JP2791588B2 - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents
超音波探触子の製造方法Info
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- JP2791588B2 JP2791588B2 JP1311621A JP31162189A JP2791588B2 JP 2791588 B2 JP2791588 B2 JP 2791588B2 JP 1311621 A JP1311621 A JP 1311621A JP 31162189 A JP31162189 A JP 31162189A JP 2791588 B2 JP2791588 B2 JP 2791588B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探触子の製造方法を利用分野とし、
特に圧電振動子の前面に多層構造とした音響整合層を設
けてなる超音波探触子の製造方法に関する。
特に圧電振動子の前面に多層構造とした音響整合層を設
けてなる超音波探触子の製造方法に関する。
（従来の技術） 超音波探触子は、医用及び鉱工業用の超音波診断装置
及び探傷装置に超音波の送受波部として有用される。そ
して、通常では、被検出体（例えば生体）へのあるいは
被検出体からの超音波を効率的に送受波するため、超音
波の発生源となる圧電振動子の前面に音響整合層を使用
する。近年では、情報の高品位化等により、帯域特性に
優れた超音波探触子が要求されている。例えばこのよう
なものの一つに特願昭55−148756号に開示される超音波
探触子がある。
及び探傷装置に超音波の送受波部として有用される。そ
して、通常では、被検出体（例えば生体）へのあるいは
被検出体からの超音波を効率的に送受波するため、超音
波の発生源となる圧電振動子の前面に音響整合層を使用
する。近年では、情報の高品位化等により、帯域特性に
優れた超音波探触子が要求されている。例えばこのよう
なものの一つに特願昭55−148756号に開示される超音波
探触子がある。
第２図はこの種の一従来例を説明する超音波探触子の
断面図である。
断面図である。
この超音波探触子においては、超音波発生源としての
圧電振動子１を例えばチタン酸ジルコン酸鉛（通称PZ
T）とする。但し、図中では両主面の電極を省略して示
している。一般には圧電振動子１の後面をバッキング材
２に固着して前面に音響整合層３が形成される。特に、
被検出体を生体と設定した場合には、生体の音響インピ
ーダンスが1.5×106Kg/mzsで、圧電振動子１のそれ（30
×106Kg/mzs）に比較して極端に異なることから、音響
整合層３を多層構造として順次小さくする。例えば二層
構造とした場合は、音響整合層のうち圧電振動子１側と
なる第１整合層、すなわち一層目3aの音響インピーダン
スを15×106Kg/mzs、放射面側となる二層目3b、すなわ
ち最終整合層を３×106Kg/mzsとする。そして、これら
の音響インピーダンスにほぼ合致する材料として、一層
目3aには通常セラミックを、二層目3bにはプラスチック
等を選択する。実際には、いずれも板状体のものが順次
に接着剤４により貼着される。
圧電振動子１を例えばチタン酸ジルコン酸鉛（通称PZ
T）とする。但し、図中では両主面の電極を省略して示
している。一般には圧電振動子１の後面をバッキング材
２に固着して前面に音響整合層３が形成される。特に、
被検出体を生体と設定した場合には、生体の音響インピ
ーダンスが1.5×106Kg/mzsで、圧電振動子１のそれ（30
×106Kg/mzs）に比較して極端に異なることから、音響
整合層３を多層構造として順次小さくする。例えば二層
構造とした場合は、音響整合層のうち圧電振動子１側と
なる第１整合層、すなわち一層目3aの音響インピーダン
スを15×106Kg/mzs、放射面側となる二層目3b、すなわ
ち最終整合層を３×106Kg/mzsとする。そして、これら
の音響インピーダンスにほぼ合致する材料として、一層
目3aには通常セラミックを、二層目3bにはプラスチック
等を選択する。実際には、いずれも板状体のものが順次
に接着剤４により貼着される。
そして、近年では、第３図（ａ），（ｂ）に示すよう
に、圧電振動子１の動作周波数は共振周波数frと反共振
周波数faとの間の中間周波数foとした方が、共振周波数
frあるいは反共振周波数faとすることよりも帯域幅を広
げるとされている。なお、第３図（ａ）は圧電振動子の
アドミッタンス特性図、第３図（ｂ）は送信に対する受
信強度を示す送受波特性（帯域特性）図である。
に、圧電振動子１の動作周波数は共振周波数frと反共振
周波数faとの間の中間周波数foとした方が、共振周波数
frあるいは反共振周波数faとすることよりも帯域幅を広
げるとされている。なお、第３図（ａ）は圧電振動子の
アドミッタンス特性図、第３図（ｂ）は送信に対する受
信強度を示す送受波特性（帯域特性）図である。
このようなことから、音響整合層３の各層3a,3bの厚
みは、接着剤の厚みを考慮した上で動作周波数のλ/4に
設定していた。あるいは、一層目3aを共振周波数側の、
二層目3bを反共振周波数側のλ/4に設定してあたかもス
タガ増幅のように帯域特性の平坦部を広げるようにして
