JP2689532B2 - 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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JP2689532B2 JP63274307A JP27430788A JP2689532B2 JP 2689532 B2 JP2689532 B2 JP 2689532B2 JP 63274307 A JP63274307 A JP 63274307A JP 27430788 A JP27430788 A JP 27430788A JP 2689532 B2 JP2689532 B2 JP 2689532B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波診断装置に使用される超音波探触
子の製造方法に関し、特にダイナミックフォーカス及び
可変口径とすることのできる超音波探触子の製造方法に
関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の超音波探触子の製造方法として第10図
ないし第12図に示すものがあった。第10図はこの従来製
造方法の製造工程図、第11図はこの従来製造方法により
製造された超音波探触子の概略斜視図、第12図(A)、
(B)は第11図の超音波探触子の超音波ビーム収束態様
図を示す。上記各図において従来の超音波探触子の製造
方法は、複数のサブエレメント(12)を有するブロック
化した圧電素子(1)を製作する圧電素子製作工程(10
−1)と、この製作された圧電素子(1)の表面側に複
数のサブエレメント(12)毎に電極(12)を取付けると
共に圧電素子(1)の裏面側に複数のサブエレメント
(12)毎に電極(21)を取付ける電極取付工程(10−
2)と、この電極(21)、(22)を取付けられた圧電素
子(1)を複数個並設する圧電素子並設工程(70−1)
と、この並設された圧電素子(1)の各電極(21)、
(22)に、駆動用ケーブル(6)を接続する駆動ケーブ
ル接続工程(70−2)と、上記並設された圧電素子
(1)の裏面にバッキングボックス(5)を設置する探
触子組立工程(70−3)と備える構成である。
次に、上記構成に基づく従来製造方法の作用について
説明する。まず、複数のサブエレメント(12)からなる
圧電素子(1)を作成し(10−1)、この圧電素子
(1)の表面にサブエレメント(12)毎に電極(12)を
取付けると共に圧電素子(1)の裏面に複数のサブエレ
メント(12)毎に、電極(21)を取付ける(10−2)。
上記電極(21),(22)には複数のサブエレメント(1
2)毎に接続された駆動用ケーブル(6)を介してディ
レイ素子(図示を省略)が接続され、このディレイ素子
の作用によりサブエレメント(12)の駆動タイミングを
可変すると共に、1度に駆動させる素子数をも可変にし
て走査方向の超音波ビームフォーカスを細かく制御でき
ることとなる(第12図(A),(B)参照)。
さらに、上記圧電素子(1)を短軸方向に複数並設し
(70−1)、各電極(21)、(2)に駆動用ケーブル
(6)を接続して(70−2)、裏面にバックイングボッ
クス(5)を設置する。なお、各サブエレメント(12)
の電極(21)側には共通の整合層(61)及び表面保護材
(62)が形成され、この形成された面が超音波放射面と
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の超音波探触子の製造方法は以下のように構成さ
れていたので、複数のサブエレメント毎に駆動ケーブル
を接続する必要があり、特に2次元アレイ構成の探触子
においてはサブエレメントの数が膨大となりまたサブエ
レメントの間隔が極めて狭く製造工程が複雑となると共
に製作が極めて困難となるという課題をも併有してい
た。
この発明は上記課題を解消するためになされたもの
で、特有の電圧素子製作工程及び駆動ケーブル接続工程
により圧塩素子の長軸及び短軸の両方向に対してダイナ
ミックフォーカス及び可変口径とすることができる超音
波探触子を簡略な製造工程で製造することができる超音
波探触子の製造方法に関する。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る超音波探触子の製造方法は、直方体ブ
ロック状の圧電素子を形成すると共に、表面を縞状パタ
ーンに絶縁した可撓性ケーブルを作成し、該作成した可
撓性のケーブルの表面と圧電素子の裏面とを接合して取
付け、圧電素子の表面端部に可撓ケーブルの縞状パター
ンに直交する方向に導電性箔片を取付け、上記圧電素子
表面に可撓ケーブルの縞状パターンに合せて縞状表面溝
部を切削形成し、上記圧電素子裏面に表面溝部の縞状溝
に直交する方向に縞状の裏面溝部を切削形成し、上記表
面溝部にて形成される複数の圧電素子小要素毎に可撓ケ
ーブルを切断し、この切断した可撓ケーブル毎に駆動用
ケーブルを接続するものである。
〔作用〕
この発明における超音波探触子の製造方法は、圧電素
子の表面に可撓性ケーブル及び裏面に導電性箔片を取付
