JP2013074375A - Ultrasonic probe and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic probe in which plural inorganic piezoelectric elements and plural organic piezoelectric elements are stacked to be formed capable of generating an ultrasonic image of high picture quality.SOLUTION: On a surface of a backing material 1, plural inorganic piezoelectric elements 2 having pitches P1 are arrayed to be formed, on plural inorganic piezoelectric elements 2, an acoustic matching layer 3 is extended over whole of the plural inorganic piezoelectric elements 2, and plural organic piezoelectric elements 4 having pitches P2 are arrayed to be formed on the acoustic matching layer 3. The plural organic piezoelectric elements 4 comprise: plural signal electrode layers 42 which contacts a surface of the acoustic matching layer 3; a common organic piezoelectric substance 41 joined onto the plural signal electrode layers 42 and extended over the plural organic piezoelectric elements 4; and a common ground electrode layer 43 joined onto the organic piezoelectric substance 41 and extended over the plural organic piezoelectric elements 4.

Description

この発明は、超音波探触子およびその製造方法に係り、特に、複数の無機圧電素子と複数の有機圧電素子とが互いに積層形成された超音波探触子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe and a method for manufacturing the same, and more particularly to an ultrasonic probe in which a plurality of inorganic piezoelectric elements and a plurality of organic piezoelectric elements are laminated together and a method for manufacturing the same.

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波探触子から被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波探触子で受信して、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。   Conventionally, in the medical field, an ultrasonic diagnostic apparatus using an ultrasonic image has been put into practical use. In general, this type of ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic beam from an ultrasonic probe into a subject, receives an ultrasonic echo from the subject with the ultrasonic probe, and receives the received ultrasonic echo. An ultrasonic image is generated by electrically processing the signal.

また、近年、より正確な診断を行うために、被検体の非線形性により超音波波形が歪むことで発生する高調波成分を受信して映像化するハーモニックイメージングが脚光を浴びつつある。
このハーモニックイメージングに適した超音波探触子として、例えば、特許文献1に開示されているように、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の無機圧電体を用いた複数の無機圧電素子とポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の有機圧電体を用いた複数の有機圧電素子とを積層形成したものが提案されている。
無機圧電素子により高出力の超音波ビームを送信し、有機圧電素子により高調波の信号を高感度に受信することができる。
In recent years, in order to make a more accurate diagnosis, harmonic imaging that receives and visualizes harmonic components generated by distortion of an ultrasonic waveform due to nonlinearity of a subject is in the spotlight.
As an ultrasonic probe suitable for this harmonic imaging, for example, as disclosed in Patent Document 1, a plurality of inorganic piezoelectric elements using an inorganic piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) and polyfluoride are used. A device in which a plurality of organic piezoelectric elements using an organic piezoelectric material such as vinylidene (PVDF) is laminated is proposed.
A high-power ultrasonic beam can be transmitted by the inorganic piezoelectric element, and a harmonic signal can be received with high sensitivity by the organic piezoelectric element.

特開平11−155863号公報JP 11-155863 A

複数の無機圧電素子と複数の有機圧電素子は、超音波を効率よく透過させるために音響整合層を介して積層されるが、従来、特許文献1の図10に示されるように、複数の無機圧電素子に対応して音響整合層が複数に分断され、分断された音響整合層の上に対応する有機圧電素子が配置されていた。このため、無機圧電素子と有機圧電素子は、互いに同一のチャンネル数および同一のピッチで配列されることとなる。その結果、高次の高調波成分を有機圧電素子で受信する際にグレーティングローブが発生しやすくなり、画質の低下をもたらすおそれがある。   A plurality of inorganic piezoelectric elements and a plurality of organic piezoelectric elements are laminated via an acoustic matching layer in order to efficiently transmit ultrasonic waves. Conventionally, as shown in FIG. The acoustic matching layer is divided into a plurality of parts corresponding to the piezoelectric elements, and the corresponding organic piezoelectric elements are arranged on the divided acoustic matching layers. For this reason, the inorganic piezoelectric element and the organic piezoelectric element are arranged with the same number of channels and the same pitch. As a result, a grating lobe is likely to occur when a high-order harmonic component is received by the organic piezoelectric element, and there is a possibility that the image quality is degraded.

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、複数の無機圧電素子と複数の有機圧電素子とが積層形成されながらも高画質の超音波画像の生成を可能とする超音波探触子およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and enables generation of a high-quality ultrasonic image while a plurality of inorganic piezoelectric elements and a plurality of organic piezoelectric elements are laminated. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe and a manufacturing method thereof.

