JP2993811B2 - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波探触子を利用分野
とし、特にセクタ、コンベックス型の例えば音響整合層
を多層構造した超音波探触子の製造方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】超音波探触子は、医用等の超音波診断装
置における超音波の送受波部として有用されている。こ
のようなものの一つに扇上の画像を得るセクタやコンベ
ックス型のものがある。これらのものでは、複数個並べ
られた圧電片の独立性を維持して点音源にする必要か
ら、音響整合層もまた互いに独立して形成する必要があ
った。近年では、これらに加え、画像精度を高めること
等から、例えば音響整合層を多層構造した品質に優れた
超音波探触子が望まれている。

【０００３】

【従来技術】第３図はこの種の一従来例を説明するセク
タ型の超音波探触子の断面図である。超音波探触子は例
えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）からなる複数の微
小圧電片１をバッキング材２に並べる。各微小圧電片１
上には二層構造とした音響整合層３（ａｂ）が形成され
る。なお、微小圧電片１の両主面には電極が形成され、
例えばフレキシブル基板により電極が導出される（未図
示）。このようなものでは、各微小圧電片１と各音響整
合層３（ａｂ）をともに独立的に形成するので、超音波
はを無指向化する。また、音響整合層３を二層構造とす
るので、その音響インピーダンスを順次に被検査体（人
体等）に近接させることができる。したがって、セクタ
駆動を良好にして超音波の送受波効率を高めることがで
きる。なお、各音響整合層３（ａｂ）は、一般に、超音
波周波数のλ／４に設定される。具体的には、第４図
（ａ〜ｅ）に示したように、先ず圧電板４をバッキング
材２上に固着し、圧電板４上からバッキング材２に到達
する切れ目（分割溝）５を設けて切断し、微小圧電片１
に分割する「第４図（ａｂ）」。次に、分割溝５に充填
材６を埋設し、音響整合層の一層目３ａとなる樹脂を塗
布する「第４図（ｃ）」。そして、微小圧電片１に信号
を印加し、その周波数、インピーダンス、位相特性等の
電気的特性を監視しながら、一層目３ａの厚みを制御す
る「第４図（ｄ）」。すなわち、予め設定した電気的特
性になったときに、一層目３ａの研磨を終了する。次
に、音響整合層の二層目３ｂとなる樹脂を一層目３ａ上
に塗布し、前述同様に電気的特性を監視しながら所定の
厚みに研磨する「第４図（ｅ）」。最後に、二層目３ｂ
上から一層目３ａともに切断し、微小圧電片１上に独立
的な二層構造の音響整合層３（ａｂ）を形成する（第３
図）。あるいは、第５図に示したように、先ず、圧電板
４をバッキング材２上に固着した後、一層目３ａを塗布
する「第５図（ａ）」。そして、例えばマイクロメータ
により一層目３ａの厚みを測定しながら研磨してλ／４
に制御する「第５図（ｂ）」。次に、一層目３ａ上に二
層目３ｂを塗布し、同様に測定しながら二層目３ｂの厚
みを制御する「第５図（ｃ）」。最後に、二層目３ｂ上
からバッキング材２に到達切れ目５を設けて、一層目３
ａとともに圧電板４を複数の微小圧電片１に切断分割す
る（第３図）。

【０００４】

【従来技術の問題点】しかしながら、前者の製造方法で
は、分割された圧電板４に各音響整合層３（ａｂ）をそ
れぞれ塗布してその厚みを電気的に制御する。したがっ
て、各音響整合層３（ａｂ）の厚みを高精度に仕上げら
れるが、圧電板４と各音響整合層３（ａｂ）はそれぞれ
毎に分割しなければならず、作業効率が悪い。また、各
音響整合層３（ａｂ）の分割時には、分割溝５の範囲内
で切断しなければならず、その位置合わせを困難とし、
ときには微小圧電片１の破損等を生じて音響特性を損ね
る。また、後者の製造方法では、圧電板４上に機械的に
その厚みを制御される各音響整合層３（ａｂ）を塗布し
た後、圧電板４と各音響整合層３（ａｂ）を一体的に分
割する。したがって、作業効率は良好となるが、各音響
整合層３（ａｂ）の厚みを高精度に制御できないという
互いに相矛盾する問題があった。なお、後者の製造方法
で、分割前後の圧電板４と微小圧電片１とでは振動姿態
等の相違に起因してその特性が異なり、電気的に制御す
ることは実際的に困難である。また、高周波になるほ
ど、その厚みは小さくなるので機械的にはその制御が困
難になる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、作業効率を良好にして音響整
合層の厚みを的確に制御できる超音波探触子の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【解決手段】本発明は、圧電板の一部を切断してモニタ
用圧電片を形成し、該モニタ用圧電片の電気的特性を測
定しながら前記音響整合層の厚みを制御し、その後、音
響整合層上から複数の圧電片に分割したことを解決手段
とする。以下、本発明の一実施例をその作用とともに説
明する。