いた。
みは、接着剤の厚みを考慮した上で動作周波数のλ/4に
設定していた。あるいは、一層目3aを共振周波数側の、
二層目3bを反共振周波数側のλ/4に設定してあたかもス
タガ増幅のように帯域特性の平坦部を広げるようにして
いた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記特願昭55−148756号のものでは、
音響整合層３の一層目3a、二層目3bともにいずれも板状
体として貼着により形成されていた。したがって、接着
剤４を加えた各厚みを動作周波数のλ/4に設定すること
は、技術的な限界があるとともにその作業に際しては高
度のテクニックを必要とする。このため、しばしば、第
３図（ｃ）に示したように帯域特性の平坦部分が少なく
なるとともに動作周波数から外れてしまうことがあっ
た。
音響整合層３の一層目3a、二層目3bともにいずれも板状
体として貼着により形成されていた。したがって、接着
剤４を加えた各厚みを動作周波数のλ/4に設定すること
は、技術的な限界があるとともにその作業に際しては高
度のテクニックを必要とする。このため、しばしば、第
３図（ｃ）に示したように帯域特性の平坦部分が少なく
なるとともに動作周波数から外れてしまうことがあっ
た。
また、一層目3a、二層目3bともに貼着後に研磨してλ
/4に調整することも考えられるが、この場合もその研磨
作業が困難で生産性を著しく低下させる。特に、一層目
となるセラミックは非常に硬質であるためにこれを研磨
することは接着剤４による接合強度を考慮するならば実
際的な調整方法ではなかった。
/4に調整することも考えられるが、この場合もその研磨
作業が困難で生産性を著しく低下させる。特に、一層目
となるセラミックは非常に硬質であるためにこれを研磨
することは接着剤４による接合強度を考慮するならば実
際的な調整方法ではなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、音響整合層を多層構造にして帯域特性を良好とし、
かつその生産性に優れる超音波探触子の製造方法を提供
することを目的としている。
で、音響整合層を多層構造にして帯域特性を良好とし、
かつその生産性に優れる超音波探触子の製造方法を提供
することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、超音波の送受波面側となる圧電振動
子の前面に多層の音響整合層を形成する超音波探触子の
製造方法において、前記圧電振動子の共振周波数frと反
共振周波数faとの間の周波数のλ/4（λは該周波数に対
応する波長）に設定された厚みの板状体を、音響整合層
のうち圧電振動子側となる第１整合層として圧電振動子
に貼着する工程と、前記音響整合層のうち放射面側とな
る最終整合層の一つ前の整合層上に液状樹脂を塗布して
固化させた固体樹脂層を形成する工程と、前記固体樹脂
層を研磨して、前記圧電振動子の共振周波数frと反共振
周波数faとの間の中心周波数foを帯域特性の平坦部内に
位置せしめ、前記第１整合層による帯域特性の補正を行
なう工程とを具備し、前記圧電振動子の共振周波数frと
反共振周波数faとの間に動作周波数を選択するようにし
たことを特徴とする超音波探触子の製造方法を提供でき
る。
子の前面に多層の音響整合層を形成する超音波探触子の
製造方法において、前記圧電振動子の共振周波数frと反
共振周波数faとの間の周波数のλ/4（λは該周波数に対
応する波長）に設定された厚みの板状体を、音響整合層
のうち圧電振動子側となる第１整合層として圧電振動子
に貼着する工程と、前記音響整合層のうち放射面側とな
る最終整合層の一つ前の整合層上に液状樹脂を塗布して
固化させた固体樹脂層を形成する工程と、前記固体樹脂
層を研磨して、前記圧電振動子の共振周波数frと反共振
周波数faとの間の中心周波数foを帯域特性の平坦部内に
位置せしめ、前記第１整合層による帯域特性の補正を行
なう工程とを具備し、前記圧電振動子の共振周波数frと
反共振周波数faとの間に動作周波数を選択するようにし
たことを特徴とする超音波探触子の製造方法を提供でき
る。
（作用） 本発明は、音響整合層の一層目の厚みを圧電振動子の
共振周波数と反共振周波数との間の周波数のλ/4に予め
設定して板状体が貼着され、放射面側となる最終層はそ
の一つの前の整合層上に液状樹脂を塗布して固化させる
とともに一層目による帯域特性を補正するように研磨さ
れる。これによって、圧電振動子の共振周波数frと反共
振周波数faとの間の中心周波数foが帯域特性の平坦部内
に位置するようにできる。
共振周波数と反共振周波数との間の周波数のλ/4に予め
設定して板状体が貼着され、放射面側となる最終層はそ
の一つの前の整合層上に液状樹脂を塗布して固化させる
とともに一層目による帯域特性を補正するように研磨さ
れる。これによって、圧電振動子の共振周波数frと反共
振周波数faとの間の中心周波数foが帯域特性の平坦部内
に位置するようにできる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を説明する超音波探触子の
製造工程図である。なお、前述した従来例についての第
２図と対応する部分には同一の番号を付してその詳細な
説明は省略する。