この発明に係る超音波探触子は、バッキング材と、バッキング材の表面上に配列された複数の無機圧電素子と、複数の無機圧電素子の上に配置され且つ複数の無機圧電素子にわたって延在する音響整合層と、音響整合層の上に配列された複数の有機圧電素子とを備えたものである。   An ultrasonic probe according to the present invention includes a backing material, a plurality of inorganic piezoelectric elements arranged on the surface of the backing material, and disposed over the plurality of inorganic piezoelectric elements and extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements. And a plurality of organic piezoelectric elements arranged on the acoustic matching layer.

好ましくは、複数の有機圧電素子は、複数の有機圧電素子にわたって延在する共通の有機圧電体と、音響整合層に対向する有機圧電体の面上に配列され且つ互いに分離された複数の信号電極層と、有機圧電体の他方の面上に配置され且つ複数の無機圧電素子にわたって延在する共通の接地電極層とを含んでいる。
なお、複数の有機圧電素子は、複数の無機圧電素子の配列ピッチと異なるピッチで配列してもよい。例えば、複数の有機圧電素子は、複数の無機圧電素子の配列ピッチより狭いピッチで配列することができる。
また、複数の無機圧電素子は、互いに分離された複数の無機圧電体と、複数の無機圧電体の両面にそれぞれ配置された複数の信号電極層および複数の接地電極層とを有することが好ましい。
複数の無機圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛またはマグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体から形成し、有機圧電体は、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体から形成することができる。
さらに、複数の有機圧電素子の上に保護層を介して音響レンズを配置することが好ましい。
Preferably, the plurality of organic piezoelectric elements includes a common organic piezoelectric body extending over the plurality of organic piezoelectric elements and a plurality of signal electrodes arranged on a surface of the organic piezoelectric body facing the acoustic matching layer and separated from each other. And a common ground electrode layer disposed on the other surface of the organic piezoelectric body and extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements.
The plurality of organic piezoelectric elements may be arranged at a pitch different from the arrangement pitch of the plurality of inorganic piezoelectric elements. For example, the plurality of organic piezoelectric elements can be arranged at a pitch narrower than the arrangement pitch of the plurality of inorganic piezoelectric elements.
The plurality of inorganic piezoelectric elements preferably include a plurality of inorganic piezoelectric bodies separated from each other and a plurality of signal electrode layers and a plurality of ground electrode layers respectively disposed on both surfaces of the plurality of inorganic piezoelectric bodies.
The plurality of inorganic piezoelectric bodies can be formed from lead zirconate titanate or magnesium niobate / lead titanate solid solution, and the organic piezoelectric body can be formed from polyvinylidene fluoride or polyvinylidene fluoride trifluoride ethylene copolymer. .
Furthermore, it is preferable to arrange an acoustic lens on a plurality of organic piezoelectric elements via a protective layer.

この発明に係る超音波探触子の製造方法は、バッキング材の表面上に複数の無機圧電素子を配列形成し、複数の無機圧電素子の上に複数の無機圧電素子にわたって延在する音響整合層を接合し、音響整合層の上に複数の有機圧電素子を配列形成する方法である。   An ultrasonic probe manufacturing method according to the present invention includes an acoustic matching layer in which a plurality of inorganic piezoelectric elements are arrayed on a surface of a backing material and extend over the plurality of inorganic piezoelectric elements on the plurality of inorganic piezoelectric elements. And a plurality of organic piezoelectric elements are arranged on the acoustic matching layer.

ここで、複数の有機圧電素子は、音響整合層の上に互いに分離された複数の信号電極層を配列形成し、複数の信号電極層の上に複数の信号電極層にわたって延在する有機圧電体を接合し、有機圧電体の全面上に接地電極層を形成することにより配列形成することができる。
また、複数の信号電極層は、音響整合層の全面上に導電層を形成した後、導電層を任意のピッチでダイシングすることにより配列形成することができる。
Here, the plurality of organic piezoelectric elements are formed by arranging a plurality of signal electrode layers separated from each other on the acoustic matching layer and extending over the plurality of signal electrode layers on the plurality of signal electrode layers. Can be formed, and a ground electrode layer can be formed on the entire surface of the organic piezoelectric material to form an array.
The plurality of signal electrode layers can be arranged and formed by forming a conductive layer on the entire surface of the acoustic matching layer and then dicing the conductive layer at an arbitrary pitch.

