JP3431274B2 - Ultrasonic transducer and manufacturing method thereof - Google Patents
Ultrasonic transducer and manufacturing method thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、医療用又は非破壊検査
用の超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic transducer used in a medical or nondestructive ultrasonic diagnostic apparatus and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の超音波トランスデューサ
としては、例えば特開昭５９−１４１０６０号公報に開
示されたものが知られている。同公報には、保持部材の
端部に圧電素子を接着した後、該保持部材と圧電素子と
接着剤とを、蒸着・スパッタ・メッキにより電気的に接
続して圧電素子への配線を形成することが示されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of ultrasonic transducer, for example, one disclosed in JP-A-59-141060 is known. In this publication, after a piezoelectric element is bonded to an end of a holding member, the holding member, the piezoelectric element, and an adhesive are electrically connected by vapor deposition, sputtering, and plating to form a wiring to the piezoelectric element. Is shown.
【０００３】また、現在の状況として、膵管・循環器等
の診断が可能な医療用超音波内視鏡や、細管の非破壊検
査を行う工業用超音波診断装置を実現する要求が高まっ
ている。この場合、内蔵もしくは細管内に挿入されるプ
ローブの外形が１〜数mm程度と非常に細くなるため、こ
れに実装される超音波トランスデューサも小型化する必
要がある。さらに、循環系用に関しては、感染防止の観
点から、上記プローブはディスポーザブル化する必要が
ある。これらの状況により、超小型の超音波トランスデ
ューサを低コストで製造することが求められている。In the current situation, there is an increasing demand for realizing a medical ultrasonic endoscope capable of diagnosing the pancreatic duct, circulatory organ and the like, and an industrial ultrasonic diagnostic apparatus for performing nondestructive inspection of a thin tube. . In this case, since the outer shape of the probe that is built in or inserted into the narrow tube becomes extremely small, about 1 to several mm, it is necessary to downsize the ultrasonic transducer mounted therein. Further, for the circulatory system, the above probe needs to be disposable from the viewpoint of infection prevention. Due to these circumstances, it is required to manufacture a microminiature ultrasonic transducer at low cost.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の装置では、１mm程度又はそれ以下の小型の超音波トラ
ンスデューサを製造する場合、各部材が極めて小さくな
るために、微小組立技術が要求されるとともに各構成部
材の位置決めが極端に困難になるという問題点があっ
た。これにより、製造コストの上昇，組立精度の相対的
な低下，これによる性能分布幅の拡大に代表される製品
の品質の低下など不具合が生じていた。However, in the above-mentioned conventional apparatus, when manufacturing a small ultrasonic transducer having a size of about 1 mm or less, each member is extremely small, so that a micro assembly technique is required. At the same time, there is a problem that the positioning of each component becomes extremely difficult. As a result, problems such as an increase in manufacturing cost, a relative decrease in assembly accuracy, and a decrease in product quality typified by an increase in performance distribution width have occurred.
【０００５】また、従来の技術ではトランスデューサを
１つずつ製造することが可能なだけであり、ディスポー
ザブル化に対応できるような低コスト化の要求には答え
られないという問題点もあった。Further, the conventional technique has a problem that it is only possible to manufacture the transducers one by one, and it is not possible to meet the demand for cost reduction which can deal with disposability.
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、小型かつ高精度の超音波トランスデューサを低コス
トで提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a small-sized and highly accurate ultrasonic transducer at low cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明の超音波トランスデューサで
は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面（放射面）
に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の面
（背面）に形成された背面負荷材とからなる超音波トラ
ンスデューサにおいて、該圧電振動子が、圧電素子と、
該圧電素子の背面に構造的に一体化されるとともに該圧
電素子の背面に形成された表面電極と電気的に接続され
ている第１の電極板と、該圧電素子の背面に構造的に一
体化されているとともに該圧電素子の放射面に形成され
た表面電極と導体薄膜により電気的に接続されている第
２の電極板とから構成されたことを特徴としている。To achieve the above object, in an ultrasonic transducer of the present invention according to claim 1, a piezoelectric vibrator and one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator are provided.
In an ultrasonic transducer including an acoustic matching layer formed on the back surface and a back load material formed on the other surface (back surface) of the piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator includes a piezoelectric element,
A first electrode plate structurally integrated with the back surface of the piezoelectric element and electrically connected to a surface electrode formed on the back surface of the piezoelectric element, and structurally integrated with the back surface of the piezoelectric element And a second electrode plate electrically connected by a conductive thin film to the surface electrode formed on the radiation surface of the piezoelectric element.
【０００８】また、請求項２に記載した超音波トランス
デューサの製造方法では、圧電振動子と、該圧電振動子
の一方の面（放射面）に形成された音響整合層と、該圧
電振動子の他方の面（背面）に形成された背面負荷材と
からなる超音波トランスデューサの製造方法において、
該圧電振動子を、その両面に表面電極が形成されている
とともにその幅が該圧電振動子の幅と同等であり且つそ
の長さが該圧電振動子の複数個分の長さである方形の板
材からなる圧電素子と、該圧電素子の背面に板状の導体
からなる第１の電極板を該圧電素子の背面側表面電極と
電気的に接続された状態で一体化し、且つ、該圧電素子
の背面に板状の導体からなる第２の電極板を該背面側表
面電極および該第１の電極板とは電気的に絶縁した状態
であるとともに、該第２の電極板の一面と該圧電素子の
一側面とが同一平面上となる状態で一体化して棒状の圧
電振動子母材を作成した後、該圧電素子の放射面側表面
電極と該第２の電極板とを導体薄膜により電気的に接続
し、その後裁断することにより個々の圧電振動子を製造
することを特徴としている。Further, in the method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 2, the piezoelectric vibrator, the acoustic matching layer formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator In a method of manufacturing an ultrasonic transducer including a back load material formed on the other surface (back surface),
The piezoelectric vibrator has a rectangular shape in which surface electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric vibrator, the width of the piezoelectric vibrator is equal to the width of the piezoelectric vibrator, and the length of the piezoelectric vibrator is the length of a plurality of piezoelectric vibrators. A piezoelectric element made of a plate material and a first electrode plate made of a plate-shaped conductor on the back surface of the piezoelectric element are integrated in a state of being electrically connected to a rear surface electrode of the piezoelectric element, and the piezoelectric element A second electrode plate made of a plate-shaped conductor is electrically insulated from the back surface electrode and the first electrode plate on the back surface of the second electrode plate, and one surface of the second electrode plate and the piezoelectric plate. After forming a rod-shaped piezoelectric vibrator base material by integrating the element with one side surface on the same plane, the radiation surface side surface electrode of the piezoelectric element and the second electrode plate are electrically connected by a conductive thin film. The individual piezoelectric vibrators are manufactured by connecting them mechanically and then cutting them. To have.
【０００９】さらに、請求項３に記載した超音波トラン
スデューサの製造方法では、圧電振動子と、該圧電振動
子の一方の面（放射面）に形成された音響整合層と、該
圧電振動子の他方の面（背面）に形成された背面負荷材
とからなる超音波トランスデューサの製造方法におい
て、該圧電振動子を、その両面に表面電極が形成されて
いるとともにその面積が該圧電振動子の複数個分である
板材からなる圧電素子と、該圧電素子の背面に板状の導
体からなる複数の第１の電極板を該圧電素子の背面側表
面電極と電気的に接続された状態で且つ該圧電振動子の
幅の２倍程度の間隔を持ち且つ互いに平行であるように
一体化し、且つ、該圧電素子の背面に板状の導体からな
る複数の第２の電極板を該背面側表面電極および該第１
の電極板とは電気的に絶縁した状態であるとともに、該
第１の電極とは該圧電振動子の幅にほぼ等しい間隔を持
ち且つ平行になるように一体化した後、該第２の電極板
が露出するように裁断して棒状の圧電振動子母材を作成
し、該圧電振動子母材内の該圧電素子の放射面側表面電
極と該第２の電極板とを導体薄膜により電気的に接続
し、その後裁断することにより個々の圧電振動子を製造
することを特徴としている。Further, in the method of manufacturing an ultrasonic transducer according to claim 3, a piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator A method of manufacturing an ultrasonic transducer comprising a back load material formed on the other surface (back surface), wherein the piezoelectric vibrator has surface electrodes formed on both surfaces thereof and has an area of a plurality of piezoelectric vibrators. And a plurality of first electrode plates made of a plate-shaped conductor on the back surface of the piezoelectric element and electrically connected to the back surface electrode of the piezoelectric element, and The plurality of second electrode plates, which are integrated so as to have a distance of about twice the width of the piezoelectric vibrators and are parallel to each other, and which are made of plate-shaped conductors, are provided on the back surface of the piezoelectric element. And the first
Of the second electrode after being integrated with the first electrode in a state of being electrically insulated from the first electrode and having a distance substantially equal to the width of the piezoelectric vibrator and being parallel to each other. A rod-shaped piezoelectric vibrator base material is cut by cutting so that the plate is exposed, and the radiation surface side surface electrode of the piezoelectric element in the piezoelectric vibrator base material and the second electrode plate are electrically connected by a conductive thin film. It is characterized in that individual piezoelectric vibrators are manufactured by physically connecting them and then cutting them.
