JP2012235925A - Ultrasonic transducer, manufacturing method for ultrasonic transducer, and ultrasonic endoscope - Google Patents

Ultrasonic transducer, manufacturing method for ultrasonic transducer, and ultrasonic endoscope Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic transducer capable of broadening the frequency band of emitted ultrasonic waves in a simple and damage proof structure.SOLUTION: The ultrasonic transducer is characterized by including a piezoelectric element 1, an upper electrode 2, an acoustic matching layer 4, a lower electrode 3, an added member 7 including a plurality of columnar parts 7c with the same acoustic impedance not more than that of the piezoelectric element 1 and not less than that of the acoustic matching layer 4, which are arranged at predetermined intervals in a width direction X, a filling material 8 loaded between the plurality of the columnar parts 7c and more flexible than the columnar parts 7c, and a backing material 9.

Description

本発明は、圧電素子を具備する超音波振動子、超音波振動子の製造方法、超音波内視鏡に関する。   The present invention relates to an ultrasonic transducer including a piezoelectric element, a method for manufacturing the ultrasonic transducer, and an ultrasonic endoscope.

超音波振動子から被検部位に超音波を繰り返し放射し、被検部位から反射される超音波のエコー信号を超音波振動子で受信して、被検部位の二次元的な可視像である超音波画像を表示装置の画面上に表示させることができる超音波診断装置は周知であり、種々提案されている。   Ultrasonic waves are repeatedly emitted from the ultrasonic transducer to the test site, and echo signals of the ultrasonic waves reflected from the test site are received by the ultrasonic transducer, and a two-dimensional visible image of the test site is obtained. Ultrasonic diagnostic apparatuses capable of displaying a certain ultrasonic image on the screen of a display device are well known and variously proposed.

超音波振動子は、通常、単板圧電素子の上下面に電極が設けられ、音響放射面となる圧電素子の上面の電極上に音響整合層が設けられ、場合によっては、音響整合層上にレンズが設けられ、さらに圧電素子の底面に音響負荷材が設けられた構成を有しており、圧電素子の上下面の電極に外部から電圧が印加されることにより、圧電素子の振動に伴い超音波を被検部位に放射し、被検部位からの反射音波を受信して電気信号に変換する機能を有している。   In an ultrasonic transducer, electrodes are usually provided on the upper and lower surfaces of a single-plate piezoelectric element, and an acoustic matching layer is provided on the electrode on the upper surface of the piezoelectric element serving as an acoustic radiation surface. It has a configuration in which a lens is provided and an acoustic load material is further provided on the bottom surface of the piezoelectric element. When a voltage is applied from the outside to the electrodes on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element, It has a function of radiating sound waves to the test site, receiving reflected sound waves from the test site, and converting them into electrical signals.

ここで、超音波振動子から放射される超音波の周波数帯域を広げる、即ち広帯域化を図ることによって、超音波画像の画質を向上させる技術が周知である。   Here, a technique for improving the image quality of an ultrasonic image by widening the frequency band of the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic transducer, that is, widening the band is well known.

特許文献1には、圧電素子に複数の溝を設けることにより、超音波振動子から放射される超音波の周波数帯域の広帯域化を図る構成が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a configuration in which a plurality of grooves are provided in a piezoelectric element so as to widen the frequency band of ultrasonic waves radiated from an ultrasonic transducer.

また、特許文献2には、単板圧電素子に、樹脂材料に対して複数の圧電材料が所定の間隔に並んで混在された複合圧電体を積層することにより、超音波振動子から放射される超音波の周波数帯域の広帯域化を図る構成が開示されている。   Patent Document 2 discloses that a single-plate piezoelectric element is radiated from an ultrasonic transducer by laminating a composite piezoelectric material in which a plurality of piezoelectric materials are mixed in a predetermined interval with a resin material. A configuration for widening the frequency band of ultrasonic waves is disclosed.

実開昭56−147698号公報Japanese Utility Model Publication No. 56-147698 特開2006−320415号公報JP 2006-320415 A

しかしながら、特許文献1に開示された構成においては、圧電素子自体に複数の溝が形成されているため、圧電素子に電極や、音響整合層、音響負荷材を設ける際、溝によって形成された柱状の部位が破損してしまう場合があり、圧電素子の取り扱いが難しくなってしまうといった問題がある。   However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, since a plurality of grooves are formed in the piezoelectric element itself, when an electrode, an acoustic matching layer, and an acoustic load material are provided on the piezoelectric element, a columnar shape formed by the grooves is formed. There is a case where this part is damaged, and it is difficult to handle the piezoelectric element.

また、特許文献2に開示された構成においては、複合圧電体の上下面に設けられた電極において、樹脂材料と圧電材料との線熱膨張係数の違いにより、電極に電圧を印加した後、電極の樹脂材料と圧電材料との境に接する部位が破損しやすいといった問題がある他、単板圧電素子の上面、複合圧電体の下面、単板圧電素子の下面と複合圧電体の上面との間との3つに電極を設ける必要があることから、各電極にそれぞれ配線を接続しなければならず、構造が複雑になるといった問題があった。   Further, in the configuration disclosed in Patent Document 2, in the electrodes provided on the upper and lower surfaces of the composite piezoelectric material, after applying a voltage to the electrodes due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the resin material and the piezoelectric material, In addition to the problem that the part in contact with the boundary between the resin material and the piezoelectric material is easily damaged, the upper surface of the single plate piezoelectric element, the lower surface of the composite piezoelectric element, and the lower surface of the single plate piezoelectric element and the upper surface of the composite piezoelectric body Therefore, there is a problem that the structure is complicated because wiring must be connected to each electrode.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単かつ破損を防いだ構成において、放射する超音波の周波数帯域の広域化を実現することができる超音波振動子、超音波振動子の製造方法、超音波内視鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic transducer and an ultrasonic transducer capable of realizing a wide frequency band of ultrasonic waves to be radiated in a simple and damage-free configuration. An object of the present invention is to provide an ultrasonic endoscope.

上記目的を達成するため本発明の一態様による超音波振動子は、圧電素子と、少なくとも前記圧電素子の上面に配置された上部電極と、少なくとも前記圧電素子の底面に配置された下部電極と、前記上部電極の上面に配置された音響整合層と、前記上面と前記底面とを結ぶ高さ方向における前記圧電素子の下方において、少なくとも一部が前記下部電極に接触するよう配置された、前記圧電素子の音響インピーダンス以下であって、前記音響整合層の音響インピーダンス以上の音響インピーダンスを有する複数の柱状部を具備する付加部材と、前記複数の柱状部間に充填された、前記柱状部よりも軟性な充填材と、前記高さ方向における前記圧電素子の下方において、前記付加部材を下方から覆うよう配置されたバッキング材と、を具備している。   In order to achieve the above object, an ultrasonic transducer according to an aspect of the present invention includes a piezoelectric element, an upper electrode disposed at least on an upper surface of the piezoelectric element, and a lower electrode disposed at least on a bottom surface of the piezoelectric element; The piezoelectric element disposed at least partially in contact with the lower electrode below the piezoelectric element in a height direction connecting the upper surface and the bottom surface with an acoustic matching layer disposed on the upper surface of the upper electrode. An additional member having a plurality of columnar portions having an acoustic impedance equal to or lower than the acoustic impedance of the acoustic matching layer, and softer than the columnar portions filled between the plurality of columnar portions. And a backing material arranged to cover the additional member from below under the piezoelectric element in the height direction. That.

また、本発明の別態様による超音波振動子は、分極処理された第1の圧電材料と、前記第1の圧電材料の上面に配置された上部電極と、前記第1の圧電材料の底面に配置された下部電極と、前記上面と前記底面とを結ぶ高さ方向における前記第1の圧電材料の下方において、少なくとも一部が前記下部電極に接触する、前記第1の圧電材料と同じ音響インピーダンスを有する第2の圧電材料と、前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料の前記高さ方向に直交する幅方向の一方側の側面に設けられた、前記下部電極に電気的に接続されるとともに、第1の配線が電気的に接続される第1の側面電極と、前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料の前記幅方向の他方側の側面に設けられた、前記上部電極に電気的に接続されるとともに、第2の配線が電気的に接続される第2の側面電極と、前記第2の圧電材料の底面に複数形成された凹部と、前記凹部に充填された、前記柱状部よりも軟性な充填材と、前記高さ方向における前記圧電素子の下方において、前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料を下方から覆うよう配置されたバッキング材と、を具備している。   An ultrasonic transducer according to another aspect of the present invention includes a polarized first piezoelectric material, an upper electrode disposed on an upper surface of the first piezoelectric material, and a bottom surface of the first piezoelectric material. The same acoustic impedance as the first piezoelectric material, at least part of which is in contact with the lower electrode below the first piezoelectric material in the height direction connecting the lower electrode and the upper surface and the bottom surface And electrically connected to the lower electrode provided on one side surface in the width direction orthogonal to the height direction of the first piezoelectric material and the second piezoelectric material. The first side electrode to which the first wiring is electrically connected, and the side surface on the other side in the width direction of the first piezoelectric material and the second piezoelectric material, The second wiring is electrically connected to the upper electrode. Second side electrodes connected to each other, a plurality of recesses formed on the bottom surface of the second piezoelectric material, a filler filled in the recesses and softer than the columnar part, and the height direction And a backing material arranged so as to cover the first piezoelectric material and the second piezoelectric material from below.

さらに、本発明の別態様による超音波振動子の製造方法は、圧電素子の少なくとも上面に上部電極を形成するとともに、少なくとも底面に下部電極を形成する電極形成工程と、前記下部電極に、接着剤を介して前記圧電素子と同じ音響インピーダンスを有する付加部材を接着する接着工程と、前記付加部材の前記下部電極に接着された面とは反対側の面に複数の凹部を形成することにより、複数の柱状部を形成する柱状部形成工程と、を具備する。   Furthermore, an ultrasonic transducer manufacturing method according to another aspect of the present invention includes an electrode forming step of forming an upper electrode on at least an upper surface of a piezoelectric element and forming a lower electrode on at least a bottom surface, and an adhesive on the lower electrode. Bonding an additional member having the same acoustic impedance as that of the piezoelectric element through a plurality of recesses on the surface of the additional member opposite to the surface bonded to the lower electrode. A columnar part forming step of forming the columnar part.

また、本発明の別態様による超音波内視鏡は、本発案の前記超音波振動子を具備する。   An ultrasonic endoscope according to another aspect of the present invention includes the ultrasonic transducer according to the present invention.

本発明によれば、簡単かつ破損を防いだ構成において、放射する超音波の周波数帯域の広域化を実現することができる超音波振動子、超音波振動子の製造方法、超音波内視鏡を提供することができる。   According to the present invention, an ultrasonic transducer, a method of manufacturing an ultrasonic transducer, and an ultrasonic endoscope capable of realizing a wide frequency band of emitted ultrasonic waves in a simple and damage-free configuration. Can be provided.

第1実施の形態の超音波振動子の構成の概略を示す断面図Sectional drawing which shows the outline of a structure of the ultrasonic transducer | vibrator of 1st Embodiment 図1の付加部材の構成の変形例を、圧電素子、下部電極、充填材とともに示す図The figure which shows the modification of a structure of the additional member of FIG. 1 with a piezoelectric element, a lower electrode, and a filler. 付加部材の接着工程を示す図The figure which shows the adhesion process of an additional member 図3の下部電極に付加部材が貼着された後の状態を示す図The figure which shows the state after an additional member was affixed on the lower electrode of FIG. 図4の付加部材に複数の柱状部を形成する柱状部形成工程を示す図The figure which shows the columnar part formation process which forms a some columnar part in the additional member of FIG. 図3の接着工程前に上部電極に音響整合層を貼着する工程を示す図The figure which shows the process of sticking an acoustic matching layer to an upper electrode before the adhesion process of FIG. 第2実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the state by which the additional member was affixed on the piezoelectric element in which the lower electrode and upper electrode in the ultrasonic transducer | vibrator of 2nd Embodiment were formed. 図7の柱状部及び連結部の一部を拡大して示す部分斜視図The partial perspective view which expands and shows a part of columnar part of FIG. 7, and a connection part. 第3実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the state by which the additional member was affixed on the piezoelectric element in which the lower electrode and upper electrode in the ultrasonic transducer | vibrator of 3rd Embodiment were formed. 第4実施の形態の超音波振動子の構成を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the structure of the ultrasonic transducer | vibrator of 4th Embodiment. 第5実施の形態の超音波振動子の構成を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the structure of the ultrasonic transducer | vibrator of 5th Embodiment. 図11の上部電極及び下部電極に対して、上部電極と下部電極とが対向する領域のみに分極処理を施す構成を概略的に示す部分断面図FIG. 11 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a configuration in which polarization processing is performed only on a region where the upper electrode and the lower electrode face each other with respect to the upper electrode and the lower electrode in FIG. 11. 第6実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the state by which the additional member was affixed on the piezoelectric element in which the lower electrode and upper electrode in the ultrasonic transducer | vibrator of 6th Embodiment were formed. 図13の付加部材の底面において、圧電素子に対向する領域に、曲面状の凹部を設けた変形例を、下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態において概略的に示す断面図A modified example in which a curved concave portion is provided in a region facing the piezoelectric element on the bottom surface of the additional member in FIG. 13 is schematically illustrated in a state where the additional member is attached to the piezoelectric element in which the lower electrode and the upper electrode are formed. Sectional view 第7実施の形態の超音波振動子における振動子ユニットを概略的に示す断面図Sectional drawing which shows schematically the vibrator unit in the ultrasonic vibrator of 7th Embodiment 図15の第1の圧電材料を構成する第1のグリーンシートを概略的に示す斜視図The perspective view which shows schematically the 1st green sheet which comprises the 1st piezoelectric material of FIG. 図16の第1のグリーンシートの上面に上部電極を形成し、底面に下部電極を形成した状態を概略的に示す斜視図FIG. 16 is a perspective view schematically showing a state in which the upper electrode is formed on the upper surface of the first green sheet of FIG. 16 and the lower electrode is formed on the bottom surface. 図17の第1のグリーンシートの上面に第2の圧電材料を構成する第2のグリーンシートを積層した状態を概略的に示す斜視図The perspective view which shows schematically the state which laminated | stacked the 2nd green sheet which comprises a 2nd piezoelectric material on the upper surface of the 1st green sheet of FIG. 図18の第1のグリーンシートに第2のグリーンシートが積層された圧電素子ユニットの幅方向の一方側及び他方側を切断した状態を概略的に示す斜視図FIG. 18 is a perspective view schematically showing a state where one side and the other side in the width direction of the piezoelectric element unit in which the second green sheet is laminated on the first green sheet of FIG. 18 are cut. 図19の圧電素子ユニットの幅方向の一方側及び他方側に側面電極を形成した状態を概略的に示す斜視図19 is a perspective view schematically showing a state in which side electrodes are formed on one side and the other side in the width direction of the piezoelectric element unit of FIG. 圧電素子ユニットに、音響整合層ユニットを貼着し、振動子ユニットを形成した状態を概略的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing a state in which an acoustic matching layer unit is attached to a piezoelectric element unit to form a vibrator unit アレイ状の超音波振動子における振動子ユニットを示す斜視図A perspective view showing a transducer unit in an arrayed ultrasonic transducer 図22の付加部材の底面に、奥行き方向に沿って複数の凹部をダイシングソーブレードにより形成した状態を示す斜視図The perspective view which shows the state which formed the several recessed part in the bottom face of the additional member of FIG. 22 along the depth direction with the dicing saw blade. 図23の凹部に充填材を充填した状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state which filled the recessed part of FIG. 23 with the filler. 図24の付加部材、圧電素子、第1の音響整合層に対して、複数の凹部に直交する複数の溝を幅方向に形成した状態を示す斜視図24 is a perspective view showing a state in which a plurality of grooves perpendicular to the plurality of recesses are formed in the width direction with respect to the additional member, the piezoelectric element, and the first acoustic matching layer in FIG. 図25の振動子ユニットを折り曲げた状態を、図25中のIIXVIの方向からみた側面図The side view which looked at the state which bent the vibrator unit of Drawing 25 from the direction of IIXVI in Drawing 25 図24の付加部材、圧電素子、第1の音響整合層に対して、複数の凹部に90°以外の角度を有して交差する複数の溝を幅方向に形成した状態を示す斜視図24 is a perspective view showing a state in which a plurality of grooves that intersect at an angle other than 90 ° are formed in the plurality of recesses in the width direction with respect to the additional member, the piezoelectric element, and the first acoustic matching layer in FIG. 24. 図27の付加部材を、図27中のIIXVIII方向からみた上面図27 is a top view of the additional member of FIG. 27 as seen from the direction of IIXVIII in FIG. 図28の1つの柱状部を拡大して示す斜視図The perspective view which expands and shows one columnar part of FIG. 超音波内視鏡の外観を示す図Diagram showing the appearance of an ultrasound endoscope 図30の超音波内視鏡の挿入部の先端部に設けられた超音波振動部を拡大して示す斜視図The perspective view which expands and shows the ultrasonic vibration part provided in the front-end | tip part of the insertion part of the ultrasonic endoscope of FIG. 図31中のIIIXII-IIIXII線に沿った超音波振動部の断面図Sectional view of the ultrasonic vibration section along the line IIIXII-IIIXII in FIG. 図31中のIIIXIII-IIIXIII線に沿う超音波振動部の断面図Sectional view of the ultrasonic vibration section along the line IIIXIII-IIIXIII in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1実施の形態)
図1は、本実施の形態の超音波振動子の構成の概略を示す断面図、図2は、図1の付加部材の構成の変形例を、圧電素子、下部電極、充填材とともに示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the ultrasonic transducer according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a modification of the configuration of the additional member in FIG. 1 together with the piezoelectric element, the lower electrode, and a filler. is there.