製造工程図である。なお、前述した従来例についての第
２図と対応する部分には同一の番号を付してその詳細な
説明は省略する。
超音波探触子は前述のものと同様に超音波発生源とし
ての圧電振動子１を図示しない電極の形成されたPZTと
し、後面にバッキング材２を、前面に音響整合層３を形
成する。そして、圧電振動子１の動作周波数は共振周波
数frと反共振周波数faとの間の中間周波数foとする。
ての圧電振動子１を図示しない電極の形成されたPZTと
し、後面にバッキング材２を、前面に音響整合層３を形
成する。そして、圧電振動子１の動作周波数は共振周波
数frと反共振周波数faとの間の中間周波数foとする。
音響整合層３は例えば二層構造とし、圧電板側となる
一層目3aをセラミックの貼着により形成する。但し、一
層目3aの厚みは予め接着剤４の厚みを加えた上で、動作
周波数（中心周波数fr）のλ/4とするように設定する
（第１図（ａ））。
一層目3aをセラミックの貼着により形成する。但し、一
層目3aの厚みは予め接着剤４の厚みを加えた上で、動作
周波数（中心周波数fr）のλ/4とするように設定する
（第１図（ａ））。
次に、放射面側（生体側）となる二層目3bとして例え
ばエポキシ系とした液状樹脂５を一層目3a上に塗布す
る。液状樹脂５は一層目3a及び圧電振動子１の側面を覆
うようにする。そして、液状樹脂５を硬化させて固体樹
脂６とする。このとき、固体樹脂の厚みは共振周波数fo
のλ/4より大きくなるように設定される（第１図
（ｂ））。
ばエポキシ系とした液状樹脂５を一層目3a上に塗布す
る。液状樹脂５は一層目3a及び圧電振動子１の側面を覆
うようにする。そして、液状樹脂５を硬化させて固体樹
脂６とする。このとき、固体樹脂の厚みは共振周波数fo
のλ/4より大きくなるように設定される（第１図
（ｂ））。
次に第１図（ｃ）に示すように、固体樹脂６を研磨し
て一層目による帯域特性を補正する。すなわち、スペク
トラムアナライザ等により帯域特性を監視しながら、そ
の平坦部分が最も広くなるように研磨する。具体的に
は、動作周波数が帯域特性の平坦部内の略中心に位置す
ることを目安とし、平坦部分が狭くなる寸前で作業を終
了させる（第３図（ｂ）の送受波特性参照）。
て一層目による帯域特性を補正する。すなわち、スペク
トラムアナライザ等により帯域特性を監視しながら、そ
の平坦部分が最も広くなるように研磨する。具体的に
は、動作周波数が帯域特性の平坦部内の略中心に位置す
ることを目安とし、平坦部分が狭くなる寸前で作業を終
了させる（第３図（ｂ）の送受波特性参照）。
このような製造方法によれば、二層目3bを研磨して一
層目による帯域特性を補正するので、例えば中心周波数
foが平坦部分からずれていたとしても（第３図（ｃ）の
送受波特性参照）、この補正により平坦部分を確実に広
げることができる。したがって、一層目3aの厚みを動作
周波数のλ/4に厳密に合せ込む必要がなく、概ね共振周
波数frと反共振周波数faとの間であればよいことにな
る。
層目による帯域特性を補正するので、例えば中心周波数
foが平坦部分からずれていたとしても（第３図（ｃ）の
送受波特性参照）、この補正により平坦部分を確実に広
げることができる。したがって、一層目3aの厚みを動作
周波数のλ/4に厳密に合せ込む必要がなく、概ね共振周
波数frと反共振周波数faとの間であればよいことにな
る。
また、この実施例では、二層目3bとなる液状樹脂５を
一層目3a及び圧電振動子１の側面にまで塗布して硬化さ
せているので、研磨時における一層目3aと圧電振動子１
との接着材４による接合強度が確実に維持されて、その
剥離、破損等の虞がない。このようなことから、帯域特
性を十分にして生産性を向上する。
一層目3a及び圧電振動子１の側面にまで塗布して硬化さ
せているので、研磨時における一層目3aと圧電振動子１
との接着材４による接合強度が確実に維持されて、その
剥離、破損等の虞がない。このようなことから、帯域特
性を十分にして生産性を向上する。
なお、上記実施例では、二層目3bの研磨は動作周波数
が帯域特性の平坦部内の略中心に位置することを目安と
して行なわれたが、基本的には動作周波数が平坦部分内
にあって帯域幅が広い状態であればよい。また、圧電振
動子１はバッキング材２上に設けたが、このバッキング
材２はなくしていわゆるエアギャップ方式としてもよ
い。また、音響整合層３は説明の便宜上二層構造とした
が、三層以上の多層構造としてもよく、この場合には送
受波面側の少なくとも最終層を研磨調整すればよいもの
である。また、帯域特性の平坦部分とは、同特性の先端
部分との差ΔdB（第３図（ｂ））が1dB以内であればこ
こでいう平坦部に相当する。
が帯域特性の平坦部内の略中心に位置することを目安と
して行なわれたが、基本的には動作周波数が平坦部分内
にあって帯域幅が広い状態であればよい。また、圧電振
動子１はバッキング材２上に設けたが、このバッキング
材２はなくしていわゆるエアギャップ方式としてもよ
い。また、音響整合層３は説明の便宜上二層構造とした
が、三層以上の多層構造としてもよく、この場合には送
受波面側の少なくとも最終層を研磨調整すればよいもの
である。また、帯域特性の平坦部分とは、同特性の先端
部分との差ΔdB（第３図（ｂ））が1dB以内であればこ
こでいう平坦部に相当する。
