JP3345580B2 - 超音波プローブの製造方法 - Google Patents
超音波プローブの製造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波発生素子の
製造方法に係り、特にアレイ式の超音波プローブの製造
方法に関する。
製造方法に係り、特にアレイ式の超音波プローブの製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）やこれに
少量のマグネシウムニオブ酸鉛、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 （ＰＭＮ）およびＰｂ（Ｉｎ1/2 Ｎｂ1/2 ）
Ｏ3 などのリラクサと総称される複合ペロブスカイト化
合物を固溶させた３成分系の圧電セラミクス材料は医用
超音波診断装置の圧電振動子材料として広く用いられて
いる。
少量のマグネシウムニオブ酸鉛、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 （ＰＭＮ）およびＰｂ（Ｉｎ1/2 Ｎｂ1/2 ）
Ｏ3 などのリラクサと総称される複合ペロブスカイト化
合物を固溶させた３成分系の圧電セラミクス材料は医用
超音波診断装置の圧電振動子材料として広く用いられて
いる。
【０００３】最近、これらのリラクサ材料とチタン酸鉛
からなる２成分系の単結晶材料がその結合係数が大きい
ことから注目されている。特に、医療機器や非破壊検査
機の分野において、超音波圧電振動子材料としてこれら
の単結晶材料を用いると、解像度や感度の著しい向上が
可能である。これらの装置では、対象物の内部状態を画
像化するために、送信・受信の振動子として超音波プロ
ーブが用いられている。このような超音波プローブが採
用された超音波画像装置としては、例えば、人体内部を
検査するための医用診断装置、および金属溶接内部の探
傷を目的とする検査装置などが挙げられる。
からなる２成分系の単結晶材料がその結合係数が大きい
ことから注目されている。特に、医療機器や非破壊検査
機の分野において、超音波圧電振動子材料としてこれら
の単結晶材料を用いると、解像度や感度の著しい向上が
可能である。これらの装置では、対象物の内部状態を画
像化するために、送信・受信の振動子として超音波プロ
ーブが用いられている。このような超音波プローブが採
用された超音波画像装置としては、例えば、人体内部を
検査するための医用診断装置、および金属溶接内部の探
傷を目的とする検査装置などが挙げられる。
【０００４】従来、これらの装置には、ＰＺＴ圧電セラ
ミック材料が用いられてきたが、このＰＺＴの特性は過
去２０年間でほとんど改善されておらず、新規な材料の
探索が行なわれて来た。そこで、最近、Ｐｂ［（Ｂ1 Ｂ
2 ）1-x Ｔｉx ］Ｏ3 で表わされる２成分系からなる圧
電単結晶が、新材料の候補として着目されつつある。こ
こで、Ｂ1 はＺｎ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｓｃ，Ｉｎ及びＹｂか
ら選択される少なくとも一つであり、Ｂ2 はＮｂ及びＴ
ａの少なくとも１種類から選択される。この圧電単結晶
材料にはチタン酸鉛が０〜５５モル％の範囲で含まれ
る。また、このペロブスカイト化合物は、鉛の１０モル
％以下が、Ｂａ，Ｓｒ，ＣａおよびＬａから選択された
少なくとも一つで置換されることもある。
ミック材料が用いられてきたが、このＰＺＴの特性は過
去２０年間でほとんど改善されておらず、新規な材料の
探索が行なわれて来た。そこで、最近、Ｐｂ［（Ｂ1 Ｂ
2 ）1-x Ｔｉx ］Ｏ3 で表わされる２成分系からなる圧
電単結晶が、新材料の候補として着目されつつある。こ
こで、Ｂ1 はＺｎ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｓｃ，Ｉｎ及びＹｂか
ら選択される少なくとも一つであり、Ｂ2 はＮｂ及びＴ
ａの少なくとも１種類から選択される。この圧電単結晶
材料にはチタン酸鉛が０〜５５モル％の範囲で含まれ
る。また、このペロブスカイト化合物は、鉛の１０モル
％以下が、Ｂａ，Ｓｒ，ＣａおよびＬａから選択された
少なくとも一つで置換されることもある。
【０００５】前述のようなペロブスカイト化合物からな
る単結晶を用いると、高感度信号が得られる低周波の条
件でも振動子を薄くすることができ、短冊状に切断する
際には、ダイシングマシンのブレードの切り込み深さが
浅くなって、薄いブレード厚でも垂直に切り込むことが
できる。このため、製造歩留りが向上し、かつ、サイド
ローブの低減された超音波プローブを提供できる。
る単結晶を用いると、高感度信号が得られる低周波の条
件でも振動子を薄くすることができ、短冊状に切断する
際には、ダイシングマシンのブレードの切り込み深さが
浅くなって、薄いブレード厚でも垂直に切り込むことが
できる。このため、製造歩留りが向上し、かつ、サイド
ローブの低減された超音波プローブを提供できる。
【０００６】さらに、前述のペロブスカイト化合物は、
従来のＰＺＴ系圧電セラミックと同等以上の比誘電率を
有していることから、送受信回路とのマッチングが良好
となり、ケーブルや装置浮遊容量分による損失が低減さ
れた高感度な信号を得ることができるようになった。ま
た、これらの単結晶は音響インピーダンスがセラミクス
材料の約６５％と小さくより人体に近いために、音響的
なインピーダンスマッチングも容易である。
従来のＰＺＴ系圧電セラミックと同等以上の比誘電率を
有していることから、送受信回路とのマッチングが良好
となり、ケーブルや装置浮遊容量分による損失が低減さ
れた高感度な信号を得ることができるようになった。ま
た、これらの単結晶は音響インピーダンスがセラミクス
材料の約６５％と小さくより人体に近いために、音響的
なインピーダンスマッチングも容易である。
【０００７】これらの単結晶の超音波振動子を用いた超
音波プローブでは、従来のＰＺＴ系圧電セラミックを用
いた超音波プローブと比較して、５ｄＢ以上も大きい高
感度な信号が得られる。そのため、人体の断層像である
Ｂモード像の場合には、身体的変化による小さな病変や
空隙を深部まで明瞭に見ることのできる。
音波プローブでは、従来のＰＺＴ系圧電セラミックを用
いた超音波プローブと比較して、５ｄＢ以上も大きい高
感度な信号が得られる。そのため、人体の断層像である
Ｂモード像の場合には、身体的変化による小さな病変や
空隙を深部まで明瞭に見ることのできる。
【０００８】また、超音波の血流によるドプラシフトに
より血流速度を２次元カラ−表示するカラ−フロ−マッ
ピング（ＣＦＭ）法が開発されており、これにより高分
解能の画像が得られる。上記単結晶の超音波振動子を用
いた超音波プローブによれば、ＣＦＭ像などを得ること
ができるドプラモードの場合には、直径が数μｍ程度の
微小な血球からの反射エコーに対しても、大きい信号が
得られるようになった。
より血流速度を２次元カラ−表示するカラ−フロ−マッ
ピング（ＣＦＭ）法が開発されており、これにより高分
解能の画像が得られる。上記単結晶の超音波振動子を用
いた超音波プローブによれば、ＣＦＭ像などを得ること
ができるドプラモードの場合には、直径が数μｍ程度の
微小な血球からの反射エコーに対しても、大きい信号が
得られるようになった。
【０００９】このように、前述の単結晶を用いて低周波
数駆動の超音波プローブを製造すると、薄い単結晶を用
いることができ、薄いブレードでも短冊状振動子を寸法
精度良く切断することができる。その結果、加工精度上
の歩留りが向上し、感度の低下やサイドローブレベルの
増加を抑制することが可能となった。
数駆動の超音波プローブを製造すると、薄い単結晶を用
いることができ、薄いブレードでも短冊状振動子を寸法
精度良く切断することができる。その結果、加工精度上
の歩留りが向上し、感度の低下やサイドローブレベルの