【００１０】[0010]
【作用】請求項１においては、超音波トランスデューサ
を構成する圧電素子表面電極と電極板とが機械的・電気
的に接続され、両電極板を通じて超音波トランスデュー
サの駆動が可能になる。According to the first aspect of the invention, the piezoelectric element surface electrode forming the ultrasonic transducer and the electrode plate are mechanically and electrically connected, and the ultrasonic transducer can be driven through both electrode plates.
【００１１】請求項２においては、上記構造の超音波ト
ランスデューサを小ロットで複数個同時に組立製造す
る。In the second aspect, a plurality of ultrasonic transducers having the above structure are simultaneously assembled and manufactured in a small lot.
【００１２】請求項３においては、上記構造の超音波ト
ランスデューサを大ロットで複数個同時に組立製造す
る。In the third aspect, a plurality of ultrasonic transducers having the above structure are simultaneously assembled and manufactured in a large lot.
【００１３】以下、添付図面を参照して本発明に係る超
音波トランスデューサおよびその製造方法の実施例を説
明する。Embodiments of an ultrasonic transducer and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１４】[0014]
【実施例１】まず、本発明の実施例１を説明する。図１
〜９は超音波トランスデューサを示す斜視図である。First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described. Figure 1
9 is a perspective view showing an ultrasonic transducer.
【００１５】［構成］図１の通り、圧電素子１は長方形
板状の圧電セラミックス２の両面に、銀焼付により放射
面側表面電極３および背面側表面電極４を形成すること
により構成され、分極されている。圧電素子１の大きさ
はその幅が完成後の超音波トランスデューサの高さと同
程度であり、その長さが完成後の超音波トランスデュー
サの複数個分以上である。また、放射面側電極板５およ
び背面側電極板６は、薄板状の銅合金から構成されてい
る。[Structure] As shown in FIG. 1, a piezoelectric element 1 is formed by forming a radiation surface side surface electrode 3 and a back surface side surface electrode 4 on both sides of a rectangular plate-shaped piezoelectric ceramics 2 by silver baking and polarization. Has been done. The size of the piezoelectric element 1 is approximately the same as the height of the completed ultrasonic transducer, and the length thereof is equal to or more than a plurality of completed ultrasonic transducers. The radiation surface side electrode plate 5 and the back surface side electrode plate 6 are made of a thin plate-shaped copper alloy.
【００１６】［製造方法］まず、図２に示すように、超
音波振動子母材８を製造する。背面側電極板６を、その
側面が圧電素子１の背面側表面電極４と電気的に接続さ
れるように半田（図示せず）により接合する。この場
合、融点が１００℃程度の低融点半田を使用することが
望ましい。同時に、圧電素子１の背面に背面制動材１３
をエポキシ系接着剤（図示せず）により接合する。背面
制動材１３の底面には絶縁部７が設けられており、絶縁
部７を圧電素子１との間に挟持する形で放射面側電極板
５をエポキシ系接着剤（図示せず）により接合する。こ
のとき、絶縁部７の厚さは２０〜１００μｍ程度であ
り、また、放射面側電極板５の幅は背面側電極板６と比
較して絶縁部７の厚さだけ狭いものとする。[Manufacturing Method] First, as shown in FIG. 2, the ultrasonic transducer base material 8 is manufactured. The back side electrode plate 6 is joined by solder (not shown) so that its side surface is electrically connected to the back side surface electrode 4 of the piezoelectric element 1. In this case, it is desirable to use a low melting point solder having a melting point of about 100 ° C. At the same time, the back braking material 13 is provided on the back surface of the piezoelectric element 1.
Are bonded with an epoxy adhesive (not shown). An insulating portion 7 is provided on the bottom surface of the back braking member 13, and the radiation surface side electrode plate 5 is bonded with an epoxy adhesive (not shown) so as to sandwich the insulating portion 7 with the piezoelectric element 1. To do. At this time, the thickness of the insulating portion 7 is about 20 to 100 μm, and the width of the radiation surface side electrode plate 5 is narrower than that of the back surface side electrode plate 6 by the thickness of the insulating portion 7.
【００１７】次に、図３に示すように、圧電素子１の底
面の背面側表面電極４の露出部を、エポキシ系樹脂から
なる絶縁被覆９により被覆する。Next, as shown in FIG. 3, an exposed portion of the back surface electrode 4 on the bottom surface of the piezoelectric element 1 is covered with an insulating coating 9 made of epoxy resin.
【００１８】その後、図４に示すように、超音波振動子
母材８の底面および放射面側表面電極３に、ＣｒとＡｇ
のスパッタリングによる成膜を行い、導体薄膜形成面１
０に導体薄膜（図示せず）を形成する。この導体薄膜を
形成しない部分はマスキングにより確実に成膜されない
ようにする。成膜後、超音波振動子母材８を精密切断砥
石により所定幅に切断して、図５に示すような超音波振
動子１１を得る。Thereafter, as shown in FIG. 4, Cr and Ag are formed on the bottom surface of the ultrasonic transducer base material 8 and the surface electrode 3 on the radiation surface side.
Conductive thin film formation by sputtering
A conductor thin film (not shown) is formed on the substrate. Masking is used to ensure that the portions where the conductor thin film is not formed are not formed. After film formation, the ultrasonic transducer base material 8 is cut into a predetermined width with a precision cutting grindstone to obtain an ultrasonic transducer 11 as shown in FIG.
【００１９】次に、超音波振動子１１の放射面側表面電
極３にエポキシ系樹脂による音響整合層１２を一体に形
成することにより、図６に示した超音波トランスデュー
サ１４を形成する。ここで、放射面側電極板５，背面側
電極板６の露出部が、それぞれ放射面側端子２９，背面
側端子３０となる。Next, the ultrasonic transducer 14 shown in FIG. 6 is formed by integrally forming the acoustic matching layer 12 of epoxy resin on the radiation surface side surface electrode 3 of the ultrasonic transducer 11. Here, the exposed portions of the radiation surface side electrode plate 5 and the back surface side electrode plate 6 become the radiation surface side terminal 29 and the back surface side terminal 30, respectively.
【００２０】［作用］導体薄膜により、圧電素子１の放
射面側表面電極３，背面側表面電極４と放射面側端子２
９，背面側端子３０とが電気的に接続される。これによ
り、超音波トランスデューサ１４は両電極板２９，３０
にパルサ・観測装置（図示せず）を接続して信号の送受
を行う。また、背面側表面電極４は圧電素子１を接合し
た際の接着層により放射面側電極板５と電気的に絶縁さ
れているため、駆動電圧印加時の短絡は生じない。[Operation] By the conductor thin film, the radiation surface side surface electrode 3, the back surface side electrode 4 and the radiation surface side terminal 2 of the piezoelectric element 1 are formed.
9. The back side terminal 30 is electrically connected. As a result, the ultrasonic transducer 14 has the two electrode plates 29, 30.
A pulsar / observation device (not shown) is connected to to send and receive signals. Further, since the back surface electrode 4 is electrically insulated from the radiation surface electrode plate 5 by the adhesive layer when the piezoelectric element 1 is bonded, a short circuit does not occur when a drive voltage is applied.
