JP2615517B2 - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents

超音波探触子の製造方法

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JP2615517B2 JP3186139A JP18613991A JP2615517B2 JP 2615517 B2 JP2615517 B2 JP 2615517B2 JP 3186139 A JP3186139 A JP 3186139A JP 18613991 A JP18613991 A JP 18613991A JP 2615517 B2 JP2615517 B2 JP 2615517B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用超音波診断装置
に使用する電子走査式用の超音波探触子の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の超音波探触子の構成を示
している。図3(a)において、1は超音波を放射し、
あるいは超音波を受信する超音波振動子、2は超音波振
動子1の前面と一側端面および背面の一部を覆うように
設けられている負極電極、3は超音波振動子1の背面を
覆うように設けられている正極電極、4は負極電極2の
前面に接着等により形成された音響整合層である。 図
3(b)において、6は負極電極2に超音波信号を供給
する導体、7は正極電極に超音波信号を供給する導体で
ある。これらの導体6、7は所望のピッチの電極形状を
エッチング加工した金属薄板またはパターンニングされ
たフレキシブルプリント配線板などが用いられ、負極電
極2および正極電極3に半田付けもしくは導電性接着剤
などにより電気的導通が得られるように接続されてい
る。
【0003】8は超音波振動子1の背面に形成された背
面負荷材であり、あらかじめ整形加工された背面負荷材
を接着したり、未硬化状態の熱硬化性樹脂を流し込み硬
化させる等の方法により形成される。
【0004】この後、スライシングマシンなどの高速回
転する切断砥石(図示せず)などにより超音波振動子1
の前面から音響整合層4、負極電極2、超音波振動子
1、正極電極3および背面負荷材8の一部にまで達する
溝を、導体6、7のピッチに合わせて形成し、短冊状の
超音波振動子を有する超音波振動子アレイを形成してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波探触子では、負極電極2が超音波振動子1の
前面と一側端面および背面の一部にまで達するように設
ける必要があり、これにより超音波振動子1の背面に設
けられた負極電極2と、負極電極2と正極電極3の間に
電気的絶縁を行うための電極のギャップを加えた寸法1
0が必要となる。
【0006】超音波振動子1は圧電セラミックス系の材
料が多く用いられ、その製造工程では、負極電極2と正
極電極3の間に高電圧を印加する。すなわち、分極を行
うことにより、その電極に挟まれた部分に圧電性を発生
する物質である。寸法10の部分については、超音波振
動子1の前面、背面とも負極電極2に覆われ、あるいは
前面のみにしか電極が設けられていないため、超音波信
号を印加しても、機械的に無振動、すなわち、超音波を
発生しない部分となる。
【0007】また、超音波探触子は、その構造上外形寸
法の幅において、その中心から左右均等に超音波を発生
することが望ましいため、超音波振動子1の寸法10と
同等の超音波を発生しない部分10aを、その中心と対
称位置に設ける必要がある。寸法10は通常、超音波振
動子1の背面に回り込み、導体6と電気的接続をなすの
に必要な寸法0.8mm〜1.2mmと、負極電極2と
正極電極3間のギャップ0.5mm前後を加えた寸法、
すなわち、1.5mm程度であり、寸法10aと合わせ
て、3mm程度の超音波を発生しないが、構造上必要と
なるいわゆるデッドスペースが発生する。
【0008】実際に超音波探触子を用いて診断を行う臨
床現場では、超音波探触子の先端の人体との接触部分の
幅が狭いほど望ましく、殊に、肋間走査等を行う場合に
おいては、デッドスペースの大きな超音波探触子では、
必要とされる診断部位に対し、適切な位置、角度から超