増加を抑制することが可能となった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｐｂ
｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 等の固溶系単結晶は、
作製時には特定の方位に関して分極がされていないため
に高温度で電圧を印可して分極処理を行う必要がある。
また、そのサイズは、例えば超音波診断装置用の心臓プ
ローブ用振動子の場合、要求される標準的なサイズは１
５ｍｍ×２５ｍｍ程度である。この単結晶振動子を、例
えば２．０ｃｍ２を超える面積としてかつ０．５ｍｍ以
下の厚みにして、通常の条件である２００℃程度の高温
で１〜３ｋｖ／ｍｍの電界で分極処理を行った場合、振
動子には１ｍｍ以上の大きな反りが発生し、その後のプ
ロセスである音響吸収材料への貼り付け、音響整合層の
貼り付け、さらにはその切断時に、振動子の割れが発生
しやすく大幅な歩留まり低下が生じていた。
｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 等の固溶系単結晶は、
作製時には特定の方位に関して分極がされていないため
に高温度で電圧を印可して分極処理を行う必要がある。
また、そのサイズは、例えば超音波診断装置用の心臓プ
ローブ用振動子の場合、要求される標準的なサイズは１
５ｍｍ×２５ｍｍ程度である。この単結晶振動子を、例
えば２．０ｃｍ２を超える面積としてかつ０．５ｍｍ以
下の厚みにして、通常の条件である２００℃程度の高温
で１〜３ｋｖ／ｍｍの電界で分極処理を行った場合、振
動子には１ｍｍ以上の大きな反りが発生し、その後のプ
ロセスである音響吸収材料への貼り付け、音響整合層の
貼り付け、さらにはその切断時に、振動子の割れが発生
しやすく大幅な歩留まり低下が生じていた。
【００１１】また、２００ミクロン以下のピッチでのア
レイ振動子のダイシング後には、個々の振動子の特性バ
ラツキは大きく、またアレイ振動子の割れが生じ易く大
幅な歩留まり低下が生じていた。
レイ振動子のダイシング後には、個々の振動子の特性バ
ラツキは大きく、またアレイ振動子の割れが生じ易く大
幅な歩留まり低下が生じていた。
【００１２】本発明の目的は、ペロブスカイト化合物か
ら構成される圧電単結晶振動子を用いて、アレイ状の超
音波発生素子を揃った特性、高い歩留まりで安定に製造
可能な超音波発生素子の製造方法を提供することにあ
る。
ら構成される圧電単結晶振動子を用いて、アレイ状の超
音波発生素子を揃った特性、高い歩留まりで安定に製造
可能な超音波発生素子の製造方法を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、以下の現象を見出した。即ち、Ｐｂ｛（Ｂ1
Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 で表わされる単結晶を用いた振
動子は、面積が大きくなり（特に２．０ｃｍ2 を超える
場合。）厚みが薄くなると（特に０．５ｍｍ以下。）、
通常のセラミクス振動子で用いられているような１００
〜２００℃の温度、１〜３ｋｖ／ｍｍの電界での分極処
理によって、両端と中央部で１ｍｍ以上の大きな反りが
分極後に発生することを見出した。このため、その後の
組み立てなどの工程で大きな不都合が生じていた。これ
らの問題は通常のセラミクス系の圧電振動子ではほとん
ど観察されず、単結晶振動子に特有の現象である。
した結果、以下の現象を見出した。即ち、Ｐｂ｛（Ｂ1
Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 で表わされる単結晶を用いた振
動子は、面積が大きくなり（特に２．０ｃｍ2 を超える
場合。）厚みが薄くなると（特に０．５ｍｍ以下。）、
通常のセラミクス振動子で用いられているような１００
〜２００℃の温度、１〜３ｋｖ／ｍｍの電界での分極処
理によって、両端と中央部で１ｍｍ以上の大きな反りが
分極後に発生することを見出した。このため、その後の
組み立てなどの工程で大きな不都合が生じていた。これ
らの問題は通常のセラミクス系の圧電振動子ではほとん
ど観察されず、単結晶振動子に特有の現象である。
【００１４】そこで、主たる分極をアレイ切断後に行う
という工程を採用することにより上記の問題点を解決で
きることを見出し、本発明を成すに至った。即ち、本発
明は、支持基板上にペロブスカイト化合物から構成され
る圧電単結晶を接着する工程と、この圧電単結晶をアレ
イ状にダイシングして圧電単結晶振動子を構成する工程
と、この後に前記圧電単結晶振動子に対して分極処理を
施す工程とを具備したことを特徴とする超音波発生素子
の製造方法を提供する。
という工程を採用することにより上記の問題点を解決で
きることを見出し、本発明を成すに至った。即ち、本発
明は、支持基板上にペロブスカイト化合物から構成され
る圧電単結晶を接着する工程と、この圧電単結晶をアレ
イ状にダイシングして圧電単結晶振動子を構成する工程
と、この後に前記圧電単結晶振動子に対して分極処理を
施す工程とを具備したことを特徴とする超音波発生素子
の製造方法を提供する。
【００１５】かかる本発明において、以下の態様が好ま
しい。 （１）前記圧電単結晶を接着する工程の前に、該圧電単
結晶に対して予め分極処理を施す工程を行うこと。
しい。 （１）前記圧電単結晶を接着する工程の前に、該圧電単
結晶に対して予め分極処理を施す工程を行うこと。
【００１６】（２）前記圧電単結晶を接着する工程の前
に予め施す分極処理における印加電界は、前記圧電単結
晶振動子に対して施す分極処理における印加電界と同じ
か若しくは該電圧よりも小さいこと。
に予め施す分極処理における印加電界は、前記圧電単結
晶振動子に対して施す分極処理における印加電界と同じ
か若しくは該電圧よりも小さいこと。
【００１７】（３）前記圧電単結晶を接着する工程の前
に予め施す分極処理における印加電界は０〜０．５ｋｖ
／ｍｍ、前記圧電単結晶振動子に対して施す分極処理に
おける印加電界は０．５〜２ｋｖ／ｍｍであること。
に予め施す分極処理における印加電界は０〜０．５ｋｖ
／ｍｍ、前記圧電単結晶振動子に対して施す分極処理に
おける印加電界は０．５〜２ｋｖ／ｍｍであること。
【００１８】（４）前記圧電単結晶を接着する工程の前
に予め施す分極処理における処理温度は、前記圧電単結
晶振動子に対して施す分極処理における処理温度と同じ
か若しくは該温度よりも高いこと。
に予め施す分極処理における処理温度は、前記圧電単結
晶振動子に対して施す分極処理における処理温度と同じ
か若しくは該温度よりも高いこと。
【００１９】（５）前記圧電単結晶を接着する工程の前
に予め施す分極処理における処理温度は２５０℃以下、
前記圧電単結晶振動子に対して施す分極処理における処
理温度は８０℃以下であること。
に予め施す分極処理における処理温度は２５０℃以下、
前記圧電単結晶振動子に対して施す分極処理における処
理温度は８０℃以下であること。
【００２０】（６）前記圧電単結晶をダイシングする前
の該圧電単結晶の厚みが０．５ｍｍ以下、面積が２．０
ｃｍ2 以上であること。 （７）前記圧電単結晶は、Ｐｂ｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉ
x ｝Ｏ3 （式中、ｘは０以上０．５５以下の値であり、
Ｂ1 はＺｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＹｂおよびＩｎから選
択された少なくとも１種類であり、Ｂ2 はＮｂ及びＴａ
から選択された少なくとも１種類である。）で表される
複合ペロブスカイト化合物から構成されることを特徴と
する請求項１乃至７記載の超音波発生素子の製造方法。 （８）前記超音波発生素子として超音波プローブを製造
すること。
の該圧電単結晶の厚みが０．５ｍｍ以下、面積が２．０
