JP2011212084A - Ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に用いる超音波探触子に関し、更に詳しくは、機械的強度の改善と薬品の滲入防止を図った超音波探触子に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic probe that improves mechanical strength and prevents infiltration of chemicals.
超音波探触子は薬剤を用いて定期的に滅菌・消毒処理される。音響レンズなどの部材は水蒸気等の透過率が高いので、薬剤に含まれる微粒子化／イオン化した不要な物質が音響レンズから、接着層、音響整合層などの領域を介して圧電素子に到達し、圧電素子の電極を浸食して感度低下や故障を引き起こしてしまう。 Ultrasonic probes are periodically sterilized and disinfected using chemicals. Since a member such as an acoustic lens has a high transmittance of water vapor or the like, unnecessary fine particles / ionized substances contained in the drug reach the piezoelectric element from the acoustic lens through a region such as an adhesive layer and an acoustic matching layer, The erosion of the electrodes of the piezoelectric element causes a decrease in sensitivity and a failure.
そこで不要な物質の浸透による圧電素子の感度低下や故障を防ぐために、圧電素子をパリレンでコーティングした超音波探触子（例えば、非特許文献１参照）や圧電素子、音響整合層、バッキング材等の積層体をパリレンでコーティングした超音波探触子（例えば、特許文献１、２参照）が開発された。またパリレンの代わりに、ポリイミドやポリアミド、ポリエステルのようなポリマーフィルムを音響レンズと音響整合層の間に接着した超音波探触子も開発された（例えば、特許文献３参照）。 Therefore, in order to prevent a decrease in sensitivity and failure of the piezoelectric element due to penetration of unnecessary substances, an ultrasonic probe (see, for example, Non-Patent Document 1) in which the piezoelectric element is coated with parylene, a piezoelectric element, an acoustic matching layer, a backing material, etc. An ultrasonic probe (see, for example, Patent Documents 1 and 2) was developed in which the laminate was coated with parylene. In addition, an ultrasonic probe in which a polymer film such as polyimide, polyamide, or polyester is bonded between an acoustic lens and an acoustic matching layer instead of parylene has been developed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながらパリレンでコーティングした超音波探触子（特許文献１、２に記載のもの）では、パリレン層が気相重合により形成されるため、超音波探触子の緻密な構造にも均一かつ確実に被覆することができるが、パリレンの表面で他の部材との接着する際、パリレン側の表面エネルギーが低いため、汎用されるシリコン系やエポキシ系の接着剤はそのままでは使用できず、パリレン表面をプラズマ処理、コロナ放電処理やプライマー処理が必要であり、製造プロセスが長くなり、管理項目が増えるなど、品質管理の上で煩雑になる。 However, in an ultrasonic probe coated with parylene (described in Patent Documents 1 and 2), since the parylene layer is formed by gas phase polymerization, the ultrasonic probe has a uniform and reliable structure. Although it can be coated, the surface energy on the parylene side is low when bonding to other parts on the surface of parylene, so the commonly used silicon and epoxy adhesives cannot be used as they are. Plasma treatment, corona discharge treatment, and primer treatment are necessary, and the manufacturing process becomes long and the number of management items increases, which complicates quality control.
一方でポリイミドやポリアミド、ポリエステルのようなポリマーフィルムを音響レンズと音響整合層の間に接着した超音波探触子（例えば特許文献３に記載のもの）では、低い水蒸気透過性のため、超音波探触子の劣化を抑制できたが、フィルムの取扱性と探触子の製造上の問題により、該フィルムは厚くなり、その結果、超音波振動子から発信された超音波もしくは外部から受信した超音波がフィルム面で反射・減衰するなど音響上問題があった。さらにフィルムの接着のため、少なくとも接着層が界面に生じる。この接着層の厚みが均一にすることも難しく、できるだけ探触子の製造上の管理項目を減らすことが求められていた。 On the other hand, an ultrasonic probe (for example, described in Patent Document 3) in which a polymer film such as polyimide, polyamide, or polyester is bonded between an acoustic lens and an acoustic matching layer has low water vapor permeability, so Although the deterioration of the probe could be suppressed, the film became thick due to problems with the handling of the film and the manufacture of the probe. As a result, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transducer or received from the outside There were acoustic problems such as reflection and attenuation of ultrasonic waves on the film surface. Furthermore, at least an adhesive layer is formed at the interface for adhesion of the film. It is difficult to make the thickness of the adhesive layer uniform, and it has been demanded to reduce the number of management items in manufacturing the probe as much as possible.