音波探触子をあてることができない。このため診断上に
重要な鮮明な超音波断層画像を得ることができないばか
りでなく、患者側にも苦痛を与えてしまう虞があるとい
う問題があった。
【0009】また、超音波振動子1の背面に、超音波振
動子1の振動に対して悪い影響を及ぼす超音波断層増幅
の分解能の劣化を生じさせる導体6、7を設けているた
め超音波断層画像の鮮明化が向上しない欠点がある。
【0010】本発明は上記課題を解決するものであり、
超音波振動子先端の幅が狭く、人体との接触部分の幅を
小さくして患者に苦痛を与える虞のない優れた超音波探
触子を提供することを第1の目的とする。
【0011】さらに、鮮明な超音波断層画像が容易に得
られる優れた超音波探触子を提供することを第2の目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するために、第1の目的に対応して、超音波振動子の前
面あるいは背面のいずれか一方の面から一方の側端面ま
で負極電極を形成し、超音波振動子の他方の面に正極電
極を形成し、超音波振動子の一方の側端面に形成された
上記負極電極の側端面に電気的に導通した負極導電体を
形成し、超音波振動子の前面側に接着剤を介して音響整
合層を接着し、上記負極導電体の一部を残して上記音響
整合層及び上記負極導電体の側端部を切除し、上記負極
導電体に負極導体を上記正極電極に正極導体をそれぞれ
電気的に導通させて接続したものである。
【0013】さらに、第2の目的に対応して、超音波振
動子の前面あるいは背面のいずれか一方の面から一方の
側端面まで負極電極を形成し、超音波振動子の他方の面
から他方の側端面まで正極電極を形成し、超音波振動子
の一方の側端面に形成された上記負極電極の側端面に電
気的に導通した負極導電体を、超音波振動子の他方の側
端面に形成された上記正極電極の側端面に電気的に導通
した正極導電体をそれぞれ形成し、上記超音波振動子の
前面側に接着剤を介して音響整合層を接着し、上記負極
導電体の一部を残して上記音響整合層及び上記負極導電
体の側端部を、上記正極導電体の一部を残して上記音響
整合層及び上記正極導電体の側端部をそれぞれ切除し、
上記負極導電体に負極導体を上記正極導電体に正極導体
をそれぞれ電気的に導通させて接続したものである。
【0014】
【作用】したがって、本発明に係る第1の目的の超音波
探触子によれば、超音波振動子の一側端面で電極と導体
の接続を行い、例えば、従来のように超音波振動子の背
面にまで負極電極を設けずに、超音波を発生しないデッ
ドスペースを無くしたため、超音波振動子先端の幅が狭
くなり、すなわち、超音波探触子の幅が狭くできるた
め、患者に苦痛を与える虞がなくなる。
【0015】さらに、第1の目的の超音波探触子によれ
ば、超音波振動子の両側端面で電極と導体の接続を行
い、超音波振動子の背面に、超音波振動子の振動に対し
超音波断層増幅の分解能の劣化を生じさせ悪い影響を及
ぼす導体を設けていないため、鮮明な超音波断層画像を
容易に得ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の超音波探触子の実施例を図面
を参照して詳細に説明する。
【0017】図1は、第1の実施例における製造過程お
よび、その構成を示すものである。なお、従前の図3と
同一の構成部分には同一の符号を付した。図1(a)に
おいて、1は超音波信号を機械的振動に変換する超音波
振動子であり、11はその前面に蒸着、メッキまたは導
電性インクの印刷などにより形成された厚さ数千Åから
数十μmの厚みを有する負極電極であり、その一部は超
音波振動子1の一側端面まで形成されている。3は同様
の方法により超音波振動子1の背面に形成された正極電
極であり、通常これらの負極電極11と正極電極3とは
超音波振動子1の外周上において、数百μmのギャップ
をおいて形成される。12は負極電極11が覆っている
側の超音波振動子1の一側端面に形成された導電体であ
り、超音波振動子1の前面および背面を粘着テープ等に
よりマスキング(図示せず)を行い、例えば、熱硬化性
の導電性接着剤、一液性の導電性接着剤アミコンC−5
09(グレースジャパン株式会社製)又は二液性の導電
性接着剤エコボンド56Cと硬化剤#9(グレースジャ