ｃｍ2 以上であること。 （７）前記圧電単結晶は、Ｐｂ｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉ
x ｝Ｏ3 （式中、ｘは０以上０．５５以下の値であり、
Ｂ1 はＺｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＹｂおよびＩｎから選
択された少なくとも１種類であり、Ｂ2 はＮｂ及びＴａ
から選択された少なくとも１種類である。）で表される
複合ペロブスカイト化合物から構成されることを特徴と
する請求項１乃至７記載の超音波発生素子の製造方法。 （８）前記超音波発生素子として超音波プローブを製造
すること。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明による超音波発生素
子の製造方法の実施形態について詳細に説明する。ま
ず、本発明に用いられる酸化物単結晶は以下の方法で作
製される。
子の製造方法の実施形態について詳細に説明する。ま
ず、本発明に用いられる酸化物単結晶は以下の方法で作
製される。
【００２２】単結晶は、酸化鉛（ＰｂＯ）や酸化ボロン
（Ｂ2 Ｏ3 ）等を融剤として用いたフラックス法で作製
する。出発原料として、化学的に高純度なＰｂＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｓｃ2 Ｏ3 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 、およびＴｉＯ2 等の粉末を使用し、
これらをＰｂ（（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ）Ｏ3 の式で示
した組成となるように調合し、さらにフラックスとして
必要に応じてＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系フラックスを加える。
（Ｂ2 Ｏ3 ）等を融剤として用いたフラックス法で作製
する。出発原料として、化学的に高純度なＰｂＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｓｃ2 Ｏ3 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 、およびＴｉＯ2 等の粉末を使用し、
これらをＰｂ（（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ）Ｏ3 の式で示
した組成となるように調合し、さらにフラックスとして
必要に応じてＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 系フラックスを加える。
【００２３】この粉末を乾式混合機械で十分に混合した
後、ゴム製の容器に収容して２トン／ｃｍ2 の圧力でラ
バープレスを行う。得られた塊１０００ｇを、５０ｍｍ
φ×２００ｍｍの白金容器内に収容し、９００℃まで４
時間で昇温することによって溶解する。さらに、５００
ｇの原料を白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定する。１１００〜１４００℃まで１２時間で
昇温した後、１℃／時間の徐冷速度で８００℃まで徐冷
しながら、０．１〜１ｍｍ／時間の速度でルツボを降下
させるブリッジマン法により結晶育成を行う。冷却の
間、白金るつぼの下部の１点に選択的に酸素を吹き付け
て冷却することによって、核発生が１ヶ所で起こるよう
にする。この方法により５０ｍｍ×３０ｍｍ程度の単結
晶が得られる。その後、白金るつぼを破り、単結晶を取
り出す。
後、ゴム製の容器に収容して２トン／ｃｍ2 の圧力でラ
バープレスを行う。得られた塊１０００ｇを、５０ｍｍ
φ×２００ｍｍの白金容器内に収容し、９００℃まで４
時間で昇温することによって溶解する。さらに、５００
ｇの原料を白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定する。１１００〜１４００℃まで１２時間で
昇温した後、１℃／時間の徐冷速度で８００℃まで徐冷
しながら、０．１〜１ｍｍ／時間の速度でルツボを降下
させるブリッジマン法により結晶育成を行う。冷却の
間、白金るつぼの下部の１点に選択的に酸素を吹き付け
て冷却することによって、核発生が１ヶ所で起こるよう
にする。この方法により５０ｍｍ×３０ｍｍ程度の単結
晶が得られる。その後、白金るつぼを破り、単結晶を取
り出す。
【００２４】さらに、ラウエカメラを用いて［００１］
軸の方位を出して、この軸に平行に０．３〜１．５ｍｍ
のウエファーを切り出す。得られたウエファーから大き
さが異なる、例えば１５×１０ｍｍ、１５×２０ｍｍ、
１５×４０ｍｍなどの角板振動子を切り出す。得られた
試料面を１０００〜４０００番程度で研磨を行い、単結
晶振動子を準備する。この振動子にＴｉ／Ａｕをスパッ
タ法により０．０２〜１．０μｍの厚みに形成する。そ
の後に２００℃の高温で0.1 〜2kv/cmの電圧（電界）を
印加したままで室温まで冷却し、分極（一次分極）を行
う。
軸の方位を出して、この軸に平行に０．３〜１．５ｍｍ
のウエファーを切り出す。得られたウエファーから大き
さが異なる、例えば１５×１０ｍｍ、１５×２０ｍｍ、
１５×４０ｍｍなどの角板振動子を切り出す。得られた
試料面を１０００〜４０００番程度で研磨を行い、単結
晶振動子を準備する。この振動子にＴｉ／Ａｕをスパッ
タ法により０．０２〜１．０μｍの厚みに形成する。そ
の後に２００℃の高温で0.1 〜2kv/cmの電圧（電界）を
印加したままで室温まで冷却し、分極（一次分極）を行
う。
【００２５】次に、前記単結晶を用いて超音波プローブ
用振動子形状に加工・処理し、図1に示したようなアレ
イプローブを試作する。振動子の厚みは１５０〜５００
μｍで、周波数は０．５〜５MHz である。図1 におい
て、電極(Ti/Au)2、2'を形成した振動子1 にフレキシブ
ル配線基板8 と共通電極板7 を導電ペーストを用いて接
続し、超音波放射面側に音響マッチング層5 を形成した
後、バッキング材3 にエポキシ樹脂で接着する。
用振動子形状に加工・処理し、図1に示したようなアレ
イプローブを試作する。振動子の厚みは１５０〜５００
μｍで、周波数は０．５〜５MHz である。図1 におい
て、電極(Ti/Au)2、2'を形成した振動子1 にフレキシブ
ル配線基板8 と共通電極板7 を導電ペーストを用いて接
続し、超音波放射面側に音響マッチング層5 を形成した
後、バッキング材3 にエポキシ樹脂で接着する。
【００２６】次に、ダイサにより厚さ50μm のブレード
で、200 〜500 μm ピッチで切断する。このアレイ切断
後に再び室温から８０℃の温度で０．５〜２ｋｖ／ｍｍ
以下の電圧で０．２〜５分の条件で分極（二次分極）を
行う。この振動子の上面に音響レンズ6 を接着する。こ
れに静電容量110pF/m 、長さ2mの同軸ケーブルを前記フ
レキシブル配線基板8 に接続してアレイプローブを製造
する。さらに、前記超音波プローブについて、パルスエ
コー法により反射エコーを測定し、個々のアレイ振動子
を評価する。
で、200 〜500 μm ピッチで切断する。このアレイ切断
後に再び室温から８０℃の温度で０．５〜２ｋｖ／ｍｍ
以下の電圧で０．２〜５分の条件で分極（二次分極）を
行う。この振動子の上面に音響レンズ6 を接着する。こ
れに静電容量110pF/m 、長さ2mの同軸ケーブルを前記フ
レキシブル配線基板8 に接続してアレイプローブを製造
する。さらに、前記超音波プローブについて、パルスエ
コー法により反射エコーを測定し、個々のアレイ振動子
を評価する。
【００２７】本発明の製造方法では、このアレイ振動子
のダイシング後に分極を行うことが特徴である。一般式