【００２１】［効果］本実施例によれば、圧電素子の全
面積を有効に動作させることが可能な、高感度の超音波
トランスデューサを構成することができる。そして、各
構成部材を組み立てた後に裁断する工程であるため、組
立精度を高めることができ、小型・高性能の超音波トラ
ンスデューサを製造することができる。また、圧電素子
の形状と組立後の裁断幅を変更することにより、同一の
工程で、発振周波数・大きさの変更が可能であり、多種
の超音波トランスデューサの製造に適している。[Effect] According to this embodiment, it is possible to construct a highly sensitive ultrasonic transducer capable of effectively operating the entire area of the piezoelectric element. Since this is a step of cutting each constituent member after assembling, the assembling accuracy can be increased, and a small-sized and high-performance ultrasonic transducer can be manufactured. Also, by changing the shape of the piezoelectric element and the cut width after assembly, the oscillation frequency and size can be changed in the same process, which is suitable for manufacturing various types of ultrasonic transducers.
【００２２】なお、本実施例においては、圧電素子とし
てＰＺＴ系の圧電セラミックスを使用した場合について
示したが、ＰＴ系，ＰＬＺＴ系，ニオブ酸鉛系などの他
のペロブスカイト型圧電セラミックス，ＰＶＤＦに代表
される高分子圧電体，圧電セラミックス−樹脂複合材に
代表される複合圧電体，ＬｉＮｂＯ，ＺｎＯ，ニオブ酸
鉛に代表される結晶系圧電材などの使用も可能である。In this embodiment, the case where the PZT type piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric element has been shown, but other perovskite type piezoelectric ceramics such as PT type, PLZT type, and lead niobate type, PVDF are representative. It is also possible to use a polymer piezoelectric material, a composite piezoelectric material typified by a piezoelectric ceramics-resin composite material, a crystalline piezoelectric material typified by LiNbO, ZnO, or lead niobate.
【００２３】ここで、高分子圧電体を医療用超音波トラ
ンスデューサに使用する場合は、その音響インピーダン
スが超音波媒体である人体と近いため、上記音響整合層
を省略することが可能である。また、本工程に先立ち、
その裏面にセラミックス・金属箔などの高剛性材料によ
る裏当てをし、剛性を高めることが必要である。また、
結晶系圧電素子を使用した場合は、温度による圧電特性
の劣化がないため、特に工業用に適用した場合に、耐環
境性（高温下）に優れた超音波トランスデューサを得る
ことができる。Here, when the piezoelectric polymer is used for the ultrasonic transducer for medical use, the acoustic impedance is close to that of the human body, which is an ultrasonic medium, so that the acoustic matching layer can be omitted. Also, prior to this step,
It is necessary to increase the rigidity by backing it with a high-rigidity material such as ceramics or metal foil. Also,
When the crystal-based piezoelectric element is used, the piezoelectric characteristics are not deteriorated by temperature, so that an ultrasonic transducer excellent in environment resistance (under high temperature) can be obtained especially when applied to industrial use.
【００２４】同様に、その表面電極についても、銀焼付
以外にも、Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄなどの焼付電極、Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，
Ａｌなどの金属とこれらの合金又はインジウム酸化物，
ＩＴＯなどの金属酸化物、ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 などのホ
ウ化物、ＷＣ，ＳｉＣなどの炭化物、ＭｏＳｉ2 ，ＷＳ
ｉ2 などのケイ化物が使用可能である。また、形成方法
としてはスパッタ，真空蒸着，無電解メッキ，イオンプ
レーティング，ＣＶＤなどが使用可能である。また、そ
の形状についても、平板に固定されるものではなく、図
７〜９に示すような、円筒状曲面型圧電素子１５，曲面
−平面型圧電素子１６，両凹曲面型圧電素子１７などの
各種シリンドリカル凹面板に代表される曲面板が使用可
能である。Similarly, for the surface electrode, in addition to silver baking, a baking electrode of Pd, Ag-Pd, etc., Ag, A
u, Cu, Ni, Cr, Ti, Mo, W, Ta, Zr,
Metals such as Al and their alloys or indium oxides,
Metal oxides such as ITO, borides such as TiB 2 and ZrB 2 , carbides such as WC and SiC, MoSi 2 and WS
A silicide such as i 2 can be used. Further, as a forming method, sputtering, vacuum deposition, electroless plating, ion plating, CVD or the like can be used. Further, the shape is not fixed to the flat plate, and the cylindrical curved surface type piezoelectric element 15, curved surface-flat surface type piezoelectric element 16, biconcave curved surface type piezoelectric element 17, etc. as shown in FIGS. A curved plate represented by various cylindrical concave plates can be used.
【００２５】また、本実施例では、背面制動材を電極板
とともに一体化した後に裁断し、超音波振動子を作成し
た後に音響整合層を構成する方法について示したが、音
響整合層をも形成した後に裁断したり、裁断後に背面制
動材を形成又は接合することにより超音波トランスデュ
ーサを構成することも可能である。Further, in this embodiment, the method of forming the acoustic matching layer after forming the ultrasonic transducer after cutting the back damping material together with the electrode plate and then cutting it is shown. However, the acoustic matching layer is also formed. It is also possible to form the ultrasonic transducer by cutting after the cutting, or by forming or joining the back braking material after cutting.
【００２６】また、平板状の音響整合層ではなく、曲面
を持つか又はその内部に音速の分布を持った音響レンズ
も可能であること、単層ではなく複数層の音響整合層と
すること、またこれらの組み合わせとすることも可能で
ある。Further, instead of a flat plate-like acoustic matching layer, an acoustic lens having a curved surface or having a sound velocity distribution therein is possible, and a plurality of acoustic matching layers are used instead of a single layer. It is also possible to use a combination of these.
【００２７】同様に本実施例においては、導体薄膜を、
ＣｒとＡｇのスパッタにより形成する方法について示し
たがこれに限定されるものではない。導体薄膜の材質と
しては、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌなどの金属とこれらの合金、イン
ジウム酸化物，ＩＴＯなどの金属酸化物、ＴｉＢ2 ，Ｚ
ｒＢ2 などのホウ化物、ＷＣ，ＳｉＣなどの炭化物、Ｍ
ｏＳｉ2 ，ＷＳｉ2 などのケイ化物が使用可能である。
また、形成方法としては真空蒸着，イオンプレーティン
グ，ＣＶＤ，金属ポリマーによる薄膜形成が使用可能で
あり、これらを組み合わせ、複数層の導体膜を形成する
ことも可能である。また、特に背面に関しては、導体薄
膜の成膜後に、導体薄膜が形成された圧電素子背面と電
極板の表面の一部を導電性樹脂により覆うことにより、
機械的・電気的に強化することも可能である。Similarly, in this embodiment, the conductor thin film is
Although the method of forming Cr and Ag by sputtering is shown, the method is not limited to this. The material of the conductor thin film is Ag, Au, Cu, Ni, Cr, Ti, Zr,
Metals such as Ta, Mo, W, Al and their alloys, indium oxide, metal oxides such as ITO, TiB 2 , Z
Borides such as rB 2 , carbides such as WC and SiC, M
A silicide such as oSi 2 or WSi 2 can be used.
Further, as a forming method, vacuum deposition, ion plating, CVD, thin film formation by a metal polymer can be used, and it is also possible to form a plurality of layers of conductor films by combining these. Further, particularly with respect to the back surface, by covering the piezoelectric element back surface on which the conductor thin film is formed and a part of the surface of the electrode plate with a conductive resin after forming the conductor thin film,
It is also possible to strengthen mechanically and electrically.
【００２８】また、電極板に関しても同様であり、Ｃ
ｕ，Ａｌ，ＳＵＳ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔｉなどの金属または
これらの合金であるＳＵＳ，真鍮，４２Ａｌｌｏｙ，洋
白などからなる板材、ＦＲＰ，酸化シリコン，窒化シリ
コン，アルミナ，ジルコニアなどのセラミックスなどの
絶縁性の材質からなる板材の表面を、金属箔，Ａｇ，Ｐ
ｄなどの焼付電極，前述したような導体薄膜により導体
化したものが使用できる。また、背面側電極板の圧電素
子背面側表面電極への接合に関しては、本実施例で示し
た半田の他に、導電性接着剤を用いる方法、また低粘性
のエポキシ系または嫌気性接着剤を用いることにより、
電極板表面電極の接合部に、両者が直接接触する部分を
設ける方法等が使用可能である。The same applies to the electrode plate, and C
Insulation of ceramics such as metal such as u, Al, SUS, Fe, Ni, Ti or alloys of these, such as SUS, brass, 42Alloy, nickel silver, FRP, silicon oxide, silicon nitride, alumina, zirconia, etc. The surface of a plate made of a flexible material with metal foil, Ag, P
A printed electrode such as d, or a conductor made of the above-mentioned conductor thin film can be used. Regarding the bonding of the back side electrode plate to the piezoelectric element back side surface electrode, in addition to the solder shown in this example, a method using a conductive adhesive, or a low-viscosity epoxy-based or anaerobic adhesive is used. By using
It is possible to use a method in which a joint portion of the electrode plate surface electrode is provided with a portion in which the both directly contact.