この発明によれば、複数の無機圧電素子にわたって延在する音響整合層の上に複数の有機圧電素子が配列されるので、複数の有機圧電素子を複数の無機圧電素子の配列ピッチに関わらずに配列することができ、高画質の超音波画像の生成を実現することが可能となる。   According to the present invention, since the plurality of organic piezoelectric elements are arranged on the acoustic matching layer extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements, the plurality of organic piezoelectric elements can be arranged regardless of the arrangement pitch of the plurality of inorganic piezoelectric elements. Therefore, it is possible to realize generation of a high-quality ultrasonic image.

この発明の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 実施の形態に係る超音波探触子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the ultrasonic probe which concerns on embodiment. 実施の形態に係る超音波探触子の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the ultrasonic probe which concerns on embodiment to process order. 変形例に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe which concerns on a modification.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1および図2に、この発明の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す。
バッキング材1の表面上に複数の無機圧電素子2がピッチP1で配列形成されている。複数の無機圧電素子2は、互いに分離された複数の無機圧電体21を有し、それぞれの無機圧電体21の一方の面に信号電極層22が接合され、他方の面に接地電極層23が接合されている。すなわち、それぞれの無機圧電素子2は、専用の無機圧電体21と信号電極層22と接地電極層23から形成されている。また、互いに隣接する無機圧電素子2の間には、充填材24が充填されている。
このような複数の無機圧電素子2の上に音響整合層3が接合されている。音響整合層3は、複数に分断されることなく、複数の無機圧電素子2の全体にわたって延在している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show the configuration of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
On the surface of the backing material 1, a plurality of inorganic piezoelectric elements 2 are arranged at a pitch P1. The plurality of inorganic piezoelectric elements 2 have a plurality of inorganic piezoelectric bodies 21 separated from each other, a signal electrode layer 22 is bonded to one surface of each inorganic piezoelectric body 21, and a ground electrode layer 23 is bonded to the other surface. It is joined. That is, each inorganic piezoelectric element 2 is formed of a dedicated inorganic piezoelectric body 21, signal electrode layer 22, and ground electrode layer 23. A filler 24 is filled between the adjacent inorganic piezoelectric elements 2.
The acoustic matching layer 3 is bonded on the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. The acoustic matching layer 3 extends throughout the plurality of inorganic piezoelectric elements 2 without being divided into a plurality.

この音響整合層3の上に複数の有機圧電素子4が配列形成されている。複数の有機圧電素子4は、複数に分断されることなく、これら複数の有機圧電素子4にわたって延在する共通の有機圧電体41を有している。そして、音響整合層3に対向する有機圧電体41の面上に複数の有機圧電素子4に対応して互いに分離された複数の信号電極層42が接合され、音響整合層3とは反対側の有機圧電体41の全面上に複数の有機圧電素子4にわたって延在する共通の接地電極層43が接合されている。なお、各信号電極層42は、音響整合層3の表面部に形成された溝31を介して隣接する信号電極層42から分離されている。   A plurality of organic piezoelectric elements 4 are arranged on the acoustic matching layer 3. The plurality of organic piezoelectric elements 4 have a common organic piezoelectric body 41 extending across the plurality of organic piezoelectric elements 4 without being divided into a plurality of parts. Then, a plurality of signal electrode layers 42 separated from each other corresponding to the plurality of organic piezoelectric elements 4 are joined on the surface of the organic piezoelectric body 41 facing the acoustic matching layer 3, and are opposite to the acoustic matching layer 3. A common ground electrode layer 43 extending over the plurality of organic piezoelectric elements 4 is bonded on the entire surface of the organic piezoelectric body 41. Each signal electrode layer 42 is separated from the adjacent signal electrode layer 42 through a groove 31 formed in the surface portion of the acoustic matching layer 3.

