JP2016032572A

JP2016032572A - 音響結合部材の製造方法

Info

Publication number: JP2016032572A
Application number: JP2014156709A
Authority: JP
Inventors: 清瀬　摂内; Setsunai Kiyose; 摂内清瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10
Also published as: US20160031128A1; CN105310716A

Abstract

【課題】２つの部材の結合体でありながら接着剤の膜厚の影響を受けない音響結合部材の製造方法を提供する。【解決手段】第１型７１に、基準平面から高さを有する凸面部、および、凸面部に連続して基準平面内で広がる平坦面部を有する第２型を重ね、凹面部および凸面部の間に第１キャビティを形成し、第１型７１および平坦面部の間に第１キャビティに連続して第１キャビティの空隙厚よりも大きい空隙厚を有する第２キャビティを形成し、第１樹脂材料で第１キャビティおよび第２キャビティを充填する。第１樹脂材料を固める。第１型７１に、平坦な内壁面８５で外皮６４の厚肉部６７に接する第３型８３を重ね、凸面部に応じて外皮６４に形成された窪み８１と内壁面８５との間に空間８４を形成し、第２樹脂材料で該空間８４を充填する。第２樹脂材料を固め、音響結合部材を成型する。【選択図】図９

Description

本発明は音響結合部材の製造方法等に関する。

特許文献１に記述されるように、超音波探触子は音響結合部材の一具体例である音響レンズを備える。音響レンズは二層構造に形成される。第１部材には、超音波振動子に結合される平坦な結合面と、結合面に平行な母線を有する外向きの部分円筒面とが規定される。部分円筒面には、部分円筒面に沿って湾曲し部分円筒面の外皮６４を形成する第２部材が結合される。

特開２０１０−２１３９８３号公報

第２部材は第１部材の部分円筒面に接着剤で接着される。第２部材には第１部材の部分円筒面に倣った部分円筒面の窪みが形成される。第１部材の部分円筒面または窪みに接着剤が塗布される。脱泡後に両者は貼り合わせられる。接着剤は流動体であることから、第１部材の部分円筒面と窪みとの間に均一な膜厚で接着剤を挟み込むことは難しい。接着剤の膜厚の変動は音響結合部材の音響特性に影響してしまう。ここで、例えば特許文献２では二層構造の実現にあたって基体の表面にウレタン樹脂コート層が塗布される。しかしながら、ウレタン樹脂コート層は被覆膜であって、薄肉部の輪郭から連続して外側に広がって薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部を有することはできない。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、２つの部材の結合体でありながら接着剤の膜厚の影響を受けない音響結合部材の製造方法は提供されることができる。

（１）本発明の一態様は、凹面部を有する第１型に、基準平面から高さを有する凸面部、および、前記凸面部に連続して前記基準平面内で広がる平坦面部を有する第２型を重ね、前記凹面部および前記凸面部の間に第１キャビティを、前記第１型および前記平坦面部の間に前記第１キャビティに連続して前記第１キャビティの空隙厚よりも大きい空隙厚を有する第２キャビティを形成し、前記第１キャビティおよび前記第２キャビティを第１樹脂材料で充填する工程と、前記第１樹脂材料を固めて、前記第１キャビティ内に位置する薄肉部、および、前記第２キャビティ内に位置し、前記薄肉部の輪郭から連続して外側に広がって前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部を有する樹脂体を成型する工程と、前記第１型に、平坦な内壁面で前記樹脂体の前記厚肉部に接する第３型を重ね、前記凸面部に応じて前記樹脂体に形成された窪みと前記内壁面との間に空間を形成し、該空間を第２樹脂材料で充填する工程と、前記樹脂体に連続するように前記第２樹脂材料を固めて、音響結合部材を成型する工程とを備える音響結合部材の製造方法に関する。

第２樹脂材料は第１樹脂材料の樹脂体に連続して固まる。その結果、第２樹脂材料は樹脂体の窪みに倣った形状で硬化することができる。第２樹脂材料の固化と同時に第２樹脂材料の硬化物は第１樹脂材料の樹脂体に結合される。したがって、樹脂体と硬化物との間で接着層の形成は回避されることができる。こうして２つの部材の結合体でありながら、音響結合部材は接着剤の影響から免れることができる。接着剤の膜厚の影響を受けない音響結合部材の製造方法は提供される。

（２）前記第１樹脂材料の硬化後に前記第１型から前記第２型を外し、前記第１型上に前記樹脂体を維持したまま前記第１型に前記第３型を重ねてもよい。第１型から第２型が外され、第１型に第３型が重ねられる際に、成型された樹脂体は第１型から離型されずに第１型上に保持される。第２樹脂材料の硬化にあたって、そのまま第１型が利用されることから、型の利用効率は高められる。製造コストは抑制される。