図1に示すように、超音波振動子100は、後述する高さ方向Zに振動することにより、超音波を高さ方向Zにおける超音波放射方向ZUに放射するとともに、被検部位から反射された音波を受信する単板圧電素子1をハウジング10内において具備している。尚、圧電素子1は、圧電材料、例えばセラミックを焼成することにより形成されている。また、ハウジング10は、絶縁部材から構成されている。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic transducer 100 oscillates in the height direction Z, which will be described later, thereby radiating ultrasonic waves in the ultrasonic radiation direction ZU in the height direction Z and reflected from the test site. A single-plate piezoelectric element 1 that receives the received sound wave is provided in the housing 10. The piezoelectric element 1 is formed by firing a piezoelectric material such as ceramic. Moreover, the housing 10 is comprised from the insulating member.

ハウジング10内において、分極処理が施された圧電素子1の上面1jに、上部電極2が設けられているとともに、底面1tに、下部電極3が設けられている。   In the housing 10, the upper electrode 2 is provided on the upper surface 1j of the piezoelectric element 1 subjected to the polarization treatment, and the lower electrode 3 is provided on the bottom surface 1t.

尚、上部電極2と下部電極3とは、圧電素子1に対して、図示しないコントローラから後述する第1の配線13を介して送信されたパルス電圧を印加することにより圧電素子1を振動させるものである。また、上面1jは、圧電素子1の音響放射面を構成している。さらに、上部電極2はGND電極を構成しているとともに、下部電極3はプラス電極を構成している。   The upper electrode 2 and the lower electrode 3 vibrate the piezoelectric element 1 by applying a pulse voltage transmitted from a controller (not shown) to the piezoelectric element 1 via a first wiring 13 described later. It is. The upper surface 1j constitutes an acoustic radiation surface of the piezoelectric element 1. Further, the upper electrode 2 constitutes a GND electrode, and the lower electrode 3 constitutes a plus electrode.

また、ハウジング10内において、上面1jと底面1tとを結ぶ高さ方向Zにおいて、上部電極2の上方、具体的には、上部電極2の上面に、第1の音響整合層4が設けられているとともに、第1の音響整合層4の上面に、第2の音響整合層5が設けられている。   In the housing 10, the first acoustic matching layer 4 is provided above the upper electrode 2, specifically, on the upper surface of the upper electrode 2 in the height direction Z connecting the upper surface 1 j and the bottom surface 1 t. In addition, a second acoustic matching layer 5 is provided on the upper surface of the first acoustic matching layer 4.

さらに、第2の音響整合層5の上面に、音響レンズ6が設けられている。尚、超音波振動子100において、第1の音響整合層4、第2の音響整合層5、音響レンズ6は必ずしも必要では無いが、本実施の形態においては、第1の音響整合層4、第2の音響整合層5、音響レンズ6が設けられている場合を例に挙げている。   Furthermore, an acoustic lens 6 is provided on the upper surface of the second acoustic matching layer 5. In the ultrasonic transducer 100, the first acoustic matching layer 4, the second acoustic matching layer 5, and the acoustic lens 6 are not necessarily required, but in the present embodiment, the first acoustic matching layer 4, The case where the second acoustic matching layer 5 and the acoustic lens 6 are provided is taken as an example.

また、ハウジング10内において、上部電極2の上面において、第1の音響整合層4が設けられていない部位に、第2の配線14の一端が電気的に接続される上部電極接続部12が設けられている。配線13,14は図示しない振動子駆動装置に接続されている。   Further, in the housing 10, an upper electrode connection portion 12 to which one end of the second wiring 14 is electrically connected is provided on the upper surface of the upper electrode 2 at a portion where the first acoustic matching layer 4 is not provided. It has been. The wirings 13 and 14 are connected to a vibrator driving device (not shown).

さらに、ハウジング10内において、下部電極3の高さ方向Zの下方、具体的には、下部電極3の底面に、圧電素子1の振動に伴い、圧電素子1とともに高さ方向Zに振動する付加部材7が、後述する接着剤16(図3参照)を介して下部電極3に接触するよう接着されている。尚、付加部材7は、下部電極3の底面において、高さ方向Zに直交する幅方向Xの中央に位置している。   Further, in the housing 10, an additional vibration that vibrates in the height direction Z together with the piezoelectric element 1 along with the vibration of the piezoelectric element 1 below the lower electrode 3 in the height direction Z, specifically, on the bottom surface of the lower electrode 3. The member 7 is bonded so as to contact the lower electrode 3 via an adhesive 16 (see FIG. 3) described later. The additional member 7 is located at the center of the width direction X orthogonal to the height direction Z on the bottom surface of the lower electrode 3.

付加部材7は、圧電素子1を構成する圧電材料と同じ音響インピーダンスを有する圧電材料か、圧電素子1の音響インピーダンス以下であって、圧電素子と接する音響整合層4以上の音響インピーダンスを有する材料のいずれかにより構成されている。   The additional member 7 is made of a piezoelectric material having the same acoustic impedance as the piezoelectric material constituting the piezoelectric element 1 or a material having an acoustic impedance equal to or higher than that of the acoustic matching layer 4 in contact with the piezoelectric element, which is equal to or lower than the acoustic impedance of the piezoelectric element 1. It is comprised by either.

例えば、付加部材7は、圧電素子1を構成する圧電材料と同じ材料であるセラミック等から構成されている。尚、圧電素子1と付加部材7とが同じ材料から構成されておれば、圧電素子1と付加部材7との界面において、音響インピーダンスの差によって生じる音波の反射が起こらないことから、超音波振動子100の感度を向上させることができる。   For example, the additional member 7 is made of ceramic or the like that is the same material as the piezoelectric material constituting the piezoelectric element 1. In addition, if the piezoelectric element 1 and the additional member 7 are made of the same material, the reflection of sound waves caused by the difference in acoustic impedance does not occur at the interface between the piezoelectric element 1 and the additional member 7. The sensitivity of the child 100 can be improved.

また、付加部材7は、分極処理が施されていないことにより、非圧電性を有した状態で下部電極3の下面に固定されている。これは、付加部材7に分極処理が施されていないとともに、付加部材7を構成する圧電材料が圧電素子1を構成する圧電材料と同じだと、付加部材7の表面、具体的には、付加部材7の底面7tや、後述する凹部7hの底面7hm等に不要な電位が溜まらないことから、付加部材7が構造体としてのみ振動に関与するようになるため、圧電素子1の振動を阻害しないためである。さらに、分極処理が施されていないと、付加部材7に内部応力が発生しないため、形状、構造が安定し、コストダウンを図ることができるためである。
また付加部材は、圧電素子と同じ材料である必要はなく、振動が圧電素子から伝えやすい材料であればよく、例えば、セラミック、金属、樹脂材料などが挙げられる。より具体的には、アルミナ、ジルコニア、ジュラルミン、アルミ、ガラス、MgO−Al−SiO系セラミックス、エポキシ樹脂に金属等の粉体を混合した材料が挙げられる。
Further, the additional member 7 is fixed to the lower surface of the lower electrode 3 in a non-piezoelectric state because it is not polarized. This is because the additional member 7 is not polarized, and the piezoelectric material constituting the additional member 7 is the same as the piezoelectric material constituting the piezoelectric element 1. Since unnecessary potential does not accumulate on the bottom surface 7t of the member 7 and the bottom surface 7hm of the concave portion 7h described later, the additional member 7 is involved only in vibration as a structure, so that the vibration of the piezoelectric element 1 is not hindered. Because. Further, if the polarization treatment is not performed, no internal stress is generated in the additional member 7, so that the shape and structure are stabilized, and the cost can be reduced.
The additional member need not be the same material as that of the piezoelectric element, and may be any material as long as vibration is easily transmitted from the piezoelectric element. Examples thereof include ceramics, metals, and resin materials. More specifically, examples include alumina, zirconia, duralumin, aluminum, glass, MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 ceramics, and materials in which powders such as metals are mixed with epoxy resin.

付加部材7は、高さ方向Zに細長であってかつ幅方向Xに設定間隔を有して設けられた複数の柱状部7cと、各柱状部7cの高さ方向Zの下部電極3側の端部7ctを幅方向Xに沿って連結する複数の連結部7rとを具備して主要部が構成されていることにより、高さ方向Zの断面形状が櫛状を有している。即ち、幅方向Xにおける各柱状部7c間には、それぞれ凹部7hが形成されている。   The additional member 7 is elongated in the height direction Z and provided with a set interval in the width direction X, and on the lower electrode 3 side in the height direction Z of each columnar portion 7c. The main portion is configured by including a plurality of connecting portions 7r that connect the end portions 7ct along the width direction X, so that the cross-sectional shape in the height direction Z has a comb shape. That is, a recess 7 h is formed between each columnar portion 7 c in the width direction X.

尚、図2に示すように、付加部材7は、複数の柱状部7cのみから構成されていても構わない。この場合、各柱状部7cの端部7ctは、例えば既知のp−MUTによって下部電極3に固定される。   In addition, as shown in FIG. 2, the additional member 7 may be comprised only from the some columnar part 7c. In this case, the end portion 7ct of each columnar portion 7c is fixed to the lower electrode 3 by, for example, a known p-MUT.

また、凹部7hには、柱状部7cよりも軟性な、付加部材7の振動効率を向上させる充填材8が充填されている。尚、充填材8としては、柔らかいエポキシ樹脂や、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、凹部7hには、充填材8の代わりに、後述するバッキング材9が充填されていても構わない。   The recess 7h is filled with a filler 8 that is softer than the columnar portion 7c and improves the vibration efficiency of the additional member 7. In addition, as the filler 8, a soft epoxy resin, a silicone resin, etc. are mentioned. In addition, the recess 7 h may be filled with a backing material 9 described later instead of the filler 8.

付加部材7は、複数の柱状部7c及び複数の凹部7hを有することにより、高さ方向Zにおける厚みが、幅方向Xにおいて異なる形状を有している。即ち、複数の柱状部7cと複数の連結部7rとでは、高さ方向Zにおける厚みが異なる。   The additional member 7 has a plurality of columnar portions 7c and a plurality of concave portions 7h, so that the thickness in the height direction Z differs in the width direction X. That is, the thickness in the height direction Z differs between the plurality of columnar portions 7c and the plurality of connecting portions 7r.

このことから、圧電素子1の振動に伴って、複数の柱状部7c及び複数の連結部7rが高さ方向Zに振動する際、付加部材7の複数の柱状部7cが設けられた部位は、圧電素子1の高さ方向Zの厚みZ10と複数の柱状部7cの高さ方向Zの厚みZ12との合計厚みにより、連結部7rよりも低周波の振動を励起する。   From this, when the plurality of columnar portions 7c and the plurality of connecting portions 7r vibrate in the height direction Z along with the vibration of the piezoelectric element 1, the portion where the plurality of columnar portions 7c of the additional member 7 is provided is By virtue of the total thickness of the thickness Z10 in the height direction Z of the piezoelectric element 1 and the thickness Z12 in the height direction Z of the plurality of columnar portions 7c, vibration having a lower frequency than that of the coupling portion 7r is excited.

また、付加部材7の複数の連結部7rが設けられた部位は、圧電素子1の高さ方向Zの厚みZ10と、厚みZ12よりも小さい複数の連結部7rの高さ方向Zの厚みZ11との合計厚みにより、柱状部7cよりも高周波の振動を励起する。   Further, the portion of the additional member 7 provided with the plurality of connecting portions 7r includes a thickness Z10 in the height direction Z of the piezoelectric element 1 and a thickness Z11 in the height direction Z of the plurality of connecting portions 7r smaller than the thickness Z12. The total thickness excites vibrations at a higher frequency than the columnar portion 7c.

即ち、付加部材7は、圧電素子1から放射される超音波の周波数帯域を広域化させることができる。   That is, the additional member 7 can broaden the frequency band of the ultrasonic wave radiated from the piezoelectric element 1.

尚、本実施の形態においては、付加部材7は、高さ方向Zに直交する幅方向Xにおける幅X1が、圧電素子1の幅方向Xの幅X2よりも小さくなるよう形成されている(X1<X2)。   In the present embodiment, the additional member 7 is formed such that the width X1 in the width direction X orthogonal to the height direction Z is smaller than the width X2 in the width direction X of the piezoelectric element 1 (X1). <X2).

これは、付加部材7の幅X1が圧電素子1の幅X2よりも小さく形成されていると、超音波振動子100において、付加部材7が設けられた領域が圧電素子1の幅方向Xの中央に発生し、幅方向Xにおける付加部材7の両脇は付加部材7が設けられていない領域となることから、中央の領域は、付加部材7によって感度が向上し、付加部材7が設けられていない両端の領域は、感度が相対的に低下するため、両端の領域から、超音波放射方向ZUとは異なる方向に超音波が漏れる既知のサイドローブが発生し難くなり、音場が改善するためである。   This is because if the width X1 of the additional member 7 is smaller than the width X2 of the piezoelectric element 1, the region where the additional member 7 is provided in the ultrasonic transducer 100 is the center in the width direction X of the piezoelectric element 1. Since both sides of the additional member 7 in the width direction X are regions where the additional member 7 is not provided, the sensitivity of the central region is improved by the additional member 7, and the additional member 7 is provided. Since the sensitivity is relatively lowered in the regions at both ends, a known side lobe in which ultrasonic waves leak in a direction different from the ultrasonic radiation direction ZU is less likely to occur from the regions at both ends, and the sound field is improved. It is.

また、下部電極3の底面において、付加部材7が非接触の領域に、第1の配線13の一端が電気的に接続される下部電極接続部11が設けられている。尚、第1の配線13の他端は、例えば超音波観測装置から延出された信号ケーブル90(図30参照)に接続されている。   Further, on the bottom surface of the lower electrode 3, a lower electrode connection portion 11 to which one end of the first wiring 13 is electrically connected is provided in a region where the additional member 7 is not in contact. The other end of the first wiring 13 is connected to, for example, a signal cable 90 (see FIG. 30) extended from the ultrasonic observation apparatus.