すなわち、それぞれの有機圧電素子4は、専用の信号電極層42と、複数の有機圧電素子4に共通の有機圧電体41および接地電極層43から形成されている。このため、複数の有機圧電素子4の配列ピッチは、有機圧電体41の面上に接合された複数の信号電極層42の配列ピッチのみにより決定されることとなる。この実施の形態においては、複数の信号電極層42は、無機圧電素子2の配列ピッチP1よりも狭いピッチP2で配列されており、これにより、配列ピッチP2の複数の有機圧電素子4が形成されている。
さらに、複数の有機圧電素子4の上に保護層5を介して音響レンズ6が接合されている。
That is, each organic piezoelectric element 4 is formed of a dedicated signal electrode layer 42, and an organic piezoelectric body 41 and a ground electrode layer 43 common to the plurality of organic piezoelectric elements 4. For this reason, the arrangement pitch of the plurality of organic piezoelectric elements 4 is determined only by the arrangement pitch of the plurality of signal electrode layers 42 bonded on the surface of the organic piezoelectric body 41. In this embodiment, the plurality of signal electrode layers 42 are arranged at a pitch P2 that is narrower than the arrangement pitch P1 of the inorganic piezoelectric elements 2, thereby forming a plurality of organic piezoelectric elements 4 having the arrangement pitch P2. ing.
Furthermore, an acoustic lens 6 is bonded on the plurality of organic piezoelectric elements 4 via a protective layer 5.

無機圧電素子2の無機圧電体21は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)に代表される圧電セラミックまたはマグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体(PMN−PT)に代表される圧電単結晶から形成されている。一方、有機圧電素子4の有機圧電体41は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)またはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体等の高分子圧電素子から形成されている。   The inorganic piezoelectric element 21 of the inorganic piezoelectric element 2 is formed of a piezoelectric ceramic typified by lead zirconate titanate (PZT) or a piezoelectric single crystal typified by magnesium niobate / lead titanate solid solution (PMN-PT). Yes. On the other hand, the organic piezoelectric element 41 of the organic piezoelectric element 4 is formed of a polymer piezoelectric element such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinylidene fluoride trifluoride ethylene copolymer.

バッキング材1は、複数の無機圧電素子2を支持すると共に後方へ放出された超音波を吸収するもので、フェライトゴム等のゴム材から形成することができる。
音響整合層3は、複数の無機圧電素子2からの超音波ビームを効率よく被検体内に入射させるためのもので、無機圧電素子2の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンスの中間的な値の音響インピーダンスを有する材料から形成される。
保護層5は、有機圧電素子4の接地電極層43を保護するもので、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)により形成される。
音響レンズ6は、屈折を利用して超音波ビームを絞り、エレベーション方向の分解能を向上させるもので、シリコンゴム等から形成されている。
The backing material 1 supports a plurality of inorganic piezoelectric elements 2 and absorbs ultrasonic waves emitted backward, and can be formed from a rubber material such as ferrite rubber.
The acoustic matching layer 3 is for efficiently allowing the ultrasonic beams from the plurality of inorganic piezoelectric elements 2 to enter the subject. The acoustic matching layer 3 has an intermediate value between the acoustic impedance of the inorganic piezoelectric element 2 and the acoustic impedance of the living body. It is formed from a material having impedance.
The protective layer 5 protects the ground electrode layer 43 of the organic piezoelectric element 4 and is formed of, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF).
The acoustic lens 6 narrows the ultrasonic beam using refraction and improves the resolution in the elevation direction, and is made of silicon rubber or the like.

動作時には、例えば、複数の無機圧電素子2が超音波の送信専用の振動子として、複数の有機圧電素子4が超音波の受信専用の振動子として使用される。
複数の無機圧電素子2の信号電極層22と接地電極層23の間にそれぞれパルス状または連続波の電圧を印加すると、それぞれの無機圧電素子2の無機圧電体21が伸縮してパルス状または連続波の超音波が発生する。これらの超音波は、音響整合層3、有機圧電素子4、保護層5および音響レンズ6を介して被検体内に入射し、互いに合成され、超音波ビームを形成して被検体内を伝搬する。
被検体からの超音波エコーが音響レンズ6および保護層5を介してそれぞれの有機圧電素子4に入射すると、有機圧電体41が超音波の高調波成分に高感度に応答して伸縮し、信号電極層42と接地電極層43の間に電気信号が発生し、受信信号として出力される。
複数の有機圧電素子4から出力された受信信号に基づいて、高調波画像を生成することができる。
In operation, for example, the plurality of inorganic piezoelectric elements 2 are used as transducers dedicated to ultrasonic transmission, and the plurality of organic piezoelectric elements 4 are used as transducers dedicated to ultrasonic reception.
When a pulsed or continuous wave voltage is applied between the signal electrode layer 22 and the ground electrode layer 23 of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2, the inorganic piezoelectric body 21 of each inorganic piezoelectric element 2 expands and contracts to be pulsed or continuous. Wave ultrasound is generated. These ultrasonic waves enter the subject through the acoustic matching layer 3, the organic piezoelectric element 4, the protective layer 5, and the acoustic lens 6, and are combined with each other to form an ultrasonic beam and propagate through the subject. .
When an ultrasonic echo from the subject enters each organic piezoelectric element 4 via the acoustic lens 6 and the protective layer 5, the organic piezoelectric body 41 expands and contracts in response to the harmonic component of the ultrasonic wave with high sensitivity, and the signal An electrical signal is generated between the electrode layer 42 and the ground electrode layer 43 and is output as a received signal.
A harmonic image can be generated based on the reception signals output from the plurality of organic piezoelectric elements 4.