本発明の目的は、不要物質の浸透による感度低下や故障を防止し、かつ製造工程の短縮化、管理項目の低減により、安価な超音波探触子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low-cost ultrasonic probe by preventing a decrease in sensitivity and failure due to penetration of unnecessary substances, shortening the manufacturing process, and reducing management items.
本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。 The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.
１．超音波を送受信する方向に、順に音響レンズ、１〜４層の音響整合層、圧電振動子、バッキング材が接着され積層された超音波探触子において、該音響レンズに最も近い該音響整合層の表面と該バッキング材を含む該超音波探触子全体に連続して補強層を施し、かつ、該補強層が、ポリウレア樹脂であることを特徴とする超音波探触子。 1. In an ultrasonic probe in which an acoustic lens, one to four acoustic matching layers, a piezoelectric vibrator, and a backing material are bonded and stacked in order in the direction in which ultrasonic waves are transmitted and received, the acoustic matching layer closest to the acoustic lens An ultrasonic probe comprising: a reinforcing layer continuously applied to the entire surface of the ultrasonic probe including the surface and the backing material, wherein the reinforcing layer is a polyurea resin.
２．前記補強層が直接前記音響整合層に接していることを特徴とする前記１に記載の超音波探触子。 2. 2. The ultrasonic probe according to 1, wherein the reinforcing layer is in direct contact with the acoustic matching layer.
３．前記補強層が気相重合法で形成されたポリウレア樹脂であることを特徴とする前記１または２に記載の超音波探触子。 3. 3. The ultrasonic probe according to 1 or 2, wherein the reinforcing layer is a polyurea resin formed by a gas phase polymerization method.
４．前記ポリウレア樹脂が少なくとも３つ以上の官能基を有するモノマーより形成されたポリウレア樹脂であることを特徴とする前記１または２に記載の超音波探触子。 4). 3. The ultrasonic probe according to 1 or 2 above, wherein the polyurea resin is a polyurea resin formed from a monomer having at least three functional groups.
５．前記補強層の膜厚が、０．５〜５．０μｍであることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の超音波探触子。 5. 5. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the reinforcing layer has a thickness of 0.5 to 5.0 μm.
本発明によれば、不要物質の浸透による感度低下や故障を防止し、かつ製造工程の短縮化、管理項目の低減により、安価な超音波探触子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive ultrasonic probe by preventing a decrease in sensitivity and failure due to penetration of unnecessary substances, shortening the manufacturing process, and reducing management items.
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.
（超音波探触子）
本発明の超音波探触子の構成を、図を用いて説明する。
(Ultrasonic probe)
The configuration of the ultrasonic probe of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１において、超音波探触子１は、被検体と接する面から、音響レンズ２、音響整合層３、圧電振動子４、バッキング層５から構成される。図示していないが、一般に構成要素間はエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等の接着剤層を介して積層されている。このような接着剤で各構成要素が一体化された超音波探触子は、消毒液や滅菌液等による洗浄のために、洗浄液が音響レンズ２を透過し、さらに音響レンズ内部の構成要素および構成要素間の接着層へ侵入し、音響的特性の低下を生じることがしばしばある。一般に、シリコーンからなる音響レンズ２は、洗浄液で使われる薬品（例えば、アルコール、サイデックス、ディスオーパなど）に対して透過性が高い。本発明はこのような、問題を解決するため、図１に示すように、補強層６を有する。
In FIG. 1, an ultrasonic probe 1 includes an
音響レンズ２は、超音波探触子１の被検体と接する側に設けられ、圧電振動子４で発生された超音波を、被検体に効率良く入射させる。音響レンズ２は、概ね被検体および音響整合層３の中間の音響インピーダンスを有する軟質の材料、例えばシリコンゴム、ゴム等により形成される。音響レンズ２は、被検体と接する部分で凸型のレンズ形状を有し、被検体に入射される超音波を、撮像断面と直交する厚み方向で収束させる。
The
音響整合層３は、圧電振動子４の送受信が行われる送受信方向である被検体側の板面に装着される。音響整合層３は、圧電振動子４、音響レンズ２の概ね中間の音響インピーダンスを有する。音響整合層３は、透過する超音波の概ね４分の１波長の厚さを被検体の送受信方向に有し、音響インピーダンスの異なる境界面での反射を抑制する。また、図１では、音響整合層が一層の場合を例示したが、２層あるいは多層とすることもできる。
The acoustic matching layer 3 is attached to a subject-side plate surface that is a transmission / reception direction in which transmission / reception of the piezoelectric vibrator 4 is performed. The acoustic matching layer 3 has a substantially middle acoustic impedance between the piezoelectric vibrator 4 and the
音響整合層３は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂に、充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したもの等から構成される。 The acoustic matching layer 3 is made of epoxy resin, urethane resin or the like thermosetting resin, and fillers such as zinc white, titanium oxide, silica, alumina, bengara, ferrite, tungsten oxide, yttrium oxide, barium sulfate, tungsten, molybdenum, etc. It is composed of what is put and molded.