Ｐｂ｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 において、ｘを
０．５５以下としたのは、ｘが０．５５を越えると、得
られた結晶が分極により極めて割れやすくなり、また得
られた単結晶の絶縁抵抗が低下して低い電圧での分極が
困難となるためである。
のダイシング後に分極を行うことが特徴である。一般式
Ｐｂ｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉx ｝Ｏ3 において、ｘを
０．５５以下としたのは、ｘが０．５５を越えると、得
られた結晶が分極により極めて割れやすくなり、また得
られた単結晶の絶縁抵抗が低下して低い電圧での分極が
困難となるためである。
【００２８】また、本発明に用いられる単結晶は、その
構成元素によっては、Ｔｉは含有されていなくともよ
い。なお、Ｂ1 およびＢ2 が前述の元素（Ｂ1 はＺｎ、
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＹｂおよびＩｎから選択された少な
くとも１種類であり、Ｂ2 はＮｂ及びＴａから選択され
た少なくとも１種類である。）以外の場合には、ＰＺＴ
セラミックスよりも優れた圧電特性を示す単結晶材料を
得ることが困難となってしまう。
構成元素によっては、Ｔｉは含有されていなくともよ
い。なお、Ｂ1 およびＢ2 が前述の元素（Ｂ1 はＺｎ、
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、ＹｂおよびＩｎから選択された少な
くとも１種類であり、Ｂ2 はＮｂ及びＴａから選択され
た少なくとも１種類である。）以外の場合には、ＰＺＴ
セラミックスよりも優れた圧電特性を示す単結晶材料を
得ることが困難となってしまう。
【００２９】前述の複合ペロブスカイト化合物は、鉛の
一部をＢａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｌａの少なくとも一つで置換
することもでき、この場合には、単結晶の成長速度が極
めて遅くなるのを避けるために、置換される割合は、鉛
の１０モル％以下とすることが好ましい。さらに好まし
くは５モル％以下である。
一部をＢａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｌａの少なくとも一つで置換
することもでき、この場合には、単結晶の成長速度が極
めて遅くなるのを避けるために、置換される割合は、鉛
の１０モル％以下とすることが好ましい。さらに好まし
くは５モル％以下である。
【００３０】かかる複合ペロブスカイト化合物は、遷移
金属であるＭｎ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｓｂ，Ｗ，ＣｕおよびＨ
ｆ等、ランタニド元素、またはアルカリ金属を少量含ん
でも良い。なお、大きな圧電定数を維持するために、こ
れらの含有量は最大でも１％以下であることが好まし
い。
金属であるＭｎ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｓｂ，Ｗ，ＣｕおよびＨ
ｆ等、ランタニド元素、またはアルカリ金属を少量含ん
でも良い。なお、大きな圧電定数を維持するために、こ
れらの含有量は最大でも１％以下であることが好まし
い。
【００３１】上記一般式Ｐｂ｛（Ｂ1 Ｂ2 ）1-x Ｔｉ
x ｝Ｏ3 におけるＢ1 元素とＢ2 元素との比は、通常、
化学量論比で決められた値（例えば１：１または１：
２）±０．０２程度であるが、この比を±０．２程度の
割合でずらすことも可能である。
x ｝Ｏ3 におけるＢ1 元素とＢ2 元素との比は、通常、
化学量論比で決められた値（例えば１：１または１：
２）±０．０２程度であるが、この比を±０．２程度の
割合でずらすことも可能である。
【００３２】また、上記ペロブスカイト化合物は、さら
に５モル％以下のＺｒＯ2 を含んでも良い。ＺｒＯ2 の
割合が５モル％を越えると、単結晶の成長速度が極端に
低下し、さらに結晶内部における組成のバラツキが多く
なるために好ましくない。
に５モル％以下のＺｒＯ2 を含んでも良い。ＺｒＯ2 の
割合が５モル％を越えると、単結晶の成長速度が極端に
低下し、さらに結晶内部における組成のバラツキが多く
なるために好ましくない。
【００３３】尚、本発明において、単結晶の育成方法と
しては、その他の良く知られた結晶育成方法であるフラ
ックス法、キロプーラス法、ゾーンメルト法、水熱育成
法、固相反応法、ＣＶＤなどを用いた薄膜形成法を用い
ることが可能であり、これらの方法で作製した単結晶で
も良いことは明らかである。
しては、その他の良く知られた結晶育成方法であるフラ
ックス法、キロプーラス法、ゾーンメルト法、水熱育成
法、固相反応法、ＣＶＤなどを用いた薄膜形成法を用い
ることが可能であり、これらの方法で作製した単結晶で
も良いことは明らかである。
【００３４】なお、本発明によるプロセスでは、製造さ
れた固溶体単結晶プローブは、任意の方位の単結晶に適
応することができる。例えば、得られた単結晶を［００
１］軸（またはｃ軸）に対して垂直に切り出した後、
（００１）面に電極を形成し、分極処理を施した場合に
は、優れた電気機械結合係数を有する振動子が得られ
る。
れた固溶体単結晶プローブは、任意の方位の単結晶に適
応することができる。例えば、得られた単結晶を［００
１］軸（またはｃ軸）に対して垂直に切り出した後、
（００１）面に電極を形成し、分極処理を施した場合に
は、優れた電気機械結合係数を有する振動子が得られ
る。
【００３５】また、例えば、得られた単結晶を［１１
１］軸に対して垂直に切り出した後、（１１１）面に電
極を形成し、分極処理を施した場合には、大きな誘電率
を持つ単結晶が得られる。
１］軸に対して垂直に切り出した後、（１１１）面に電
極を形成し、分極処理を施した場合には、大きな誘電率
を持つ単結晶が得られる。
【００３６】なお、本発明の方法により得られた単結晶
を短冊状振動子に加工した場合には、厚さ方向（［００
１］軸）の音速は２０００〜３５００ｍ／ｓとなり、反
共振周波数と厚みの積である周波数定数は７００〜１０
００Ｈｚ・ｍとなる。一方、ＰＺＴ系圧電セラミックの
周波数定数は１５００〜２０００Ｈｚ・ｍであり、上記
単結晶の音速に比べて２５〜５０％程度遅くなる。ま
た、１５ｍｍ×０．２ｍｍ×０．４ｍｍの矩形板より求
めた矩形板振動子の縦振動の電気機械結合係数ｋ33´も
７８〜８５％と優れてばらつきも少なく、最大で長さ１
００ｍｍ程度、４００チャンネルという大型、かつ高性
能の振動子を持つアレイプローブを作製することも可能
である。
を短冊状振動子に加工した場合には、厚さ方向（［００
１］軸）の音速は２０００〜３５００ｍ／ｓとなり、反
共振周波数と厚みの積である周波数定数は７００〜１０
００Ｈｚ・ｍとなる。一方、ＰＺＴ系圧電セラミックの
周波数定数は１５００〜２０００Ｈｚ・ｍであり、上記
単結晶の音速に比べて２５〜５０％程度遅くなる。ま
た、１５ｍｍ×０．２ｍｍ×０．４ｍｍの矩形板より求
めた矩形板振動子の縦振動の電気機械結合係数ｋ33´も
７８〜８５％と優れてばらつきも少なく、最大で長さ１
００ｍｍ程度、４００チャンネルという大型、かつ高性
能の振動子を持つアレイプローブを作製することも可能
である。
【００３７】一方、本発明によって製造された単結晶
を、［１１１］軸に対して平行に切り出した後、（１１
１）面に電極を形成した場合には、２０００〜８０００
程度の高い誘電率を有する振動子が得られ、特に電気的
なインピーダンスマッチングが容易となる。
を、［１１１］軸に対して平行に切り出した後、（１１
１）面に電極を形成した場合には、２０００〜８０００
程度の高い誘電率を有する振動子が得られ、特に電気的
なインピーダンスマッチングが容易となる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明による超音波発生素子の製造方