パン株式会社製)等の材料を超音波振動子1の厚さと同
等に一側端面に塗布し、アミコンC−509であれば、
180°Cで1時間、エコボンド56Cであれば70°
Cで1時間程度加熱し硬化させ形成する。
【0018】この後、超音波振動子1の前面に所望の音
響特性を有し適当な厚さと幅に加工された音響整合層4
を熱硬化性の接着剤5で接着する。この際、音響整合層
4を接着した際の接着剤5は、超音波振動子1の両側端
面にも流れ出し硬化してしまうため超音波振動子1の側
端は電気的絶縁体である接着剤5により覆われてしま
う。
【0019】このため音響整合層4を接着した後、超音
波振動子1の一側端面に形成された導電体12が側端面
に露出する様に、すなわち、図1(b)に示す位置Mよ
り外側にある部分を切除する。この作業は、粒度100
0番程度のサンドペーパーにより研磨し除去する。また
は、スライシングマシン等により切除する等の方法によ
り容易に行うことができる。
【0020】図1(c)において、超音波振動子1に超
音波信号を供給する正極電極3側の導体7は、超音波振
動子1の背面に設けられた正極電極3と導通を得るべく
半田付もしくは導電性接着剤等により接続し、負極電極
11に超音波信号を供給する負極側の導体13は超音波
振動子1の側端面に露出した導電体12に導電性接着剤
(導電体の材料と同等の物で良い)等により導通が得ら
れるように接続する。
【0021】14は超音波振動子1の背面に形成された
背面負荷材であり、所望の音響特性を有する材料を成形
加工して、熱硬化性樹脂で接着する。あるいは未硬化の
熱硬化性樹脂に金属粉末を充填し流し込み硬化させる等
の方法により形成する。
【0022】この後、スライシングマシンなどの高速回
転する切断砥石で音響整合層4の前面より背面負荷材1
4の一部にまで達する加工溝を導体7、14のピッチに
合わせて形成し、短冊状の超音波振動子1を有する超音
波振動子アレイを形成する。
【0023】そして、音響整合層4の前面に図示しない
音響レンズを設け、これら全体をケースに収め超音波探
触子を構成する。
【0024】ここで、本実施例において導電体12を設
ける目的およびその効果について説明する。導電体12
を形成しない場合には、超音波振動子1の前面に音響整
合層4を接着するに際し、接着剤が超音波振動子1の側
端面にも回り込んでしまい、負極電極11の表面が接着
剤により絶縁されて、負極側の導体13との電気的な導
通ができなくなってしまうという問題が発生する。ま
た、負極電極11の表面に回り込んだ接着剤を除去した
後に負極側の導体13を接続する方法もあるが、一般的
に、超音波振動子に形成される電極は圧電セラミック系
の材料の表面に銀を焼き付け加工して形成されるもので
あり、電極の厚みは、数千Åから数十μmと非常に薄い
ものであるため、電極を剥離することなく接着剤を除去
して電極を露出させることは高精度を要する極めて困難
な作業となる。これに対して、本実施例のように負極電
極11の表面に導電体12を形成した後に、導電体12
の表面に接着剤が回り込んで絶縁されたとしても、導電
体12の厚みを十分に確保することにより、例えば数百
μm程度の精度で導電体12を切除して容易に導体部を
露出させることができる。よって、負極電極11と負極
側の導体13との電気的接続は超音波振動子1の側端面
において行うことが可能となり、負極電極11を超音波
振動子1の背面まで設ける必要はない。
【0025】このように、上記第1の実施例によれば、
負極電極11を超音波振動子1の背面にまで形成する必
要がないため、超音波振動子1の超音波を発生しない部
分デッドスペースをなくすことができる。これは同時に
中心を対称に反対側にも必要となっていたデッドスペー
スも削除できるということであり、片側におけるデッド
スペースの2倍分のデッドスペースを削除できる。
【0026】このようにして、上記構成による超音波振
動子1を用いた超音波探触子1は、先端の人体に接触さ
せる部分の幅を必要最小限にすることができるため、患
者に苦痛を与えるおそれがなくなる。
【0027】図2は第2の実施例における超音波探触子
の構成を示すものである。図2において、15は超音波
振動子1の背面に形成された正極電極であり、この正極
電極15は上記第1の実施例に加えて、超音波振動子1