【００２９】また、接着剤には、ポリイミド系，フェノ
ール系，シリコーン系などの樹脂や、嫌気性接着剤が使
用できる。また、音響整合層および背面制動材のマトリ
ックス材質については、同様に、エポキシ系，ポリイミ
ド系，フェノール系，シリコーン系などの樹脂が使用可
能である。また、特に背面制動材に関しては、マトリッ
クスとして上記の他にシリコーンゴム，ネオプレンゴム
に代表されるゴム質の材料が使用可能である。また、フ
ィラーとしては、アルミナ，酸化タングステン，窒化タ
ングステン，圧電セラミックスなどのセラミックスや、
タングステン，銀，フェライトなどの金属および金属化
合物が使用可能である。As the adhesive, a polyimide-based resin, a phenol-based resin, a silicone-based resin, or an anaerobic adhesive can be used. Similarly, as the matrix material of the acoustic matching layer and the backside damping material, epoxy-based, polyimide-based, phenol-based, or silicone-based resin can be used. Further, particularly for the back braking material, in addition to the above, a rubber-like material typified by silicone rubber or neoprene rubber can be used as the matrix. As the filler, ceramics such as alumina, tungsten oxide, tungsten nitride and piezoelectric ceramics,
Metals and metal compounds such as tungsten, silver and ferrite can be used.
【００３０】また、背面制動材の一体化の方法に関して
も、本実施例で示したような接合によるものの他に、液
状の背面制動材を注型・硬化させることにより一体化す
る方法も可能である。ただしこの場合は、絶縁部となる
ものを別部材として用いることが必要である。Regarding the method of integrating the back braking material, in addition to the method of joining as shown in the present embodiment, a method of casting and hardening a liquid back braking material may be used. is there. However, in this case, it is necessary to use an insulating part as a separate member.
【００３１】また、本実施例においては、工程に先立っ
て分極した圧電素子を使用することとしたが、導体薄膜
成膜時の温度を１５０℃以上の高温とすることにより、
膜の密着強度を高めるとともに、この温度上昇によって
消極した圧電素子を、成膜後に再分極する工程をとるこ
とも可能である。Further, in this embodiment, the piezoelectric element polarized before the process is used. However, by setting the temperature at the time of forming the conductive thin film to a high temperature of 150 ° C. or higher,
It is possible to increase the adhesion strength of the film and take a step of repolarizing the piezoelectric element depolarized by this temperature rise after the film formation.
【００３２】また、裁断には、精密切断砥石の他に、パ
ルス発振又は連続波発振のＹＡＧレーザ，ＣＯ2 レーザ
などのレーザ裁断、ワイヤカット等が使用可能である。In addition to the precision cutting grindstone, laser cutting such as pulse oscillation or continuous wave oscillation YAG laser and CO2 laser, wire cutting, etc. can be used for the cutting.
【００３３】[0033]
【実施例２】次に、本発明の実施例２を説明する。図１
０〜１３は実施例２の超音波トランスデューサの製造方
法を説明する斜視図である。なお、図面の説明において
実施例１と同一の要素には同一符号を付し、重複する説
明を省略する。本実施例においては、背面制動材１３と
して単純な角柱状のものを用いた。また、放射面側電極
板５の幅は背面側表面電極４と同等とした。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. Figure 1
0 to 13 are perspective views illustrating a method of manufacturing the ultrasonic transducer of the second embodiment. In the description of the drawings, the same elements as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals and redundant description will be omitted. In this embodiment, a simple prismatic material is used as the back braking material 13. Further, the width of the radiation surface side electrode plate 5 was made equal to that of the back surface side surface electrode 4.
【００３４】［製造方法］図１０に示すように、背面側
電極板６を圧電素子１に半田（図示せず）により接合す
るとともに、放射面側電極板５，背面制動材１３をエポ
キシ系接着剤（図示せず）により背面側電極板６および
圧電素子１に接合し、図１１に示した超音波振動子母材
８を構成する。[Manufacturing Method] As shown in FIG. 10, the back-side electrode plate 6 is joined to the piezoelectric element 1 by soldering (not shown), and the radiation-side electrode plate 5 and the back-side braking material 13 are bonded by epoxy. The ultrasonic transducer base material 8 shown in FIG. 11 is formed by bonding the back side electrode plate 6 and the piezoelectric element 1 with an agent (not shown).
【００３５】その後、超音波振動子母材８の、背面側表
面電極４と放射面側電極板５とが露出している部分に、
精密切断砥石により溝１８を加工し、背面側表面電極４
と放射面側電極板５とを分離する。その後、図１３に示
すように、溝１８をエポキシ樹脂からなる絶縁材１９で
封埋する。以後の工程は実施例１の図４以降と同様であ
る。Then, in the portion of the ultrasonic transducer base material 8 where the rear surface electrode 4 and the radiation surface electrode plate 5 are exposed,
The groove 18 is processed with a precision cutting grindstone, and the back surface electrode 4
And the radiation surface side electrode plate 5 are separated. After that, as shown in FIG. 13, the groove 18 is filled with an insulating material 19 made of epoxy resin. Subsequent steps are similar to those of FIG.
【００３６】［作用］溝１８および絶縁材１９により、
背面側表面電極４と放射面側電極板５とが絶縁される。[Operation] With the groove 18 and the insulating material 19,
The back surface electrode 4 and the radiation surface electrode plate 5 are insulated.
【００３７】［効果］本実施例によれば、背面制動材の
形状が単純化されるため、多種の大きさ・形状を持つ振
動子を同一の手法・設備で生産することが更に容易にな
る。本実施例において示した方法は、背面制動材を液状
で直接に圧電素子状に注型し、硬化させて作成する方法
を取る場合特に有効である。[Effects] According to the present embodiment, since the shape of the back braking material is simplified, it becomes easier to produce vibrators having various sizes and shapes by the same method and equipment. . The method shown in the present embodiment is particularly effective when a method of directly casting a back braking material in a liquid state into a piezoelectric element and curing the back braking material is used.
【００３８】[0038]
【実施例３】次に、本発明の実施例３を説明する。図１
４〜１５は実施例３による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. Figure 1
4 to 15 are perspective views illustrating a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the third embodiment. In the description of the drawings, the same elements as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【００３９】［構成］本実施例においては、圧電素子１
として、図１４に示すように、その背面に背面側表面電
極４の未形成部２０が設けられているものを使用する。
背面側表面電極未形成部２０の幅は、放射面側電極板５
の厚さよりも２０μｍ程度もしくはそれ以上大きくす
る。また、圧電素子１の放射面側の全面には、放射面側
表面電極３形成されている。[Structure] In this embodiment, the piezoelectric element 1 is used.
As shown in FIG. 14, the one having the unformed portion 20 of the back surface electrode 4 on its back surface is used.
The width of the rear surface-side electrode-free portion 20 is equal to that of the radiation surface-side electrode plate 5.
20 μm or more than the thickness of the above. A radiation surface side surface electrode 3 is formed on the entire radiation surface side of the piezoelectric element 1.
【００４０】［製造方法］放射面側電極板５は、図１５
に示すように、背面側表面電極未形成部２０のみと接合
されるように圧電素子１と接合される。以後の工程は実
施例１の図４以降と同様である。[Manufacturing Method] The emitting surface side electrode plate 5 is shown in FIG.
As shown in, the piezoelectric element 1 is bonded so as to be bonded only to the back surface electrode non-formation portion 20. Subsequent steps are similar to those of FIG.