（３）あるいは、前記第１樹脂材料の硬化後に前記第１型から前記樹脂体を離型し、前記第１型と同一形状のキャビティ面を有する型に前記樹脂体を載せ替えてもよい。成型された樹脂体は第１型から離型される。樹脂体は第１型から次の型に載せ替えられる。載せ替え後、第３型が重ねられる。第１型の運搬の手間は省略されることができる。

（４）前記第１型および前記第２型の間で前記樹脂体の輪郭から外側にバリが形成されてもよい。離型にあたってバリは利用されることができる。樹脂体は第１型から簡単に外されることができる。離型後、バリは除去されればよい。

（５）音響結合部材の製造方法は、前記第１型に倣った前記樹脂体の表面に第３樹脂材料を塗布する工程をさらに備えてもよい。第３樹脂材料の硬化物は樹脂体の表面を保護する。

（６）前記凸面部は、前記基準平面に平行な母線を有する部分円筒面であって、前記第１型に規定されて前記母線に平行な母線を有する部分円筒面の窪みである前記凹面部に向き合わせられて、前記第１型との間に前記第１キャビティを区画してもよい。音響結合部材は音響レンズとして機能する。

（７）前記厚肉部は前記薄肉部の周囲を囲む枠形に形成されてもよい。厚肉部は薄肉部に比べて破れにくい。薄肉部の縁は厚肉部で途切れなく囲まれることから、例えば離型にあたって薄肉部の破損は十分に回避されることができる。

（８）本発明の他の態様は、第１樹脂材料で形成されて、基準平面から隔てられた位置で基準平面に沿って広がる薄肉部と、前記第１樹脂材料で形成されて前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有し、前記薄肉部の輪郭から連続して外側に広がって前記基準平面に接する平坦面を規定する厚肉部と、前記第１樹脂材料と相違する第２樹脂材料で形成されて、前記基準平面および前記薄肉部の間の空間を満たし前記薄肉部に密着する連結部とを備える音響結合部材に関する。

第２樹脂材料の連結部は第１樹脂材料の薄肉部に直接に結合される。したがって、薄肉部と連結部との間で接着層の形成は回避されることができる。第１樹脂材料および第２樹脂材料の結合体でありながら、音響結合部材は接着剤の影響から免れることができる。接着剤の膜厚の影響を受けない音響結合部材は提供される。

（９）前記第２樹脂材料は前記第１樹脂材料に比べて小さい値のショア硬度を有すればよい。音響結合部材は薄肉部で対象物に接触する。超音波は薄肉部および連結部を伝播する。薄肉部は連結部に比べて大きい値のショア硬度を有することから、薄肉部は連結部に比べて高い耐摩耗性を発揮することができる。

（１０）前記第２樹脂材料は前記第１樹脂材料に比べて小さい値の量でフィラーを含有してもよい。フィラーの減量に応じて第２樹脂材料では音響インピーダンスは低減されることができる。したがって、音響結合部材では、全体が第１樹脂材料で形成される場合に比べて、全体として音響インピーダンスは低減される。伝播する超音波は増大する。超音波の感度は高められることができる。

（１１）前記厚肉部は前記薄肉部の周囲を囲む枠形に形成されてもよい。厚肉部は薄肉部に比べて破れにくい。薄肉部の縁は厚肉部で途切れなく囲まれることから、例えば離型にあたって薄肉部の破損は十分に回避されることができる。

（１２）前記基準平面と反対側の前記薄肉部の表面は前記基準平面に平行な母線を有する部分円筒面で形成されてもよい。音響結合部材は音響レンズとして機能する。

（１３）音響結合部材はプローブに組み込まれて利用されることができる。このとき、プローブは、音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスを支持する筐体とを備えればよい。

（１４）音響結合部材は電子機器に組み込まれて利用されることができる。このとき、電子機器は、音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続されて、前記超音波デバイスの出力を処理する処理部とを備えればよい。

（１５）音響結合部材は超音波画像装置に組み込まれて利用されることができる。このとき、超音波画像装置は、音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続されて、前記超音波デバイスの出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えればよい。

一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置を概略的に示す外観図である。一実施形態に係る超音波デバイスの拡大平面図である。図１のＡ−Ａ線に沿った一実施形態に係る超音波デバイスの部分断面図である。音響レンズの拡大断面斜視図である。第１型の形状を概略的に示す斜視図である。第２型の形状を概略的に示す斜視図である。第１型に重ねられた第２型を概略的に示す断面図である。第１樹脂材料の硬化後に第１型に保持される外皮を概略的に示す断面図である。第１型に重ねられた第３型を概略的に示す断面図である。第１樹脂材料の硬化後に第１型からいちど離型された外皮を概略的に示す断面図である。図４に対応し、他の実施形態に係る音響レンズの拡大断面斜視図である。図３に対応し、他の実施形態に係る超音波デバイスの部分断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（１）超音波診断装置の全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る電子機器の一具体例すなわち超音波診断装置（超音波画像装置）１１の構成を概略的に示す。超音波診断装置１１は装置端末（処理部）１２と超音波プローブ（プローブ）１３とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル（表示装置）１５が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。