（発明の効果） 本発明によれば、音響整合層の一層目の厚みを圧電振
動子の共振周波数と反共振周波数との間の周波数のλ/4
に予め設定して板状体を貼着し、放射面側となる最終層
を一つ前の整合層上に液状樹脂を塗布して固化させると
ともに一層目による帯域特性を補正するように研磨する
ことで、圧電振動子の共振周波数frと反共振周波数faと
の間の中心周波数foが帯域特性の平坦部内に位置するよ
うにできるから、帯域特性は良好として生産性に優れる
音響整合層を多層構造とした超音波探触子の製造方法を
提供でき、その実際上の効果は極めて大きい。
動子の共振周波数と反共振周波数との間の周波数のλ/4
に予め設定して板状体を貼着し、放射面側となる最終層
を一つ前の整合層上に液状樹脂を塗布して固化させると
ともに一層目による帯域特性を補正するように研磨する
ことで、圧電振動子の共振周波数frと反共振周波数faと
の間の中心周波数foが帯域特性の平坦部内に位置するよ
うにできるから、帯域特性は良好として生産性に優れる
音響整合層を多層構造とした超音波探触子の製造方法を
提供でき、その実際上の効果は極めて大きい。
第１図は本発明の一実施例を説明する超音波探触子の断
面工程図である。 第２図は従来例の説明する超音波探触子の断面図、第３
図（ａ）は圧電振動子のアドミッタンス特性図、同図
（ｂ）（ｃ）は超音波探触子の帯域特性図である。 １……圧電振動子、２……バッキング材、３……音響整
合層、５……液状樹脂、６……固体樹脂。
面工程図である。 第２図は従来例の説明する超音波探触子の断面図、第３
図（ａ）は圧電振動子のアドミッタンス特性図、同図
（ｂ）（ｃ）は超音波探触子の帯域特性図である。 １……圧電振動子、２……バッキング材、３……音響整
合層、５……液状樹脂、６……固体樹脂。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波の送受波面側となる圧電振動子の前
面に多層の音響整合層を形成する超音波探触子の製造方
法において、 前記圧電振動子の共振周波数frと反共振周波数faとの間
の周波数のλ/4（λは該周波数に対応する波長）に設定
された厚みの板状体を、音響整合層のうち圧電振動子側
となる第１整合層として圧電振動子に貼着する工程と、 前記音響整合層のうち放射面側となる最終整合層の一つ
前の整合層上に液状樹脂を塗布して固化させた固体樹脂
層を形成する工程と、 前記固体樹脂層を研磨して、前記圧電振動子の共振周波
数frと反共振周波数faとの間の中心周波数foを帯域特性
の平坦部内に位置せしめ、前記第１整合層による帯域特
性の補正を行なう工程とを具備し、 前記圧電振動子の共振周波数frと反共振周波数faとの間
に動作周波数を選択するようにしたことを特徴とする超
音波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311621A JP2791588B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 超音波探触子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311621A JP2791588B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 超音波探触子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03172096A JPH03172096A (ja) | 1991-07-25 |
| JP2791588B2 true JP2791588B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=18019459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1311621A Expired - Fee Related JP2791588B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 超音波探触子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791588B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004298368A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Seiko Instruments Inc | 超音波診断装置 |
| JP4494493B2 (ja) * | 2008-04-22 | 2010-06-30 | 株式会社デンソー | 超音波センサ |
-
1989
- 1989-11-30 JP JP1311621A patent/JP2791588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03172096A (ja) | 1991-07-25 |
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Legal Events
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