【００４１】［作用］背面側表面電極未形成部２０によ
り、背面側表面電極４と放射面側電極板５とが絶縁され
る。[Operation] The back surface electrode 4 is not insulated from the radiation surface electrode plate 5 by the back surface surface unformed portion 20.
【００４２】［効果］本実施例によれば、前記実施例１
と比較して、背面制動材の形状が単純になるとともに、
マスクを形成する必要が無くなる。また、実施例２と比
較して、溝加工および絶縁材封埋の工程を省略すること
ができる。さらに、圧電素子への溝加工が無くなること
から、同溝加工に起因するトランスデューサ使用中に圧
電素子にクラックが発生することがなくなる。以上によ
り、工程の簡略化が行えるとともに、トランスデューサ
の信頼性を高めることができる。[Effect] According to the present embodiment, the first embodiment
Compared with, the shape of the back braking material is simpler,
There is no need to form a mask. Further, as compared with the second embodiment, the groove processing and the insulating material embedding step can be omitted. Further, since the groove processing on the piezoelectric element is eliminated, the piezoelectric element is not cracked during the use of the transducer due to the groove processing. As described above, the process can be simplified and the reliability of the transducer can be improved.
【００４３】[0043]
【実施例４】次に、本発明の実施例４を説明する。図１
６〜２３は実施例４による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Figure 1
6 to 23 are perspective views illustrating a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment. In the description of the drawings, the same elements as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【００４４】［構成］本実施例においては、図１６に示
すように、圧電素子１は、その幅および長さが完成後の
超音波トランスデューサの複数個分以上であるととも
に、その両面全面には、放射面側表面電極３および背面
側表面電極４が形成されている。また電極板としては背
面側電極板６に加え、厚さが上記各実施例で示した背面
側電極板６の２倍に裁断用精密切断砥石（後述、図示せ
ず）の裁断幅を加えたものである中間分離用の放射面側
電極板２２および背面側電極板２３を使用する。[Structure] In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the piezoelectric element 1 has a width and a length which are equal to or more than a plurality of ultrasonic transducers after completion, and the entire surface of both sides thereof. A radiation surface side surface electrode 3 and a back surface side surface electrode 4 are formed. Further, as the electrode plate, in addition to the back side electrode plate 6, a cutting width of a precision cutting grindstone for cutting (which will be described later, not shown) was added to the back side electrode plate 6 shown in each of the above-mentioned examples in thickness twice. The radiation surface side electrode plate 22 and the back side electrode plate 23 for intermediate separation are used.
【００４５】［製造方法］図１７に示すように、背面側
電極板６，２２を、その側面が圧電素子１の背面側表面
電極４に密着するように、半田（図示せず）により接合
する。このうち背面側電極板６は最端部のみとし、他は
中間分離用の背面側電極板２３とする。またこのとき、
それぞれの背面側電極板６，２３の間隔は、背面制動材
１３の完成後の幅の２倍に、中間分離用の放射面側電極
板２２の厚さを加えたものとする。続いて、図１８に示
すように、圧電素子１の背面の背面側電極板６，２３の
間に、背面制動材１３をエポキシ系接着剤（図示せず）
により接合する。[Manufacturing Method] As shown in FIG. 17, the back side electrode plates 6 and 22 are joined by solder (not shown) so that the side faces thereof closely contact the back side surface electrodes 4 of the piezoelectric element 1. . Of these, the back-side electrode plate 6 is only the outermost portion, and the others are the back-side electrode plates 23 for intermediate separation. Also at this time,
The distance between the back-side electrode plates 6 and 23 is set to be twice the width of the back-side braking member 13 after the completion, and the thickness of the radiation-side electrode plate 22 for intermediate separation is added. Subsequently, as shown in FIG. 18, a rear braking material 13 is provided between the rear electrode plates 6 and 23 on the rear surface of the piezoelectric element 1 with an epoxy adhesive (not shown).
To join.
【００４６】接合後、図１９に示すように、溝加工用精
密切断砥石（図示せず）により分離溝２５を形成する。
分離溝２５は、その幅が上記の裁断用切断砥石の幅に６
０μｍ程度を加えたものであり、その深さは、圧電素子
１の圧電セラミックス２まで到達し、背面側表面電極４
を完全に分割しているものとする。上記工程終了後、図
２０に示すように、分離溝２５をエポキシ樹脂からなる
絶縁材１９にて封埋する。After joining, as shown in FIG. 19, a separation groove 25 is formed by a precision cutting grindstone for groove processing (not shown).
The width of the separation groove 25 is 6 times the width of the cutting grindstone for cutting described above.
About 0 μm is added, and the depth thereof reaches the piezoelectric ceramics 2 of the piezoelectric element 1 and the back surface electrode 4
Shall be completely divided. After the above steps are completed, as shown in FIG. 20, the separation groove 25 is filled with an insulating material 19 made of epoxy resin.
【００４７】その後、図２１に示すように、分離溝２５
の上に放射面側電極挿入溝２６を溝加工用精密切断砥石
（図示せず）により形成する。この放射面側電極挿入溝
２６は、その中心が分離溝２５の中心線と一致している
とともに、その幅が上記放射面側電極板２２の厚さに２
０〜４０μｍを加えたものとする。またその深さは、背
面側表面電極４から２０〜１００μｍ程度離れた位置ま
でとし、圧電素子１には達しないものとする。上記工程
終了後、図２２に示すように、放射面側電極挿入溝２６
に放射面側電極板２２を挿入し、エポキシ系接着剤（図
示せず）により接合する。Thereafter, as shown in FIG. 21, the separation groove 25
The radiation surface side electrode insertion groove 26 is formed on the above by a precision cutting grindstone for groove processing (not shown). The center of the radiation surface side electrode insertion groove 26 is aligned with the center line of the separation groove 25, and the width thereof is equal to the thickness of the radiation surface side electrode plate 22.
It is assumed that 0 to 40 μm is added. Further, the depth thereof is set to a position separated by about 20 to 100 μm from the back surface electrode 4 and does not reach the piezoelectric element 1. After the above steps are completed, as shown in FIG. 22, the radiation surface side electrode insertion groove 26 is formed.
The radiation surface side electrode plate 22 is inserted into and is bonded with an epoxy adhesive (not shown).
【００４８】接合後、図２３に示すように、放射面側電
極板２２及び背面側電極板２３の中央に裁断用精密切断
砥石（図示せず）により裁断溝２１を形成し、超音波振
動子母材８を構成する。以後の工程は実施例１の図４以
降と同様である。After joining, as shown in FIG. 23, a cutting groove 21 is formed in the center of the radiation surface side electrode plate 22 and the back surface side electrode plate 23 by a precision cutting grindstone for cutting (not shown), and the ultrasonic transducer The base material 8 is formed. Subsequent steps are similar to those of FIG.
【００４９】［作用］本実施例では、一枚の圧電素子か
ら多数のトランスデューサが製造される。また、電極板
間の絶縁層は、トランスデューサ背面の一方向からの加
工のみですべて作成される。[Operation] In this embodiment, a large number of transducers are manufactured from one piezoelectric element. Moreover, the insulating layer between the electrode plates is entirely formed only by processing from one direction on the rear surface of the transducer.
【００５０】［効果］本実施例によれば、一枚の圧電素
子から作成されるトランスデューサ生産の１ロットを多
数にすることができる。これにより、生産性が向上する
とともに、最もトランスデューサの性能に影響する圧電
素子の品質管理が確実且つ容易に行えるようになる。以
上により品質が管理されたトランスデューサを高い生産
性で製造することができる。[Effect] According to the present embodiment, it is possible to increase the number of one lot of transducers produced from one piezoelectric element. As a result, the productivity is improved, and the quality control of the piezoelectric element that most affects the performance of the transducer can be surely and easily performed. As described above, a transducer whose quality is controlled can be manufactured with high productivity.
【００５１】[0051]
【実施例５】次に、本発明の実施例５を説明する。図２
４〜２６は実施例５による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Figure 2
4 to 26 are perspective views illustrating a method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the fifth embodiment. In the description of the drawings, the same elements as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【００５２】［構成］本実施例においては、図２４に示
すように、圧電素子１は、その幅および長さが完成後の
超音波トランスデューサの複数個分以上であるととも
に、その背面に背面側表面電極４の未形成部２０，２４
が複数設けられているものを使用する（同図では、説明
を容易にするため、一部分のみを表示している）。[Structure] In this embodiment, as shown in FIG. 24, the piezoelectric element 1 has a width and a length which are equal to or more than a plurality of completed ultrasonic transducers, and the rear surface of the piezoelectric element 1 is located on the back surface. Unformed portions 20, 24 of the surface electrode 4
Is used (only one part is shown in the figure for ease of explanation).
