JP3436486B2 - 超音波振動子及びその製造方法 - Google Patents
超音波振動子及びその製造方法Info
- Publication number
- JP3436486B2 JP3436486B2 JP12251698A JP12251698A JP3436486B2 JP 3436486 B2 JP3436486 B2 JP 3436486B2 JP 12251698 A JP12251698 A JP 12251698A JP 12251698 A JP12251698 A JP 12251698A JP 3436486 B2 JP3436486 B2 JP 3436486B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- manufacturing
- backing material
- piezoelectric vibrating
- vibrating plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子及び
その製造方法、特に超音波ビームのフォーカス方法の改
良を行うための超音波振動子及び製造方法に関する。
その製造方法、特に超音波ビームのフォーカス方法の改
良を行うための超音波振動子及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検体である生体に対して超音波の送受
を行い、生体の観察を行う超音波診断装置が普及してい
る。その診断装置に接続する超音波プローブに使用する
超音波振動子は、一般に、積層構造を呈している。例え
ば、実際に超音波を発生する圧電振動子を中心として、
その後面には機械的なダンピングを行い、周波数帯域を
広くするためのバッキング材が配置されている。一方、
前記圧電振動板の前面には、それぞれλ／４に相当する
二層の整合層が配置されている。前記整合層は、前記圧
電振動板などの音響インピーダンスと、被検体である生
体の音響インピーダンスとの整合を行うことによって、
超音波の伝達性の向上を図っている。なお、前記圧電振
動板の表面及び裏面には、複数の電極が形成され、例え
ば、表面側にマイナス用リード線（必要に応じてフレキ
シブルケーブル）が接続され、裏面側にプラス用リード
線（必要に応じてフレキシブルケーブル）が接続され、
圧電振動板の表裏面に所定電圧を印加し超音波を送波す
ると共に、生体等で反射した反射波による信号の送出を
行う。
を行い、生体の観察を行う超音波診断装置が普及してい
る。その診断装置に接続する超音波プローブに使用する
超音波振動子は、一般に、積層構造を呈している。例え
ば、実際に超音波を発生する圧電振動子を中心として、
その後面には機械的なダンピングを行い、周波数帯域を
広くするためのバッキング材が配置されている。一方、
前記圧電振動板の前面には、それぞれλ／４に相当する
二層の整合層が配置されている。前記整合層は、前記圧
電振動板などの音響インピーダンスと、被検体である生
体の音響インピーダンスとの整合を行うことによって、
超音波の伝達性の向上を図っている。なお、前記圧電振
動板の表面及び裏面には、複数の電極が形成され、例え
ば、表面側にマイナス用リード線（必要に応じてフレキ
シブルケーブル）が接続され、裏面側にプラス用リード
線（必要に応じてフレキシブルケーブル）が接続され、
圧電振動板の表裏面に所定電圧を印加し超音波を送波す
ると共に、生体等で反射した反射波による信号の送出を
行う。
【０００３】ところで、前記超音波振動子によって、超
音波ビームの送受信を行う場合、超音波ビームのフォー
カスが必要になる。この場合、圧電振動板を構成する振
動素子の配列方向のフォーカスは、送信時では、各振動
子に印加する送信波を遅延させることにより、また、受
信時では、各振動子の受信波を遅延させることにより行
っている（電子フォーカス）。一方、振動素子の配列方
向と直交する方向の超音波ビームのフォーカスは、音響
レンズを用いて、所定位置の焦点形成を行い電子走査方
向に直角な方向の分解能を向上している。なお、前記音
響レンズは、直接生体に接触するため、生体との密着性
を維持するために、音響レンズ形状を凸状としている。
この場合、生体内での音速が約１５３０ｍ／秒なので、
音響レンズの材質は音速が生体より遅いものが必要にな
る。一般には、音速が約１０００ｍ／秒のシリコーンゴ
ムが使用されている。
音波ビームの送受信を行う場合、超音波ビームのフォー
カスが必要になる。この場合、圧電振動板を構成する振
動素子の配列方向のフォーカスは、送信時では、各振動
子に印加する送信波を遅延させることにより、また、受
信時では、各振動子の受信波を遅延させることにより行
っている（電子フォーカス）。一方、振動素子の配列方
向と直交する方向の超音波ビームのフォーカスは、音響
レンズを用いて、所定位置の焦点形成を行い電子走査方
向に直角な方向の分解能を向上している。なお、前記音
響レンズは、直接生体に接触するため、生体との密着性
を維持するために、音響レンズ形状を凸状としている。
この場合、生体内での音速が約１５３０ｍ／秒なので、
音響レンズの材質は音速が生体より遅いものが必要にな
る。一般には、音速が約１０００ｍ／秒のシリコーンゴ
ムが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコーンゴ
ムを用いた音響レンズは、音速の温度依存性が大きく、
使用環境によって、フォーカス位置のばらつきが発生す
るという問題がある。また、シリコーンゴム製の音響レ
ンズは、高周波における減衰が大きいという問題があ
る。この減衰は、特に音響レンズの中心部に向かうに従
って大きくなる傾向があり、超音波ビーム特性が劣化し
てしまうという問題があり、超音波振動子本来の性能を
十分に発揮することができない。
ムを用いた音響レンズは、音速の温度依存性が大きく、
使用環境によって、フォーカス位置のばらつきが発生す
るという問題がある。また、シリコーンゴム製の音響レ
ンズは、高周波における減衰が大きいという問題があ
る。この減衰は、特に音響レンズの中心部に向かうに従