また、複数の無機圧電素子2を超音波の送受信兼用の振動子として使用することもできる。この場合、音響レンズ6および保護層5を介して有機圧電素子4で受信された超音波エコーが、さらに有機圧電素子4および音響整合層3を介してそれぞれの無機圧電素子2に入射し、無機圧電体21が主に超音波の基本波成分に応答して伸縮し、信号電極層22と接地電極層23の間に電気信号を発生する。
このようにして複数の無機圧電素子2から得られた基本波成分に対応する受信信号と、有機圧電素子4から得られた高調波成分に対応する受信信号とに基づいて、基本波成分と高調波成分を複合したコンパウンド画像を生成することができる。
A plurality of inorganic piezoelectric elements 2 can also be used as transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves. In this case, ultrasonic echoes received by the organic piezoelectric element 4 via the acoustic lens 6 and the protective layer 5 are further incident on the respective inorganic piezoelectric elements 2 via the organic piezoelectric element 4 and the acoustic matching layer 3, and are inorganic. The piezoelectric body 21 expands and contracts mainly in response to the fundamental wave component of the ultrasonic wave, and generates an electric signal between the signal electrode layer 22 and the ground electrode layer 23.
Based on the reception signal corresponding to the fundamental wave component obtained from the plurality of inorganic piezoelectric elements 2 in this way and the reception signal corresponding to the harmonic wave component obtained from the organic piezoelectric element 4, the fundamental wave component and the harmonics are obtained. A compound image in which wave components are combined can be generated.

このとき、複数の有機圧電素子4が、複数の無機圧電素子2の配列ピッチP1よりも狭い配列ピッチP2を有しているので、有機圧電素子4により高次の高調波成分を受信しても、グレーティングローブが発生しにくく、このため、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。   At this time, since the plurality of organic piezoelectric elements 4 have an arrangement pitch P2 narrower than the arrangement pitch P1 of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2, even if the organic piezoelectric element 4 receives higher-order harmonic components. Therefore, the grating lobe is hardly generated, and therefore, a high-quality ultrasonic image can be generated.

このような超音波探触子は、次のようにして製造することができる。
まず、図3(A)に示されるように、バッキング材1の表面全域にわたって延びる無機圧電体71の両面の全面上にそれぞれ導電層72および73が形成されたものを、接着剤等によりバッキング材1の表面上に接合する。
次に、図3(B)に示されるように、無機圧電体71と導電層72および73をピッチP1でダイシングすることにより、バッキング材1の表面上に配列ピッチP1で配列された複数の無機圧電素子2を形成する。このとき、無機圧電体71とバッキング材1との間に位置する導電層72を完全に分断するため、ダイシングは、バッキング材1の表面部分に到達するまで行われ、それぞれの無機圧電素子2は溝25を介して隣接する無機圧電素子2から分断されることとなる。
Such an ultrasonic probe can be manufactured as follows.
First, as shown in FIG. 3 (A), a conductive material 72 and 73 formed on both surfaces of the inorganic piezoelectric material 71 extending over the entire surface of the backing material 1, respectively, are bonded with an adhesive or the like. Bond on the surface of 1.
Next, as shown in FIG. 3B, by dicing the inorganic piezoelectric body 71 and the conductive layers 72 and 73 at a pitch P1, a plurality of inorganic substances arranged at an arrangement pitch P1 on the surface of the backing material 1 The piezoelectric element 2 is formed. At this time, in order to completely divide the conductive layer 72 located between the inorganic piezoelectric body 71 and the backing material 1, dicing is performed until reaching the surface portion of the backing material 1. It will be separated from the adjacent inorganic piezoelectric element 2 through the groove 25.