下部電極接続部11は、信号ケーブル90、第1の配線13を介して送信されたパルス電圧を下部電極3に伝達するとともに、圧電素子1からの受信信号を、第1の配線13を介して信号ケーブル90へと伝達するものである。   The lower electrode connection unit 11 transmits a pulse voltage transmitted through the signal cable 90 and the first wiring 13 to the lower electrode 3 and also receives a reception signal from the piezoelectric element 1 through the first wiring 13. The signal is transmitted to the signal cable 90.

さらに、ハウジング10内において、下部電極3よりも高さ方向Zの下方に、不要な超音波を減衰させるバッキング材9が、付加部材7、下部電極接続部11を覆うように設けられている。   Further, in the housing 10, a backing material 9 that attenuates unnecessary ultrasonic waves is provided below the lower electrode 3 in the height direction Z so as to cover the additional member 7 and the lower electrode connecting portion 11.

尚、バッキング材9は、ハウジング10に対して、圧電素子1に付加部材7、音響整合層4、5が固定された振動子ユニット150を固定するものとしても機能する。   The backing material 9 also functions as a member that fixes the vibrator unit 150 in which the additional member 7 and the acoustic matching layers 4 and 5 are fixed to the piezoelectric element 1 with respect to the housing 10.

次に、超音波振動子100の製造方法について、図3〜図6を用いて説明する。図3は、付加部材の接着工程を示す図、図4は、図3の下部電極に付加部材が貼着された後の状態を示す図、図5は、図4の付加部材に複数の柱状部を形成する柱状部形成工程を示す図、図6は、図3の接着工程前に上部電極に音響整合層を貼着する工程を示す図である。   Next, a method for manufacturing the ultrasonic transducer 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view showing the bonding process of the additional member, FIG. 4 is a view showing a state after the additional member is attached to the lower electrode of FIG. 3, and FIG. 5 is a plurality of columnar shapes on the additional member of FIG. The figure which shows the columnar part formation process which forms a part, FIG. 6 is a figure which shows the process of sticking an acoustic matching layer to an upper electrode before the adhesion | attachment process of FIG.

超音波振動子100を製造する際は、先ず、圧電素子1の圧電材料を焼成した後、上面1jに上部電極2を形成し、底面1tに下部電極3を形成する電極形成工程を行う。   When manufacturing the ultrasonic transducer 100, first, after the piezoelectric material of the piezoelectric element 1 is baked, an electrode forming process is performed in which the upper electrode 2 is formed on the upper surface 1j and the lower electrode 3 is formed on the bottom surface 1t.

次いで、図3、図4に示すように、下部電極3または付加部材7に、接着剤16を塗布して、接着剤16を介して下部電極3の上述した位置に対して付加部材7を高さ方向Zの上下方向から加圧して接着する接着工程を行う。尚、接着剤16としては、エポキシ接着剤等が挙げられる。   Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the adhesive 16 is applied to the lower electrode 3 or the additional member 7, and the additional member 7 is raised with respect to the position of the lower electrode 3 through the adhesive 16. An adhesion process is performed in which pressure is applied from above and below in the direction Z. In addition, as the adhesive agent 16, an epoxy adhesive agent etc. are mentioned.

また、接着工程においては、必要により付加部材7と圧電素子1とを、下部電極3の面内方向に微少に動かすことによって、接着剤16による接着層を、例えば30μm以下の薄い層にする。   In addition, in the bonding step, the additional member 7 and the piezoelectric element 1 are moved slightly in the in-plane direction of the lower electrode 3 as necessary, so that the adhesive layer made of the adhesive 16 is made a thin layer of, for example, 30 μm or less.

尚、接着層を薄い層に形成するのは、接着層が厚いと、接着層において上述した音波の反射が起こりやすく、また、接着層において特に高周波領域の音の減衰が起こりやすくなることから、振動子特性の低下を引き起こすためである。   The reason why the adhesive layer is formed in a thin layer is that when the adhesive layer is thick, the above-described acoustic wave reflection is likely to occur in the adhesive layer, and sound attenuation particularly in the high frequency region is likely to occur in the adhesive layer. This is because the characteristics of the vibrator are deteriorated.

また、接着層を薄くするには、圧電素子1と付加部材7とを強く加圧する必要がある。尚、接着後は、加圧状態を保持したまま加熱を行い、接着状態を固定する。   Further, in order to make the adhesive layer thin, it is necessary to pressurize the piezoelectric element 1 and the additional member 7 strongly. In addition, after bonding, heating is performed while maintaining the pressurized state to fix the bonded state.

次いで、図5に示すように、付加部材7の下部電極3に接着された面とは高さ方向Zにおける反対側の面7tに、例えばダイシングソーブレード17を用いて、幅方向Xに設定間隔を有するよう、高さ方向Zに所定の深さを有する複数の凹部7hを形成して、上述した複数の柱状部7cを形成する柱状部形成工程を行う。   Next, as shown in FIG. 5, for example, a dicing saw blade 17 is used on the surface 7 t on the opposite side to the surface bonded to the lower electrode 3 of the additional member 7 in the height direction Z to set the interval in the width direction X. A plurality of recesses 7h having a predetermined depth in the height direction Z are formed so as to have a columnar portion forming step of forming the plurality of columnar portions 7c described above.

尚、柱状部形成工程を、下部電極3に対して付加部材7を貼着した後に行ったのは、貼着前に付加部材7に柱状部形成工程を行ってしまうと、上述したように接着層を薄くするために強く加圧した際、既に付加部材7に複数の凹部7hが形成されていると、加圧により、複数の柱状部7cが破損してしまう可能性が高くなるためである。   In addition, the columnar part forming step was performed after the additional member 7 was adhered to the lower electrode 3. If the columnar part forming step was performed on the additional member 7 before the adhesion, the bonding was performed as described above. This is because when a plurality of recesses 7h are already formed in the additional member 7 when the layer is pressed strongly to make the layer thin, there is a high possibility that the plurality of columnar portions 7c will be damaged by the pressing. .

よって、柱状部形成工程は、接着工程後に行うことにより、接着層の厚みを十分薄くすることができるとともに、付加部材7の破損を防止することができる。   Therefore, by performing the columnar part forming step after the bonding step, the thickness of the adhesive layer can be sufficiently reduced, and damage to the additional member 7 can be prevented.

尚、柱状部形成工程において、図5に示すように、幅方向Xの中央に位置する連結部7rの充填材8に接する面、即ち凹部7hの底面7hmのほうが、幅方向Xの一端側及び他端側に位置する連結部7rの充填材8に接する面、即ち凹部7hの底面7hmよりも圧電素子1側に凹んで位置している(Z1<Z2<Z3)。   In the columnar portion forming step, as shown in FIG. 5, the surface in contact with the filler 8 of the connecting portion 7 r located at the center in the width direction X, that is, the bottom surface 7 hm of the recess 7 h is one end side in the width direction X and The surface of the connecting portion 7r located on the other end side that is in contact with the filler 8, ie, the bottom surface 7hm of the concave portion 7h is recessed toward the piezoelectric element 1 (Z1 <Z2 <Z3).

言い換えれば、幅方向Xの中央に位置する凹部7hのほうが、幅方向Xの一端側及び他端側に位置する凹部7hよりも高さ方向Zに深く形成されている。   In other words, the recess 7h located at the center in the width direction X is formed deeper in the height direction Z than the recess 7h located at one end and the other end in the width direction X.

これは、上述したように、連結部7rの高さ方向における厚みが薄い方が、高周波の強い振動を励起でき、厚みが厚い方が、低周波の強い振動を励起できることから、幅方向Xの一端側及び他端側に位置する凹部7hを、幅方向Xの中央に位置する凹部7hよりも高さ方向Zに浅く形成することにより、超音波振動子100の両端の領域から、上述したサイドローブが発生し難くなり、音場が改善するためである。   This is because, as described above, the thinner one in the height direction of the connecting portion 7r can excite strong high-frequency vibration, and the thicker one can excite strong low-frequency vibration. By forming the concave portion 7h located at one end side and the other end side shallower in the height direction Z than the concave portion 7h located at the center in the width direction X, the above-described side is formed from the regions at both ends of the ultrasonic transducer 100. This is because lobes are less likely to occur and the sound field is improved.

尚、図示しないが、凹部7hの深さを、幅方向Xにおいてランダムに形成すると、超音波振動子100の周波数帯域が向上する。   Although not shown, when the depth of the recess 7h is randomly formed in the width direction X, the frequency band of the ultrasonic transducer 100 is improved.

柱状部形成工程後は、上部電極2に、第2の音響整合層5と第1の音響整合層4とから構成された音響整合層ユニット130を、第1の音響整合層4が上部電極2に接触するよう接着固定し、第2の音響整合層5に音響レンズ6を設け、下部電極接続部11に第1の配線13を電気的に接続するとともに、上部電極接続部12に第2の配線14を電気的に接続して振動子ユニット150を製造し、最後に、ハウジング10内に、振動子ユニット150を、バッキング材9を介して接着固定することにより、超音波振動子100を製造する。   After the columnar portion forming step, the upper electrode 2 is provided with the acoustic matching layer unit 130 composed of the second acoustic matching layer 5 and the first acoustic matching layer 4, and the first acoustic matching layer 4 is the upper electrode 2. The acoustic lens 6 is provided on the second acoustic matching layer 5, the first wiring 13 is electrically connected to the lower electrode connection portion 11, and the second electrode is connected to the upper electrode connection portion 12. The vibrator unit 150 is manufactured by electrically connecting the wirings 14, and finally, the ultrasonic unit 100 is manufactured by bonding and fixing the vibrator unit 150 in the housing 10 via the backing material 9. To do.

尚、図6に示すように、上部電極2に対する第1の音響整合層4の接着剤19を介した接着は、下部電極3に付加部材7を接着する接着工程前に行うことが望ましい。   As shown in FIG. 6, the first acoustic matching layer 4 is preferably bonded to the upper electrode 2 via the adhesive 19 before the bonding step of bonding the additional member 7 to the lower electrode 3.

これは、下部電極3に付加部材7を貼着し、付加部材7に複数の凹部7hを形成してから上部電極2に音響整合層ユニット130を貼着すると、上部電極2に対する音響整合層ユニット130の接着も加圧して行うことから、上述と同様に、加圧時に、凹部7hによって形成された複数の柱状部7cが破損してしまう可能性が高くなるためである。   This is because when the additional member 7 is attached to the lower electrode 3 and a plurality of recesses 7 h are formed in the additional member 7 and then the acoustic matching layer unit 130 is attached to the upper electrode 2, the acoustic matching layer unit for the upper electrode 2 This is because the adhesion of 130 is also performed by pressurization, so that the plurality of columnar portions 7c formed by the recesses 7h are likely to be damaged during pressurization, as described above.

即ち、下部電極3に付加部材7を接着する前に、上部電極2に対して音響整合層ユニット130を接着する工程を行うと、付加部材7に複数の凹部7hを形成する前に、音響整合層ユニット130を、上部電極2に対して十分加圧して接着することができることから、接着剤19による接着層を、上述と同様に十分薄くすることができるため、上述した音波の反射を防ぐことができ、超音波振動子100の感度を向上させることができるためである。   That is, if the acoustic matching layer unit 130 is bonded to the upper electrode 2 before the additional member 7 is bonded to the lower electrode 3, the acoustic matching is performed before the plurality of recesses 7h are formed in the additional member 7. Since the layer unit 130 can be sufficiently pressed and bonded to the upper electrode 2, the adhesive layer made of the adhesive 19 can be made sufficiently thin as described above, thereby preventing the above-described reflection of sound waves. This is because the sensitivity of the ultrasonic transducer 100 can be improved.

このように、本実施の形態においては、圧電素子1の底面1tに形成された下部電極3に、圧電素子1と同じ音響インピーダンスを有するとともに非圧電性を有する、圧電素子1とともに高さ方向Zに振動する付加部材7が設けられていると示した。   As described above, in the present embodiment, the lower electrode 3 formed on the bottom surface 1t of the piezoelectric element 1 has the same acoustic impedance as the piezoelectric element 1 and has non-piezoelectricity. It is shown that an additional member 7 that vibrates is provided.

また、付加部材7は、圧電素子1の振動に伴って、複数の柱状部7c及び複数の連結部7rが高さ方向Zに振動する際、複数の柱状部7cは、圧電素子1の高さ方向Zの厚みZ10と複数の柱状部7cの高さ方向Zの厚みZ12との合計厚みにより、連結部7rよりも低周波の強い振動を励起し、複数の連結部7rは、圧電素子1の高さ方向Zの厚みZ10と、厚みZ12よりも小さい複数の連結部の高さ方向Zの厚みZ11との合計厚みにより、柱状部7cよりも高周波の強い振動を励起すると示した。   In addition, when the plurality of columnar portions 7 c and the plurality of connecting portions 7 r vibrate in the height direction Z with the vibration of the piezoelectric element 1, the additional member 7 has the height of the piezoelectric element 1. The total thickness of the thickness Z10 in the direction Z and the thickness Z12 in the height direction Z of the plurality of columnar portions 7c excites strong vibration at a lower frequency than the connecting portion 7r, and the plurality of connecting portions 7r The total thickness of the thickness Z10 in the height direction Z and the thickness Z11 in the height direction Z of a plurality of connecting portions smaller than the thickness Z12 has been shown to excite vibrations having a higher frequency than the columnar portion 7c.

このことによれば、複合圧電体を圧電素子に積層したり、圧電素子自体に複数の凹部を形成したりすることなく、圧電素子1に付加部材7を貼着するのみの簡単な構成によって、圧電素子1から放射される超音波の周波数帯域を広域化させることができることから、簡単かつ圧電素子1の破損を防いだ構成において、放射する超音波の周波数帯域の広域化を実現することができる超音波振動子100、超音波振動子100の製造方法を提供することができる。   According to this, by simply laminating the additional member 7 on the piezoelectric element 1 without laminating the composite piezoelectric body on the piezoelectric element or forming a plurality of recesses in the piezoelectric element itself, Since the frequency band of the ultrasonic wave radiated from the piezoelectric element 1 can be widened, it is possible to realize the widening of the frequency band of the radiated ultrasonic wave in a simple configuration that prevents the piezoelectric element 1 from being damaged. The ultrasonic transducer 100 and a method for manufacturing the ultrasonic transducer 100 can be provided.

(第2実施の形態)
図7は、本実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図、図8は、図7の柱状部及び連結部の一部を拡大して示す部分斜視図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state where an additional member is attached to the piezoelectric element in which the lower electrode and the upper electrode are formed in the ultrasonic transducer of this embodiment, and FIG. 8 is a columnar shape of FIG. It is a fragmentary perspective view which expands and shows a part of a part and a connection part.

この第2実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図1〜図6に示した第1実施の形態の超音波振動子と比して、付加部材に形成された複数の凹部の底面が曲率を有する面に形成されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   The configuration of the ultrasonic transducer according to the second embodiment includes a plurality of concave portions formed in the additional member as compared with the ultrasonic transducer according to the first embodiment shown in FIGS. The difference is that the bottom surface is formed on a curved surface. Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図7、図8に示すように、付加部材7において、連結部7rの充填材8に接する面である複数の凹部7hの底面7hmは、各柱状部7c間を、幅方向Xにおいて曲率を有して連結する形状に形成されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, in the additional member 7, the bottom surface 7hm of the plurality of recesses 7h that are in contact with the filler 8 of the connecting portion 7r has a curvature in the width direction X between the columnar portions 7c. And formed into a shape to be connected.

尚、底面7hmは、図7に示すように、先端にR面17rを有するダイシングソーブレード17によって付加部材7に複数の凹部7hが形成されることにより、曲率を有する形状に形成される。尚、その他の構成は、上述した第1実施の形態と同様である。   As shown in FIG. 7, the bottom surface 7hm is formed into a shape having a curvature by forming a plurality of recesses 7h in the additional member 7 by a dicing saw blade 17 having an R surface 17r at the tip. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above.