【００５３】背面側表面電極未形成部２０の幅は、放射
面側電極板５の厚さよりも３０μｍ程度もしくはそれ以
上大きいものとする。また、背面側表面電極未形成部２
４の幅は、中間分離用の放射面側電極板２２の厚さ６０
μｍと同程度もしくはそれ以上大きいものとする。ま
た、圧電素子１の放射面側の全面には放射面側表面電極
３が形成されている。The width of the rear surface-side electrode-unformed portion 20 is about 30 μm or more than the thickness of the radiation surface-side electrode plate 5. In addition, the back surface side electrode-free portion 2
The width of 4 is the thickness 60 of the radiation surface side electrode plate 22 for intermediate separation.
It should be as large as μm or more. A radiation surface side surface electrode 3 is formed on the entire radiation surface side of the piezoelectric element 1.
【００５４】［製造方法］図２５に示すように、放射面
側電極板２２は背面側表面電極未形成部２４と中心線が
互いにほぼ一致するように、圧電素子１とエポキシ系接
着剤により接合する。また、背面側電極板２３は、放射
面側電極板２２の間の中央にこれらと平行になるよう
に、且つ、背面側表面電極４と電気的に接続されるよう
に、半田により圧電素子１と接合する。またこれらの間
には背面制動材１３を接合する。[Manufacturing Method] As shown in FIG. 25, the radiation surface side electrode plate 22 is bonded to the piezoelectric element 1 by an epoxy adhesive so that the center lines of the radiation surface side electrode plate 22 and the back surface side electrode unformed portion 24 are substantially aligned with each other. To do. The back side electrode plate 23 is soldered to the piezoelectric element 1 so as to be parallel to the center between the radiation surface side electrode plates 22 and to be electrically connected to the back side surface electrode 4. Join with. A back braking material 13 is joined between them.
【００５５】次に、図２６に示すように、放射面側電極
板２２及び背面側電極板２３の中央を裁断用精密切断砥
石（図示せず）により裁断し、超音波振動子母材８を構
成する。以後の工程は実施例４の図２３以降と同様であ
る。Next, as shown in FIG. 26, the centers of the radiation surface side electrode plate 22 and the back surface side electrode plate 23 are cut with a precision cutting grindstone for cutting (not shown), and the ultrasonic transducer base material 8 is cut. Constitute. The subsequent steps are the same as those of FIG.
【００５６】［作用］本実施例では、一枚の圧電素子か
ら多数のトランスデューサが製造される。また、背面側
表面電極未形成部２０により背面側表面電極４と放射面
側電極板５とが絶縁される。[Operation] In this embodiment, many transducers are manufactured from one piezoelectric element. In addition, the back surface electrode 4 and the radiation surface electrode plate 5 are insulated by the back surface electrode unformed portion 20.
【００５７】［効果］本実施例によれば、実施例４に加
え、溝加工および絶縁材封埋の工程を省略することがで
きる効果がある。そして、圧電素子への溝加工がなくな
ることから、溝加工に起因するトランスデューサ使用時
の圧電素子のクラック発生を防止できる。以上により、
工程の簡略化が行えるとともに、トランスデューサの信
頼性を高めることができる。[Effects] According to the present embodiment, in addition to Embodiment 4, there is an effect that the steps of groove processing and insulating material embedding can be omitted. Further, since the groove processing on the piezoelectric element is eliminated, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the piezoelectric element when the transducer is used due to the groove processing. From the above,
The process can be simplified and the reliability of the transducer can be improved.
【００５８】[0058]
【実施例６】次に、本発明の実施例６を説明する。図２
７〜３０は実施例６による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. Figure 2
7 to 30 are perspective views illustrating a method of manufacturing an ultrasonic transducer according to a sixth embodiment. In the description of the drawings, the same elements as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
【００５９】［構成］本実施例においては、図２７に示
すように、実施例１に基づいて作成された超音波振動子
母材８の背面制動材１３の後端面に、端子板挿入溝２７
を設ける。この端子板挿入溝２７は、精密切断砥石によ
って背面制動材１３を加工することにより形成する。な
お、端子板挿入溝２７に挿入される端子板２８はＧＦＲ
Ｐの両面に銅箔が接着されたプリント基板からなる。[Structure] In the present embodiment, as shown in FIG. 27, the terminal plate insertion groove 27 is formed in the rear end surface of the rear braking member 13 of the ultrasonic transducer base material 8 produced based on the first embodiment.
To provide. The terminal board insertion groove 27 is formed by processing the back braking material 13 with a precision cutting grindstone. The terminal board 28 inserted in the terminal board insertion groove 27 is a GFR.
It consists of a printed circuit board in which copper foil is adhered to both sides of P.
【００６０】［製造方法］図２８に示すように、端子板
挿入溝２７に端子板２８を挿入しエポキシ系接着剤によ
り接合する。その後、図２９に示すように、超音波振動
子母材８の底面・背面および放射面側表面電極３にＣｒ
とＡｇによるスパッタリングによる成膜を行い導体薄膜
形成面１０に導体薄膜（図示せず）を形成する。ここで
導体薄膜を形成しない部分は、マスキングにより確実に
成膜されないようにすることが望ましい。成膜後、超音
波振動子母材８を精密切断砥石により所定の幅に裁断
し、放射面側表面電極３、音響整合層１２を一体に形成
することにより、図６に示すような超音波トランスデュ
ーサ１４を形成する。ここで、放射面側電極挿入溝２６
のそれぞれの面の銅箔が、それぞれ放射面側端子２９お
よび背面側端子３０となる。[Manufacturing Method] As shown in FIG. 28, the terminal plate 28 is inserted into the terminal plate insertion groove 27 and joined by an epoxy adhesive. After that, as shown in FIG. 29, Cr is applied to the bottom surface / back surface of the ultrasonic transducer base material 8 and the radiation surface side surface electrode 3.
A film is formed by sputtering with Ag and Ag to form a conductor thin film (not shown) on the conductor thin film forming surface 10. Here, it is desirable that the portion where the conductive thin film is not formed is reliably formed by masking. After the film formation, the ultrasonic transducer base material 8 is cut into a predetermined width by a precision cutting grindstone, and the radiation surface side surface electrode 3 and the acoustic matching layer 12 are integrally formed. The transducer 14 is formed. Here, the radiation surface side electrode insertion groove 26
The copper foils on the respective surfaces become the radiation surface side terminal 29 and the back surface side terminal 30, respectively.
【００６１】［作用］本実施例では、実装用の端子と圧
電素子との配線が導体薄膜により行われ、電気的にも一
体化される。[Operation] In this embodiment, the wiring between the mounting terminal and the piezoelectric element is made of the conductive thin film, and is electrically integrated.
【００６２】［効果］本実施例によれば、実装用の端子
を一体に形成できる。同端子は圧電素子から離れた位置
にあるので、半田などの高熱を要する実装法を用いても
圧電素子がダメージを受けることがなくなる。これによ
り、超音波トランスデューサの実装がより容易になる。[Effect] According to this embodiment, the mounting terminals can be integrally formed. Since the terminal is located away from the piezoelectric element, the piezoelectric element will not be damaged even if a mounting method that requires high heat such as solder is used. This makes the mounting of the ultrasonic transducer easier.
【００６３】また、本実施例においては、基本的な構造
および製造方法を実施例１に相当するものとして示した
が、他の実施例の方法を用いることも可能である。よっ
て、電極端子板挿入用溝の加工法は、精密切断砥石によ
る後加工の他に、予め上記溝が形成された背面制動材を
用いること、液状の背面制動材を圧電素子背面に注型・
硬化させることにより一体成形する方法を取る場合に溝
を型により形成する方法等も可能である。Further, in this embodiment, the basic structure and the manufacturing method are shown as being equivalent to those of the first embodiment, but it is also possible to use the methods of other embodiments. Therefore, the method of processing the groove for inserting the electrode terminal plate, in addition to the post-processing with a precision cutting grindstone, use the back braking material in which the groove is formed in advance, and cast the liquid back braking material on the back surface of the piezoelectric element.