圧電振動子４は、超音波を発生し、被検体に超音波を入力すると同時に、被検体の内部で反射された超音波エコーを受信する。 The piezoelectric vibrator 4 generates an ultrasonic wave, inputs the ultrasonic wave to the subject, and simultaneously receives an ultrasonic echo reflected inside the subject.
一般に、圧電振動子４は、膜状の圧電材料からなる層（又は膜）（「圧電膜」、「圧電体膜」、又は「圧電体層」ともいう。）を挟んで一対の電極を配設して構成される。 In general, the piezoelectric vibrator 4 includes a pair of electrodes arranged with a layer (or film) (also referred to as “piezoelectric film”, “piezoelectric film”, or “piezoelectric layer”) made of a film-like piezoelectric material interposed therebetween. Configured.
圧電材料としては、有機圧電材料及び無機圧電材料を挙げることができる。無機圧電材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム［Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３］、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、又はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）等を用いることができる。尚、ＰＺＴはＰｂ（Ｚｒ１−ｎＴｉｎ）Ｏ３（０．４７≦ｎ≦１）が好ましい。 Examples of the piezoelectric material include organic piezoelectric materials and inorganic piezoelectric materials. Examples of the inorganic piezoelectric material include quartz, lithium niobate (LiNbO 3 ), potassium niobate tantalate [K (Ta, Nb) O 3 ], barium titanate (BaTiO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or titanium. Lead zirconate (PZT), strontium titanate (SrTiO 3 ), barium strontium titanate (BST), or the like can be used. PZT is preferably Pb (Zr 1-n Ti n ) O 3 (0.47 ≦ n ≦ 1).
有機圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−３フッ化エチレン（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））のようなＰＶＤＦ共重合体、ポリシアン化ビニリデン（ＰＶＤＣＮ）、シアン化ビニリデン系共重合体あるはナイロン９、ナイロン１１などの奇数ナイロンや、芳香族ナイロン、脂環族ナイロン、あるいはポリ乳酸や、ポリヒドロキシブチレートなどのポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどが挙げられる。 Organic piezoelectric materials include PVDF copolymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene trifluoride-trifluoride (P (VDF-TrFE)), poly (vinylidene cyanide) (PVDCN), and vinylidene cyanide co-polymers. Examples thereof include odd-numbered nylons such as nylon 9 and nylon 11, aromatic nylons, alicyclic nylons, polylactic acid such as polylactic acid, polyhydroxybutyrate, cellulose derivatives, and polyureas.
圧電振動子４は、圧電体膜（層）の両面上又は片面上に電極を形成し、その圧電体膜を分極処理することによって作製されるものである。当該電極は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）などを主体とした電極材料を用いて形成する。 The piezoelectric vibrator 4 is manufactured by forming electrodes on both surfaces or one surface of a piezoelectric film (layer) and polarizing the piezoelectric film. The electrode is formed using an electrode material mainly composed of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), or the like. .