このような構成によれば、複数の柱状部7cは、図8に示すように、高さ方向Zにおいて、下部電極3側に向かう程、幅方向Xにおいて幅広となっていくことから(X4<X5<X6)、複数の柱状部7cの下部電極3に近接する部位の機械的強度が向上し、該部位が、上述した第1実施の形態よりも破損し難くなる他、図8に示すように、各柱状部7cに対して、幅方向X及び、高さ方向Z及び幅方向Xに直交する奥行き方向Yに倒れる方向Mの振動が発生し難くなり、高さ方向Zに振動しやすくなることから、超音波振動子100における振動子感度が向上する。尚、その他の効果は、上述した第1実施の形態と同様である。   According to such a configuration, as shown in FIG. 8, the plurality of columnar portions 7c become wider in the width direction X toward the lower electrode 3 side in the height direction Z (X4 < X5 <X6), the mechanical strength of the portion of the plurality of columnar portions 7c adjacent to the lower electrode 3 is improved, and the portion is less likely to be damaged than the first embodiment described above, and as shown in FIG. In addition, the vibration in the direction M that falls in the width direction X and the depth direction Y orthogonal to the height direction Z and the width direction X is less likely to occur in each columnar portion 7c, and the vibration is likely to occur in the height direction Z. For this reason, the vibrator sensitivity in the ultrasonic vibrator 100 is improved. Other effects are the same as those of the first embodiment described above.

(第3実施の形態)
図9は、本実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the additional member is attached to the piezoelectric element in which the lower electrode and the upper electrode are formed in the ultrasonic transducer of the present embodiment.

この第3実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図1〜図6に示した第1実施の形態の超音波振動子、図7、図8に示した第2実施の形態の超音波振動子と比して、付加部材7において、幅方向Xの中央に位置する柱状部7cの幅が、幅方向Xの一方側及び他方側に位置する柱状部7cの幅よりも狭い点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   The configuration of the ultrasonic transducer according to the third embodiment is the same as that of the ultrasonic transducer according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 and the second embodiment shown in FIGS. In the additional member 7, the columnar portion 7 c located at the center in the width direction X is narrower than the width of the columnar portion 7 c located on one side and the other side in the width direction X in the additional member 7. Is different. Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

図9に示すように、付加部材7の複数の柱状部7cにおいて、幅方向Xの中央に位置する柱状部7cの幅は、幅方向Xの一方側及び他方側に位置する柱状部7cの幅よりも小さく形成されている(X10<X11<X12)。   As shown in FIG. 9, in the plurality of columnar portions 7c of the additional member 7, the width of the columnar portion 7c located at the center in the width direction X is the width of the columnar portion 7c located on one side and the other side in the width direction X. (X10 <X11 <X12).

言い換えれば、幅方向Xの中央に位置する凹部7hの幅は、幅方向Xの一方側及び他方側に位置する凹部7hの幅よりも小さく形成されている(X15<X16<X17)。尚、その他の構成は、上述した第1、第2実施の形態と同じである。   In other words, the width of the recess 7h located at the center in the width direction X is smaller than the width of the recess 7h located on one side and the other side in the width direction X (X15 <X16 <X17). Other configurations are the same as those of the first and second embodiments described above.

このような構成によれば、上述したサイドローブが低減するため、超音波振動子100の性能を向上させることができる。尚、その他の効果は、上述した第1、第2実施の形態と同じである。   According to such a configuration, the side lobe described above is reduced, so that the performance of the ultrasonic transducer 100 can be improved. The other effects are the same as those of the first and second embodiments described above.

(第4実施の形態)
図10は、本実施の形態の超音波振動子の構成を概略的に示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer of the present embodiment.

この第4実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図1、図2に示した第1実施の形態、図7、図8に示した第2実施の形態の超音波振動子、図9に示した第3実施の形態の超音波振動子と比して、上部電極2に対して、第2の配線14が圧電素子1の底面1tにて電気的に接続されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   The configuration of the ultrasonic transducer of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic transducer of the second embodiment shown in FIGS. Compared with the ultrasonic transducer of the third embodiment shown in FIG. 9, the second wiring 14 is electrically connected to the upper electrode 2 at the bottom surface 1 t of the piezoelectric element 1. Different. Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

上述した第1実施の形態においては、上部電極2に対して、第2の配線14は、上部電極2の上面に設けられた上部電極接続部12を介して電気的に接続されていると示した。   In the first embodiment described above, it is shown that the second wiring 14 is electrically connected to the upper electrode 2 via the upper electrode connecting portion 12 provided on the upper surface of the upper electrode 2. It was.

ところが、この構成では、上部電極接続部12に対して第2の配線14の一端側を、構造上接続し難いといった問題があった。   However, this configuration has a problem that it is difficult to structurally connect the one end side of the second wiring 14 to the upper electrode connection portion 12.

そこで、本実施の形態においては、図10に示すように、圧電素子1の底面1tにおいて、下部電極3が設けられている領域及び付加部材7が設けられている領域とは異なる幅方向の一方側の領域に、上部電極2を、圧電素子1の上面1jから幅方向Xの一方側の側面1sを介して引き出し、この底面1tに引き出した部位に上部電極引き出し部30を設け、上部電極引き出し部30に第2の配線14を電気的に接続する構成とした。尚、その他の構成は、上述した第1、第2実施の形態と同様である。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, on the bottom surface 1t of the piezoelectric element 1, one of the width direction different from the region where the lower electrode 3 is provided and the region where the additional member 7 is provided. The upper electrode 2 is pulled out from the upper surface 1j of the piezoelectric element 1 through the side surface 1s on one side in the width direction X in the region on the side, and the upper electrode leading portion 30 is provided in the portion pulled out to the bottom surface 1t. The second wiring 14 is electrically connected to the part 30. Other configurations are the same as those of the first and second embodiments described above.

このような構成によれば、上面1j側に、上部電極2に対する第2の配線14の接続部が無くなることから、図10に示すように、上部電極2の上面全体に第1の音響整合層4を接着することができるため、超音波振動子100の性能を向上させることができる他、第1実施の形態と同様に、上部電極引き出し部30、下部電極接続部11を、付加部材7が設けられた領域よりも幅方向Xの一方側及び他方側に設けることができるため、配線の配置に伴う超音波振動子の感度低下が受け難くなる。   According to such a configuration, since the connection portion of the second wiring 14 with respect to the upper electrode 2 is eliminated on the upper surface 1j side, the first acoustic matching layer is formed on the entire upper surface of the upper electrode 2 as shown in FIG. 4 can be bonded, so that the performance of the ultrasonic transducer 100 can be improved. In addition, as in the first embodiment, the upper electrode lead-out portion 30 and the lower electrode connection portion 11 are connected by the additional member 7. Since it can be provided on one side and the other side in the width direction X relative to the provided region, the sensitivity of the ultrasonic transducer is less likely to be lowered due to the arrangement of the wiring.

尚、その他の効果は、上述した第1、第2実施の形態と同様である。   Other effects are the same as those of the first and second embodiments described above.

(第5実施の形態)
図11は、本実施の形態の超音波振動子の構成を概略的に示す断面図、図12は、図11の上部電極及び下部電極に対して、上部電極と下部電極とが対向する領域のみに分極処理を施す構成を概略的に示す部分断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the present embodiment. FIG. 12 shows only the region where the upper electrode and the lower electrode face the upper electrode and the lower electrode in FIG. It is a fragmentary sectional view which shows roughly the structure which performs a polarization process to.

この第5実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図9に示した第4実施の形態の超音波振動子と比して、上部電極2及び下部電極3に対して、上部電極2と下部電極3とが対向する領域のみに分極処理が施されている点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第4実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   The configuration of the ultrasonic transducer of this fifth embodiment is such that the upper electrode 2 and the lower electrode 3 are compared with the upper electrode 2 in comparison with the ultrasonic transducer of the fourth embodiment shown in FIG. The difference is that only the region where 2 and the lower electrode 3 face each other is polarized. Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the fourth embodiment, and the description thereof will be omitted.

図11に示すように、上部電極2が、上面1jから側面1sを介して底面1tまで引き出された構成において、上部電極2及び下部電極3に対して、上部電極2と下部電極3とが対向する領域H、即ち、高さ方向Zの音響レンズ6側から平面視した状態において、上部電極2及び下部電極3の付加部材7に重畳する領域のみに、図12に示すよう電源34を用いて分極処理を行い、上部電極2及び下部電極3の領域Hのみが分極された構成を有していても構わない。尚、その他の構成は、上述した第4実施の形態と同様である。   As shown in FIG. 11, the upper electrode 2 and the lower electrode 3 are opposed to the upper electrode 2 and the lower electrode 3 in a configuration in which the upper electrode 2 is drawn from the upper surface 1j to the bottom surface 1t through the side surface 1s. 12 is used only in the region H that overlaps the additional member 7 of the upper electrode 2 and the lower electrode 3 in a state viewed in plan from the acoustic lens 6 side in the height direction Z, as shown in FIG. Polarization processing may be performed so that only the region H of the upper electrode 2 and the lower electrode 3 is polarized. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment described above.

このような構成によれば、圧電素子1は、付加部材7が貼着された領域のみが高さ方向Zに振動することから、付加部材7が貼着された領域に対して両端の領域の振動が抑制されるため、上述したサイドローブの発生を抑制することができる。尚、その他の効果は、上述した第4実施の形態と同様である。   According to such a configuration, the piezoelectric element 1 vibrates in the height direction Z only in the region where the additional member 7 is adhered. Since the vibration is suppressed, the generation of the side lobe described above can be suppressed. Other effects are the same as those of the fourth embodiment described above.

(第6実施の形態)
図13は、本実施の形態の超音波振動子における下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態を概略的に示す断面図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the additional member is attached to the piezoelectric element in which the lower electrode and the upper electrode are formed in the ultrasonic transducer of the present embodiment.

この第6実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図1〜図6に示した第1実施の形態の超音波振動子、図7、図8に示した第2実施の形態の超音波振動子、図9に示した第3実施の形態の超音波振動子、図10に示した第4実施の形態の超音波振動子、図11、図12に示した第5実施の形態の超音波振動子と比して、付加部材7が、幅方向Xに圧電素子1よりも幅広に形成されている点と、付加部材7のバッキング材9に接する面において、下部電極3に第1の配線13が電気的に接続され、上部電極2に第2の配線14が電気的に接続されている点が異なる。   The configuration of the ultrasonic transducer of the sixth embodiment is the same as that of the ultrasonic transducer of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 and the second embodiment shown in FIGS. Ultrasonic vibrator, the ultrasonic vibrator of the third embodiment shown in FIG. 9, the ultrasonic vibrator of the fourth embodiment shown in FIG. 10, the fifth embodiment shown in FIGS. The additional member 7 is formed wider than the piezoelectric element 1 in the width direction X and the surface of the additional member 7 in contact with the backing material 9 is compared with the lower electrode 3 in comparison with the ultrasonic transducer of FIG. The first wiring 13 is electrically connected, and the second wiring 14 is electrically connected to the upper electrode 2.

よって、この相違点のみを説明し、第1〜第5実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   Therefore, only this difference is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st-5th embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図13に示すように、圧電素子1の上面1jに形成された上部電極2は、幅方向Xの一方側の側面1saまで引き出されて形成されている。尚、上部電極2は、上面1jにおいて、幅方向Xの他方側には形成されていなことから、下部電極3とは電気的に接続されていない。   As shown in FIG. 13, the upper electrode 2 formed on the upper surface 1 j of the piezoelectric element 1 is formed by being drawn out to the side surface 1 sa on one side in the width direction X. The upper electrode 2 is not electrically connected to the lower electrode 3 because it is not formed on the other side in the width direction X on the upper surface 1j.

また、圧電素子1の底面1tに形成された下部電極3は、幅方向Xの他方側の側面1sbまで引き出されて形成されている。尚、下部電極3は、底面1tにおいて、幅方向Xの一方側には形成されていないことから、上部電極2とは電気的に接続されていない。   Further, the lower electrode 3 formed on the bottom surface 1t of the piezoelectric element 1 is formed to be drawn to the other side surface 1sb in the width direction X. The lower electrode 3 is not electrically connected to the upper electrode 2 because it is not formed on one side in the width direction X on the bottom surface 1t.

また、本実施の形態においては、付加部材7は、複数の柱状部7cや複数の連結部7rの他、複数の柱状部7cよりも幅方向Xの一方側及び他方側に延出して位置する延在部位7e1、7e2を具備している。よって、付加部材7の幅方向Xの幅X7は、圧電素子1の幅方向Xの幅X2よりも、延在部位7e1、7e2の分だけ大きく形成されている(X2<X7)。   Moreover, in this Embodiment, the additional member 7 is extended and located in the one side and the other side of the width direction X rather than the some columnar part 7c other than the some columnar part 7c and the some connection part 7r. The extending portions 7e1 and 7e2 are provided. Therefore, the width X7 of the additional member 7 in the width direction X is formed to be larger than the width X2 of the piezoelectric element 1 in the width direction X by the extending portions 7e1 and 7e2 (X2 <X7).

さらに、一方側の延在部位7e1における上面7j、側面7sa、バッキング材9に接する面となる底面7tに、電極42が形成されており、他方側の延在部位7e2における上面7j、側面7sb、底面7tにも電極43が形成されている。   Further, an electrode 42 is formed on the upper surface 7j, the side surface 7sa, and the bottom surface 7t that is a surface in contact with the backing material 9 in the one-side extended portion 7e1, and the upper surface 7j, the side surface 7sb in the other-side extended portion 7e2, An electrode 43 is also formed on the bottom surface 7t.

尚、電極43は、幅方向Xにおいて、複数の柱状部7cや複数の連結部7rが形成された領域の上面7jにも形成されている。   The electrode 43 is also formed on the upper surface 7j of the region where the plurality of columnar portions 7c and the plurality of connecting portions 7r are formed in the width direction X.

また、上部電極2と電極42とは、延在部位7e1の上面7jと圧電素子1の側面1saとの間において、導電性接着剤35が用いられて電気的に接続されているともに、下部電極3と電極43とは、延在部位7e2の上面7jと圧電素子1の側面1sbとの間において、導電性接着剤36が用いられて電気的に接続されている。   Further, the upper electrode 2 and the electrode 42 are electrically connected by using the conductive adhesive 35 between the upper surface 7j of the extending portion 7e1 and the side surface 1sa of the piezoelectric element 1, and the lower electrode 3 and the electrode 43 are electrically connected by using a conductive adhesive 36 between the upper surface 7j of the extending portion 7e2 and the side surface 1sb of the piezoelectric element 1.

このことにより、延在部位7e2の底面7tには、下部電極3が引き出された、第1の配線13が電気的に接続される下部電極引き出し部44が設けられているとともに、延在部位7e1の底面7tには、上部電極2が引き出された、第2の配線14が電気的に接続される上部電極引き出し部45が設けられている。   As a result, the bottom surface 7t of the extended portion 7e2 is provided with the lower electrode lead portion 44 from which the lower electrode 3 is drawn and to which the first wiring 13 is electrically connected, and the extended portion 7e1. The bottom electrode 7t is provided with an upper electrode lead portion 45 from which the upper electrode 2 is drawn and to which the second wiring 14 is electrically connected.

このように構成された超音波振動子を形成する際は、先ず、上部電極2及び下部電極3が上述の位置に形成された圧電素子1の下部電極3側に、電極42、電極43が上述した位置に形成された付加部材7を接着固定する。   When forming the ultrasonic transducer configured as described above, first, the electrodes 42 and 43 are disposed on the lower electrode 3 side of the piezoelectric element 1 in which the upper electrode 2 and the lower electrode 3 are formed at the positions described above. The additional member 7 formed at the position is bonded and fixed.