の他側端部まで形成されている。16は前記第1の実施
例と同様の作製方法により形成された導電体である。
【0028】17は正極電極15に超音波信号を供給す
る導体であり、超音波振動子1の側端面に露出した導電
体16と導通が得られるように接続する。その後は、上
記の第1の実施例と同様に超音波探触子に構成する。
【0029】このように上記第2の実施例によれば、負
極電極11側に加えて、正極電極15側においても導電
体16を形成し、両極とも超音波振動子1の側端面にお
いて導電体12、16との電気的接続を行うことによ
り、デッドスペースを削除できる。さらに、超音波振動
子1の背面に、超音波振動子1の振動に対し超音波断層
増幅の分解能の劣化を生じさせ悪い影響を及ぼす導体を
形成する必要もなくなるため、超音波断層画像の鮮明化
に対し、一層寄与することができる。
【0030】なお、上記各実施例では、導電性接着剤を
塗布し硬化させるとしているが、あらかじめ整形された
導電体を導電性接着剤により接着、または半田付等によ
り形成しても良い。
【0031】また、上記各実施例では、超音波振動子1
の前面に負極電極11を設けているが、前面側に正極電
極15を設けても電気的動作は同様である。
【0032】
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
係る第1の目的の超音波探触子によれば、超音波振動子
の一側端面で電極と導体の接続を行い、超音波を発生し
ないデッドスペースを無くしたため、超音波振動子先端
の幅が狭く、すなわち、超音波探触子の幅が狭くできる
ため、患者に苦痛を与える虞がなくなるという効果を有
する。
【0033】さらに、第2の目的の超音波探触子によれ
ば、超音波振動子の両側端面で電極と導体の接続を行
い、超音波振動子の背面に、超音波振動子の振動に対し
悪い影響を及ぼし超音波断層画像の分解能の劣化を生じ
させる導体を設けていないため、鮮明な超音波断層画像
を容易に得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における超音波探触子の
製造過程を示す断面図
【図2】本発明の第2の実施例における超音波探触子を
示す断面図
【図3】従来の超音波探触子の製造過程を示す断面図
【符号の説明】
1 超音波振動子 3 正極電極 4 音響整合層 5 接着剤 7 導体 11 負極電極 12 導電体 13 導体 14 背面負荷材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波振動子の前面あるいは背面のいず
    れか一方の面から一方の側端面まで負極電極を形成し、
    超音波振動子の他方の面に正極電極を形成し、超音波振
    動子の一方の側端面に形成された上記負極電極の側端面
    に電気的に導通した負極導電体を形成し、超音波振動子
    の前面側に接着剤を介して音響整合層を接着し、上記負
    極導電体の一部を残して上記音響整合層及び上記負極導
    電体の側端部を切除し、上記負極導電体に負極導体を上
    記正極電極に正極導体をそれぞれ電気的に導通させて接
    続したことを特徴とする超音波探触子の製造方法
  2. 【請求項2】 超音波振動子の前面あるいは背面のいず
    れか一方の面から一方の側端面まで負極電極を形成し、
    超音波振動子の他方の面から他方の側端面まで正極電極
    を形成し、超音波振動子の一方の側端面に形成された上
    記負極電極の側端面に電気的に導通した負極導電体を、
    超音波振動子の他方の側端面に形成された上記正極電極
    の側端面に電気的に導通した正極導電体をそれぞれ形成
    し、上記超音波振動子の前面側に接着剤を介して音響整
    合層を接着し、上記負極導電体の一部を残して上記音響
    整合層及び上記負極導電体の側端部を、上記正極導電体
    の一部を残して上記音響整合層及び上記正極導電体の側
    端部をそれぞれ切除し、上記負極導電体に負極導体を上
    記正極導電体に正極導体をそれぞれ電気的に導通させて
    接続したことを特徴とする超音波探触子の製造方法
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