超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６には超音波デバイスユニットＤＶが嵌め込まれる。超音波デバイスユニットＤＶは超音波デバイス１７を備える。超音波デバイス１７は音響レンズ（音響結合部材）１８を備える。音響レンズ１８の外表面には部分円筒面１８ａが形成される。部分円筒面１８ａは平板部１８ｂで囲まれる。平板部１８ｂの外周は全周で途切れなく筐体１６に結合される。こうして平板部１８ｂは筐体の一部として機能する。音響レンズ１８は例えばシリコーン樹脂から形成される。音響レンズ１８は生体の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。超音波デバイス１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。

図２は超音波デバイス１７の平面図を概略的に示す。超音波デバイス１７は基体２１を備える。基体２１の表面（第１面）には素子アレイ２２が形成される。素子アレイ２２はアレイ状に配置された薄膜型超音波トランスデューサー素子（以下「素子」という）２３の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリクスで形成される。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の素子２３群は奇数列の素子２３群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列および偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。

個々の素子２３は振動膜２４を備える。図２では振動膜２４の膜面に直交する方向の平面視（基板の厚み方向からの平面視）で振動膜２４の輪郭が点線で描かれる。振動膜２４上には圧電素子２５が形成される。圧電素子２５は上電極２６、下電極２７および圧電体膜２８で構成される。個々の素子２３ごとに上電極２６および下電極２７の間に圧電体膜２８が挟まれる。これらは下電極２７、圧電体膜２８および上電極２６の順番で重ねられる。超音波デバイス１７は１枚の超音波トランスデューサー素子チップ（基板）として構成される。

基体２１の表面には複数本の第１導電体２９が形成される。第１導電体２９は配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の素子２３ごとに１本の第１導電体２９が割り当てられる。１本の第１導電体２９は配列の行方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２８に共通に接続される。第１導電体２９は個々の素子２３ごとに上電極２６を形成する。第１導電体２９の両端は１対の引き出し配線３１にそれぞれ接続される。引き出し配線３１は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、全ての第１導電体２９は同一長さを有する。こうしてマトリクス全体の素子２３に共通に上電極２６は接続される。第１導電体２９は例えばイリジウム（Ｉｒ）で形成されることができる。ただし、第１導電体２９にはその他の導電材が利用されてもよい。

基体２１の表面には複数本の第２導電体３２が形成される。第２導電体３２は配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の素子２３ごとに１本の第２導電体３２が割り当てられる。１本の第２導電体３２は配列の列方向に並ぶ素子２３の圧電体膜２８に共通に配置される。第２導電体３２は個々の素子２３ごとに下電極２７を形成する。第２導電体３２には例えばチタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）およびチタン（Ｔｉ）の積層膜が用いられることができる。ただし、第２導電体３２にはその他の導電材が利用されてもよい。

列ごとに素子２３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてリニアスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の素子２３は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。上電極２６および下電極２７の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリクス全体の素子２３に共通に下電極が接続される一方で、配列の列ごとに共通に素子２３に上電極が接続されてもよい。

基体２１の輪郭は、相互に平行な１対の直線で仕切られて対向する第１辺２１ａおよび第２辺２１ｂを有する。第１辺２１ａと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ３３ａが配置される。第２辺２１ｂと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ３３ｂが配置される。第１端子アレイ３３ａは第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ３３ｂは第２辺２１ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ３３ａは１対の上電極端子３４および複数の下電極端子３５で構成される。同様に、第２端子アレイ３３ｂは１対の上電極端子３６および複数の下電極端子３７で構成される。１本の引き出し配線３１の両端にそれぞれ上電極端子３４、３６は接続される。引き出し配線３１および上電極端子３４、３６は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体３２の両端にそれぞれ下電極端子３５、３７は接続される。第２導電体３２および下電極端子３５、３７は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基体２１の輪郭は矩形に形成される。基体２１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。

基体２１には第１フレキシブルプリント配線板（以下「第１配線板」という）３８が連結される。第１配線板３８は第１端子アレイ３３ａに覆い被さる。第１配線板３８の一端には上電極端子３４および下電極端子３５に個別に対応して導電線すなわち第１信号線３９が形成される。第１信号線３９は上電極端子３４および下電極端子３５に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、基体２１には第２フレキシブルプリント配線板（以下「第２配線板」という）４１が覆い被さる。第２配線板４１は第２端子アレイ３３ｂに覆い被さる。第２配線板４１の一端には上電極端子３６および下電極端子３７に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４２が形成される。第２信号線４２は上電極端子３６および下電極端子３７に個別に向き合わせられ個別に接合される。