次いで、上部電極2に付加部材7の電極42を、導電性接着剤35を介して電気的に接続するとともに、下部電極3に、付加部材7の電極43を、導電性接着剤36を介して電気的に接続する。   Next, the electrode 42 of the additional member 7 is electrically connected to the upper electrode 2 via the conductive adhesive 35, and the electrode 43 of the additional member 7 is connected to the lower electrode 3 via the conductive adhesive 36. Connect electrically.

その後、圧電素子1の上部電極2側に、音響整合層ユニット130が接着された後、付加部材7の底面7tに、複数の凹部7hを第1実施の形態と同様に形成する。   Thereafter, after the acoustic matching layer unit 130 is bonded to the upper electrode 2 side of the piezoelectric element 1, a plurality of recesses 7h are formed on the bottom surface 7t of the additional member 7 in the same manner as in the first embodiment.

その後、下部電極引き出し部44に、第1の配線13を、半田等を用いて電気的に接続するとともに、上部電極引き出し部45に、第2の配線14を、半田等を用いて電気的に接続する。   Thereafter, the first wiring 13 is electrically connected to the lower electrode leading portion 44 using solder or the like, and the second wiring 14 is electrically connected to the upper electrode leading portion 45 using solder or the like. Connecting.

次いで、ハウジング10(図1参照)に、バッキング材9を充填し、その後、ハウジング10内において、振動子ユニット150を、バッキング材9に付加部材7の底面7tが接するよう貼着する。   Next, the housing 10 (see FIG. 1) is filled with the backing material 9, and then the vibrator unit 150 is stuck in the housing 10 so that the bottom surface 7 t of the additional member 7 is in contact with the backing material 9.

最後に、第2の音響整合層5上に、音響レンズ6を形成し、超音波振動子100は形成される。   Finally, the acoustic lens 6 is formed on the second acoustic matching layer 5, and the ultrasonic transducer 100 is formed.

尚、音響レンズ6の形成は、第1の配線13、第2の配線14の接続前であっても構わない。また、ハウジング10内のバッキング材9上に、振動子ユニット150を載置する前に、付加部材7の各凹部7h内に、充填材8を充填すると、凹部7hに対する充填剤8の充填状況が確認できるため、超音波振動子100の信頼性がより向上する。   The acoustic lens 6 may be formed before the first wiring 13 and the second wiring 14 are connected. In addition, if the filling material 8 is filled in the recesses 7h of the additional member 7 before placing the vibrator unit 150 on the backing material 9 in the housing 10, the filling condition of the filling material 8 in the recesses 7h is increased. Since it can be confirmed, the reliability of the ultrasonic transducer 100 is further improved.

このような構成、製造方法によれば、付加部材7の底面7tにおいて、第1の配線13、第2の配線14の接続が行われるため、該接続の際、圧電素子1に対して、半田付けの際の熱負荷を与えることが無いことから、半田付けに起因する圧電素子1の熱劣化、熱応力による劣化を無くすことができるため、より超音波振動子100の信頼性が向上する。尚、その他の効果は、上述した第1〜第5実施の形態と同じである。   According to such a configuration and manufacturing method, since the first wiring 13 and the second wiring 14 are connected to the bottom surface 7t of the additional member 7, the solder is applied to the piezoelectric element 1 during the connection. Since no thermal load is applied at the time of attachment, the deterioration of the piezoelectric element 1 due to soldering and deterioration due to thermal stress can be eliminated, so that the reliability of the ultrasonic transducer 100 is further improved. Other effects are the same as those of the first to fifth embodiments described above.

尚、以下、変形例を、図14を用いて示す。図14は、図13の付加部材の底面において、圧電素子に対向する領域に、曲面状の凹部を設けた変形例を、下部電極及び上部電極が形成された圧電素子に付加部材が貼着された状態において概略的に示す断面図である。   Hereinafter, a modification will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a modified example in which a curved concave portion is provided in a region facing the piezoelectric element on the bottom surface of the additional member in FIG. 13, and the additional member is attached to the piezoelectric element in which the lower electrode and the upper electrode are formed. It is sectional drawing shown roughly in the state.

上述した第1〜第6実施の形態においては、付加部材7の底面7tに、複数の凹部7hが幅方向Xに沿って設定間隔に形成されていることにより、複数の柱状部7cが幅方向Xにおいて設定間隔を有して形成されていると示した。   In the first to sixth embodiments described above, the plurality of columnar portions 7c are formed in the width direction by forming the plurality of concave portions 7h at the set intervals along the width direction X on the bottom surface 7t of the additional member 7. In X, it is shown that it is formed with a set interval.

これに限らず、図14に示すように、付加部材7の底面7tの、例えば圧電素子1に対向する領域に、幅方向Xの中央領域ほど高さ方向Zの厚みが薄く、中央領域から幅方向Xの一方側及び他方側に向かうに従い高さ方向Zの厚みが増えていく曲面状の凹部7pが形成されていても構わない。   Not limited to this, as shown in FIG. 14, for example, in the region facing the piezoelectric element 1 on the bottom surface 7 t of the additional member 7, the thickness in the height direction Z is thinner in the center region in the width direction X, and the width from the center region is reduced. A curved concave portion 7p in which the thickness in the height direction Z increases as it goes to one side and the other side in the direction X may be formed.

尚、曲面状の凹部7pに限定されず、幅方向Xの中央領域ほど高さ方向Zの厚みが薄く、中央領域から幅方向Xの一方側及び他方側に向かうに従い高さ方向Zの厚みが増えていく形状であれば、段差や、既知のプラノコンケイブ形状であっても構わない。尚、その他の構成は、上述した第1〜第6実施の形態と同じである。   The thickness is not limited to the curved concave portion 7p, and the thickness in the height direction Z is thinner toward the center region in the width direction X, and the thickness in the height direction Z is increased from the center region toward one side and the other side in the width direction X. As long as the shape increases, a step or a known plano concave shape may be used. Other configurations are the same as those in the first to sixth embodiments described above.

このような構成によれば、圧電素子1の振動に伴い、付加部材7が振動した際、上述した第1〜第6実施の形態と同様に、中央領域の高さ方向Zの厚みが薄いことから、付加部材7の中央領域からは高周波の強い振動を励起でき、延在部位7e1、7e2からは、高さ方向Zの厚みが厚いため、低周波の強い振動を励起できることから、幅方向Xに分布を持つ振動の発生を、圧電素子単板を用いて容易に作成することが可能となる。尚、その他の効果は、上述した第1〜第6実施の形態と同じである。   According to such a configuration, when the additional member 7 vibrates with the vibration of the piezoelectric element 1, the thickness in the height direction Z of the central region is thin as in the first to sixth embodiments described above. From the central region of the additional member 7, strong vibrations with high frequency can be excited, and since the extending portions 7 e 1 and 7 e 2 have a large thickness in the height direction Z, strong vibrations with low frequency can be excited. It is possible to easily generate vibration having a distribution using a single piezoelectric element plate. The other effects are the same as those of the first to sixth embodiments described above.

(第7実施の形態)
図15は、本実施の形態の超音波振動子における振動子ユニットを概略的に示す断面図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a transducer unit in the ultrasonic transducer of the present embodiment.

この第7実施の形態の超音波振動子の構成は、上述した図1〜図6に示した第1実施の形態の超音波振動子、図7、図8に示した第2実施の形態の超音波振動子、図9に示した第3実施の形態の超音波振動子、図10に示した第4実施の形態の超音波振動子、図11、図12に示した第5実施の形態の超音波振動子、図13に示した第6実施の形態の超音波振動子と比して、圧電素子と付加部材とが、圧電素子ユニットとして一体的に形成されている点が異なる。   The configuration of the ultrasonic transducer of the seventh embodiment is the same as that of the ultrasonic transducer of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6 and the second embodiment shown in FIGS. Ultrasonic vibrator, the ultrasonic vibrator of the third embodiment shown in FIG. 9, the ultrasonic vibrator of the fourth embodiment shown in FIG. 10, the fifth embodiment shown in FIGS. Compared with the ultrasonic vibrator of FIG. 13 and the ultrasonic vibrator of the sixth embodiment shown in FIG. 13, the difference is that the piezoelectric element and the additional member are integrally formed as a piezoelectric element unit.

よって、この相違点のみを説明し、第1〜第6実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   Therefore, only this difference is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st-6th embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図15に示すように、本実施の形態においては、圧電素子1と付加部材7とは圧電素子ユニット25として一体的に形成されている。   As shown in FIG. 15, in the present embodiment, the piezoelectric element 1 and the additional member 7 are integrally formed as a piezoelectric element unit 25.

具体的には、圧電素子ユニット25は、分極処理が施された第1の圧電材料21と、第1の圧電材料21の上面21jにおいて、幅方向Xの一方側を除く領域に設けられた上部電極22と、第1の圧電材料21の底面21tにおいて、幅方向Xの他方側を除く領域に設けられた下部電極23と、第1の圧電材料21の高さ方向Zの下方において底面21tに接触する、第1の圧電材料と同じ音響インピーダンスを有する第2の圧電材料24と、圧電素子ユニット25における幅方向Xの一方側の側面に形成された、下部電極23と電気的に接続された第1の側面電極26と、圧電素子ユニット25における幅方向Xの他方側の側面に形成された、上部電極22と電気的に接続された第2の側面電極27とを具備して主要部が構成されている。尚、第1の側面電極26には、第1の配線13が電気的に接続されているとともに、第2の側面電極27には、第2の配線14が電気的に接続されている。   Specifically, the piezoelectric element unit 25 includes a first piezoelectric material 21 that has been subjected to polarization processing, and an upper portion provided in a region excluding one side in the width direction X on the upper surface 21j of the first piezoelectric material 21. On the bottom surface 21 t of the electrode 22 and the first piezoelectric material 21, the lower electrode 23 provided in a region excluding the other side in the width direction X, and the bottom surface 21 t below the height direction Z of the first piezoelectric material 21. The second piezoelectric material 24 having the same acoustic impedance as that of the first piezoelectric material that is in contact with the lower electrode 23 formed on one side surface in the width direction X of the piezoelectric element unit 25 is electrically connected. The first side electrode 26 and a second side electrode 27 formed on the other side surface in the width direction X of the piezoelectric element unit 25 and electrically connected to the upper electrode 22 are provided, and the main part is provided. It is configured. The first wiring 13 is electrically connected to the first side electrode 26, and the second wiring 14 is electrically connected to the second side electrode 27.

また、圧電素子ユニット25の上部電極22側の面25j、具体的には、第1の圧電材料21の上面21jには、音響整合層ユニット130が貼着され、振動子ユニット150’を構成しており、圧電素子ユニット25の面25jとは高さ方向Zに反対側の面25t、具体的には、第2の圧電材料24の底面24tには、幅方向Xに設定間隔を有して複数の凹部25hが形成されていることにより、複数の柱状部25c、複数の連結部25rが形成されている。   In addition, the acoustic matching layer unit 130 is attached to the surface 25j on the upper electrode 22 side of the piezoelectric element unit 25, specifically, the upper surface 21j of the first piezoelectric material 21, thereby constituting the vibrator unit 150 ′. A surface 25t opposite to the surface 25j of the piezoelectric element unit 25 in the height direction Z, specifically, a bottom surface 24t of the second piezoelectric material 24 has a set interval in the width direction X. By forming the plurality of concave portions 25h, a plurality of columnar portions 25c and a plurality of connecting portions 25r are formed.

尚、図示しないが、複数の凹部25hには、上述した充填材8が充填されている。また、図示しないが、面25tの下方には、上述した第1〜第6実施の形態同様、バッキング材9が位置している。尚、その他の構成は、上述した第1〜第6実施の形態と同じである。   Although not shown, the plurality of recesses 25h are filled with the filler 8 described above. Although not shown, the backing material 9 is located below the surface 25t as in the first to sixth embodiments described above. Other configurations are the same as those in the first to sixth embodiments described above.

次に、本実施の形態の超音波振動子の製造方法について、上述した図15と、図16〜図21を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the ultrasonic transducer of the present embodiment will be described with reference to FIG. 15 and FIGS.

図16は、図15の第1の圧電材料を構成する第1のグリーンシートを概略的に示す斜視図、図17は、図16の第1のグリーンシートの上面に上部電極を形成し、底面に下部電極を形成した状態を概略的に示す斜視図、図18は、図17の第1のグリーンシートの上面に第2の圧電材料を構成する第2のグリーンシートを積層した状態を概略的に示す斜視図である。   16 is a perspective view schematically showing a first green sheet constituting the first piezoelectric material of FIG. 15, and FIG. 17 is a bottom view of an upper electrode formed on the upper surface of the first green sheet of FIG. FIG. 18 is a perspective view schematically showing a state in which a lower electrode is formed on FIG. 18, and FIG. 18 schematically shows a state in which a second green sheet constituting the second piezoelectric material is laminated on the upper surface of the first green sheet in FIG. It is a perspective view shown in FIG.

また、図19は、図18の第1のグリーンシートに第2のグリーンシートが積層された圧電素子ユニットの幅方向の一方側及び他方側を切断した状態を概略的に示す斜視図、図20は、図19の圧電素子ユニットの幅方向の一方側及び他方側に側面電極を形成した状態を概略的に示す斜視図、図21は、圧電素子ユニットに、音響整合層ユニットを貼着し、振動子ユニットを形成した状態を概略的に示す断面図である。   19 is a perspective view schematically showing a state in which one side and the other side in the width direction of the piezoelectric element unit in which the second green sheet is stacked on the first green sheet of FIG. 18 are cut. FIG. 21 is a perspective view schematically showing a state where side electrodes are formed on one side and the other side in the width direction of the piezoelectric element unit in FIG. 19, and FIG. 21 is a diagram in which an acoustic matching layer unit is attached to the piezoelectric element unit; It is sectional drawing which shows schematically the state in which the vibrator unit was formed.

先ず、図16に示すように、第1の圧電材料を構成する第1のグリーンシート21を作製する。その後、図17に示すように、第1のグリーンシート21の高さ方向Zの上面21jに、幅方向Xの一方側の領域を除いて、奥行き方向Yに沿って上部電極22を形成するとともに、底面21tに、幅方向Xの他方側の領域を除いて、奥行き方向Yに沿って下部電極23を形成する。   First, as shown in FIG. 16, the 1st green sheet 21 which comprises the 1st piezoelectric material is produced. After that, as shown in FIG. 17, the upper electrode 22 is formed along the depth direction Y on the upper surface 21 j in the height direction Z of the first green sheet 21 except for one region in the width direction X. The lower electrode 23 is formed on the bottom surface 21t along the depth direction Y except for the region on the other side in the width direction X.

次いで、図18に示すように、第1のグリーンシート21の下部電極23側の底面21tに、第2の圧電材料を構成する第2のグリーンシート24を形成して、圧電素子ユニット25を形成する。   Next, as shown in FIG. 18, the second green sheet 24 constituting the second piezoelectric material is formed on the bottom surface 21 t on the lower electrode 23 side of the first green sheet 21 to form the piezoelectric element unit 25. To do.

その後、圧電素子ユニット25を焼成した後、図19に示すように、圧電素子ユニット25の幅方向Xの一方側及び他方側を図18の奥行き方向に沿った点線Dに沿って切断し、圧電素子ユニット25の幅方向Xの幅を調整する。その結果、図19に示すように、圧電素子ユニット25の一方側の側面には、奥行き方向Yに沿って下部電極23が露出する。   Thereafter, after firing the piezoelectric element unit 25, as shown in FIG. 19, one side and the other side in the width direction X of the piezoelectric element unit 25 are cut along a dotted line D along the depth direction in FIG. The width of the element unit 25 in the width direction X is adjusted. As a result, as shown in FIG. 19, the lower electrode 23 is exposed along the depth direction Y on one side surface of the piezoelectric element unit 25.