電極の形成に際しては、まず、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などの下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属及びそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する。これらの電極形成はスパッタ法以外でも微粉末の金属粉末と低融点ガラスを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。 In forming the electrodes, first, a base metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is formed to a thickness of 0.02 to 1.0 μm by sputtering, and then the metal mainly composed of the above metal elements and those A metal material made of the above alloy, and further, if necessary, a part of insulating material is formed to a thickness of 1 to 10 μm by sputtering or other suitable methods. In addition to sputtering, these electrodes can be formed by screen printing, dipping, or thermal spraying using a conductive paste in which fine metal powder and low-melting glass are mixed.
さらに、圧電体膜の両面に形成した電極間に、所定の電圧を供給し、圧電体膜を分極することで圧電素子が得られる。 Furthermore, a piezoelectric element is obtained by supplying a predetermined voltage between the electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric film to polarize the piezoelectric film.
バッキング材５は、圧電振動子４の音響整合層３が存在する送受信方向と反対の板面に装着される。バッキング材５は、被検体の方向の反対側から発生する超音波を吸収する。 The backing material 5 is attached to the plate surface opposite to the transmission / reception direction where the acoustic matching layer 3 of the piezoelectric vibrator 4 is present. The backing material 5 absorbs ultrasonic waves generated from the opposite side of the direction of the subject.
バッキング材５、天然ゴム、フェライトゴム、エポキシ樹脂に酸化タングステンや酸化チタン、フェライト等の粉末を入れてプレス成形した材料、塩化ビニル、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体などの熱可塑性樹脂などを用いることができる。 Backing material 5, natural rubber, ferrite rubber, material made by pressing powder such as tungsten oxide, titanium oxide, ferrite in epoxy resin, vinyl chloride, polyvinyl butyral (PVB), ABS resin, polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol Use thermoplastic resins such as (PVAL), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (POM), polyethylene terephthalate (PET), fluororesin (PTFE) polyethylene glycol, polyethylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer, etc. Can do.
好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は圧電体や圧電体を含むプローブヘッドの形状に応じて、適宜選択することができる。 A preferable backing material is made of a rubber-based composite material and / or an epoxy resin composite material, and the shape thereof can be appropriately selected according to the shape of the piezoelectric body or the probe head including the piezoelectric body.
本発明に係る補強層６は、測定前後に洗浄される際、洗浄液が音響レンズ２を透過し、さらに音響レンズ内部構成要素および構成要素間の接着層へ侵入することを防止し、精度の高い測定を可能にする。本発明に係る補強層６は、ポリウレア樹脂からなり、音響レンズ１と、音響整合層３との密着性の向上にも寄与する。これにより製造工程の短縮化、管理項目の低減にも寄与する。本発明に係る補強層の膜厚は、０．５〜５．０μｍであることが好ましいが２．０〜４．０μｍがより好ましい。
The reinforcing
ポリウレア樹脂としては、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を重合して得られる化合物を含有していることが好ましい。 The polyurea resin preferably contains a compound obtained by polymerizing a compound having a structure represented by the following general formula (1).
一般式（１）：Ｒ１−Ｊ１−Ｘ１−Ｊ２−Ｒ２
式中、Ｊ１及びＪ２は、それぞれ２価の連結基を表し、同じでも異なっていても良い。Ｘ１は極性を持つ２価の基を表し、−ＣＯ−、−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＳＯ２ＮＨ−、−ＳＯ３−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＮＨＣＯＯ−、−ＮＨＣＯＮＨ−を表す。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ官能基を表し、−ＮＨ２、又は−ＮＣＯを表す。
Formula (1): R 1 -J 1 -X 1 -J 2 -
In the formula, J 1 and J 2 each represent a divalent linking group and may be the same or different. X 1 represents a divalent group having polarity, —CO—, —NHCO—, —COO—, —SO 2 NH—, —SO 3 —, —SO 2 —, —SO—, —NHCOO—, — NHCONH- is represented. R 1 and R 2 each represent a functional group and represent —NH 2 or —NCO.
本発明に係る補強層６を構成するポリウレア膜を形成する方法としては、従来公知の蒸着重合法を採用することができる。
As a method for forming the polyurea film constituting the reinforcing
蒸着重合法の具体的方法・条件については、特開平７−２５８３７０号公報、特開平５−３１１３９９号公報、及び特開２００６−４９４１８号公報に開示されている方法等が参考となる。 For specific methods and conditions of the vapor deposition polymerization method, methods disclosed in JP-A-7-258370, JP-A-5-311399, and JP-A-2006-49418 can be referred to.