（２）超音波デバイスの構成
図３に示されるように、基体２１は基板４４および被覆膜４５を備える。基板４４の表面に被覆膜４５が一面に形成される。基板４４には個々の素子２３ごとに開口部４６が形成される。開口部４６は基板４４に対してアレイ状に配置される。個々の開口部４６は素子２３ごとに裏側（反対側）の面（第２面）に開口する。開口部４６が配置される領域の輪郭は素子アレイ２２の輪郭に相当する。隣接する２つの開口部４６の間には仕切り壁４７が区画される。隣接する開口部４６は仕切り壁４７で仕切られる。仕切り壁４７の壁厚みは開口部４６の間隔に相当する。仕切り壁４７は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みは２つの壁面の距離に相当する。すなわち、壁厚みは壁面に直交して壁面の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。基板４４は例えばシリコン基板で形成されればよい。

被覆膜４５は、基板４４の表面に積層される酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層４８と、酸化シリコン層４８の表面に積層される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）層４９とで構成される。被覆膜４５は開口部４６の空間を塞ぐ。こうして開口部４６の輪郭に対応して被覆膜４５の一部が振動膜２４を形成する。振動膜２４は、被覆膜４５のうち、開口部４６に臨むことから基板４４の厚み方向に膜振動することができる部分である。酸化シリコン層４８の膜厚は共振周波数に基づき決定されることができる。

振動膜２４の表面に下電極２７、圧電体膜２８および上電極２６が順番に積層される。圧電体膜２８は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。圧電体膜２８にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、第１導電体２９の下で圧電体膜２８は完全に第２導電体３２を覆う。圧電体膜２８の働きで第１導電体２９と第２導電体３２との間で短絡は回避されることができる。

基体２１の表面には音響整合層５１が積層される。音響整合層５１は素子アレイ２２を覆う。音響整合層５１の膜厚は振動膜２４の共振周波数に応じて決定される。音響整合層５１には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。音響整合層５１上に音響レンズ１８が配置される。音響レンズ１８は部分円筒面１８ａの裏側の平面で音響整合層５１の表面に密着する。音響レンズ１８は音響整合層５１の働きで基体２１に接着される。部分円筒面１８ａの母線は第１導電体２９に平行に位置づけられる。部分円筒面１８ａの曲率は、１筋の第２導電体３３に接続される１列の素子２３から発信される超音波の焦点位置に応じて決定される。

基体２１の裏面にはバッキング材としての補強板５３が結合される。補強板５３は平板形状に形成される。補強板５３の表面に基体２１の裏面が重ねられる。補強板５３の表面は基体２１の裏面に接合される。こうした接合にあたって補強板５３は基体２１に接着剤で接着されてもよい。補強板５３は基体２１の剛性を補強する。補強板５３の働きで基体２１の表面では平面度は良好に確保される。補強板５３は例えばリジッドな基材を備えることができる。そうした基材は例えば４２アロイ（鉄ニッケル合金）といった金属材料から形成されればよい。

超音波デバイスユニットＤＶは配線基板５５を備える。配線基板５５は超音波デバイス１７に結合される。配線基板５５は、平面ＰＬ内で広がる平面部５５ａと、平面部５５ａから窪んだ凹部５６とを有する。凹部５６は平面視で基体２１の輪郭を象る。凹部５６に超音波デバイス１７は受け入れられる。ここでは、超音波デバイス１７の平面部５５ａは配線基板５５の平面ＰＬ内に含まれる。こうして超音波デバイス１７は平面ＰＬに面一に合わせ込まれる。超音波デバイス１７は配線基板５５に樹脂材で固定されてもよい。

配線基板５５には配線パターン５７が形成される。超音波デバイス１７の第１配線板３８および第２配線板４１は配線パターン５７に接続される。配線パターン５７は第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂを備える。第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは配線基板５５の平面ＰＬに形成される。個々の第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは個々の第１信号線３９および第２信号線４２に対応して配置される。第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂは例えば銅といった導電材から形成されればよい。個々の第１導電パッド５８ａおよび第２導電パッド５８ｂには対応の第１信号線３９および第２信号線４２が接合される。

第１配線板３８の一端は配線基板５５の平面ＰＬよりも高い位置で超音波デバイス１７に重ねられ接続される。第１配線板３８は超音波デバイス１７上の一端から第１方向ＤＲ１に延びる。第１配線板３８の他端は配線基板５５の平面ＰＬに重ねられ接続される。第１配線板３８は第１導電パッド５８ａの厚み分を挟んで平面ＰＬに重なる。同様に、第２配線板４１の一端は配線基板５５の平面ＰＬよりも高い位置で超音波デバイス１７に重ねられ接続される。第２配線板４１は超音波デバイス１７上の一端から第２方向ＤＲ２に延びる。第２方向ＤＲ２が第１方向ＤＲ１に逆向きである。第２配線板４１の他端は配線基板５５の平面ＰＬに重ねられ接続される。第２配線板４１は第２導電パッド５８ｂの厚み分を挟んで平面ＰＬに重なる。