次いで、図20に示すように、圧電素子ユニット25の一方側の側面に、第1の側面電極26を、スパッタ、焼き付け等によって形成する。その結果、一方側の側面に露出されている下部電極23と第1の側面電極26とは電気的に接続される。   Next, as shown in FIG. 20, a first side electrode 26 is formed on one side surface of the piezoelectric element unit 25 by sputtering, baking, or the like. As a result, the lower electrode 23 exposed on the one side surface and the first side electrode 26 are electrically connected.

また、図20に示すように、圧電素子ユニット25の他方の側面に、第2の側面電極27を、スパッタ、焼き付け等によって形成する。その結果、第1の側面電極27は、上部電極22と、第1のグリーンシート21の上面21jにおいて電気的に接続される。   Further, as shown in FIG. 20, a second side electrode 27 is formed on the other side surface of the piezoelectric element unit 25 by sputtering, baking, or the like. As a result, the first side electrode 27 is electrically connected to the upper electrode 22 on the upper surface 21j of the first green sheet 21.

その後、図21に示すように、圧電素子ユニット25の上部電極22側の面に、音響整合層ユニット130を貼着し、次いで、図15に示すように、圧電素子ユニット25の面25tに、幅方向Xに沿って設定間隔を有する複数の凹部25hを形成することにより、複数の柱状部25c、連結部25rを形成する。   Then, as shown in FIG. 21, the acoustic matching layer unit 130 is attached to the surface of the piezoelectric element unit 25 on the upper electrode 22 side, and then, as shown in FIG. 15, on the surface 25t of the piezoelectric element unit 25, By forming a plurality of recesses 25h having set intervals along the width direction X, a plurality of columnar portions 25c and a connecting portion 25r are formed.

最後に、第1の側面電極26に、半田等により第1の配線13を電気的に接続し、第2の側面電極27に、半田等により第2の配線14を電気的に接続して振動子ユニット150’を形成する。尚、その後の工程は、上述した第1実施の形態と同じである。   Finally, the first wiring 13 is electrically connected to the first side electrode 26 by solder or the like, and the second wiring 14 is electrically connected to the second side electrode 27 by solder or the like to vibrate. A child unit 150 ′ is formed. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment described above.

このような構成によれば、第1の圧電材料21と第2の圧電材料24との間に接着層が無いことから、接着層による音波の上述した反射を無くすことができるため、超音波振動子100の感度を向上させることができる。尚、その他の効果は、上述した第1〜第6実施の形態と同じである。   According to such a configuration, since there is no adhesive layer between the first piezoelectric material 21 and the second piezoelectric material 24, the above-described reflection of the sound wave by the adhesive layer can be eliminated. The sensitivity of the child 100 can be improved. The other effects are the same as those of the first to sixth embodiments described above.

(第8実施の形態)
図22は、アレイ状の超音波振動子における振動子ユニットを示す斜視図、図23は、図22の付加部材の底面に、奥行き方向に沿って複数の凹部をダイシングソーブレードにより形成した状態を示す斜視図である。
(Eighth embodiment)
FIG. 22 is a perspective view showing a transducer unit in an arrayed ultrasonic transducer, and FIG. 23 shows a state in which a plurality of concave portions are formed by a dicing saw blade along the depth direction on the bottom surface of the additional member in FIG. It is a perspective view shown.

また、図24は、図23の凹部に充填材を充填した状態を示す断面図、図25は、図24の付加部材、圧電素子、第1の音響整合層に対して、複数の凹部に直交する複数の溝を幅方向に形成した状態を示す斜視図、図26は、図25の振動子ユニットを折り曲げた状態を、図25中のIIXVIの方向からみた側面図である。   24 is a cross-sectional view showing a state in which the concave portion of FIG. 23 is filled with a filler, and FIG. 25 is orthogonal to a plurality of concave portions with respect to the additional member, the piezoelectric element, and the first acoustic matching layer of FIG. 26 is a perspective view showing a state in which a plurality of grooves are formed in the width direction, and FIG. 26 is a side view of the state in which the vibrator unit of FIG. 25 is bent as viewed from the direction of IIXVI in FIG.

この第8実施の形態の超音波振動子の構成は、図10に示した第4実施の形態の超音波振動子と比して、超音波振動子がアレイ状に形成されている点が異なる。即ち、超音波振動子がアレイ状である以外は、第4実施の形態の超音波振動子の構成と同じであるため、その説明は省略する。   The configuration of the ultrasonic transducer according to the eighth embodiment is different from the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment shown in FIG. 10 in that the ultrasonic transducer is formed in an array. . That is, since the configuration of the ultrasonic transducer of the fourth embodiment is the same as that of the fourth embodiment except that the ultrasonic transducer is in an array, description thereof is omitted.

図25に示すように、本実施の形態の超音波振動子200における振動子ユニット250の圧電素子51、第1の音響整合層54、第2の音響整合層55、付加部材57は、第4実施の形態の圧電素子1、第1の音響整合層4、第2の音響整合層5、付加部材7よりも幅方向X及び奥行き方向Yにそれぞれ大きく形成された大板から構成されているとともに、幅方向X及び奥行き方向Yに複数の柱状部57c、圧電素子51、第1の音響整合層54がアレイ状に形成されている構成を有している。   As shown in FIG. 25, the piezoelectric element 51, the first acoustic matching layer 54, the second acoustic matching layer 55, and the additional member 57 of the transducer unit 250 in the ultrasonic transducer 200 of the present embodiment are the fourth The piezoelectric element 1, the first acoustic matching layer 4, the second acoustic matching layer 5, and the additional member 7 of the embodiment are composed of large plates that are formed larger in the width direction X and the depth direction Y, respectively. The plurality of columnar portions 57c, the piezoelectric elements 51, and the first acoustic matching layer 54 are formed in an array in the width direction X and the depth direction Y.

尚、その他の各部材間の大きさ、配置関係は、上述した第4実施形態の超音波振動子100と同じであるため、その説明は省略する。   In addition, since the magnitude | size and arrangement | positioning relationship between each other member are the same as the ultrasonic transducer | vibrator 100 of 4th Embodiment mentioned above, the description is abbreviate | omitted.

次に、本実施の形態の超音波振動子200の製造方法について説明する。
先ず、図22に示すように、図10の超音波振動子100と同じ位置に、上部電極52、下部電極53が形成された圧電素子51の上面51jに、音響整合層ユニット230を貼着するとともに、圧電素子51の底面51tの幅方向Xの中央に、付加部材57を貼着して振動子ユニット250を形成する。
Next, a method for manufacturing the ultrasonic transducer 200 of the present embodiment will be described.
First, as shown in FIG. 22, the acoustic matching layer unit 230 is attached to the upper surface 51j of the piezoelectric element 51 on which the upper electrode 52 and the lower electrode 53 are formed at the same position as the ultrasonic transducer 100 of FIG. At the same time, the additional member 57 is attached to the center of the bottom surface 51 t of the piezoelectric element 51 in the width direction X to form the vibrator unit 250.

次いで、図23に示すように、ダイシングソーブレード60を用いて、付加部材57の底面57tに対して、幅方向Xに設定間隔を有するとともに、互いに幅方向Xに平行となるよう、奥行き方向Yの一端57y1から他端57y2まで貫通する複数の凹部57hを形成する。尚、図23においては、凹部57hの底面57hmは、曲率を有する形状に形成されているが、この形状に限定されない。   Next, as shown in FIG. 23, using the dicing saw blade 60, the depth direction Y has a set interval in the width direction X with respect to the bottom surface 57t of the additional member 57 and is parallel to the width direction X. A plurality of recesses 57h penetrating from one end 57y1 to the other end 57y2 is formed. In FIG. 23, the bottom surface 57hm of the recess 57h is formed in a shape having a curvature, but is not limited to this shape.

その後、図24に示すように、各凹部57hに、付加部材57よりも軟性な、上述した充填材8と同じ構成を有する充填材58を充填する充填材充填工程を行う。尚、各凹部57hには、第1〜第7実施の形態と同様に、バッキング材9を充填しても構わない。また、凹部57hに充填材58やバッキング材9を充填するのは、図25に示すように後述するエレメント単位に分割する際、各柱状部57cの割れを防止するためである。   Thereafter, as shown in FIG. 24, a filling material filling step is performed in which each concave portion 57 h is filled with a filling material 58 that is softer than the additional member 57 and has the same configuration as the filling material 8 described above. Each recess 57h may be filled with the backing material 9 as in the first to seventh embodiments. Further, the reason why the filling material 58 and the backing material 9 are filled in the recess 57h is to prevent cracking of each columnar portion 57c when divided into element units to be described later as shown in FIG.

次いで、図25に示すように、付加部材57、圧電素子51、第1の音響整合層54に対して、高さ方向Zに貫通するように、奥行き方向Yに設定間隔を有するとともに奥行き方向において互いに平行な複数本の溝63を、複数の凹部57hに直交するよう再度、ダイシングソーブレード60を用いて幅方向Xに沿って一方側から他方側に形成する溝形成工程を行う。尚、溝63は、第2の音響整合層55には形成しない。その結果、付加部材7において、幅方向X及び奥行き方向Yに、複数の柱状部57c、圧電素子51、第1の音響整合層54がアレイ状に形成される。   Next, as shown in FIG. 25, the additional member 57, the piezoelectric element 51, and the first acoustic matching layer 54 have a set interval in the depth direction Y so as to penetrate in the height direction Z, and in the depth direction. A groove forming step of forming a plurality of parallel grooves 63 from one side to the other side along the width direction X is performed again using the dicing saw blade 60 so as to be orthogonal to the plurality of recesses 57h. The groove 63 is not formed in the second acoustic matching layer 55. As a result, in the additional member 7, in the width direction X and the depth direction Y, a plurality of columnar portions 57c, the piezoelectric elements 51, and the first acoustic matching layers 54 are formed in an array.

その後、図26に示すように、複数の溝63を起点として、振動子ユニット250を、奥行き方向Y及び幅方向Xの中央を、高さ方向Zの下方に押圧して、奥行き方向Yに沿って円弧状に、所定の角度曲げる曲げ工程を行う。尚、所定の角度曲げられることにより、コンベックス型の超音波振動子となる。   Thereafter, as shown in FIG. 26, the vibrator unit 250 is pressed in the depth direction Y and the center in the width direction X downward in the height direction Z, starting from the plurality of grooves 63, along the depth direction Y. Then, a bending process is performed in which the arc is bent at a predetermined angle. In addition, it becomes a convex type ultrasonic vibrator by being bent at a predetermined angle.

尚、曲げ工程は、複数の溝63を起点として、振動子ユニット250を、一端57y1と他端57y2が当接するよう、奥行き方向Yにおいて周状に曲げる工程であっても構わない。尚、周状に曲げられることにより、ラジアル型の超音波振動子となる。   The bending step may be a step of bending the vibrator unit 250 in the depth direction Y so that the one end 57y1 and the other end 57y2 come into contact with each other, starting from the plurality of grooves 63. In addition, a radial type ultrasonic vibrator is obtained by being bent in a circumferential shape.

その後、図10に示すようによう、複数の柱状部57cの幅方向Xに沿った行単位(エレメント)において、下部電極53に電気的に接続された各下部電極接続部11(図10参照)に、第1の配線をそれぞれ電気的に接続する。   Thereafter, as shown in FIG. 10, each lower electrode connecting portion 11 (see FIG. 10) electrically connected to the lower electrode 53 in a row unit (element) along the width direction X of the plurality of columnar portions 57 c. In addition, the first wiring is electrically connected to each other.

具体的には、図25においては、10個、複数の柱状部57cのエレメントが形成されていることから、エレメント毎に、10個の下部電極接続部11に、10本の第1の配線がそれぞれ個別に接続される。   Specifically, in FIG. 25, since 10 elements of a plurality of columnar portions 57c are formed, 10 first wires are connected to 10 lower electrode connection portions 11 for each element. Each is connected individually.

また、GND電極となる上部電極52に対しては、各エレメントに設けられた上部電極引き出し部30(図10参照)は、エレメント単位で上部電極52に第2の配線14を接続する必要は無く、全エレメントを、一括配線により、上部電極52に電気的に接続すれば良い。   Further, with respect to the upper electrode 52 serving as the GND electrode, the upper electrode lead portion 30 (see FIG. 10) provided in each element does not need to connect the second wiring 14 to the upper electrode 52 in element units. All elements may be electrically connected to the upper electrode 52 by collective wiring.

この具体的な方法としては、各エレメントの圧電素子51の上部電極52に、予め半田等により共通端子を電気的に接続しておく手法や、導電性接着剤を用いて、各エレメントの圧電素子51の上部電極52を、奥行き方向Yに沿って電気的に接続する手法等が挙げられる。   As a specific method, a method in which a common terminal is electrically connected to the upper electrode 52 of the piezoelectric element 51 of each element in advance by solder or the like, or a piezoelectric adhesive of each element is used by using a conductive adhesive. For example, a method of electrically connecting the 51 upper electrodes 52 along the depth direction Y may be used.

最後に、配線後、ハウジング10内に、バッキング材9を介して図26に示す曲げられた圧電素子51に、振動子ユニット250を載置し、その後、第2の音響整合層55上に音響レンズ6を形成することにより、超音波振動子200は形成される。   Finally, after wiring, the transducer unit 250 is placed on the bent piezoelectric element 51 shown in FIG. 26 via the backing material 9 in the housing 10, and then the acoustic unit 250 is acoustically placed on the second acoustic matching layer 55. By forming the lens 6, the ultrasonic transducer 200 is formed.

このような構成によれば、複数の柱状部57c、圧電素子51、第1の音響整合層54がアレイ状に設けられた超音波振動子200であっても、付加部材57は、上述した付加部材7と同様に機能することから、上述した第4実施の形態の超音波振動子100と同様の効果を得ることができる。   According to such a configuration, even if the ultrasonic transducer 200 is provided with the plurality of columnar portions 57c, the piezoelectric element 51, and the first acoustic matching layer 54 in an array shape, the additional member 57 is not added as described above. Since it functions similarly to the member 7, the same effect as the ultrasonic transducer 100 of the fourth embodiment described above can be obtained.

また、本実施の形態においては、複数の凹部57hを、幅方向Xに平行に形成していることにより、上述した各エレメント単位において、振動特性のバラツキを抑えることができることから、より性能の良い均質な超音波振動子200を形成することができる。尚、その他の効果は、上述した第4実施の形態と同様である。   In the present embodiment, since the plurality of recesses 57h are formed in parallel to the width direction X, variation in vibration characteristics can be suppressed in each element unit described above, and therefore, higher performance is achieved. A homogeneous ultrasonic transducer 200 can be formed. Other effects are the same as those of the fourth embodiment described above.

(第9実施の形態)
図27は、図24の付加部材、圧電素子、第1の音響整合層に対して、複数の凹部に90°以外の角度を有して交差する複数の溝を幅方向に形成した状態を示す斜視図、図28は、図27の付加部材を、図27中のIIXVIII方向からみた上面図、図29は、図28の1つの柱状部を拡大して示す斜視図である。
(Ninth embodiment)
FIG. 27 shows a state in which a plurality of grooves intersecting at an angle other than 90 ° are formed in the plurality of recesses in the width direction with respect to the additional member, the piezoelectric element, and the first acoustic matching layer in FIG. 28 is a top view of the additional member of FIG. 27 as viewed from the direction of IIXVIII in FIG. 27, and FIG. 29 is an enlarged perspective view of one columnar portion of FIG.

この第9実施の形態の製造方法は、上述した図22〜図26に示した第8実施の形態の超音波振動子の製造方法と比して、付加部材、圧電素子、第1の音響整合層に対して、複数の凹部に90°以外の角度を有して交差する複数の溝を幅方向に形成する点が異なる。その結果、形成される各柱状部の形状が異なる。   Compared with the method of manufacturing the ultrasonic transducer of the eighth embodiment shown in FIGS. 22 to 26 described above, the manufacturing method of the ninth embodiment has an additional member, a piezoelectric element, and a first acoustic matching. The difference is that a plurality of grooves are formed in the width direction intersecting the plurality of recesses at an angle other than 90 ° with respect to the layer. As a result, the shape of each formed columnar part is different.