け、圧電素子の表、裏面を各々直交する方向に溝部を形
成し、駆動用ケーブルを接続することにより、圧電素子
を形成する圧電素子小要素毎に駆動ケーブルを接続する
必要がなくなり、圧電素子の長軸方向及び短軸方向のい
ずれの方向に関しても超音波ビームのダイナミックフォ
ーカス及び可変口径が可能な超音波探触子を簡略な製造
工程で製造できることとなる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図ないし第9図に基
づいて説明する。この第1図は本実施例、製造方法の製
作工程図、第2図ないし第9図は第1図各工程に対応す
る製作態様図を示す。上記各図において本実施例に係る
超音波探触子の製造方法は、直方体状にブロック化され
た圧電素子(1)を形成し、該圧電素子(1)の両面に
電極(21)、(22)を取付ける圧電素子製作工程(10)
と、可撓性を有する導電板体の表面を縞状パターン状に
半田メッキ(31)付すると共に該半田メッキ(31)以外
の縞状パターン部にカバーフィルム(32)を附して絶縁
したフレキシブルケーブル(3)を作成するフレキシブ
ルケーブル作成工程(20)と、上記圧電素子(1)の裏
面にフレキシブルケーブル(3)の縞状絶縁面を接合し
て取付け、圧電素子(1)の表面端部にブレキシブルケ
ーブル(3)の縞状パターンと直交する方向に銀箔(2
3)を取付ける引出線取付工程(30)と、該銀箔(23)
を取付けた圧電素子(1)の表面にフレキシブルケーブ
ル(3)の縞状パターンに合せて縞状の表面溝部(13)
をカッティング形成する第1のカッティング工程と、上
記銀箔(23)を取付けた圧電素子(1)の裏面に表面溝
部(13)の縞状溝に直交する方向に縞状の裏面溝部(1
4)をカッティング形成する第2のカッティング工程(5
0)と、上記第1のカッティング工程(40)の表面溝部
(13)にて形成される複数の圧電素子サブエレメント
(12)を3個1グループとして形成されるエレメント
(11)毎のグループピッチdlによりフレキシブルケーブ
ル(3)を切断する切断工程(60)と、上記切断された
フレキシブルケーブル(3)毎に駆動用ケーブル(6)
を半田付けすると共にバッキングボックス(5)を取付
ける探触子組立工程(70)とを備えるものである。
次に、上記工程により製造する本実施例に係る製造方
法の動作を説明する。まず、圧電素子(1)自体を第2
図(A)に示すように直方体ブロック状に形成し、両面
に電極(21)、(22)を取付ける(圧電素子製作工程
(10))(第2図(B)参照)。上記圧電素子(1)に
取付けるフレキシブルケーブル(3)は可撓性の銅薄板
の表面に縞状パターンの半田メッキ(31)を付す(第3
図(A)参照)と共に半田メッキ(31)の縞状パターン
の間に形成される縞状部分に絶縁部材としてのカバーフ
ィルム(32)を形成し、上記銅薄板の裏面全面に半田メ
ッキを付して形成される(フレキシブルケーブル製作工
程(20))(第2図(B)、(C)参照)。なお、この
フレキシブルケーブル(3)の大きさは、上記圧電素子
(1)の短軸・長軸長さ以上の短軸方向長さW、長軸方
向長さlとして形成される。
上記圧電素子(1)の裏面にフレキシブルケーブル
(3)のカバーフィルム(32)面を接合して取付け(第
4図参照),圧電素子(1)の表面端部にフレキシブル
ケーブル(3)の縞状パターンと直交する方向に銀箔
(23)を取付ける(第5図参照)(引出線取付工程(3
0))。
上記銀箔(23)が取付られた圧電素子(1)の表面に
フレキシブルケーブル(3)の縞状半田メッキ(31)の
パターンに合せて縞状の表面溝部(13)をカッティング
形成し、表面溝部(13)にエポキシ樹脂等を補強の為充
填する(第6図参照)(第1のカッティング工程(4
0))。このときのカッティングは、圧電素子(1)の
厚さの60〜90%にとどめ、切削残部厚さdtを残して完全
に切離さない。
さらに、上記第1のカッティング工程(40)の後に、
圧延素子(1)の裏面(即ち、フレキシブルケーブル
(3)の取付面)に縞状の表面溝部(13)に直交する方
向(短軸方向)に縞状の裏面溝部(14)をカッティング
形成する(第7図参照)(第2のカッティング工程(5
0))。このダイシングピッチdsは、超音波探触子が受
光する超音波の波長以下とする。また、縞状の裏面溝部
(14)のカッティングは、表面溝部(13)に充填された
エポキシ樹脂等の補強材を圧電素子(1)と共にカッテ
ィング、且つ、実施例では表面溝部(13)と同様に完全
に切離さない切削残部厚さdtを残す深さとされている。
さらにまた、上記表面溝部(13)にて形成される複数
のサブエレメント(12)のうち3個を1グループとして
形成されるエレメント(11)毎のグループピッチdlによ
りフレキシブルケーブル(3)を切断する(切断工程
(60))。このフレキシブルケーブル(3)のピッチdl
毎の切断は、裏面溝部(14)に直交する方向に表面溝部
(13)に充填されたエポキシ樹脂を圧電素子(1)と共
にカッティングする。このときのカッティングは、実施
例では裏面溝部(14)と同様に切削残部厚さdtを残こ