配線基板５５の裏面には第１コネクター５９ａおよび第２コネクター５９ｂが配置される。第１コネクター５９ａは第１導電パッド５８ａにビア６１ａで接続される。第２コネクター５９ｂは第２導電パッド５８ｂにビア６１ｂで接続される。ビア６１ａ、６１ｂは配線基板５５の表面から裏面に貫通する。第１コネクター５９ａおよび第２コネクター５９ｂにそれぞれ接続される配線６２ａ、６２ｂでケーブル１４は形成される。

図４に示されるように、音響レンズ１８は二層構造に形成される。二層構造の音響レンズ１８は外皮６４と連結体（連結部）６５とを有する。外皮６４は第１樹脂材料から形成される。第１樹脂材料には例えばミラブル型シリコーンゴムが用いられる。ここでは、ミラブル型シリコーンゴムは、例えばビニル基を含むジメチルポリシロキサン構造のシリコーンゴム、シリカおよび加硫剤を含有することができる。具体的には、シリカはシリコーンゴムに対する質量比４０質量％以上５０質量％以下の重量平均粒子径１５μｍ〜３０μｍのシリカ粒子で混入されればよい。加硫剤には例えば２，５−ジメチル−２，５−ジターシャリーブチルパーオキシシヘキサンが用いられればよい。連結体６５は第２樹脂材料から形成される。第２樹脂材料は第１樹脂材料から相違する。第２樹脂材料には例えばシリカなどのフィラーを含有しないＲＴＶシリコーンゴムが用いられる。ここでは、レジン剤の混入はできるだけ回避される。第２樹脂材料の硬化物は第１樹脂材料の硬化物に比べて超音波に対して低減衰を示す。第２樹脂材料の硬化物は第１樹脂材料の硬化物に比べて小さい値のショア硬度を有する。

外皮６４は薄肉部６６と厚肉部６７とで形成される。薄肉部６６は基準平面ＲＦから隔てられた位置で基準平面ＲＦに沿って広がる。薄肉部６６の外表面は部分円筒面１８ａを規定する。部分円筒面１８ａは基準平面ＲＦに平行な母線を有する。薄肉部６６の内側面６６ａは同様に部分円筒面を形成する。内側面６６ａは部分円筒面１８ａの母線に平行な母線を有する。薄肉部６６は素子アレイ２２の領域を覆う。薄肉部６６の肉厚ｔｔは例えば外表面（１８ａ）と内側面６６ａとで曲率半径の差分から導き出されることができる。

厚肉部６７は薄肉部６６の輪郭から連続して外側に広がる。素子アレイ２２の領域の外側に厚肉部６７は配置される。素子アレイ２２の領域の外側で厚肉部６７は基準平面ＲＦに接する平坦面６７ａを規定する。厚肉部６７は薄肉部６６の肉厚ｔｔよりも大きい肉厚ｔｆを有する。厚肉部６７の肉厚ｔｆは基準平面ＲＦからの厚みで測定されればよい。ここでは、厚肉部６７は薄肉部６６の周囲を囲む枠形に形成される。厚肉部６７は前述の平板部１８ｂを形成する。薄肉部６６の内側面６６ａと基準平面ＲＦとの間には空間が区画される。

連結体６５は薄肉部６６の内側面６６ａと基準平面ＲＦとの間の空間を満たす。連結体６５は薄肉部６６の内側面６６ａに密着する。連結体６５と薄肉部６６との間で気泡の混入は排除される。

（３）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。超音波の送信にあたって圧電素子２５にはパルス信号が供給される。パルス信号は下電極端子３５、３７および上電極端子３４、３６を通じて列ごとに素子２３に供給される。個々の素子２３では下電極２７および上電極２６の間で圧電体膜２８に電界が作用する。圧電体膜２８は超音波の周波数で振動する。圧電体膜２８の振動は振動膜２４に伝わる。こうして振動膜２４は超音波振動する。その結果、被検体（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波ビームは発せられる。

超音波の反射波は振動膜２４を振動させる。振動膜２４の超音波振動は所望の周波数で圧電体膜２８を超音波振動させる。圧電素子２５の圧電効果に応じて圧電素子２５から電圧が出力される。個々の素子２３では上電極２６と下電極２７との間で電位が生成される。電位は下電極端子３５、３７および上電極端子３４、３６から電気信号として出力される。こうして超音波は検出される。