法の実施例について詳細に説明する。 （第１の実施例）本実施例においては、Ｐｂ｛（Ｚｎ
1/3 Ｎｂ2/3 ）0.90Ｔｉ0.10｝Ｏ3 からなる固溶系単結
晶（以下ＰＺＮＴ ９０／１０と呼ぶ。）を作製した。
法の実施例について詳細に説明する。 （第１の実施例）本実施例においては、Ｐｂ｛（Ｚｎ
1/3 Ｎｂ2/3 ）0.90Ｔｉ0.10｝Ｏ3 からなる固溶系単結
晶（以下ＰＺＮＴ ９０／１０と呼ぶ。）を作製した。
【００３９】まず、用いた種単結晶の作製方法を以下に
詳細に説明する。種単結晶は、５５モル％酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）を融剤として用いたフラックス法で作製した。４５
モル％がＰＺＮＴ ９０／１０単結晶からなる。出発原
料として、化学的に高純度な９９．９％以上のＰｂＯ、
ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、
これらを上述の式で示した組成となるように調合し、さ
らにフラックスとして５５モル％のＰｂＯフラックスを
加えた。この粉末を乾式混合機械で十分に混合した後、
ゴム製の容器に収容して２トン／ｃｍ2 の圧力でラバー
プレスを行った。得られた塊１０００ｇを、直径５０ｍ
ｍφ×高さ２００ｍｍ×厚み０．５ｍｍの白金容器内に
収容し、９００℃まで４時間で昇温することによって仮
溶解した。
詳細に説明する。種単結晶は、５５モル％酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）を融剤として用いたフラックス法で作製した。４５
モル％がＰＺＮＴ ９０／１０単結晶からなる。出発原
料として、化学的に高純度な９９．９％以上のＰｂＯ、
ＺｎＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、
これらを上述の式で示した組成となるように調合し、さ
らにフラックスとして５５モル％のＰｂＯフラックスを
加えた。この粉末を乾式混合機械で十分に混合した後、
ゴム製の容器に収容して２トン／ｃｍ2 の圧力でラバー
プレスを行った。得られた塊１０００ｇを、直径５０ｍ
ｍφ×高さ２００ｍｍ×厚み０．５ｍｍの白金容器内に
収容し、９００℃まで４時間で昇温することによって仮
溶解した。
【００４０】得られた溶解物を冷却後、前述の混合粉末
とフラックスとを含有するラバープレス後の塊を、さら
に５００ｇ白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定した。１２００℃まで１２時間で昇温した
後、１℃／時間の徐冷速度で８００℃まで徐冷しながら
０．３mm／時間の速度でルツボを降下させた。冷却の
間、白金るつぼの下部の１点に選択的に酸素を吹き付け
て冷却することによって、核発生が１ヶ所で起こるよう
にした。室温まで５０℃／時間の温度で冷却してその後
に白金ルツボを破り、単結晶を得た。この結晶の大きさ
は約５０ｍｍ×３０ｍｍであり、重量は約５００ｇであ
った。
とフラックスとを含有するラバープレス後の塊を、さら
に５００ｇ白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定した。１２００℃まで１２時間で昇温した
後、１℃／時間の徐冷速度で８００℃まで徐冷しながら
０．３mm／時間の速度でルツボを降下させた。冷却の
間、白金るつぼの下部の１点に選択的に酸素を吹き付け
て冷却することによって、核発生が１ヶ所で起こるよう
にした。室温まで５０℃／時間の温度で冷却してその後
に白金ルツボを破り、単結晶を得た。この結晶の大きさ
は約５０ｍｍ×３０ｍｍであり、重量は約５００ｇであ
った。
【００４１】この単結晶の一部を粉砕し、Ｘ線回折を行
なって結晶構造を調べたところ、完全なペロブスカイト
構造であることが確認された。また、この粉末の組成を
ＩＣＰ法（誘導結合プラズマ発光分析法）により分析し
たところ、ｘは約０．０９５であった。
なって結晶構造を調べたところ、完全なペロブスカイト
構造であることが確認された。また、この粉末の組成を
ＩＣＰ法（誘導結合プラズマ発光分析法）により分析し
たところ、ｘは約０．０９５であった。
【００４２】さらに、ラウエカメラを用いて［００１］
軸の方位を出してこの軸に平行に０．５〜１．５ｍｍ厚
みで切断しウエファーを約４０枚得た。これを１５×１
０ｍｍ、１５×２０ｍｍ、１５×３８ｍｍ角に切断し
た。得られた試料面を４０００番のアルミナ粉で研磨し
て、厚みを０．２〜１．５ｍｍまで変化させた単結晶板
を作製した。この振動子の上下面にＴｉ／Ａｕをスパッ
タ法により０．０２〜１．０μｍの厚みに形成した。そ
の後に２００℃の高温で0.1 〜2kv/cmの電圧（電界）を
印可したままで室温まで３時間で冷却し、分極（一次分
極）を行った。
軸の方位を出してこの軸に平行に０．５〜１．５ｍｍ厚
みで切断しウエファーを約４０枚得た。これを１５×１
０ｍｍ、１５×２０ｍｍ、１５×３８ｍｍ角に切断し
た。得られた試料面を４０００番のアルミナ粉で研磨し
て、厚みを０．２〜１．５ｍｍまで変化させた単結晶板
を作製した。この振動子の上下面にＴｉ／Ａｕをスパッ
タ法により０．０２〜１．０μｍの厚みに形成した。そ
の後に２００℃の高温で0.1 〜2kv/cmの電圧（電界）を
印可したままで室温まで３時間で冷却し、分極（一次分
極）を行った。
【００４３】次に、前記単結晶を用いて超音波プローブ
用振動子形状に加工・処理し、図1に示したようなアレ
イプローブを試作した。振動子の配列ピッチは200 〜50
0 μm で、周波数は０．５〜５MHz である。図1 におい
て、電極(Ti/Au)2、2'を形成した振動子1 にフレキシブ
ル配線基板8 と共通電極板7 を導電ペーストを用いて接
続し、超音波放射面側に音響マッチング層5 を形成した
後、バッキング材2 にエポキシ樹脂で接着した。
用振動子形状に加工・処理し、図1に示したようなアレ
イプローブを試作した。振動子の配列ピッチは200 〜50
0 μm で、周波数は０．５〜５MHz である。図1 におい
て、電極(Ti/Au)2、2'を形成した振動子1 にフレキシブ
ル配線基板8 と共通電極板7 を導電ペーストを用いて接
続し、超音波放射面側に音響マッチング層5 を形成した
後、バッキング材2 にエポキシ樹脂で接着した。
【００４４】次にダイサにより厚さ50μm のブレード
で、200 〜500 μm ピッチで切断した。この切断後に再
び室温から８５℃で１分以内で分極（２次分極）を行っ
た。また、最初に分極を行わず切断後に分極（二次分極
のみ）を行った振動子も同様に作製した。この振動子の
上面に音響レンズ6 を接着した。これに静電容量110pF/
m 、長さ2mの同軸ケーブルを前記フレキシブル配線基板
8 に接続してアレイプローブを製造した。
で、200 〜500 μm ピッチで切断した。この切断後に再
び室温から８５℃で１分以内で分極（２次分極）を行っ
た。また、最初に分極を行わず切断後に分極（二次分極
のみ）を行った振動子も同様に作製した。この振動子の
上面に音響レンズ6 を接着した。これに静電容量110pF/
m 、長さ2mの同軸ケーブルを前記フレキシブル配線基板
8 に接続してアレイプローブを製造した。
【００４５】前記超音波プローブについてパルスエコー
法により反射エコーを測定し、個々のアレー振動子を評
価した。本発明の製造プロセスではこのダイシング後に
分極（２次分極）を行うことが特徴である。これらの結
果を表１および表２に示す。
法により反射エコーを測定し、個々のアレー振動子を評
価した。本発明の製造プロセスではこのダイシング後に
分極（２次分極）を行うことが特徴である。これらの結
果を表１および表２に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】表１中で、一次分極条件はアレー振動子切