し、表面溝部(13)に充填されたエポキシ樹脂を完全に
切離さない。
上記カッティング工程(40)、(50)及び切断工程
(60)の後に、フレキシブルケーブル(3)に駆動用ケ
ーブル(6)を順次半田付して接続し、(第8図(A)
参照)、この半田付けに際してバッキングボックス
(5)の固定板(51)の挿通口に抜け止め部(61)を有
する駆動用ケーブル(6)が挿通される。上記半田付け
は、圧電素子(1)の(+)側がバッキングボックス
(5)に接するように取付ける。上記半田付けによる接
続が終了した後に、圧電素子(1)の裏面溝部(14)に
エポキシ樹脂等を補強のために充填し、バッキングボッ
クス(5)を組付けて接着し、このバッキングボックス
(5)内にバッキング材(例えば、ゴム材にフェライ
ト、タングステン等を混入したもの等)を流し込む(第
9図参照)(探触子組立工程(70))。
なお、上記実施例においては、圧電素子製作工程(1
0)の後にフレキシブル製作工程(20)を行なうことと
したが、フレキシブル製作工程(20)を先にまたは同時
に行なう構成とすることもできる。
また、上記実施例においては圧電素子(1)の表面端
部に取付ける引出線を銀箔(23)としたが、金箔その他
良導電性材であればいずれのものででも構成することが
できる。
さらに、上記実施例においては、第1のカッティング
工程(40)で圧電素子(1)における表面溝部(13)の
カッティングをグループピッチdl間にサブエレメント
(12)が3個となるように行なったが、その他の複数個
のサブエレメントとするカッティングを行なうこともで
きる。
さらにまた、上記実施例においては、第2のカッティ
ング工程(50)で圧電素子(1)における裏面溝部
(1)の間隔即ち、ダイシングピッチdsを超音波の波長
以下の巾として形成したが、セクタ型の場合には圧電素
子の短軸方向にブロック化して長軸方向のピッチをλ/
(1+sinθ)以下にすることが可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明は、圧電素子の裏面に可
撓ケーブル及び表面に導電性箔片を取付け、圧電素子の
表、裏面を各々直交する方向に溝部を形成し、駆動用ケ
ーブルを接続することにより、圧電素子を形成する圧電
素子小要素毎に駆動ケーブルを接続する必要がなくな
り、圧電素子の長軸方向及び短軸方向のいずれの方向に
関しても超音波ビームのダイナミックフォーカス及び可
変口径が可能な二次元アレイの超音波探触子を従来の一
次元アレイに近い簡略化した製作工程で製造できるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図のこの発明の一実施例に係る超音波探触子の製造
方法の製作工程図、第2図は圧電素子製作態様図、第3
図(A)、(B)、(C)はフレキシブルケーブル製作
態様図、第4図は圧電素子とフレキシブルケーブルとの
取付態様図、第5図は引出線取付工程における概略斜視
図、第6図は第1のカッティング工程における概略斜視
図、第7図は第2のカッティング工程における概略斜視
図、第8図は(A)、(B)はフレキシブルケーブルと
駆動用ケーブルとの接続態様図、第9図はバッキングボ
ックス取付態様図、第10図は従来の製造方法における製
作工程図、第11図は従来製造方法による超音波探触子の
概略斜視図、第12図(A)、(B)は圧電素子の長軸方
向と短軸方向との超音波ビーム収束態様図を示す。 (1)……圧電素子、 (3)……フレキシブルケーブル (5)……バッキングボックス (6)……駆動用ケーブル、 (11)……圧電素子のエレメント、 (12)……圧電素子のサブエレメント、 (13)……表面溝部、 (14)……裏面溝部、 (21)、(22)……電極、 (31)……縞状半田メッキ、 (32)……カバーフィルム なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直方体状にブロック化された圧電素子を形
    成し、該圧電素子の両面に電極を取付ける圧電素子製作
    工程と、可撓性を有する導電板体の表面を縞状パターン
    に絶縁して可撓ケーブルを作成する可撓ケーブル製作工
    程と、上記圧電素子の裏面に可撓ケーブルの縞状絶縁面
    を接合して取付け、圧電素子の表面端部に可撓ケーブル
    の縞状パターンと直交する方向に導電性箔片を取付ける
    引出線取付工程と、該導電性箔片を取付けた圧電素子の
    表面に可撓ケーブルの縞状パターンに合せて縞状の表面
    溝部を切削形成する第1の切削工程と、上記可撓ケーブ
    ルを取付けた圧電素子の裏面に表面溝部の縞状溝に直交
    する方向に縞状の裏面溝部を切削形成する第2の切削工
    程と、上記第1の切削工程の表面溝部にて形成される複
    数の圧電素子小要素毎に可撓ケーブルを切断する切断工
    程と、上記切断された可撓ケーブル毎に駆動用ケーブル
    を接続する探触子組立工程とを備えることを特徴とする
    超音波探触子の製造方法。
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