超音波の送信および受信は繰り返される。その結果、リニアスキャンやセクタースキャンは実現される。スキャンが完了すると、出力信号のデジタル信号に基づき画像が形成される。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。

第２樹脂材料の連結体６５は第１樹脂材料の薄肉部６６に直接に結合される。したがって、薄肉部６６と連結体６５との間で接着層の形成は回避されることができる。第１樹脂材料および第２樹脂材料の結合体でありながら、音響レンズ１８は接着剤の影響から免れることができる。接着剤の膜厚の影響を受けない音響レンズ１８は提供される。

第２樹脂材料は第１樹脂材料に比べて小さい値のショア硬度を有する。音響レンズ１８は部分円筒面１８ａで対象物に接触する。超音波は薄肉部６６および連結体６５を伝播する。薄肉部６６は連結体６５に比べて大きい値のショア硬度を有することから、薄肉部６６は連結体６５に比べて高い耐摩耗性を発揮することができる。

第２樹脂材料は第１樹脂材料に比べて小さい値の量でフィラーを含有する。フィラーの減量に応じて第２樹脂材料では音響インピーダンスは低減されることができる。したがって、音響レンズ１８では、全体が第１樹脂材料で形成される場合に比べて、全体として音響インピーダンスは低減される。伝播する超音波は増大する。超音波の感度は高められることができる。

厚肉部６７は薄肉部６６の周囲を囲む枠形に形成される。厚肉部６７は薄肉部６６に比べて破れにくい。薄肉部６６の縁は厚肉部６７で途切れなく囲まれることから、例えば離型にあたって薄肉部６６の破損は十分に回避されることができる。

（４）音響レンズの製造方法
次に音響レンズ１８の製造方法を詳述する。音響レンズ１８の製造にあたって圧縮成型は利用される。第１型７１および第２型７２が用意される。第１型７１および第２型７２は金属材料から成形されればよい。図５に示されるように、第１型７１には音響レンズ１８の形状を象った空間７３が区画される。空間７３は平面７４から窪む。音響レンズ１８の基準平面ＲＦは第１型７１の平面７４に重なる。空間７３は、平面７４から窪んで音響レンズ１８の平板部１８ｂを象る平板空間７３ａと、平板空間７３ａからさらに窪んで部分円筒面１８ａを象る窪み７３ｂとで構成される。窪み７３ｂは、平面７４に平行な母線を有する部分円筒面で区画される。第１型７１には、１つの空間７３だけが区画されてもよく、図示されるように複数の空間７３が並べられてもよい。空間７３には第１樹脂材料の流動体が供給される。

図６に示されるように、第２型７２は第１型７１の空間７３に対応して個別に凸面部７５を有する。凸面部７５は第２型７２の基準平面７６から高さを有して出っ張る。凸面部７５は基準平面７６に平行な母線を有する部分円筒面で区画される。第２型７２が第１型７１に重ねられる際に、凸面部７５の母線は窪み７３ｂの母線に平行に位置する。凸面部７５は窪み７３ｂの湾曲面に向き合わせられる。

第２型７２には、凸面部７５に連続して基準平面７６内で広がる平坦面部７７が規定される。平坦面部７７は第１型７１の空間７３に対応して輪郭を有する。第２型７２が第１型７１に重ねられると、平坦面部７７の輪郭線は空間７３の輪郭線に重なる。

図７に示されるように、第１型７１に第２型７２が重ねられると、第１型７１の空間７３は第２型７２の平坦面部７７で閉じられる。空間７３は密閉される。閉じられた空間７３内は第１樹脂の流動体で満たされる。第２型７２の凸面部７５は第１型７１の空間７３に進入する。凸面部７５は窪み７３ｂの湾曲面に向き合わせられる。窪み７３ｂの湾曲面と凸面部７５との間には第１樹脂材料で満たされた第１キャビティ７８が形成される。同様に、窪み７３ｂの周囲で第１型７１および平坦面部７７の間に、第１樹脂材料で満たされた第２キャビティ７９が形成される。第２キャビティ７９は第１キャビティ７８に連続する。第２キャビティ７９の空隙厚ｔｆは第１キャビティ７８の空隙厚ｔｔよりも大きい。

その後、第１樹脂材料は固められる。図８に示されるように、外皮（樹脂体）６４は成型される。外皮６４は、第１キャビティ７８内に位置する薄肉部６６、および、第２キャビティ７９内に位置する厚肉部６７を有する。厚肉部６７は、薄肉部６６の輪郭から連続して外側に広がる。厚肉部６７の肉厚ｔｆは薄肉部６６の肉厚ｔｔよりも大きい。第１樹脂材料の硬化後に、第１型７１から第２型７２は外される。凸面部７５の働きで外皮６４には窪み８１が形成される。窪み８１の湾曲面は凸面部７５の部分円筒面を反映する。このとき、第１型７１および第２型７２の間で空間７３の周囲に第１樹脂材料は溢れ出る。溢れ出た第１樹脂材料はバリ８２を形成する。