断前の分極条件を、二次分極条件は切断後の分極条件を
それぞれ示す。また、試作したプローブは各５本であ
る。振動子の反りは、一次分極後に定盤の上に単結晶振
動子を置き、マイクロメータを用いて最大高さから振動
子厚みを引いて求めた。数量は５枚の平均値である。
断前の分極条件を、二次分極条件は切断後の分極条件を
それぞれ示す。また、試作したプローブは各５本であ
る。振動子の反りは、一次分極後に定盤の上に単結晶振
動子を置き、マイクロメータを用いて最大高さから振動
子厚みを引いて求めた。数量は５枚の平均値である。
【００４９】また、接着時の割れは、振動子をフエライ
トゴムからなる音響吸収材にエポキシ系接着剤を用いて
接着する際に生じた割れを外観から判断した数の割合で
ある。
トゴムからなる音響吸収材にエポキシ系接着剤を用いて
接着する際に生じた割れを外観から判断した数の割合で
ある。
【００５０】また、切断ピッチは、５０μｍ厚みのブレ
ードを用いてダイサーを用いて切断した送りピッチであ
る。さらにまた、不良チャンネル数は、アレー切断後に
音響レンズを貼り付け、これに静電容量110pF/m 、長さ
2mの同軸ケーブルを前記フレキシブル配線基板8 に接続
してアレイプローブを製造した。
ードを用いてダイサーを用いて切断した送りピッチであ
る。さらにまた、不良チャンネル数は、アレー切断後に
音響レンズを貼り付け、これに静電容量110pF/m 、長さ
2mの同軸ケーブルを前記フレキシブル配線基板8 に接続
してアレイプローブを製造した。
【００５１】前記超音波プローブについてパルスエコー
法により反射エコーを測定し、個々のアレー振動子を評
価し、エコーの強度が平均値よりも２０％以上劣るもの
を不良とした。表２に示すように、例１乃至１０におい
ては、著しく優れた結果を示した。
法により反射エコーを測定し、個々のアレー振動子を評
価し、エコーの強度が平均値よりも２０％以上劣るもの
を不良とした。表２に示すように、例１乃至１０におい
ては、著しく優れた結果を示した。
【００５２】（第２の実施例）Ｐｂ｛（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）0.68Ｔｉ0.32｝Ｏ3 からなる固溶系単結晶（以下
ＰＭＮＴ ６８／３２と呼ぶ。）を作製したまず、単結
晶の作製方法を以下に詳細に説明する。
2/3 ）0.68Ｔｉ0.32｝Ｏ3 からなる固溶系単結晶（以下
ＰＭＮＴ ６８／３２と呼ぶ。）を作製したまず、単結
晶の作製方法を以下に詳細に説明する。
【００５３】単結晶は、８０モル％酸化鉛（ＰｂＯ）と
２０％酸化ボロン（Ｂ2 Ｏ3 ）とを融剤として用いた。
出発原料として、化学的に高純度なＰｂＯ、ＭｇＯ、Ｎ
ｂ2Ｏ5 、およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、これらを上
述の式で示した組成となるように調合し、さらにフラッ
クスとして等モル量のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 フラックスを加
えた。その他の条件は溶解最高温度を１２２０℃とした
以外は実施例１と同様である。これらの結果を表３およ
び表４に示す。
２０％酸化ボロン（Ｂ2 Ｏ3 ）とを融剤として用いた。
出発原料として、化学的に高純度なＰｂＯ、ＭｇＯ、Ｎ
ｂ2Ｏ5 、およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、これらを上
述の式で示した組成となるように調合し、さらにフラッ
クスとして等モル量のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 フラックスを加
えた。その他の条件は溶解最高温度を１２２０℃とした
以外は実施例１と同様である。これらの結果を表３およ
び表４に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】表４に示すように、例１乃至１０において
は、著しく優れた結果を示した。 （第３の実施例）本実施例においては、Ｐｂ｛（Ｓｃ
1/2 Ｎｂ1/2 ）0.27（Ｓｃ1/2 Ｔａ1/2 ）0.25Ｔ
ｉ0.48｝Ｏ3 からなる固溶系単結晶（以下ＰＳＳＮＴ
２７／２５／４８と呼ぶ。）を製造した。
は、著しく優れた結果を示した。 （第３の実施例）本実施例においては、Ｐｂ｛（Ｓｃ
1/2 Ｎｂ1/2 ）0.27（Ｓｃ1/2 Ｔａ1/2 ）0.25Ｔ
ｉ0.48｝Ｏ3 からなる固溶系単結晶（以下ＰＳＳＮＴ
２７／２５／４８と呼ぶ。）を製造した。
【００５７】まず、用いた単結晶の製造方法を以下に詳
細に説明する。種単結晶は、７５モル％酸化鉛ＰｂＯと
２５％酸化ボロンとを融剤として用いたフラックス法で
作製した。出発原料として、化学的に高純度（９９．９
％以上）のＰｂＯ、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ
5 およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、上述の式で示した組
成となるように調合し、さらにフラックスとして２倍の
モル量のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 フラックスを加えた。その他
の条件は溶融最高温度を１２５０℃とした以外は基本的
に実施例１と同様である。但し、ＩＣＰ化学分析により
求められた単結晶の組成は、仕込みの値とわずかに組成
の異なるＰＳＳＮＴ ２９／２７／４４であった。これ
らの結果を表５および表６に示す。
細に説明する。種単結晶は、７５モル％酸化鉛ＰｂＯと
２５％酸化ボロンとを融剤として用いたフラックス法で
作製した。出発原料として、化学的に高純度（９９．９
％以上）のＰｂＯ、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ
5 およびＴｉＯ2 の粉末を使用し、上述の式で示した組
成となるように調合し、さらにフラックスとして２倍の
モル量のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 フラックスを加えた。その他
の条件は溶融最高温度を１２５０℃とした以外は基本的
に実施例１と同様である。但し、ＩＣＰ化学分析により
求められた単結晶の組成は、仕込みの値とわずかに組成
の異なるＰＳＳＮＴ ２９／２７／４４であった。これ
らの結果を表５および表６に示す。
【００５８】
【表５】
【００５９】
【表６】
【００６０】表６に示すように、例１乃至１０において
は、著しく優れた結果を示した。以上、本発明による超
音波発生素子の製造方法を詳細に述べたが、本発明は上
記した実施例に限定されることはない。
は、著しく優れた結果を示した。以上、本発明による超
音波発生素子の製造方法を詳細に述べたが、本発明は上
記した実施例に限定されることはない。
【００６１】例えば、超音波発生素子として医療用超音
波プローブ以外にも適用可能な素子はあり、例えば医療
用超音波結石破壊装置に用いられる超音波振動子や非破
壊検査機械用超音波発生素子等に対しても適用可能であ
る。また、超音波振動子をアレイ状に配列して各振動子
からの超音波をインク液面近傍に収束させてインク滴を
飛翔させる方式の超音波インクジェット装置等に対して
も適用可能である。
波プローブ以外にも適用可能な素子はあり、例えば医療
用超音波結石破壊装置に用いられる超音波振動子や非破
壊検査機械用超音波発生素子等に対しても適用可能であ
る。また、超音波振動子をアレイ状に配列して各振動子
からの超音波をインク液面近傍に収束させてインク滴を
飛翔させる方式の超音波インクジェット装置等に対して
も適用可能である。
【００６２】また、一次分極は、支持基板上に圧電単結