蒸着重合法は、通常、１．３３×１０−２〜１．３３×１０−３Ｐａ程度の圧力下で二つの蒸発源からそれぞれ二種類のモノマーを蒸発させて被蒸着面上で重合反応を起こさせ、被蒸着面上に重合体薄膜を形成する方法である。蒸着重合法では、上記圧力下で被蒸着面上に到達したモノマー同士をそれぞれのモノマーに固有の蒸気圧によって定まる一定の滞留時間内に反応させる必要がある。この滞留時間は一般的に非常に短いため、それぞれのモノマーは反応性が極めて高いことが望まれる。蒸着重合法によって２種類のモノマーを重付加してポリウレア樹脂組成物を形成する際には、蒸着装置本体のチャンバー内側上部に、被蒸着面を下側に向けて被蒸着基板がセットされる。チャンバー内側下部にはタングステンボードなどの容器が２つあり、それぞれの容器の底部には抵抗加熱器などの加熱手段が付設され、２つの容器にそれぞれ収容された蒸着源を加熱できるようになっている。 In the vapor deposition polymerization method, usually two kinds of monomers are evaporated from two evaporation sources under a pressure of about 1.33 × 10 −2 to 1.33 × 10 −3 Pa, respectively, and a polymerization reaction is performed on the deposition surface. In this method, a polymer thin film is formed on the deposition surface. In the vapor deposition polymerization method, it is necessary to cause the monomers that have reached the vapor deposition surface under the above pressure to react within a certain residence time determined by the vapor pressure specific to each monomer. Since this residence time is generally very short, it is desirable that each monomer has extremely high reactivity. When a polyurea resin composition is formed by polyaddition of two types of monomers by vapor deposition polymerization method, a vapor deposition substrate is set on the inner upper part of the chamber of the vapor deposition apparatus body with the vapor deposition surface facing downward. There are two containers such as tungsten board in the lower part inside the chamber, and heating means such as a resistance heater is attached to the bottom of each container so that the vapor deposition source accommodated in each of the two containers can be heated. Yes.
補強層６を構成する、ポリウレア樹脂の具体例としては、以下の樹脂を挙げることができる。
Specific examples of the polyurea resin constituting the reinforcing
真空中でアミン成分とイソシアナート成分とを別々の蒸発源から蒸発させ、これを探触子表面上で蒸着重合によりポリウレア膜を形成することが好ましい。 It is preferable to evaporate the amine component and the isocyanate component from separate evaporation sources in vacuum and form a polyurea film by vapor deposition polymerization on the probe surface.
原料として使用するアミンは、分子内にアミノ基を２つ以上有するポリアミンが好ましく、ジアミンが最も好ましい。ポリアミンとして、例えば、２，７−ジアミノ−９Ｈ−フルオレン、３，６−ジアミノアクリジン、アクリフラビン、アクリジンイエロー、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチルジフェニルメタン、４−（フェニルジアゼニル）ベンゼン−１，３−ジアミン、１，５−ジアミノナフタレン、１，３−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、１，８−ジアミノナフタレン、１，３−ジアミノプロパン、１，３−ジアミノペンタン、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジアミン、１，５−ジアミノペンタン、２−メチル−１，５−ジアミノペンタン、１，７−ジアミノヘプタン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノプロピル）メチルアミン、１，３−ジアミノ−２−プロパノール、ジエチレン グリコール ビス（３−アミノプロピル）エーテル、ｍ−キシリレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ベンゾグアナミン、２，４−ジアミノ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メチル−１，３，５−トリアジン、６−クロロ−２，４−ジアミノピリミジン、２−クロロ−４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン等が挙げられる。 The amine used as a raw material is preferably a polyamine having two or more amino groups in the molecule, and most preferably a diamine. Examples of polyamines include 2,7-diamino-9H-fluorene, 3,6-diaminoacridine, acriflavine, acridine yellow, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, and 4,4'-diaminobenzophenone. Bis (4-aminophenyl) sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfide, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3, 3'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane, 4- (phenyldiazenyl) benzene-1,3-diamine, 1,5-diaminonaphthalene, 1,3-phenylenediamine, 2,4-diamy Toluene, 2,6-diaminotoluene, 1,8-diaminonaphthalene, 1,3-diaminopropane, 1,3-diaminopentane, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,5-diaminopentane, 2-methyl-1,5-diaminopentane, 1,7-diaminoheptane, N, N-bis (3-aminopropyl) methylamine, 1,3-diamino-2-propanol, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ) Ether, m-xylylenediamine, tetraethylenepentamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, benzoguanamine, 2,4-diamino-1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6-methyl -1,3,5-triazine, 6-chloro-2,4-diaminopyrimidine, 2-chloro-4,6-dia Roh-1,3,5-triazine, and the like.