図９に示されるように、第１型７１に第３型８３は重ねられる。第３型８３の重ね合わせに先立って、外皮６４の窪み８１には第２樹脂材料の流動体が供給される。第３型８３は平坦な内壁面８４で外皮６４の厚肉部６７に接する。第１型７１に第３型８３が重ねられると、外皮６４の窪み８１は内壁面８４で閉じられる。窪み８１は密閉される。閉じられた空間８５内は第２樹脂材料で満たされる。外皮６４の窪み８１と第３型８３の内壁面８４との間には第２樹脂材料で満たされた空間８５が形成される。

その後、第２樹脂材料は固められる。第２樹脂材料は外皮６４に連続して固まる。連結体６５が形成される。こうして音響レンズ１８は成型される。第３型８３は第１型７１から外される。続いて第１型７１から音響レンズ１８は離型される。離型にあたって作業者はバリ８２を掴むことができる。したがって、音響レンズ１８は簡単に第１型７１から外されることができる。離型後、バリ８２は除去される。

第２樹脂材料は外皮６４の窪み８１に倣った形状で硬化する。第２樹脂材料の固化と同時に第２樹脂材料の硬化物は第１樹脂材料の外皮６４に結合される。したがって、外皮６４と連結体６５との間で接着層の形成は回避されることができる。こうして外皮６４および連結体６５の結合体でありながら、音響レンズ１８は接着剤の影響から免れることができる。接着剤の膜厚の影響を受けない音響レンズ１８の製造方法は提供される。

この製造方法では、第１樹脂材料の硬化後に第１型７１から第２型７２が外され、第１型７１上に外皮６４が維持されたまま第１型７１に第３型８３が重ねられる。成型された外皮６４は第１型７１から離型されずに第１型７１上に保持される。第２樹脂材料の硬化にあたって、そのまま第１型７１が利用されることから、型の利用効率は高められる。製造コストは抑制される。

ここでは、外皮６４の厚肉部６７は薄肉部６６の周囲を囲む枠形に形成される。厚肉部６７は薄肉部６６に比べて破れにくい。薄肉部６６の縁は厚肉部６７で途切れなく囲まれることから、例えば離型にあたって薄肉部６６の破損は効果的に回避されることができる。

この製造方法では、第１樹脂材料の硬化後に第１型７１から外皮６４がいちど離型されてもよい。この場合には、例えば図１０に示されるように、第２樹脂材料の連結体６５の成型にあたって第４型８６が用いられればよい。第４型８６は第１型７１と同一形状のキャビティ面８７を有する。第４型８６のキャビティ面８７は第１型７１の空間７３と同一形状の空間を区画する。第４型８６に外皮６４は載せ替えられる。その後、外皮６４の窪み８１に第２樹脂材料は供給される。第２樹脂材料が供給されると、第４型８６に第３型８３が重ねられる。この方法では、成型された外皮６４は第１型７１からいちど離型される。外皮６４は第１型から第４型８６に載せ替えられる。載せ替え後、第３型８３が重ねられる。第１型７１の運搬の手間は省略されることができる。

（５）他の実施形態に係る音響レンズ
図１１に示されるように、部分円筒面１８ａの形成にあたって外皮６４の外表面には第３樹脂材料の被覆膜が形成されてもよい。被覆膜は例えばウレタンコート層で形成されることができる。ウレタンコート層は音響レンズ１８の表面を摩耗から保護する。こうした被覆膜の形成にあたって第１型７１に倣った外皮６４の表面に第３樹脂材料は塗布されればよい。第３樹脂材料は均一な膜厚で固められればよい。

（６）音響レンズに代わる音響結合部材
図１２に示されるように、超音波ビームの収束にあたって音響レンズ１８に代えて素子２３のスキャン動作が利用されてもよい。この場合には、配列の列方向に複数の素子２３に共通に接続される第２導電体３２に代えて、個々の素子２３ごとに信号線は形成される。素子アレイ２２には音響整合層５２を介して音響結合部材９２が結合される。音響結合部材９２は二層構造で形成される。音響結合部材９２は外皮９３と連結体（連結部）９４とを備える。外皮９３は前述と同様に第１樹脂材料から形成される。連結体９４は前述と同様に第２樹脂材料から形成される。外皮９３は薄肉部９５と厚肉部９６とを有する。薄肉部９５は平板形状に形作られる。連結体９４は同様に平板形状に形作られる。連結体９４に薄肉部９５は重ねられる。薄肉部９５に連結体９４は密着する。その他の構造は前述の超音波デバイス１７と同様である。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、超音波診断装置１１や装置端末１２、超音波プローブ１３、ディスプレイパネル１５、筐体１６、基体２１、素子２３、第１および第２配線板３８、４１、音響整合層５１等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１電子機器としての超音波画像装置（超音波診断装置）、１２処理部（装置端末）、１３プローブ（超音波プローブ）、１５表示装置（ディスプレイパネル）、１６筐体、１７超音波デバイス、１８音響結合部材（音響レンズ）、６５連結部（連結体）、６６薄肉部、６７厚肉部、６７ａ平坦面、７１第１型、７２第２型、７３空間、７３ｂ凹面部（窪み）、７５凸面部、７６基準平面、７７平坦面部、７８第１キャビティ、７９第２キャビティ、８１窪み、８２バリ、８３第３型、８６第４型、８７キャビティ面、８８空間、９１被覆膜、９２音響結合部材、９４連結部（連結体）、９５薄肉部、９６厚肉部、ＲＦ基準平面。