このようにして隣接する無機圧電素子2の間に形成された溝25の内部に充填材24を充填して、図3(C)に示されるように、複数の無機圧電素子2の位置および姿勢を固定した後、これら複数の無機圧電素子2の上に音響整合層3を接合する。音響整合層3は、複数の無機圧電素子2の全体にわたって延びるだけの大きさを有し、複数の無機圧電素子2に対向する面とは反対側の音響整合層3の表面の全面上に導電層74が予め形成されている。
次に、図3(D)に示されるように、導電層74をピッチP2でダイシングすることにより、音響整合層3の表面上に、複数の有機圧電素子4に対応して配列ピッチP2で配列された複数の信号電極層42を形成する。このとき、導電層74を完全にピッチP2で分断するため、ダイシングは、音響整合層3の表面部分に到達するまで行われ、それぞれの信号電極層42は溝31を介して隣接する信号電極層42から分断されることとなる。
Thus, the filling material 24 is filled in the groove 25 formed between the adjacent inorganic piezoelectric elements 2, and as shown in FIG. 3C, the positions and postures of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. Then, the acoustic matching layer 3 is bonded onto the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. The acoustic matching layer 3 has a size sufficient to extend over the whole of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2, and is electrically conductive on the entire surface of the acoustic matching layer 3 opposite to the surface facing the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. Layer 74 is pre-formed.
Next, as shown in FIG. 3D, the conductive layer 74 is diced at a pitch P2, thereby arranging the conductive layer 74 on the surface of the acoustic matching layer 3 at an arrangement pitch P2 corresponding to the plurality of organic piezoelectric elements 4. A plurality of signal electrode layers 42 are formed. At this time, in order to completely divide the conductive layer 74 at the pitch P2, dicing is performed until reaching the surface portion of the acoustic matching layer 3, and each signal electrode layer 42 is adjacent to the signal electrode layer via the groove 31. It will be divided from 42.

さらに、図3(E)に示されるように、複数の信号電極層42の上に導電性接着剤等により有機圧電体41を接合する。有機圧電体41は、複数の信号電極層42の全体にわたって延びるだけの大きさを有し、複数の信号電極層42に対向する面とは反対側の有機圧電体41の表面の全面上に接地電極層43が予め形成されている。これにより、配列ピッチP2で配列された複数の有機圧電素子4が形成される。
その後、複数の有機圧電素子4の接地電極層43の上に保護層5を介して音響レンズ6を接合することにより、図1および図2に示した超音波探触子が製造される。
Further, as shown in FIG. 3E, an organic piezoelectric body 41 is bonded on the plurality of signal electrode layers 42 by a conductive adhesive or the like. The organic piezoelectric body 41 has a size sufficient to extend over the whole of the plurality of signal electrode layers 42, and is grounded on the entire surface of the organic piezoelectric body 41 opposite to the surface facing the plurality of signal electrode layers 42. An electrode layer 43 is formed in advance. Thus, a plurality of organic piezoelectric elements 4 arranged at the arrangement pitch P2 are formed.
Thereafter, the acoustic lens 6 is bonded onto the ground electrode layer 43 of the plurality of organic piezoelectric elements 4 via the protective layer 5, whereby the ultrasonic probe shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.

このように、音響整合層3が、複数に分断されずに、複数の無機圧電素子2の全体にわたって延びるだけの大きさを有しており、また、複数の有機圧電素子4は、これら複数の有機圧電素子4にわたって延在する共通の有機圧電体41および接地電極層43を有しているため、図3(D)に示した導電層74のダイシングを任意のピッチで行うだけで、極めて容易に複数の有機圧電素子4の配列ピッチP2を自由に設定することができる。
複数の有機圧電素子4の配列ピッチP2は、複数の無機圧電素子2の配列ピッチP1に何ら拘束されることなく、導電層74のダイシングのピッチのみで決定される。
このため、使用目的等に最適な構造の超音波探触子を容易に製造して、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。
Thus, the acoustic matching layer 3 is not divided into a plurality of parts and has a size that extends only over the whole of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2, and the plurality of organic piezoelectric elements 4 includes the plurality of organic piezoelectric elements 4. Since the common organic piezoelectric element 41 and the ground electrode layer 43 extending over the organic piezoelectric element 4 are provided, it is extremely easy only by dicing the conductive layer 74 shown in FIG. 3D at an arbitrary pitch. The arrangement pitch P2 of the plurality of organic piezoelectric elements 4 can be freely set.
The arrangement pitch P <b> 2 of the plurality of organic piezoelectric elements 4 is determined only by the dicing pitch of the conductive layer 74 without being restricted by the arrangement pitch P <b> 1 of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2.
For this reason, it is possible to easily manufacture an ultrasonic probe having a structure optimal for a purpose of use and the like and generate a high-quality ultrasonic image.