よって、この相違点のみを説明し、第8実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。   Therefore, only this difference will be described, the same reference numerals are given to the same components as those in the eighth embodiment, and description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、図27に示すように、図24に示す付加部材57、圧電素子51、第1の音響整合層54に対して、高さ方向Zに貫通するように、奥行き方向Yに設定間隔を有する複数本の溝63’を、図28に示すように、複数の凹部57hに対して90°以外の角度θを有して交差するよう、ダイシングソーブレード60を用いて幅方向Xに沿って形成する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 27, the depth direction Y so as to penetrate the additional member 57, the piezoelectric element 51, and the first acoustic matching layer 54 shown in FIG. As shown in FIG. 28, the dicing saw blade 60 is used to cross the plurality of grooves 63 ′ having a set interval with the plurality of recesses 57 h at an angle θ other than 90 °. Form along X.

具体的には、複数本の溝63’は、図28に示すように、Xa方向に向かうに従い、Yb方向に傾く、それぞれ奥行き方向Yに平行な溝63’aと、Xa方向に向かうに従い、Ya方向に傾く、それぞれ奥行き方向Yに平行な溝63’bとから構成されており、奥行き方向Yに沿って、溝63a’、溝63b’、溝63a’、溝63b’・・・と交互に形成する。尚、複数の凹部57hに対する溝63a’、63b’の交差角度θは同じである。尚、本実施の形態においても、溝63’は、第2の音響整合層55には形成しない。   Specifically, as shown in FIG. 28, the plurality of grooves 63 ′ are inclined in the Yb direction as they go in the Xa direction, and each of the grooves 63 ′ parallel to the depth direction Y and in the Xa direction, Each groove 63′b is inclined in the Ya direction and is parallel to the depth direction Y. The grooves 63a ′, 63b ′, 63a ′, 63b ′,... To form. The crossing angle θ of the grooves 63a ′ and 63b ′ with respect to the plurality of recesses 57h is the same. In the present embodiment also, the groove 63 ′ is not formed in the second acoustic matching layer 55.

その結果、付加部材7において、幅方向X及び奥行き方向Yに、複数の柱状部57c’がアレイ状に形成される。   As a result, in the additional member 7, a plurality of columnar portions 57 c ′ are formed in an array in the width direction X and the depth direction Y.

よって、図29に示すように、1つの柱状部57c’は、奥行き方向Yの幅が、幅方向Xにおいて異なる形状に形成されている(Y1<Y2<Y3)。尚、各柱状部57c’は、図29に示す構成を有するとともに、柱状部57c’毎に、幅方向X、奥行き方向Yの大きさが異なっている。   Therefore, as shown in FIG. 29, one columnar portion 57c 'is formed in a shape in which the width in the depth direction Y differs in the width direction X (Y1 <Y2 <Y3). Each columnar portion 57 c ′ has the configuration shown in FIG. 29, and the size in the width direction X and the depth direction Y is different for each columnar portion 57 c ′.

このような構成によれば、上述した第2実施の形態と同様に、各柱状部57c’に対して、幅方向X及び奥行き方向Yに倒れる方向Mの振動が発生し難くなり、高さ方向Zに振動しやすくなることから、超音波振動子200における振動子感度が向上する。   According to such a configuration, as in the second embodiment described above, vibration in the direction M that falls in the width direction X and the depth direction Y is less likely to occur in each columnar portion 57c ′, and the height direction Since it becomes easy to vibrate to Z, the vibrator sensitivity in the ultrasonic vibrator 200 is improved.

また、柱状部57c’毎に、幅方向X、奥行き方向Yの大きさが異なることから、倒れ方向Mの振動が、柱状部57c’毎に異なることから、複数の柱状部57c’全体でみた場合、方向Mへの共振周波数がブロードとなるため、方向Mへ振動し難くなることから、高さ方向Zに振動しやすくなるため、超音波振動子200における振動子感度が向上する。尚、その他の効果は、上述した第8実施の形態と同様である。   In addition, since the sizes in the width direction X and the depth direction Y are different for each columnar portion 57c ′, the vibration in the falling direction M is different for each columnar portion 57c ′. In this case, since the resonance frequency in the direction M becomes broad, it becomes difficult to vibrate in the direction M, and hence it becomes easy to vibrate in the height direction Z, so that the vibrator sensitivity in the ultrasonic vibrator 200 is improved. Other effects are the same as those of the above-described eighth embodiment.

尚、上述したような、第1〜第7実施の形態における超音波振動子100、第8、第9実施の形態における超音波振動子200は、例えば超音波内視鏡に設けられる。以下、ラジアル型の超音波振動子200が設けられた超音波内視鏡の構成を図30〜図33を用いて説明する。   Note that the ultrasonic transducer 100 in the first to seventh embodiments and the ultrasonic transducer 200 in the eighth and ninth embodiments as described above are provided in, for example, an ultrasonic endoscope. Hereinafter, the configuration of the ultrasonic endoscope provided with the radial ultrasonic transducer 200 will be described with reference to FIGS. 30 to 33.

図30は、超音波内視鏡の外観を示す図、図31は、図30の超音波内視鏡の挿入部の先端部に設けられた超音波振動部を拡大して示す斜視図、図32は、図31中のIIIXII-IIIXII線に沿った超音波振動部の断面図、図33は、図31中のIIIXIII-IIIXIII線に沿う超音波振動部の断面図である。   30 is a diagram showing the appearance of the ultrasonic endoscope, FIG. 31 is an enlarged perspective view showing the ultrasonic vibration part provided at the distal end of the insertion part of the ultrasonic endoscope in FIG. 30, and FIG. 32 is a cross-sectional view of the ultrasonic vibration section taken along line IIIXII-IIIXII in FIG. 31, and FIG. 33 is a cross-sectional view of the ultrasonic vibration section taken along line IIIXIII-IIIXIII in FIG.

超音波内視鏡80は、被検体内に挿入される細長な挿入部82と、この挿入部82の挿入方向Sの基端に設けられた操作部83と、操作部83から延出された可撓性を有するユニバーサルコード84と、該ユニバーサルコード84の延出端に設けられたコネクタ85とにより主要部が構成されている。   The ultrasonic endoscope 80 is extended from the elongated insertion portion 82 to be inserted into the subject, an operation portion 83 provided at the proximal end of the insertion portion 82 in the insertion direction S, and the operation portion 83. A main part is configured by a universal cord 84 having flexibility and a connector 85 provided at an extended end of the universal cord 84.

コネクタ85に、光源コネクタ85aと、電気コネクタ85bと、超音波コネクタ85cと、吸引口金85dと、送気送水口金85eとが設けられている。   The connector 85 is provided with a light source connector 85a, an electrical connector 85b, an ultrasonic connector 85c, a suction base 85d, and an air / water supply base 85e.

光源コネクタ85aに、照明光を供給する光源装置が着脱自在になっているとともに、電気コネクタ85bに、信号ケーブルを介して各種の信号処理等を行うビデオプロセッサが着脱自在となっている。   A light source device for supplying illumination light is detachably attached to the light source connector 85a, and a video processor for performing various signal processing and the like via a signal cable is detachably attached to the electrical connector 85b.

また、超音波コネクタ85cに、超音波観測装置に接続される超音波ケーブル87を介して超音波観測装置が着脱自在となっているともに、吸引口金85dに、吸引チューブを介して吸引ポンプが着脱自在であり、さらに、送気送水口金85eに、送気・送水チューブを介して送水タンクが着脱自在となっている。   Further, the ultrasonic observation apparatus can be freely attached to and detached from the ultrasonic connector 85c via an ultrasonic cable 87 connected to the ultrasonic observation apparatus, and a suction pump is attached to and detached from the suction base 85d via a suction tube. Further, a water supply tank can be attached to and detached from the air / water supply base 85e via an air / water supply tube.

挿入部82は、挿入方向Sの先端側から順に、先端部82aと、例えば上下方向及び左右方向に湾曲自在に構成された湾曲部82bと、長尺でかつ可撓性を有する可撓管部82cとが連設されて構成されている。   The insertion portion 82 includes, in order from the distal end side in the insertion direction S, a distal end portion 82a, a bending portion 82b configured to be able to bend in the vertical and horizontal directions, and a flexible tube portion that is long and flexible. 82c is continuously provided.

また、図示しないが、先端部82aの外周側面における設定位置に、照明用レンズや、観察用レンズ、チャンネル開口等が設けられている。さらに、先端部82a内には、観察用レンズによって観察された像を撮像する撮像ユニットが設けられている。   Although not shown, an illumination lens, an observation lens, a channel opening, and the like are provided at a set position on the outer peripheral side surface of the distal end portion 82a. Furthermore, an imaging unit that captures an image observed by the observation lens is provided in the distal end portion 82a.

先端部82aの照明用レンズ、観察用レンズ、チャンネル開口よりも、挿入方向Sの先端側の位置に、超音波振動部86が設けられている。   An ultrasonic vibration unit 86 is provided at a position closer to the distal end side in the insertion direction S than the illumination lens, observation lens, and channel opening of the distal end portion 82a.

超音波振動部86は、図30、図31に示すように、例えば円筒状のポリエチレンから構成された先端が閉塞されたキャップ86c内に、上述した超音波振動子200を具備している。   As shown in FIGS. 30 and 31, the ultrasonic vibration unit 86 includes the above-described ultrasonic vibrator 200 in a cap 86 c made of, for example, cylindrical polyethylene with a closed end.

超音波振動子200は、図32に示すように、付加部材57の奥行き方向Yの一端57y1と他端57y2とが当接するよう円筒状に巻回されたラジアルタイプの超音波振動子となっている。   As shown in FIG. 32, the ultrasonic transducer 200 is a radial type ultrasonic transducer wound in a cylindrical shape so that one end 57y1 and the other end 57y2 in the depth direction Y of the additional member 57 are in contact with each other. Yes.

尚、上述した第9実施の超音波振動子200においては、一端57y1と他端57y2とは、幅方向Xに沿って、複数の凹部57hと所定の角度を有して交差するよう斜めになっているが、このような構成であっても、幅方向Xに沿う一端57y1と他端57y2とは奥行き方向Yに平行に位置しているため、巻回したとしても、一端57y1と他端57y2との当接面を、きれいに合わせることができ、円筒状に形成することができる。   In the ultrasonic transducer 200 of the ninth embodiment described above, the one end 57y1 and the other end 57y2 are inclined along the width direction X so as to intersect with the plurality of recesses 57h at a predetermined angle. However, even in such a configuration, since the one end 57y1 and the other end 57y2 along the width direction X are positioned in parallel to the depth direction Y, the one end 57y1 and the other end 57y2 are wound even if wound. The abutting surface can be adjusted to be clean and can be formed in a cylindrical shape.

また、付加部材57の挿入方向Sにおける各端面57sa、57sbに、リング状の支持部材88が接着固定されている。支持部材88は、音響レンズ56に付与される外力に対して超音波振動子200の強度を保つ機能を有している。尚、各端面57sa、57sbが用いられて支持部材88に対する付加部材57の位置決めが行われることにより、容易に超音波振動子200を組み立てることができる。   Further, ring-shaped support members 88 are bonded and fixed to the end faces 57sa and 57sb in the insertion direction S of the additional member 57. The support member 88 has a function of maintaining the strength of the ultrasonic transducer 200 against an external force applied to the acoustic lens 56. The ultrasonic transducer 200 can be easily assembled by positioning the additional member 57 with respect to the support member 88 using the end faces 57sa and 57sb.

さらに、支持部材88の径方向Kの内周面側には、挿入方向Sにおける断面がT字状の支持部材89が挿通されており、支持部材89内に、図30に示すように、コネクタ85の超音波コネクタ85cから、ユニバーサルコード84、操作部83、挿入部82内を先端部82aまで挿通された信号ケーブル90が嵌入されている。   Further, a support member 89 having a T-shaped cross section in the insertion direction S is inserted into the inner peripheral surface side of the support member 88 in the radial direction K. As shown in FIG. A signal cable 90 inserted from the 85 ultrasonic connector 85c through the universal cord 84, the operation portion 83, and the insertion portion 82 to the distal end portion 82a is fitted.

また、超音波振動子200において、上部電極52の上部電極引き出し部30は、第2の配線14を介して支持部材89に接続され、支持部材89を介してケーブル90のGND配線と接続されている。下部電極53の下部電極接続部11に一端が接続された第1の配線13の他端は、支持部材89に電気的に接続されており、支持部材89と信号ケーブル90とが配線99によって電気的に接続されていることにより、下部電極53は、信号ケーブル90に電気的に接続されている。   In the ultrasonic transducer 200, the upper electrode lead portion 30 of the upper electrode 52 is connected to the support member 89 through the second wiring 14 and is connected to the GND wiring of the cable 90 through the support member 89. Yes. The other end of the first wiring 13 having one end connected to the lower electrode connecting portion 11 of the lower electrode 53 is electrically connected to the support member 89, and the support member 89 and the signal cable 90 are electrically connected by the wiring 99. Thus, the lower electrode 53 is electrically connected to the signal cable 90.

以上説明したように、超音波振動子200は、キャップ86c内に固定される。尚、キャップ86c内に設けられる超音波振動子は、第1〜第7実施の形態に示した超音波振動子100であっても良いことは勿論の他、ラジアル型の超音波振動子に限らず、コンベックス型の超音波振動子であっても構わないことは云うまでもない。   As described above, the ultrasonic transducer 200 is fixed in the cap 86c. The ultrasonic transducer provided in the cap 86c may be the ultrasonic transducer 100 shown in the first to seventh embodiments, and is not limited to the radial type ultrasonic transducer. Needless to say, it may be a convex ultrasonic transducer.