When the method of integrally molding by curing is adopted, a method of forming the groove with a mold is also possible.
【００６４】端子板の材質に関しても同様に、Ａｇ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔｉなどの金属またはこ
れらの合金であるＳＵＳ，真鍮，４２Ａｌｌｏｙ，洋白
などからなる板材，箔材を樹脂材・セラミックス材など
の絶縁体の両面に一体化したもの、またアルミナ，ジル
コニアなどのセラミックス材や、ベークライト・エポキ
シなどの樹脂材からなる絶縁体板の両表面を、Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ａｌなどの金属、これらの合金、インジウム酸
化物、ＩＴＯなどの金属酸化物、ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 な
どのホウ化物、ＷＣ，ＳｉＣなどの炭化物、ＭｏＳ
ｉ2 ，ＷＳｉ2 などのケイ化物などからなる導体の薄膜
・厚膜により金属化して導電性を持たせたものも使用可
能である。Similarly, regarding the material of the terminal board, Ag, C
A plate material or foil material made of metal such as r, Cu, Al, Fe, Ni, Ti or an alloy thereof such as SUS, brass, 42Alloy, nickel silver is integrated on both sides of an insulator such as a resin material or a ceramic material. On both sides of the insulator plate made of a ceramic material such as alumina or zirconia or a resin material such as bakelite / epoxy.
u, Pb, Cu, Ni, Cr, Ti, Zr, Ta, M
Metals such as o, W and Al, alloys thereof, metal oxides such as indium oxide and ITO, borides such as TiB 2 and ZrB 2 , carbides such as WC and SiC, MoS
i 2, was metallized by a thin film-thick film conductor made of silicide such as WSi 2 that has conductivity can be used.
【００６５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば次のような変形が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible.
【００６６】（１）請求項１においては、前記圧電振動
子の背面には、その両面に２つの電極端子が形成された
端子板を一体化するとともに、該電極端子がそれぞれ該
第１の電極板及び該第２の電極板と電気的に接続すると
よい。これによれば、外部との電気的接続を行う電気端
子が一体化される。(1) In claim 1, a terminal plate having two electrode terminals formed on both surfaces thereof is integrated on the back surface of the piezoelectric vibrator, and the electrode terminals are respectively connected to the first electrode. It may be electrically connected to the plate and the second electrode plate. According to this, the electric terminal for making an electrical connection with the outside is integrated.
【００６７】（２）請求項２，３においては、前記第２
の電極板と該背面電極との間に絶縁層を設けるととも
に、該背面電極の露出部を絶縁体で被覆した後に該導体
薄膜を形成することにより、該第２の電極と該背面電極
とを電気的に分離するとよい。これによれば、圧電振動
子内の超音波トランスデューサの有効面積が最大にな
る。従って高ゲインの超音波トランスデューサを提供す
ることができる。(2) In the second and third aspects, the second
An insulating layer is provided between the electrode plate and the back electrode, and the conductor thin film is formed after the exposed portion of the back electrode is covered with an insulator, thereby forming the second electrode and the back electrode. It should be electrically separated. This maximizes the effective area of the ultrasonic transducer in the piezoelectric vibrator. Therefore, a high gain ultrasonic transducer can be provided.
【００６８】（３）請求項２，３においては、該第２の
電極板と該背面電極との間に溝加工を行うことにより分
離し、該溝部を絶縁体で封埋した後に、導体薄膜を形成
することにより、該第２の電極と該背面電極とを電気的
に分離するとよい。これによれば、溝のみにより絶縁層
を規定でき、多種の超音波トランスデューサを製造する
ことができる。(3) In the second and third aspects, a groove is formed between the second electrode plate and the back electrode to separate them, and the groove is sealed with an insulator, and then a conductor thin film is formed. Is preferably formed to electrically separate the second electrode and the back electrode. According to this, the insulating layer can be defined only by the groove, and various types of ultrasonic transducers can be manufactured.
【００６９】（４）請求項２，３においては、前記圧電
素子を、その一方の面（放射面）については全面に表面
電極が形成されているとともに、その他方の面（背面）
については該第２の電極板が接合される部分については
電極を形成しないことにより、該第２の電極と該背面電
極とを電気的に分離してもよい。これによれば、圧電素
子の背面側表面電極が無い部分が絶縁層として機能する
ので、低コストで容易に超音波トランスデューサを製造
することができる。(4) In Claims 2 and 3, a surface electrode is formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric element, and the other surface (rear surface) is formed.
With regard to the second electrode, the second electrode and the back electrode may be electrically separated by not forming an electrode in a portion where the second electrode plate is joined. According to this, since the portion of the piezoelectric element without the back surface electrode functions as an insulating layer, the ultrasonic transducer can be easily manufactured at low cost.
【００７０】（５）請求項２，３においては、前記圧電
振動子母材の背面に、その両面に導体からなる面状の電
極端子が形成された端子板を一体化するとともに、該電
極端子をそれぞれ該第１の電極板及び該第２の電極板と
導体薄膜により電気的に接続するとよい。これによれ
ば、外部との接続を行う電気端子を、電極板と同時に電
気的にも一体化する。(5) According to the second and third aspects, a terminal plate having planar electrode terminals made of a conductor formed on both surfaces thereof is integrated on the back surface of the piezoelectric vibrator base material, and the electrode terminals are integrated. May be electrically connected to the first electrode plate and the second electrode plate by a conductive thin film, respectively. According to this, the electric terminal for connecting to the outside is electrically integrated simultaneously with the electrode plate.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波トラ
ンスデューサおよびその製造方法によれば、以下の効果
が得られる。As described above, according to the ultrasonic transducer of the present invention and the manufacturing method thereof, the following effects can be obtained.
【００７２】請求項１に記載した発明では、超音波トラ
ンスデューサを構成する圧電素子表面電極と電極板とが
機械的・電気的に接続され、両電極板を通じて超音波ト
ランスデューサの駆動が可能になるので、高効率の発振
ができ、且つ量産性と小型化に適した構造を持つ超音波
トランスデューサを実現できる。According to the first aspect of the present invention, the piezoelectric element surface electrode and the electrode plate constituting the ultrasonic transducer are mechanically and electrically connected, and the ultrasonic transducer can be driven through both electrode plates. Thus, it is possible to realize an ultrasonic transducer capable of highly efficient oscillation and having a structure suitable for mass productivity and miniaturization.
【００７３】請求項２に記載した発明では、上記構造の
超音波トランスデューサを小ロットで複数個同時に組立
製造できる。In the invention described in claim 2, a plurality of ultrasonic transducers having the above structure can be assembled and manufactured simultaneously in a small lot.
【００７４】請求項３に記載した発明では、上記構造の
超音波トランスデューサを大ロットで複数個同時に組立
製造でき、コストを大幅に引き下げることができる。According to the third aspect of the invention, a plurality of ultrasonic transducers having the above structure can be simultaneously assembled and manufactured in a large lot, and the cost can be significantly reduced.
【図１】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 1 is a perspective view for explaining an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 3 is a perspective view for explaining the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 4 is a perspective view for explaining the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view for explaining the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを説明するための斜視図である。FIG. 6 is a perspective view for explaining the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サの別例を説明するための斜視図である。FIG. 7 is a perspective view for explaining another example of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サの別例を説明するための斜視図である。FIG. 8 is a perspective view for explaining another example of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サの別例を説明するための斜視図である。FIG. 9 is a perspective view for explaining another example of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の実施例２による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の実施例２による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施例２による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する要部斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of relevant parts for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施例２による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する要部斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of relevant parts for explaining the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の実施例３による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の実施例３による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 15 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the third embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 16 is a perspective view illustrating the method of manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図１７】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 17 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図１８】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 18 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図１９】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 19 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図２０】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 20 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図２１】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 21 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図２２】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 22 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図２３】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 23 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fourth embodiment of the present invention.
【図２４】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 24 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fifth embodiment of the present invention.
【図２５】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 25 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fifth embodiment of the present invention.
【図２６】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 26 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the fifth embodiment of the present invention.
【図２７】本発明の実施例６による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 27 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the sixth embodiment of the present invention.