なお、音響整合層3の全面上に形成されている導電層74をダイシングすることにより複数の信号電極層42を形成したが、これに限るものではなく、例えば、音響整合層3の全面上に任意のピッチで導電層をパターン形成することで、複数の信号電極層42を形成することもできる。   In addition, although the several signal electrode layer 42 was formed by dicing the conductive layer 74 currently formed on the whole surface of the acoustic matching layer 3, it is not restricted to this, For example, on the whole surface of the acoustic matching layer 3 A plurality of signal electrode layers 42 can be formed by patterning the conductive layer at an arbitrary pitch.

また、表面上に導電層74が予め形成された音響整合層3を複数の無機圧電素子2の上に接合したが、これに限るものではなく、複数の無機圧電素子2の上に音響整合層3を接合し、その後、音響整合層3の表面上に導電層74を形成してもよい。
同様に、表面上に接地電極層43が予め形成された有機圧電体41を複数の信号電極層42の上に接合したが、複数の無機圧電素子2の上に有機圧電体41を接合した後、有機圧電体41の表面上に接地電極層43を形成してもよい。
In addition, the acoustic matching layer 3 in which the conductive layer 74 is formed in advance on the surface is bonded onto the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. 3 may be bonded, and then the conductive layer 74 may be formed on the surface of the acoustic matching layer 3.
Similarly, the organic piezoelectric body 41 having the ground electrode layer 43 formed in advance on the surface is bonded on the plurality of signal electrode layers 42. After the organic piezoelectric body 41 is bonded on the plurality of inorganic piezoelectric elements 2, The ground electrode layer 43 may be formed on the surface of the organic piezoelectric body 41.

複数の有機圧電素子4は、必ずしも複数の無機圧電素子2の配列ピッチP1より狭いピッチで配列形成する必要はなく、例えば、図4に示されるように、複数の有機圧電素子4を複数の無機圧電素子2と同じ配列ピッチP1で配列することもできる。さらに、複数の無機圧電素子2の配列ピッチP1より広いピッチで複数の有機圧電素子4を配列してもよい。   The plurality of organic piezoelectric elements 4 do not necessarily have to be arranged at a pitch narrower than the arrangement pitch P1 of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2. For example, as shown in FIG. They can also be arranged with the same arrangement pitch P1 as the piezoelectric elements 2. Further, the plurality of organic piezoelectric elements 4 may be arranged at a pitch wider than the arrangement pitch P1 of the plurality of inorganic piezoelectric elements 2.

1 バッキング材、2 無機圧電素子、3 音響整合層、4 有機圧電素子、5 保護層、6 音響レンズ、21 無機圧電体、22 信号電極層、23 接地電極層、24 充填材、25,31 溝、41 有機圧電体、42 信号電極層、43 接地電極層、71 無機圧電体、72〜74 導電層、P1 複数の無機圧電素子の配列ピッチ、P2 複数の有機圧電素子の配列ピッチ。   1 backing material, 2 inorganic piezoelectric element, 3 acoustic matching layer, 4 organic piezoelectric element, 5 protective layer, 6 acoustic lens, 21 inorganic piezoelectric body, 22 signal electrode layer, 23 ground electrode layer, 24 filler, 25, 31 groove , 41 Organic piezoelectric material, 42 Signal electrode layer, 43 Ground electrode layer, 71 Inorganic piezoelectric material, 72 to 74 conductive layer, P1 Arrangement pitch of a plurality of inorganic piezoelectric elements, P2 Arrangement pitch of a plurality of organic piezoelectric elements.