1…圧電素子
1j…上面
1s…側面
1sa…側面
1sb…側面
1t…底面
2…上部電極
3…下部電極
4…第1の音響整合層
5…第2の音響整合層
6…音響レンズ
7…付加部材
7c…柱状部
7ct…端部
7e1…延在部位
7e2…延在部位
7h…凹部
7hm…底面
7j…上面
7p…凹部
7r…連結部
7sa…側面
7sb…側面
7t…底面
8…充填材
9…バッキング材
10…ハウジング
11…下部電極接続部
12…上部電極接続部
13…第1の配線
14…第2の配線
16…接着剤
17…ダイシングソーブレード
17r…R面
19…接着剤
21…圧電材料
21j…上面
21t…底面
22…上部電極
23…下部電極
24…圧電材料
24t…底面
25…圧電素子ユニット
25c…柱状部
25h…凹部
25j…上面
25r…連結部
25t…底面
26…第1の側面電極
27…第2の側面電極
30…上部電極引き出し部
34…電源
35…導電性接着剤
36…導電性接着剤
42…電極
43…電極
44…下部電極引き出し部
45…上部電極引き出し部
51…圧電素子
51j…上面
51t…底面
52…上部電極
53…下部電極
54…第1の音響整合層
55…第2の音響整合層
56…音響レンズ
57…付加部材
57c…柱状部
57h…凹部
57hm…底面
57sa…各端面
57t…底面
57y1…一端
57y2…他端
58…充填材
60…ダイシングソーブレード
63…溝
63’…溝
63a’ …溝
63b’…溝
80…超音波内視鏡
82…挿入部
82a…先端部
82b…湾曲部
82c…可撓管部
83…操作部
84…ユニバーサルコード
85…コネクタ
85a…光源コネクタ
85b…電気コネクタ
85c…超音波コネクタ
85d…吸引口金
85e…送気送水口金
86…超音波振動部
86c…キャップ
87…超音波ケーブル
88…支持部材
89…支持部材
90…信号ケーブル
91…ハウジング
99…配線
100…超音波振動子
130…音響整合層ユニット
150…振動子ユニット
150’…振動子ユニット
200…超音波振動子
230…音響整合層ユニット
250…振動子ユニット
D…点線
H…領域
K…径方向
M…倒れ方向
S…挿入方向
X…幅方向
Y…奥行き方向
Z…高さ方向
ZU…超音波放射方向
θ…交差角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element 1j ... Upper surface 1s ... Side surface 1sa ... Side surface 1sb ... Side surface 1t ... Bottom surface 2 ... Upper electrode 3 ... Lower electrode 4 ... 1st acoustic matching layer 5 ... 2nd acoustic matching layer 6 ... Acoustic lens 7 ... Addition Member 7c ... Columnar part 7ct ... End 7e1 ... Extension part 7e2 ... Extension part 7h ... Recess 7hm ... Bottom 7j ... Top 7p ... Recess 7r ... Connecting part 7sa ... Side 7sb ... Side 7t ... Bottom 8 ... Filler 9 ... Backing material 10 ... Housing 11 ... Lower electrode connection part 12 ... Upper electrode connection part 13 ... First wiring 14 ... Second wiring 16 ... Adhesive 17 ... Dicing saw blade 17r ... R surface 19 ... Adhesive 21 ... Piezoelectric material 21j ... Upper surface 21t ... Bottom 22 ... Upper electrode 23 ... Lower electrode 24 ... Piezoelectric material 24t ... Bottom surface 25 ... Piezoelectric element unit 25c ... Columnar part 25h ... Recess 25j ... Upper surface 25r ... Connection part 25t ... Bottom surface 26 ... First side electrode 27 ... Second side electrode 30 ... Upper electrode lead-out part 34 ... Power supply 35 ... Conductive adhesive 36 ... Conductive adhesive 42 ... Electrode 43 ... Electrode 44 ... Lower electrode Lead-out part 45 ... Upper electrode lead-out part 51 ... Piezoelectric element 51j ... Upper surface 51t ... Bottom face 52 ... Upper electrode 53 ... Lower electrode 54 ... First acoustic matching layer 55 ... Second acoustic matching layer 56 ... Acoustic lens 57 ... Additional member 57c ... Columnar part 57h ... Recessed part 57hm ... Bottom face 57sa ... Each end face 57t ... Bottom face 57y1 ... One end 57y2 ... Other end 58 ... Filler 60 ... Dicing saw blade 63 ... Groove 63 '... Groove 63a' ... Groove 63b '... Groove 80 ... Ultrasound endoscope 82 ... Insertion part 82a ... Tip part 82b ... Bending part 82c ... Flexible tube part 83 ... Operation part 84 ... Universal cord 85 ... Connector 85a Light source connector 85b ... Electric connector 85c ... Ultrasonic connector 85d ... Suction cap 85e ... Air supply / water supply cap 86 ... Ultrasonic vibrator 86c ... Cap 87 ... Ultrasonic cable 88 ... Support member 89 ... Support member 90 ... Signal cable 91 ... Housing 99 ... Wiring 100 ... Ultrasonic vibrator 130 ... Acoustic matching layer unit 150 ... Oscillator unit 150 '... Oscillator unit 200 ... Ultrasonic vibrator 230 ... Acoustic matching layer unit 250 ... Oscillator unit D ... Dotted line H ... Area K ... radial direction M ... tilting direction S ... insertion direction X ... width direction Y ... depth direction Z ... height direction ZU ... ultrasonic radiation direction θ ... crossing angle

Claims (21)

圧電素子と、
少なくとも前記圧電素子の上面に配置された上部電極と、
前記上部電極の上面に配置された音響整合層と、
少なくとも前記圧電素子の底面に配置された下部電極と、
前記上面と前記底面とを結ぶ高さ方向における前記圧電素子の下方において、少なくとも一部が前記下部電極に接触するよう配置された、前記圧電素子の音響インピーダンス以下であって、前記音響整合層の音響インピーダンス以上の音響インピーダンスを有する複数の柱状部を具備する付加部材と、
前記複数の柱状部間に充填された、前記柱状部よりも軟性な充填材と、
前記高さ方向における前記圧電素子の下方において、前記付加部材を下方から覆うよう配置されたバッキング材と、
を具備していることを特徴とする超音波振動子。
A piezoelectric element;
An upper electrode disposed on at least the upper surface of the piezoelectric element;
An acoustic matching layer disposed on the upper surface of the upper electrode;
A lower electrode disposed at least on the bottom surface of the piezoelectric element;
Below the piezoelectric element in the height direction connecting the upper surface and the bottom surface, at least a portion of the piezoelectric element is arranged to be in contact with the lower electrode, and is below the acoustic impedance of the piezoelectric element, the acoustic matching layer An additional member comprising a plurality of columnar portions having an acoustic impedance equal to or higher than the acoustic impedance;
A filler that is filled between the plurality of columnar portions and is softer than the columnar portions; and
Under the piezoelectric element in the height direction, a backing material arranged to cover the additional member from below,
An ultrasonic transducer comprising:
前記付加部材の音響インピーダンスは、前記圧電素子の音響インピーダンスと同じであることを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein an acoustic impedance of the additional member is the same as an acoustic impedance of the piezoelectric element. 前記付加部材は、前記圧電素子の基材となる圧電材料と同じ圧電材料から構成されていることを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子。   The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the additional member is made of the same piezoelectric material as a piezoelectric material that is a base material of the piezoelectric element. 前記付加部材は、分極処理が施されていないことにより、非圧電性を有することを特徴とする請求項3に記載の超音波振動子。   The ultrasonic transducer according to claim 3, wherein the additional member is non-piezoelectric because it is not polarized. 前記付加部材は、前記複数の柱状部において、前記下部電極側の前記高さ方向の各端部が前記高さ方向に直交する幅方向において連結されていることにより、前記高さ方向の断面形状が櫛状を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の超音波振動子。   In the plurality of columnar portions, the additional member is connected to each of the end portions in the height direction on the lower electrode side in a width direction orthogonal to the height direction. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein each has a comb shape. 前記付加部材において、前記各柱状部の前記各端部を前記幅方向において連結する各部位の前記充填材に接する面は、各柱状部間を、曲率を有して連結する形状に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の超音波振動子。   In the additional member, a surface in contact with the filler of each portion connecting the end portions of the columnar portions in the width direction is formed in a shape that connects the columnar portions with a curvature. The ultrasonic transducer according to claim 5, wherein: 前記付加部材の前記高さ方向に直交する幅方向の幅は、前記圧電素子の前記幅方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の超音波振動子。   The ultrasonic vibration according to claim 1, wherein a width of the additional member in a width direction orthogonal to the height direction is smaller than a width of the piezoelectric element in the width direction. Child. 前記付加部材は、前記複数の柱状部と、前記複数の柱状部よりも前記幅方向における一方側及び他方側に位置する延在部位とを具備し、
前記延在部位における前記一方側の前記バッキング材に接する面に、第1の配線が電気的に接続される前記下部電極が引き出された下部電極引き出し部が設けられており、
前記延在部位における前記他方側の前記バッキング材に接する面に、第2の配線が電気的に接続される前記上部電極が引き出された上部電極引き出し部が設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載の超音波振動子。
The additional member includes the plurality of columnar portions, and extending portions located on one side and the other side in the width direction with respect to the plurality of columnar portions,
A lower electrode lead portion from which the lower electrode to which the first wiring is electrically connected is drawn is provided on the surface in contact with the backing material on the one side in the extending portion,
The upper electrode lead portion from which the upper electrode to which the second wiring is electrically connected is drawn is provided on a surface of the extension portion that is in contact with the backing material on the other side. Item 7. The ultrasonic transducer according to Item 5 or 6.
前記付加部材は、前記圧電素子の下方において、前記高さ方向に直交する幅方向の中央に位置しているとともに、前記下部電極における前記付加部材が非配置の領域に、第1の配線が電気的に接続される下部電極接続部が設けられており、
前記圧電素子の前記底面において、前記下部電極が非配置の領域に、第2の配線が電気的に接続される前記上部電極が引き出された上部電極引き出し部が設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の超音波振動子。
The additional member is positioned below the piezoelectric element at the center in the width direction orthogonal to the height direction, and the first wiring is electrically connected to a region of the lower electrode where the additional member is not disposed. A lower electrode connection part is provided,
In the bottom surface of the piezoelectric element, an upper electrode lead portion from which the upper electrode to which the second wiring is electrically connected is drawn is provided in a region where the lower electrode is not disposed. The ultrasonic transducer according to claim 1.
前記上部電極及び前記下部電極に対して、前記上部電極と前記下部電極とが対向する領域のみに分極処理が施されていることを特徴とする請求項9に記載の超音波振動子。   The ultrasonic transducer according to claim 9, wherein the upper electrode and the lower electrode are polarized only in a region where the upper electrode and the lower electrode face each other. 前記付加部材において、前記各柱状部の前記各端部を前記幅方向において連結する各部位の前記充填材に接する面は、前記幅方向において、一方側及び他方側に位置する面よりも中央に位置する面のほうが、前記圧電素子側に凹んで位置していることを特徴とする請求項5〜10のいずれか1項に記載の超音波振動子。   In the additional member, a surface in contact with the filler in each portion connecting the end portions of the columnar portions in the width direction is more central in the width direction than surfaces positioned on one side and the other side. The ultrasonic transducer according to any one of claims 5 to 10, wherein the surface to be positioned is recessed toward the piezoelectric element side. 前記複数の柱状部において、前記高さ方向に直交する幅方向の中央に位置する前記柱状部の前記幅方向の幅は、前記幅方向の一方側及び他方側に位置する前記柱状部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の超音波振動子。   In the plurality of columnar portions, the width in the width direction of the columnar portion located in the center of the width direction orthogonal to the height direction is greater than the width of the columnar portion located on one side and the other side in the width direction. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is small. 前記各柱状部は、前記高さ方向と前記高さ方向に直交する幅方向との両方向に直交する奥行き方向の奥行きが、前記幅方向において異なる形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の超音波振動子。   Each of the columnar portions is formed in a shape in which the depth in the depth direction orthogonal to both the height direction and the width direction orthogonal to the height direction is different in the width direction. The ultrasonic transducer according to any one of 1 to 12. 前記上部電極の前記高さ方向の上方に、少なくとも一部が前記上部電極に接触する音響整合層が配置されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の超音波振動子。   The ultrasonic wave according to any one of claims 1 to 13, wherein an acoustic matching layer that is at least partially in contact with the upper electrode is disposed above the height direction of the upper electrode. Vibrator. 分極処理された第1の圧電材料と、
前記第1の圧電材料の上面に配置された上部電極と、
前記第1の圧電材料の底面に配置された下部電極と、
前記上面と前記底面とを結ぶ高さ方向における前記第1の圧電材料の下方において、少なくとも一部が前記下部電極に接触する、前記第1の圧電材料と同じ音響インピーダンスを有する第2の圧電材料と、
前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料の前記高さ方向に直交する幅方向の一方側の側面に設けられた、前記下部電極に電気的に接続されるとともに、第1の配線が電気的に接続される第1の側面電極と、
前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料の前記幅方向の他方側の側面に設けられた、前記上部電極に電気的に接続されるとともに、第2の配線が電気的に接続される第2の側面電極と、
前記第2の圧電材料の底面に複数形成された凹部と、
前記凹部に充填された、前記柱状部よりも軟性な充填材と、
前記高さ方向における前記圧電素子の下方において、前記第1の圧電材料及び前記第2の圧電材料を下方から覆うよう配置されたバッキング材と、
を具備していることを特徴とする超音波振動子。
A polarized first piezoelectric material;
An upper electrode disposed on an upper surface of the first piezoelectric material;
A lower electrode disposed on a bottom surface of the first piezoelectric material;
A second piezoelectric material having the same acoustic impedance as the first piezoelectric material, at least part of which is in contact with the lower electrode, below the first piezoelectric material in the height direction connecting the upper surface and the bottom surface When,
The first piezoelectric material and the second piezoelectric material are electrically connected to the lower electrode provided on one side surface in the width direction perpendicular to the height direction, and the first wiring is A first side electrode electrically connected;
The first piezoelectric material and the second piezoelectric material are electrically connected to the upper electrode provided on the other side surface in the width direction, and the second wiring is electrically connected. A second side electrode;
A plurality of recesses formed on the bottom surface of the second piezoelectric material;
A filler that is filled in the recess and is softer than the columnar part; and
Under the piezoelectric element in the height direction, a backing material arranged to cover the first piezoelectric material and the second piezoelectric material from below,
An ultrasonic transducer comprising:
圧電素子の少なくとも上面に上部電極を形成するとともに、少なくとも底面に下部電極を形成する電極形成工程と、
前記下部電極に、接着剤を介して前記圧電素子と同じ音響インピーダンスを有する付加部材を接着する接着工程と、
前記付加部材の前記下部電極に接着された面とは反対側の面に複数の凹部を形成することにより、複数の柱状部を形成する柱状部形成工程と、
を具備することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
Forming an upper electrode on at least the upper surface of the piezoelectric element, and forming a lower electrode on at least the bottom surface; and
An adhesion step of adhering an additional member having the same acoustic impedance as that of the piezoelectric element via an adhesive to the lower electrode;
A columnar portion forming step of forming a plurality of columnar portions by forming a plurality of concave portions on a surface opposite to a surface bonded to the lower electrode of the additional member;
A method for producing an ultrasonic transducer, comprising:
前記電極形成後、前記接着工程の前に、前記上部電極に音響整合層を接着する工程をさらに具備していることを特徴とする請求項16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 16, further comprising a step of bonding an acoustic matching layer to the upper electrode after forming the electrode and before the bonding step. 前記柱状部形成工程は、前記付加部材に対して、前記複数の凹部を、設定間隔を有して前記高さ方向及び前記高さ方向に直交する前記幅方向の両方向に直交する奥行き方向に、前記奥行き方向の一端から他端まで形成する工程であり、
前記柱状部形成工程後、前記凹部に前記奥行き方向に沿って、前記柱状部よりも軟性な充填材を充填する充填材充填工程と、
少なくとも前記付加部材、前記圧電素子に対して前記高さ方向に貫通するよう、前記奥行き方向に設定間隔を有して複数本溝を形成する溝形成工程と、
前記溝を起点として、前記付加部材、前記圧電素子、前記音響整合層を、前記奥行き方向及び前記幅方向の中央を前記高さ方向の下方に押圧して、前記奥行き方向に沿って曲げる曲げ工程と、
を具備することを特徴とする請求項17に記載の超音波振動子の製造方法。
In the columnar part forming step, with respect to the additional member, the plurality of recesses are set in a depth direction perpendicular to both the height direction and the width direction perpendicular to the height direction with a set interval. It is a step of forming from one end to the other end in the depth direction,
After the columnar portion forming step, a filler filling step of filling the concave portion with a softer filler than the columnar portion along the depth direction;
A groove forming step of forming a plurality of grooves with a set interval in the depth direction so as to penetrate at least the additional member and the piezoelectric element in the height direction;
A bending step of bending the additional member, the piezoelectric element, and the acoustic matching layer from the groove as a starting point by pressing the center in the depth direction and the width direction downward in the height direction. When,
The method for manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 17, comprising:
前記溝形成工程は、前記凹部に対して直交するよう溝を形成する工程であることを特徴とする請求項18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 18, wherein the groove forming step is a step of forming a groove so as to be orthogonal to the concave portion. 前記溝形成工程は、前記凹部に対して、90°以外の角度を有して交差するよう溝を形成する工程であることを特徴とする請求項18に記載の超音波振動子の製造方法。 19. The method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 18, wherein the groove forming step is a step of forming a groove so as to intersect with the concave portion at an angle other than 90 degrees. 請求項1〜15のいずれか1項に記載の前記超音波振動子を具備していることを特徴とする超音波内視鏡。   An ultrasonic endoscope comprising the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 15.
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