原料として使用するイソシアネートは、分子内にイソシアネート基を２つ以上有するポリイソシアネートであれば特に構わないが、アルキルポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートが好ましく、アルキルジイソシアネート又は芳香族ジイソシアネートが更に好ましい。アルキルポリイソシアネートは、複数のイソシアネート基が全てアルキル鎖を介して存在している化合物であり、例えば、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ジイソシアン酸イソホロン、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−シクロペンタンジイソシアネート等が挙げられる。 The isocyanate used as a raw material is not particularly limited as long as it is a polyisocyanate having two or more isocyanate groups in the molecule, but is preferably an alkyl polyisocyanate or an aromatic polyisocyanate, and more preferably an alkyl diisocyanate or an aromatic diisocyanate. Alkyl polyisocyanate is a compound in which a plurality of isocyanate groups are all present via an alkyl chain. For example, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, Examples include pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 1,3-cyclopentane diisocyanate.
芳香族ポリイソシアネートとは、複数のイソシアネート基が全て芳香族環と直接結合している化合物であり、例えば、９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイソシアネート、９Ｈ−フルオレン−９−オン−２，７−ジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアナート、１，３−フェニレン ジイソシアナート、トリレン−２，４−ジイソシアナート、トリレン−２，６−ジイソシアナート、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、２，２−ビス（４−イソシアナトフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，５−ジイソシアナトナフタレン等が挙げられる。 An aromatic polyisocyanate is a compound in which a plurality of isocyanate groups are all directly bonded to an aromatic ring. For example, 9H-fluorene-2,7-diisocyanate, 9H-fluoren-9-one-2,7- Diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) ) Cyclohexane, 2,2-bis (4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane, 1,5-diisocyanatonaphthalene and the like.
以下実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例１
（超音波探触子１０及び１１の作製）
超音波探触子１０の作製を図１用いて説明する。
Example 1
(Production of ultrasonic probes 10 and 11)
The production of the ultrasonic probe 10 will be described with reference to FIG.
定法に従って、順にバッキング層５（エポキシ樹脂にシリコンゴムＴＳＥ２２３３Ｕ（モーメンティブ社製）とフェライト微粒子を添加し、混練し、硬化させたもの）と、電極がパターンニングされたフレキシブル基板（ＦＰＣ）（図示せず）と、両側にスパッタ法により電極を付与したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電振動子４と、超音波射出側に音響インピーダンスが２．５×１０６ｋｇ／ｍ２・ｓであるエポキシ樹脂系の音響整合層３を、エポキシ接着剤ＤＰ−４６０（住友３Ｍ社製）を用いて、厚さ方向に均一に加圧・加温させて接着した。なお、それぞれの部材を接着する前にはプライマー処理を施し、密着性の向上を図った。 According to a usual method, a backing layer 5 (silicone rubber TSE2233U (made by Momentive) and ferrite fine particles added to epoxy resin, kneaded and cured) in sequence, and a flexible substrate (FPC) with electrodes patterned (figure) (Not shown), a piezoelectric vibrator 4 made of lead zirconate titanate (PZT) provided with electrodes on both sides by sputtering, and an acoustic impedance of 2.5 × 10 6 kg / m 2 · s on the ultrasonic emission side. The epoxy resin-based acoustic matching layer 3 was bonded by being uniformly pressurized and heated in the thickness direction using an epoxy adhesive DP-460 (manufactured by Sumitomo 3M). In addition, before bonding each member, the primer process was performed and the adhesiveness was improved.
