JP2012182758A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の工程において、少なくとも1次元アレイ状に所定間隔に配列された複数の柱状の圧電素子31と、圧電素子31の間に位置する高分子材からなる高分子層32とを有し、超音波を送受する面及びそれに対向する面に電極21及び共通電極22が設けられた複合圧電体に、音響整合層40及びバッキング層10を積層して設ける。そして、第2の工程において、複合圧電体を、バッキング層10が設けられる側とは反対側から、音響整合層40とともに、高分子層32に沿って切断して、超音波振動子33をアレイ状に複数形成する。
【選択図】図3
Description
少なくとも1次元アレイ状に所定間隔にて配列された複数の柱状の圧電素子と、該圧電素子の間に位置する高分子材からなる高分子層とを有し、超音波を送受する面及びそれに対向する面に一対の電極層が設けられた複合圧電体に、音響整合層及び基台を積層して設ける第1工程と、
前記複合圧電体を、前記基台が設けられる側とは反対側から、前記音響整合層とともに、前記高分子層に沿って切断して、前記超音波振動子をアレイ状に複数形成する第2工程と、
を含むことを特徴とする。
前記複合圧電体は、硬質樹脂によって前記高分子層が形成されている。
前記高分子層を切断して形成された切断部に前記高分子層を構成する高分子材よりも硬度の小さい材料を充填する第3工程をさらに含むことを特徴とする。
前記基台はバッキング層であって、
前記第1の工程において、前記音響整合層、前記複合圧電体、前記バッキング層の順にこれらを積層し、
前記第3の工程において、前記切断部に有機合成系接着剤を充溢するとともに、音響レンズを、充溢した前記有機合成系接着剤にて前記音響整合層の表面に貼着することを特徴とする。
前記複合圧電体は、前記圧電素子の配列方向における前記高分子層の幅が、前記第2の工程において切断によって生じる溝の幅の110%〜150%である。
本発明の実施の形態において適用される超音波探触子は、医用超音波診断装置の主要構成部品であって、電気信号が与えられることにより超音波を送信し、超音波を受信することより電気信号を出力する機能を有するものである。
最初に、図1〜図3を参照しながら、第1の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について説明する。
高分子層32を構成する高分子材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂等の有機合成高分子材を用いることができる。なお、天然ゴム等の有機天然高分子材を適用してもよい。これらの有機高分子材は、上述した圧電材料に比べて比熱が大きく、熱伝導率が小さいので、後述する切断処理において発生する摩擦熱等の熱ダメージを抑制することができる。例えば、エポキシ樹脂は、熱伝導率が約0.2W/(m・K)であり、比熱及び熱伝導率の点で有利である。また、これらの有機高分子材は、切断処理時における圧電材料に対する物理的損傷を防止することができる。本実施の形態に適用される有機高分子材は、切断処理時の切削加工精度を良好にするため所定の硬度を有する硬質樹脂を適用するのがよく、例えば、ロックウェル硬度が80以上のものが好適である。また、アレイ化した後の素子特性を良好にするため、高分子材の音速として1km/s以上が好適である。本実施の形態では、音速が2km/s以上であり、ロックウェル硬度がM80以上であるエポキシ樹脂を適用している。なお、有機高分子材に代えて、無機高分子材を適用してもよい。
次に、図5〜図7を参照しながら、第2の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について説明する。
第2の実施の形態では、複合圧電体230の構成及び切断処理において、第1の実施の形態と相異する他は、第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と相異する点について主に説明し、第1の実施の形態と同一の構成については、説明を省略する。
すなわち、第2の実施の形態では、図7に示すように、上述のようにして形成された中間積層体200aに対し、高分子層232に沿って、X方向及びY方向に、音響整合層240側からバッキング層210にかけて、ダイシングブレードにて所定間隔で切断する。その結果、中間積層体200aが複数に分割され、複数チャンネルの超音波振動子233が2次元アレイ状に形成された超音波探触子200が形成される。超音波振動子233の間には、切断を行ったダイシングブレードの幅の空隙からなる切断部234が形成される。
また、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、所定数の高分子層32毎に切断を行うようにしてもよい。
次に、図8及び図9を参照しながら、第3の実施の形態に係る超音波探触子の製造方法について説明する。
その他の構成については、第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と相異する点について主に説明し、第1の実施の形態と同一の構成については、説明を省略する。
すなわち、本実施の形態では、切断部34に充填する充填剤として接着剤を適用し、これにより分離部60を形成する。そして、充填剤を切断部34から充溢させて、音響整合層40の表面に接着層61を形成する。音響整合層40の表面に形成された接着層61上に音響レンズ50を積層し、接着層61を硬化させることにより、音響レンズ50が音響整合層40に対して接着される。
また、分離部60のみ設け、音響レンズ50を設けない構成としてもよい。
100a 中間積層体
10 バッキング層
21 電極
22 共通電極
30 複合圧電体
31 圧電素子
32 高分子層
33 超音波振動子
34 切断部
40 音響整合層
50 音響レンズ
200 超音波探触子
200a 中間積層体
210 バッキング層
221 電極
222 共通電極
230 複合圧電体
231 圧電素子
232 高分子層
233 超音波振動子
234 切断部
240 音響整合層
Claims (5)
- 超音波を送受する超音波振動子がアレイ状に配列された超音波探触子の製造方法であって、
少なくとも1次元アレイ状に所定間隔にて配列された複数の柱状の圧電素子と、該圧電素子の間に位置する高分子材からなる高分子層とを有し、超音波を送受する面及びそれに対向する面に一対の電極層が設けられた複合圧電体に、音響整合層及び基台を積層して設ける第1工程と、
前記複合圧電体を、前記基台が設けられる側とは反対側から、前記音響整合層とともに、前記高分子層に沿って切断して、前記超音波振動子をアレイ状に複数形成する第2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。 - 前記複合圧電体は、硬質樹脂によって前記高分子層が形成されている請求項1に記載の超音波探触子の製造方法。
- 前記高分子層を切断して形成された切断部に前記高分子層を構成する高分子材よりも硬度の小さい材料を充填する第3工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波探触子の製造方法。
- 前記基台はバッキング層であって、
前記第1の工程において、前記音響整合層、前記複合圧電体、前記バッキング層の順にこれらを積層し、
前記第3の工程において、前記切断部に有機合成系接着剤を充溢するとともに、音響レンズを、充溢した前記有機合成系接着剤にて前記音響整合層の表面に貼着することを特徴とする請求項3に記載の超音波探触子の製造方法。 - 前記複合圧電体は、前記圧電素子の配列方向における前記高分子層の幅が、前記第2の工程において切断によって生じる溝の幅の110%〜150%である請求項1〜4の何れか一項に記載の超音波探触子の製造方法。
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