【０００７】

【実施例】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、前従来例図と同一部
分には同番号を付与してその説明は簡略する。この実施
例では、先ず、圧電板４をバッキング材２上に固着する
「第１図（ａ）」。そして、圧電板４の中央領域はその
ままとし、両端部側においてのみ切断してモニタ用の微
小圧電片（以下モニタ用圧電片とする）７を形成する。
このとき、モニタ用圧電片７の各外側に切り残し部８を
設けておく「第１図（ｂ）」。なお、微小圧電片１の下
面側電極は、圧電板４に接続して一体的に分割されるフ
レキシブル基板９により導出される（第２図参照）。次
に、分割溝５に充填材６を埋設した後、音響整合層の一
層目３ａをモニタ用圧電片７を含む圧電板４上に塗布す
る。但し、音響整合層３ａは圧電板４の一辺側を、後述
の切断後に導線で共通接続するため露出してある（未図
示）。そして、モニタ用圧電片７の電気的特性を監視し
ながら、一層目３ａを研磨してその厚みを制御する「第
１図（ｃ）」。電気的特性は、下面電極を導出したフレ
キシブル基板９と上面電極に当接されるプローブにより
行われる。次に、一層目３ａ上に音響整合層の二層目３
ｂを塗布し、一層目３ａと同様に電気的特性を監視して
その厚みを制御する「第１図（ｄ）」。最後に、圧電板
４の中央領域を、二層目３ｂ上から一層目３ａとともに
バッキング材２に到達する切れ目を設け、一体的に切断
分割する。そして、分割溝に新たに充填材を埋設する
「第１図（ｅ）。なお、モニタ用圧電片６は切り残し部
８とともに必要に応じて切除してもよいが、疑似振動子
としてそのまま残しても、実際の１素子として使用して
もよい。

【０００８】このような製造方法であれば、モニタ用圧
電片７の電気的特性を監視して、各音響整合層を研磨す
るので、その厚みを高精度に制御できる。また、圧電板
４の中央領域は予め切断することなく、各音響整合層を
形成した後に一体的に切断するので、その切断工程を合
理的にして作業効率を良好にする。そして、位置合わせ
等を不要とするので、微小圧電片１の破損もなく、前述
したことと併せて音響特性を良好にする。また、この実
施例では、圧電板４の両端部側にモニタ用圧電片７を設
けたので、一端部等のみの１箇所に設けたものに比べ、
音響整合層３（ａｂ）の厚みを全体的に均一化できる。
また、モニタ用圧電片７の外側には切り残し部８を設け
て隣接させたので、その電気的特性の信頼性を高めるこ
とができる。

【０００９】

【他の事項】上記実施例では、音響整合層３を二層構造
とて説明したが、例えばこれ以上の多層構造でも、また
一層のみのであったとしても同様に適用できる。また、
微小圧電片１を平坦面上に並べたセクタ型の場合を説明
したが、例えば平坦上で音響整合層切断した後、折り曲
げて曲面上に配列する所謂コンベックス型とする場合で
も、さらに、これら以外のリニア等であっても適用でき
ることはいうまでもない。また、モニタ用圧電片７両端
側に設けたが、基本的には中央部であってもよく、要は
圧電板４の一部に設けて、その電気的特性から音響整合
層３の厚みを制御するようにしたものは本発明の技術的
範囲に属するものである。

【図面の簡単な説明】

【第１図】本発明の一実施例を説明する図で、同図
（ａ）〜（ｅ）は超音波探触子の製造工程図である。

【第２図】本発明の一実施例を説明するための超音波探
触子の側断面図である。

【第３図】従来例を説明する図で、超音波探触子の正断
面図である。

【第４図】従来例を説明する図で、同図（ａ）〜（ｅ）
は超音波探触子の第１の製造工程図である。

【第５図】従来例を説明する図で、同図（ａ）〜（ｃ）
は超音波探触子の第２の製造工程図である。

【符号の説明】

１ 微小圧電片、２ バッキング抹 ３ 音響整合層、
４ 圧電板、５ 切れ目（分割溝）、６ 充填材、７
モニタ用圧電片、８ 切り残し部、９ フレキシブル基
板。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電板に音響整合層を形成し、該音響整合
   層上から複数の微小圧電片に分割してなる超音波探触子
   の製造方法において、 前記圧電板の一部を切断してモニタ用の微小圧電片を形
   成し、該モニタ用の微小圧電片の電気的特性を測定しな
   がら前記音響整合層の厚みを制御し、その後、音響整合
   層上から圧電板を複数の微小圧電片に分割したことを特
   徴とする超音波探触子の製造方法。