次に長手方向に０．１５ｍｍピッチでダイシング加工を行った。その後、真空処理室内に前述の超音波探触子を取り付け、蒸発用容器の一方に４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と、他方に４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を夫々充填し、シャッターを閉じた状態で処理室内の全圧を真空排気系で１．３３×１０−３Ｐａに設定した。４，４′−ジアミノジフェニルメタンを温度１１０±２℃に、また、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートを温度７０±２℃に夫々加熱し、前述の超音波探触子上に蒸着重合を行い、０．５μｍまで蒸着を行い、補強層６を設けた。なお原料モノマー４，４′−ジアミノジフェニルメタンおよび４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートは、化学量論的にポリ尿素膜が形成されるように蒸発量の調整によって１：１のモル比で蒸発するようにした。
Next, dicing was performed at a pitch of 0.15 mm in the longitudinal direction. After that, the above-mentioned ultrasonic probe is installed in the vacuum processing chamber, and 4,4'-diaminodiphenylmethane (MDA) is filled in one of the evaporation containers and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) is filled in the other. With the shutter closed, the total pressure in the processing chamber was set to 1.33 × 10 −3 Pa using a vacuum exhaust system. 4,4′-diaminodiphenylmethane was heated to a temperature of 110 ± 2 ° C. and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate was heated to a temperature of 70 ± 2 ° C., respectively, and vapor deposition polymerization was performed on the above-described ultrasonic probe. Vapor deposition was performed up to 5 μm, and the reinforcing
このようにして補強層を設けた後、音響レンズをシリコーン系の接着剤で加圧・加温させて接着し、超音波探触子１１を作製した。尚、補強層を設けないで、音響レンズをシリコーン系の接着剤で加圧・加温させて接着した超音波探触子を超音波探触子１０とする。 After providing the reinforcing layer in this manner, the acoustic lens was bonded by pressing and heating with a silicone-based adhesive, and the ultrasonic probe 11 was produced. The ultrasonic probe 10 is an ultrasonic probe in which an acoustic lens is bonded by applying pressure and heating with a silicone-based adhesive without providing a reinforcing layer.
（超音波探触子１２〜１４の作製）
超音波探触子１１の作製の際、補強層６の膜厚をそれぞれ、１．０μｍ、２．０μｍ及び３．０μｍとした以外は超音波探触子１１同様な方法で、超音波探触子１２、１３及び１４を作製した。
(Preparation of ultrasonic probes 12-14)
The ultrasonic probe 11 was prepared in the same manner as the ultrasonic probe 11 except that the thickness of the reinforcing
（超音波探触子２１〜２４の作製）
超音波探触子１０を真空処理室に設置し、ポリクロロパラキシリレン（パリレンＣ：米国ユニオンカーバイト社）を加熱室に充填して１５０℃に加熱気化させた後、さらに６８０℃で熱分解させて、真空処理室にて超音波探触子１０に蒸着重合を行い、パリレンＣの補強層６の膜厚をそれぞれ、０．５μｍ、１．０μｍ、２．０μｍ及び３．０μｍとした以外は超音波探触子１１同様な方法で、超音波探触子２１、２２、２３及び２４を作製した。
(Preparation of ultrasonic probes 21 to 24)
The ultrasonic probe 10 is placed in a vacuum processing chamber, polychloroparaxylylene (Parylene C: Union Carbide, USA) is filled in the heating chamber, heated to 150 ° C. and then heated at 680 ° C. After decomposition, vapor deposition polymerization was performed on the ultrasonic probe 10 in a vacuum processing chamber, and the film thicknesses of the parylene
（評価方法）
評価は薬品による浸透質量変化率と、９０度剥離試験による密着強度を測定した。
(Evaluation methods)
Evaluation was made by measuring the penetration mass change rate by chemicals and the adhesion strength by 90 degree peel test.