晶を接着する工程の前であってもよいし、当該工程の後
かつダイシング工程の前であってもよい。その他、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であ
る。
晶を接着する工程の前であってもよいし、当該工程の後
かつダイシング工程の前であってもよい。その他、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であ
る。
【００６３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
単結晶振動子を用いてアレイ式超音波発発生素子を作製
する場合に、各振動子の特性の揃った超音波発生素子の
作製が可能となり、素子の作製歩留まりが大幅に向上す
る。本発明は単結晶振動子の厚みが特に0.5mm 以下の場
合に有効である。
単結晶振動子を用いてアレイ式超音波発発生素子を作製
する場合に、各振動子の特性の揃った超音波発生素子の
作製が可能となり、素子の作製歩留まりが大幅に向上す
る。本発明は単結晶振動子の厚みが特に0.5mm 以下の場
合に有効である。
【図１】 本発明の方法により製造された単結晶を用い
た超音波プローブの短冊状振動子の構成を示す斜視図。
た超音波プローブの短冊状振動子の構成を示す斜視図。
１…単結晶材料 ２、２′…電極 ３…バッキング材 ５…音響マッチング層 ６…音響レンズ ７…アース電極（共通電極板） ８…フレキシブル配線基板 ９…超音波プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−21414（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−84194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−201399（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 17/00 332 B06B 1/06 H01L 41/09 H01L 41/18 H01L 41/22
Claims (8)
- 【請求項１】第１の面とこの第１の面の反対側の第２の
面に電極を形成した、ペロブスカイト化合物から構成さ
れる圧電単結晶振動子の前記第１の面に音響マッチング
層を形成する工程と、 前記音響マッチング層を形成した後に、前記圧電単結晶
振動子の前記第２の面をバッキング材に接着する接着工
程と、 前記接着工程の後に、前記音響マッチング層と前記圧電
単結晶振動子とをアレイ状にダイシングする切断 工程
と、 前記切断工程の後に、前記圧電単結晶振動子に対して分
極処理を施す工程とを具備したことを特徴とする超音波
プローブの製造方法。 - 【請求項２】前記接着工程の前に、前記圧電単結晶振動
子に対して予め分極処理を施す工程を行うことを特徴と
する請求項１記載の超音波プローブの製造方法。 - 【請求項３】前記接着工程の前に予め施す分極処理にお
ける印加電界は、前記切断工程の後に前記圧電単結晶振
動子に対して施す分極処理における印加電界と同じか若
しくは該電界よりも小さいことを特徴とする請求項２記
載の超音波プローブの製造方法。 - 【請求項４】前記接着工程の前に予め施す分極処理にお
ける印加電界は０〜０．５ｋｖ／ｍｍ、前記切断工程の
後に前記圧電単結晶振動子に対して施す分極処理におけ
る印加電界は０．５〜２ｋｖ／ｍｍであることを特徴と
する請求項３記載の超音波プローブの製造方法。 - 【請求項５】前記接着工程の前に予め施す分極処理にお
ける処理温度は、前記切断工程の後に前記圧電単結晶振
動子に対して施す分極処理における処理温度と同じか若
しくは該温度よりも高いことを特徴とする請求項２記載
の超音波プローブの製造方法。 - 【請求項６】前記接着工程の前に予め施す分極処理にお
ける処理温度は２５０℃以下、前記切断工程の後に前記
圧電単結晶振動子に対して施す分極処理における処理温
度は８０℃以下であることを特徴とする請求項５記載の
超音波プローブの製造方法。 - 【請求項７】前記切断工程の前の前記圧電単結晶振動子
の厚みが０．５ｍｍ以下、面積が２．０ｃｍ2以上であ
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
超音波プローブの製造方法。 - 【請求項８】前記圧電単結晶振動子は、Ｐｂ｛（Ｂ
1Ｂ2）1-xＴｉx｝Ｏ3（式中、ｘは０以上０．５５以下
の値であり、Ｂ1はＺｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｙｂおよ
びＩｎから選択された少なくとも１種類であり、Ｂ2は
Ｎｂ及びＴａから選択された少なくとも１種類であ
る。）で表される複合ペロブスカイト化合物から構成さ
れることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載
の超音波プローブの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331898A JP3345580B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 超音波プローブの製造方法 |
| US09/321,549 US6238481B1 (en) | 1998-03-05 | 1999-05-28 | Method of manufacturing ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5331898A JP3345580B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 超音波プローブの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252694A JPH11252694A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3345580B2 true JP3345580B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=12939382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5331898A Expired - Lifetime JP3345580B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 超音波プローブの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6238481B1 (ja) |
| JP (1) | JP3345580B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4931297B2 (ja) * | 2001-07-27 | 2012-05-16 | 京セラ株式会社 | 圧電素子用部材 |
| JP4931302B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2012-05-16 | 京セラ株式会社 | 圧電素子用部材 |
| KR100480876B1 (ko) * | 2001-11-15 | 2005-04-07 | (주)아이블포토닉스 | 신규의 압전 단결정을 이용한 초음파 탐촉자 |
| JP3987744B2 (ja) * | 2002-03-25 | 2007-10-10 | 敏夫 小川 | ドメイン制御圧電単結晶素子 |
| JP3940683B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2007-07-04 | 株式会社東芝 | 超音波探触子及びその製造方法 |