【図２８】本発明の実施例６による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 28 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the sixth embodiment of the present invention.
【図２９】本発明の実施例６による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 29 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the sixth embodiment of the present invention.
【図３０】本発明の実施例６による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。FIG. 30 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the sixth embodiment of the present invention.
１ 圧電素子 ２ 圧電セラミックス ３ 放射面側表面電極 ４ 背面側表面電極 ５ 放射面側電極板 ６ 背面側電極板 ７ 絶縁部 ８ 超音波振動子母材 ９ 絶縁被覆 １０ 導体薄膜形成面 １１ 超音波振動子 １２ 音響整合層 １３ 背面制動材 １４ 超音波トランスデューサ １５ 円筒状曲面型圧電素子 １６ 曲面−平面型圧電素子 １７ 両凹曲面型圧電素子 １８ 溝 １９ 絶縁材 ２０ 背面側表面電極未形成部 ２１ 裁断溝 ２２ 放射面側電極板 ２３ 背面側電極板 ２４ 背面側表面電極未形成部 ２５ 分離溝 ２６ 放射面側電極挿入溝 ２７ 端子板挿入溝 ２８ 端子板 ２９ 放射面側端子 ３０ 背面側端子 1 Piezoelectric element 2 Piezoelectric ceramics 3 Radiation surface side surface electrode 4 Rear surface electrode 5 Radiation side electrode plate 6 Rear electrode plate 7 insulation 8 Ultrasonic transducer base material 9 Insulation coating 10 Conductor thin film formation surface 11 Ultrasonic transducer 12 Acoustic matching layer 13 Rear braking material 14 Ultrasonic transducer 15 Cylindrical curved surface type piezoelectric element 16 Curved-Plane Piezoelectric Element 17 Bi-concave curved surface type piezoelectric element 18 grooves 19 insulation 20 Backside surface electrode not formed 21 Cutting groove 22 Radiation surface side electrode plate 23 Back side electrode plate 24 Backside surface electrode not formed 25 separation groove 26 Radiation surface side electrode insertion groove 27 Terminal board insertion groove 28 terminal board 29 Radiating surface side terminal 30 Rear terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 17/00 330 H04R 31/00 330 A61B 8/00 G01N 29/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 17/00 330 H04R 31/00 330 A61B 8/00 G01N 29/24
Claims (3)
（放射面）に形成された音響整合層と、該圧電振動子の
他方の面（背面）に形成された背面負荷材とからなる超
音波トランスデューサにおいて、該圧電振動子が、圧電
素子と、該圧電素子の背面に構造的に一体化されるとと
もに該圧電素子の背面に形成された表面電極と電気的に
接続されている第１の電極板と、該圧電素子の背面に構
造的に一体化されているとともに該圧電素子の放射面に
形成された表面電極と導体薄膜により電気的に接続され
ている第２の電極板とから構成されたことを特徴とする
超音波トランスデューサ。1. A piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator, and a back load material formed on the other surface (back surface) of the piezoelectric vibrator. In the ultrasonic transducer, the piezoelectric vibrator is structurally integrated with the piezoelectric element on the back surface of the piezoelectric element and is electrically connected to the surface electrode formed on the back surface of the piezoelectric element. A second electrode plate structurally integrated with the first electrode plate on the back surface of the piezoelectric element and electrically connected to a surface electrode formed on the radiation surface of the piezoelectric element by a conductive thin film. An ultrasonic transducer characterized by being composed of and.
（放射面）に形成された音響整合層と、該圧電振動子の
他方の面（背面）に形成された背面負荷材とからなる超
音波トランスデューサの製造方法において、該圧電振動
子を、その両面に表面電極が形成されているとともにそ
の幅が該圧電振動子の幅と同等であり且つその長さが該
圧電振動子の複数個分の長さである方形の板材からなる
圧電素子と、該圧電素子の背面に板状の導体からなる第
１の電極板を該圧電素子の背面側表面電極と電気的に接
続された状態で一体化し、且つ、該圧電素子の背面に板
状の導体からなる第２の電極板を該背面側表面電極およ
び該第１の電極板とは電気的に絶縁した状態であるとと
もに、該第２の電極板の一面と該圧電素子の一側面とが
同一平面上となる状態で一体化して棒状の圧電振動子母
材を作成した後、該圧電素子の放射面側表面電極と該第
２の電極板とを導体薄膜により電気的に接続し、その後
裁断することにより個々の圧電振動子を製造することを
特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。2. A piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator, and a back load material formed on the other surface (back surface) of the piezoelectric vibrator. In the method for manufacturing an ultrasonic transducer, the piezoelectric vibrator has surface electrodes formed on both surfaces thereof, the width thereof is equal to the width of the piezoelectric vibrator, and the length of the piezoelectric vibrator is equal to that of the piezoelectric vibrator. A piezoelectric element made of a rectangular plate material having a length of a plurality of pieces, and a first electrode plate made of a plate-shaped conductor on the back surface of the piezoelectric element were electrically connected to the back surface electrode of the piezoelectric element. And a second electrode plate made of a plate-shaped conductor on the back surface of the piezoelectric element in a state of being electrically insulated from the back surface electrode and the first electrode plate, and A state in which one surface of the second electrode plate and one side surface of the piezoelectric element are on the same plane After forming the rod-shaped piezoelectric vibrator base material by integrating them in a state, the surface electrode on the radiation surface side of the piezoelectric element and the second electrode plate are electrically connected by a conductive thin film, and then cut to form individual members. And a method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising:
（放射面）に形成された音響整合層と、該圧電振動子の
他方の面（背面）に形成された背面負荷材とからなる超
音波トランスデューサの製造方法において、該圧電振動
子を、その両面に表面電極が形成されているとともにそ
の面積が該圧電振動子の複数個分である板材からなる圧
電素子と、該圧電素子の背面に板状の導体からなる複数
の第１の電極板を該圧電素子の背面側表面電極と電気的
に接続された状態で且つ該圧電振動子の幅の２倍程度の
間隔を持ち且つ互いに平行であるように一体化し、且
つ、該圧電素子の背面に板状の導体からなる複数の第２
の電極板を該背面側表面電極および該第１の電極板とは
電気的に絶縁した状態であるとともに、該第１の電極と
は該圧電振動子の幅にほぼ等しい間隔を持ち且つ平行に
なるように一体化した後、該第２の電極板が露出するよ
うに裁断して棒状の圧電振動子母材を作成し、該圧電振
動子母材内の該圧電素子の放射面側表面電極と該第２の
電極板とを導体薄膜により電気的に接続し、その後裁断
することにより個々の圧電振動子を製造することを特徴
とする超音波トランスデューサの製造方法。3. A piezoelectric vibrator, an acoustic matching layer formed on one surface (radiation surface) of the piezoelectric vibrator, and a back load material formed on the other surface (back surface) of the piezoelectric vibrator. In the method of manufacturing an ultrasonic transducer, the piezoelectric element is formed of a plate material having surface electrodes formed on both surfaces thereof and the area of which is a plurality of piezoelectric elements, and the piezoelectric element. A plurality of first electrode plates made of a plate-shaped conductor on the back surface of the piezoelectric element and electrically connected to the back surface electrode of the piezoelectric element and having an interval of about twice the width of the piezoelectric vibrator; A plurality of second conductors that are integrated so as to be parallel to each other and that are formed of plate-shaped conductors on the back surface of the piezoelectric element.
Of the electrode plate is electrically insulated from the back surface electrode and the first electrode plate, and is parallel to the first electrode with an interval substantially equal to the width of the piezoelectric vibrator. And then cut so that the second electrode plate is exposed to form a rod-shaped piezoelectric vibrator base material, and the emission surface side surface electrode of the piezoelectric element in the piezoelectric vibrator base material And a second electrode plate are electrically connected by a conductive thin film, and then cut to manufacture individual piezoelectric vibrators.
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| JP11057694A JP3431274B2 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Ultrasonic transducer and manufacturing method thereof |
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| CN104891867A (en) * | 2015-05-18 | 2015-09-09 | 哈尔滨工程大学 | A composite piezoelectric material prepared from piezoceramic powder, carbon black and asphalt and a preparing method thereof |
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|---|---|---|---|---|
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- 1994-04-26 JP JP11057694A patent/JP3431274B2/en not_active Expired - Fee Related
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