（浸透質量変化率）
具体的には、薬品による浸透質量変化率は、探触子形状での評価は難しいため、音響レンズ材料であるシリコーンゴムシートに、超音波探触子１１〜１４の補強層と同蒸着条件で表１に示す膜厚を有するポリウレア層を設けた超音波探触子補強層１１〜１４を作製した。同様に、比較として表１に示す膜厚を有するポリクロロパラキシリレン層を設けた超音波探触子補強層２１〜２４を作製した。得られた試料を、それぞれ、エタノール（特級グレード：関東化学（株））に１時間浸漬した場合の浸透質量変化を測定し、結果を表１に示す。
(Penetration mass change rate)
Specifically, since the penetration mass change rate due to chemicals is difficult to evaluate in the shape of a probe, a silicone rubber sheet that is an acoustic lens material is deposited on the same deposition conditions as the reinforcing layers of the ultrasonic probes 11 to 14. Ultrasonic probe reinforcement layers 11 to 14 provided with a polyurea layer having a film thickness shown in Table 1 were produced. Similarly, ultrasonic probe reinforcement layers 21 to 24 provided with a polychloroparaxylylene layer having a film thickness shown in Table 1 for comparison were produced. Each of the obtained samples was measured for changes in permeation mass when immersed in ethanol (special grade: Kanto Chemical Co., Inc.) for 1 hour, and the results are shown in Table 1.
表１に示すように、本発明であるポリウレアの層を設けることで、膜厚が３．０μｍあれば、従来のパリレンと同様に薬品の浸透を防ぐことがわかった。 As shown in Table 1, by providing the polyurea layer according to the present invention, it was found that if the film thickness is 3.0 μm, the penetration of chemicals is prevented as in the case of conventional parylene.
（密着強度）
また密着強度の評価も、探触子形状での評価は難しいため、音響整合層の材料であるエポキシ樹脂シートに、超音波探触子１４及び２４の補強層と同蒸着条件でポリウレア層ポリクロロパラキシリレン層を３．０μｍとなるように設け、音響レンズ材料であるシリコーンゴムシートを接着して、超音波探触子補強層１３′及び２３′を作製した。シリコーンゴムシートおよび保護層に１ｃｍ幅に切りこみを入れた後、デジタルフォースゲージＺＰ−２０Ｎ（イマダ社製）を用いて、シリコーンゴムシートを一定速度で剥離させた時の保護層とシリコーンシートとの密着強度を測定し、結果を表２に示す。
(Adhesion strength)
Also, since it is difficult to evaluate the adhesion strength with the shape of the probe, the polyurea layer polychloroform is applied to the epoxy resin sheet, which is the material of the acoustic matching layer, under the same deposition conditions as the reinforcing layers of the ultrasonic probes 14 and 24. A paraxylylene layer was provided so as to have a thickness of 3.0 μm, and a silicone rubber sheet as an acoustic lens material was adhered to produce ultrasonic probe reinforcing layers 13 ′ and 23 ′. After cutting the silicone rubber sheet and the protective layer to a width of 1 cm, using the digital force gauge ZP-20N (manufactured by Imada Co., Ltd.), the silicone rubber sheet is peeled at a constant speed between the protective layer and the silicone sheet. The adhesion strength was measured, and the results are shown in Table 2.
表２から、本発明のポリウレア層では約４倍の密着強度を有することが確認され、従来よりも密着強度が優れていることがわかった。 From Table 2, it was confirmed that the polyurea layer of the present invention has about 4 times the adhesion strength, and it was found that the adhesion strength was superior to the conventional one.
以上、本発明は、薬品などの浸透による感度低下や故障を防止し、かつ密着性に優れているため、パリレンの表面処理をせずとも製造上問題のない密着強度を維持することができ、故障を防止することができる。このため製造工程の短縮化、管理項目の低減により、安価な超音波探触子を提供することができる。 As described above, since the present invention prevents a decrease in sensitivity and failure due to penetration of chemicals and the like, and has excellent adhesion, it is possible to maintain adhesion strength without manufacturing problems without parylene surface treatment, Failure can be prevented. For this reason, an inexpensive ultrasonic probe can be provided by shortening a manufacturing process and reducing management items.
１ 超音波探触子
２ 音響レンズ
３ 音響整合層
４ 圧電振動子
５ バッキング層
６ 補強層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| JP2010080817A JP2011212084A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ultrasonic probe |
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| JP2010080817A JP2011212084A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ultrasonic probe |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011212084A true JP2011212084A (en) | 2011-10-27 |
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| JP2010080817A Pending JP2011212084A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ultrasonic probe |
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-
2010
- 2010-03-31 JP JP2010080817A patent/JP2011212084A/en active Pending
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