| JP4323487B2 (ja) * | 2003-04-01 | 2009-09-02 | オリンパス株式会社 | 超音波振動子及びその製造方法 |
| US20070222339A1 (en) * | 2004-04-20 | 2007-09-27 | Mark Lukacs | Arrayed ultrasonic transducer |
| EP1738407B1 (en) * | 2004-04-20 | 2014-03-26 | Visualsonics Inc. | Arrayed ultrasonic transducer |
| US20060008766A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-12 | Fischer Dan E | Dental instruments made from super-elastic alloys |
| US7402938B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-07-22 | Jfe Mineral Co., Ltd. | Piezoelectric single crystal device |
| EP1952175B1 (en) | 2005-11-02 | 2013-01-09 | Visualsonics, Inc. | Digital transmit beamformer for an arrayed ultrasound transducer system |
| US8597535B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-12-03 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| US7972527B2 (en) * | 2008-01-31 | 2011-07-05 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| US9184369B2 (en) | 2008-09-18 | 2015-11-10 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components |
| EP3576137A1 (en) * | 2008-09-18 | 2019-12-04 | FUJIFILM SonoSite, Inc. | Ultrasound transducers |
| US9173047B2 (en) | 2008-09-18 | 2015-10-27 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components |
| US20100171395A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-07-08 | University Of Southern California | Curved ultrasonic array transducers |
| EP2206466A1 (en) * | 2009-01-12 | 2010-07-14 | Medison Co., Ltd. | Probe for ultrasonic diagnostic apparatus and method of manufacturing the same |
| WO2012021608A2 (en) | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Trs Technologies, Inc. | Temperature and field stable relaxor-pt piezoelectric single crystals |
| CN103876775B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-02-03 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 超声探头的阵元连接元件及其超声探头及超声成像系统 |
| WO2014185559A1 (ko) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 트랜스듀서 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 트랜스듀서 |
| KR101491800B1 (ko) * | 2013-05-13 | 2015-02-11 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 트랜스듀서 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 트랜스듀서 |
| US9974541B2 (en) | 2014-02-14 | 2018-05-22 | Covidien Lp | End stop detection |
| US11464494B2 (en) | 2019-07-19 | 2022-10-11 | GE Precision Healthcare LLC | Method and system to revert a depoling effect exhibited by an ultrasound transducer |
| US11435461B2 (en) | 2019-07-19 | 2022-09-06 | GE Precision Healthcare LLC | Method and system to prevent depoling of ultrasound transducer |
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|---|---|---|---|---|
| US5295487A (en) | 1992-02-12 | 1994-03-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic probe |
| DE4402420C2 (de) | 1993-01-27 | 1996-03-28 | Toshiba Kawasaki Kk | Piezoelektrisches Material und Ultraschallsonde |
| US5402791A (en) | 1993-08-06 | 1995-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Piezoelectric single crystal, ultrasonic probe, and array-type ultrasonic probe |
| US6020675A (en) * | 1995-09-13 | 2000-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic probe |
-
1998
- 1998-03-05 JP JP5331898A patent/JP3345580B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-05-28 US US09/321,549 patent/US6238481B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11252694A (ja) | 1999-09-17 |
| US6238481B1 (en) | 2001-05-29 |
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