Claims

凹面部を有する第１型に、基準平面から高さを有する凸面部、および、前記凸面部に連続して前記基準平面内で広がる平坦面部を有する第２型を重ね、前記凹面部および前記凸面部の間に第１キャビティを、前記第１型および前記平坦面部の間に前記第１キャビティに連続して前記第１キャビティの空隙厚よりも大きい空隙厚を有する第２キャビティを形成し、前記第１キャビティおよび前記第２キャビティを第１樹脂材料で充填する工程と、
前記第１樹脂材料を固めて、前記第１キャビティ内に位置する薄肉部、および、前記第２キャビティ内に位置し、前記薄肉部の輪郭から連続して外側に広がって前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有する厚肉部を有する樹脂体を成型する工程と、
前記第１型に、平坦な内壁面で前記樹脂体の前記厚肉部に接する第３型を重ね、前記凸面部に応じて前記樹脂体に形成された窪みと前記内壁面との間に空間を形成し、該空間を第２樹脂材料で充填する工程と、
前記樹脂体に連続するように前記第２樹脂材料を固めて、音響結合部材を成型する工程と、
を備えることを特徴とする音響結合部材の製造方法。
請求項１に記載の製造方法において、前記第１樹脂材料の硬化後に前記第１型から前記第２型を外し、前記第１型上に前記樹脂体を維持したまま前記第１型に前記第３型を重ねることを特徴とする製造方法。
請求項１に記載の製造方法において、前記第１樹脂材料の硬化後に前記第１型から前記樹脂体を離型し、前記第１型と同一形状のキャビティ面を有する型に前記樹脂体を載せ替えることを特徴とする製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、前記第１型および前記第２型の間で前記樹脂体の輪郭から外側にバリが形成されることを特徴とする製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法において、前記第１型に倣った前記樹脂体の表面に第３樹脂材料を塗布する工程をさらに備えることを特徴とする製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法において、前記凸面部は、前記基準平面に平行な母線を有する部分円筒面であって、前記第１型に規定されて前記母線に平行な母線を有する部分円筒面の窪みである前記凹面部に向き合わせられて、前記第１型との間に前記第１キャビティを区画することを特徴とする製造方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法において、前記厚肉部は前記薄肉部の周囲を囲む枠形に形成されることを特徴とする製造方法。
第１樹脂材料で形成されて、基準平面から隔てられた位置で基準平面に沿って広がる薄肉部と、
前記第１樹脂材料で形成されて前記薄肉部の肉厚よりも大きい肉厚を有し、前記薄肉部の輪郭から連続して外側に広がって前記基準平面に接する平坦面を規定する厚肉部と、
前記第１樹脂材料と相違する第２樹脂材料で形成されて、前記基準平面および前記薄肉部の間の空間を満たし前記薄肉部に密着する連結部と、
を備えることを特徴とする音響結合部材。
請求項８に記載の音響結合部材において、前記第２樹脂材料は前記第１樹脂材料に比べて小さい値のショア硬度を有することを特徴とする音響結合部材。
請求項８または９に記載の音響結合部材において、前記第２樹脂材料は前記第１樹脂材料に比べて小さい値の量でフィラーを含有することを特徴とする音響結合部材。
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の音響結合部材において、前記厚肉部は前記薄肉部の周囲を囲む枠形に形成されることを特徴とする音響結合部材。
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の音響結合部材において、前記基準平面と反対側の前記薄肉部の表面は前記基準平面に平行な母線を有する部分円筒面で形成されることを特徴とする音響結合部材。
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスを支持する筐体とを備えることを特徴とするプローブ。
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続されて、前記超音波デバイスの出力を処理する処理部とを備えることを特徴とする電子機器。
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の音響結合部材と、前記音響結合部材に結合される超音波デバイスと、前記超音波デバイスに接続されて、前記超音波デバイスの出力を処理し、画像を生成する処理部と、前記画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像装置。