Claims (10)

バッキング材と、
前記バッキング材の表面上に配列された複数の無機圧電素子と、
前記複数の無機圧電素子の上に配置され且つ前記複数の無機圧電素子にわたって延在する音響整合層と、
前記音響整合層の上に配列された複数の有機圧電素子と
を備えたことを特徴とする超音波探触子。
Backing material,
A plurality of inorganic piezoelectric elements arranged on the surface of the backing material;
An acoustic matching layer disposed on the plurality of inorganic piezoelectric elements and extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements;
An ultrasonic probe comprising: a plurality of organic piezoelectric elements arranged on the acoustic matching layer.
前記複数の有機圧電素子は、
前記複数の有機圧電素子にわたって延在する共通の有機圧電体と、
前記音響整合層に対向する前記有機圧電体の面上に配列され且つ互いに分離された複数の信号電極層と、
前記有機圧電体の他方の面上に配置され且つ前記複数の無機圧電素子にわたって延在する共通の接地電極層と
を含む請求項1に記載の超音波探触子。
The plurality of organic piezoelectric elements are:
A common organic piezoelectric body extending across the plurality of organic piezoelectric elements;
A plurality of signal electrode layers arranged on a surface of the organic piezoelectric body facing the acoustic matching layer and separated from each other;
The ultrasonic probe according to claim 1, further comprising: a common ground electrode layer disposed on the other surface of the organic piezoelectric body and extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements.
前記複数の有機圧電素子は、前記複数の無機圧電素子の配列ピッチと異なるピッチで配列されている請求項1または2に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the plurality of organic piezoelectric elements are arranged at a pitch different from an arrangement pitch of the plurality of inorganic piezoelectric elements. 前記複数の有機圧電素子は、前記複数の無機圧電素子の配列ピッチより狭いピッチで配列されている請求項3に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 3, wherein the plurality of organic piezoelectric elements are arranged at a pitch narrower than an arrangement pitch of the plurality of inorganic piezoelectric elements. 前記複数の無機圧電素子は、
互いに分離された複数の無機圧電体と、
前記複数の無機圧電体の両面にそれぞれ配置された複数の信号電極層および複数の接地電極層と
を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の超音波探触子。
The plurality of inorganic piezoelectric elements are:
A plurality of inorganic piezoelectric bodies separated from each other;
The ultrasonic probe according to claim 1, further comprising: a plurality of signal electrode layers and a plurality of ground electrode layers respectively disposed on both surfaces of the plurality of inorganic piezoelectric bodies.
前記複数の無機圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛またはマグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体からなり、前記有機圧電体は、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体からなる請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波探触子。   The plurality of inorganic piezoelectric bodies are made of lead zirconate titanate or magnesium niobate / lead titanate solid solution, and the organic piezoelectric body is made of polyvinylidene fluoride or polyvinylidene fluoride trifluoride ethylene copolymer. The ultrasonic probe as described in any one of -5. 前記複数の有機圧電素子の上に保護層を介して配置された音響レンズをさらに備えた請求項1〜6のいずれか一項に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 6, further comprising an acoustic lens disposed on the plurality of organic piezoelectric elements via a protective layer. バッキング材の表面上に複数の無機圧電素子を配列形成し、
前記複数の無機圧電素子の上に前記複数の無機圧電素子にわたって延在する音響整合層を接合し、
前記音響整合層の上に複数の有機圧電素子を配列形成する
ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
A plurality of inorganic piezoelectric elements are arrayed on the surface of the backing material,
Bonding an acoustic matching layer extending over the plurality of inorganic piezoelectric elements on the plurality of inorganic piezoelectric elements,
A method of manufacturing an ultrasonic probe, comprising: arranging a plurality of organic piezoelectric elements on the acoustic matching layer.
前記複数の有機圧電素子は、
前記音響整合層の上に互いに分離された複数の信号電極層を配列形成し、
前記複数の信号電極層の上に前記複数の信号電極層にわたって延在する有機圧電体を接合し、
前記有機圧電体の全面上に接地電極層を形成する
ことにより配列形成される請求項8に記載の超音波探触子の製造方法。
The plurality of organic piezoelectric elements are:
A plurality of signal electrode layers separated from each other on the acoustic matching layer;
Bonding an organic piezoelectric body extending over the plurality of signal electrode layers on the plurality of signal electrode layers,
The method for manufacturing an ultrasonic probe according to claim 8, wherein an array is formed by forming a ground electrode layer on the entire surface of the organic piezoelectric body.
前記複数の信号電極層は、前記音響整合層の全面上に導電層を形成した後、前記導電層を任意のピッチでダイシングすることにより配列形成される請求項9に記載の超音波探触子の製造方法。   The ultrasonic probe according to claim 9, wherein the plurality of signal electrode layers are formed by forming a conductive layer on the entire surface of the acoustic matching layer and then dicing the conductive layer at an arbitrary pitch. Manufacturing method.
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