で得られた圧電セラミックシート片の下側電極層の表面に、（７）の工程に従って、例えば、圧電セラミックシート片よりもサイズが大きい吸音材シートを、圧電セラミックシート片の凹部を有する側面を超えるように貼り付けることにより、圧電セラミックシート片の凹部を有する側面を超えて延長された延長部を有する吸音層付きの圧電セラミックシート片を得ることができる。そして、（８）の工程に従って、上側電極層用端子電極層及び下側電極層用端子電極層のそれぞれにリード線を接続し、そのリード線の途中の一部を吸音層延長部に固定することによって、本発明の超音波探触子は製造することができる。 According to the step (7), for example, a sound absorbing material sheet having a size larger than that of the piezoelectric ceramic sheet piece is applied to the surface of the lower electrode layer of the piezoelectric ceramic sheet piece obtained in the step (6). By pasting so as to exceed the side surface having the concave portion of the piece, a piezoelectric ceramic sheet piece with a sound absorbing layer having an extended portion extending beyond the side surface having the concave portion of the piezoelectric ceramic sheet piece can be obtained. Then, according to the step (8), the lead wire is connected to each of the upper electrode layer terminal electrode layer and the lower electrode layer terminal electrode layer, and a part of the lead wire is fixed to the sound absorbing layer extension. Thus, the ultrasonic probe of the present invention can be manufactured.

なお、吸音層付き圧電セラミックシート片は、（６）の工程の前に、圧電セラミックシートの下面全体に一枚の吸音材シートを貼り付け、次いで（６）の工程に従って圧電セラミックシートを裁断して、吸音材シートの上に多数個の凹部を側面に有する矩形の圧電セラミックシート片を形成した後、吸音材シートを裁断することによって製造してもよい。 For the piezoelectric ceramic sheet piece with the sound absorbing layer, a sound absorbing material sheet is attached to the entire lower surface of the piezoelectric ceramic sheet before the step (6), and then the piezoelectric ceramic sheet is cut according to the step (6). Then, a rectangular piezoelectric ceramic sheet piece having a large number of recesses on the side surface may be formed on the sound absorbing material sheet, and then the sound absorbing material sheet may be cut.

本発明に従う超音波探触子の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of an ultrasonic probe according to the present invention. 本発明の超音波探触子の製造に有利に用いることができる圧電セラミックシートの一例の平面図である。It is a top view of an example of the piezoelectric ceramic sheet which can be used advantageously for manufacture of the ultrasonic probe of the present invention. 図２の圧電セラミックシートに下側電極層と小径貫通孔内壁面の導電層を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大背面図である。FIG. 3 is a partially enlarged rear view of an example of a piezoelectric ceramic sheet after a lower electrode layer and a conductive layer having a small-diameter through hole inner wall surface are formed on the piezoelectric ceramic sheet of FIG. 2. 図３の圧電セラミックシートに上側電極層、上側電極層用端子電極層、下側電極層用端子電極層、及び小径貫通孔内壁面の導電層を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。Partial enlargement of an example of the piezoelectric ceramic sheet after the upper electrode layer, the terminal electrode layer for the upper electrode layer, the terminal electrode layer for the lower electrode layer, and the conductive layer on the inner wall surface of the small diameter through hole are formed on the piezoelectric ceramic sheet of FIG. It is a top view. 図４のＩ−Ｉ線断面図である。It is the II sectional view taken on the line of FIG. 図４の圧電セラミックシートに音響整合層を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。FIG. 5 is a partially enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet after an acoustic matching layer is formed on the piezoelectric ceramic sheet of FIG. 4. 図６の圧電セラミックシートの上側電極層用端子電極層と下側電極層用端子電極層のそれぞれに接合材層を形成した後の圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。FIG. 7 is a partially enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet after a bonding material layer is formed on each of an upper electrode layer terminal electrode layer and a lower electrode layer terminal electrode layer of the piezoelectric ceramic sheet of FIG. 6. 圧電セラミックシートの裁断線を説明する圧電セラミックシートの一例の部分拡大平面図である。It is a partial enlarged plan view of an example of a piezoelectric ceramic sheet for explaining cutting lines of the piezoelectric ceramic sheet.

Explanation of symbols

１凹部
２圧電セラミックシート片
３上側電極層
４上側電極層用端子電極層
５下側電極層
６導電層
７下側電極層用端子電極層
８接合材層
９ａ上側電極層用リード線
９ｂ下側電極層用リード線
１０音響整合層
１１吸音層
１２吸音層延長部
１３接着剤
２１小径貫通孔
２２圧電セラミックシート
２３下側電極層
２４導電層
２５下側電極層用端子電極層
２６上側電極層
２７上側電極層用端子電極層
２８音響整合層
２９接合材層
３０裁断線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recess 2 Piezoelectric ceramic sheet piece 3 Upper electrode layer 4 Terminal electrode layer for upper electrode layer 5 Lower electrode layer 6 Conductive layer 7 Terminal electrode layer for lower electrode layer 8 Bonding material layer 9a Lead wire for upper electrode layer 9b Lower side Lead wire for electrode layer 10 Acoustic matching layer 11 Sound absorbing layer 12 Sound absorbing layer extension 13 Adhesive 21 Small diameter through hole 22 Piezoelectric ceramic sheet 23 Lower electrode layer 24 Conductive layer 25 Terminal electrode layer for lower electrode layer 26 Upper electrode layer 27 Terminal electrode layer for upper electrode layer 28 Acoustic matching layer 29 Bonding material layer 30 Cutting line

Claims

A rectangular piezoelectric ceramic sheet piece having a recess extending in the thickness direction on its side surface, an upper electrode layer provided on the upper surface of the piezoelectric ceramic sheet piece, and an upper electrode layer terminal electrode layer electrically connected to the upper electrode layer; A lower electrode layer provided on a lower surface of the piezoelectric ceramic sheet piece, a conductive layer provided in the recess electrically connected to the lower electrode layer, and a piezoelectric ceramic sheet piece electrically connected to the conductive layer. A terminal electrode layer for a lower electrode layer provided on the upper surface, a lead wire to which one end attached to each of the terminal electrode layer for the upper electrode layer and the terminal electrode layer for the lower electrode layer is electrically connected; The acoustic matching layer is provided on the upper surface of the upper electrode layer, and the sound absorbing layer is provided on the lower surface of the lower electrode layer, and the sound absorbing layer is extended beyond the side surface having the concave portion of the piezoelectric ceramic sheet piece. Have an extension The lead wire is temporarily fixed in the middle by the surface of the sound absorbing layer extension, then an ultrasonic probe extending further out.

2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the terminal electrode layer for the upper electrode layer is disposed at a position adjacent to the terminal electrode layer for the lower electrode layer on the side surface having the concave portion of the piezoelectric ceramic sheet piece. .