って大きくなる傾向があり、超音波ビーム特性が劣化し
てしまうという問題があり、超音波振動子本来の性能を
十分に発揮することができない。
【０００５】一方、音響レンズを使用する代わりに、振
動子表面を曲率を持った凹面形状とする場合には、振動
素子の電極と引出リード間の接続が形状的に困難になっ
てしまうという問題がある。
動子表面を曲率を持った凹面形状とする場合には、振動
素子の電極と引出リード間の接続が形状的に困難になっ
てしまうという問題がある。
【０００６】本発明は、上述の問題点を解決することを
課題としてなされたものであり、その目的は、前記問題
を持つ音響レンズを用いることなく超音波ビームの集束
を行い焦点形成を行うことのできる超音波振動子及びそ
の製造方法を提供することにある。
課題としてなされたものであり、その目的は、前記問題
を持つ音響レンズを用いることなく超音波ビームの集束
を行い焦点形成を行うことのできる超音波振動子及びそ
の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、超音波の走査方向に対し
直交する方向に所定曲率を持った上面を有する硬質のバ
ッキング材の上面に、シグナルリード薄板として機能す
るシート状の第１フレキシブルケーブルと、前記走査方
向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対し直交す
る方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一方面が分
割された圧電振動板と、グランドリード薄板として機能
するシート状の第２フレキシブルケーブルと、一層以上
の整合層と、を順次積層して積層体を形成する積層工程
と、前記積層体の上方または下方より圧力を加え、前記
第１フレキシブルケーブル及び第２フレキシブルケーブ
ルによって前記圧電振動板を表裏面から挟み込んだ状態
で、前記バッキング材の上面形状に沿った形状に当該積
層体を押圧変形する変形工程と、を含むことを特徴とす
る。
するために、本発明の構成は、超音波の走査方向に対し
直交する方向に所定曲率を持った上面を有する硬質のバ
ッキング材の上面に、シグナルリード薄板として機能す
るシート状の第１フレキシブルケーブルと、前記走査方
向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対し直交す
る方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一方面が分
割された圧電振動板と、グランドリード薄板として機能
するシート状の第２フレキシブルケーブルと、一層以上
の整合層と、を順次積層して積層体を形成する積層工程
と、前記積層体の上方または下方より圧力を加え、前記
第１フレキシブルケーブル及び第２フレキシブルケーブ
ルによって前記圧電振動板を表裏面から挟み込んだ状態
で、前記バッキング材の上面形状に沿った形状に当該積
層体を押圧変形する変形工程と、を含むことを特徴とす
る。
【０００８】ここで、前記圧電振動板は複数の振動素子
が走査方向に配列され、前記バッキング材は前記配列方
向と直交する方向において所定曲率を有している。ま
た、前記第１フレキシブルケーブルと第２フレキシブル
ケーブルは圧電振動板に接続され、圧電振動板の駆動電
圧の印加及び受信した反射超音波ビームによる信号の送
出を行っている。
が走査方向に配列され、前記バッキング材は前記配列方
向と直交する方向において所定曲率を有している。ま
た、前記第１フレキシブルケーブルと第２フレキシブル
ケーブルは圧電振動板に接続され、圧電振動板の駆動電
圧の印加及び受信した反射超音波ビームによる信号の送
出を行っている。
【０００９】この構成によれば、圧電振動板や整合層が
バッキング材の曲面に応じた形状に押圧形成されるの
で、前記圧電振動板から送受信される超音波ビームを前
記曲率に応じた方向に集束させることができる。また、
シート状の第１，第２フレキシブルケーブルによって圧
電振動板を挟み込んだ状態で積層体を押圧変形させるた
め、湾曲する圧電振動板と各フレキシブルケーブルとの
接続を容易に行うことができる。
バッキング材の曲面に応じた形状に押圧形成されるの
で、前記圧電振動板から送受信される超音波ビームを前
記曲率に応じた方向に集束させることができる。また、
シート状の第１，第２フレキシブルケーブルによって圧
電振動板を挟み込んだ状態で積層体を押圧変形させるた
め、湾曲する圧電振動板と各フレキシブルケーブルとの
接続を容易に行うことができる。
【００１０】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、前記変形工程は、
前記バッキング材の上面形状に対応した形状を持った押
圧面を有する加圧板によって積層体を押圧変形させるこ
とを特徴とする。
明の構成は、前記製造方法において、前記変形工程は、
前記バッキング材の上面形状に対応した形状を持った押
圧面を有する加圧板によって積層体を押圧変形させるこ
とを特徴とする。
【００１１】この構成によれば、積層体を均一な押圧力
により容易に押圧変形させることができる。
により容易に押圧変形させることができる。
【００１２】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、第１フレキシブル
ケーブルと圧電振動板の２面のうち一方の電極間及び第
２フレキシブルケーブルと圧電振動板の２面のうち他方
の電極間の接続を、積層体の押圧変形と同時に行うこと
を特徴とする。
明の構成は、前記製造方法において、第１フレキシブル
ケーブルと圧電振動板の２面のうち一方の電極間及び第
２フレキシブルケーブルと圧電振動板の２面のうち他方
の電極間の接続を、積層体の押圧変形と同時に行うこと
を特徴とする。
【００１３】この構成によれば、電極の接続作業を容易
かつ迅速に行うことができる。
かつ迅速に行うことができる。
【００１４】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、さらに、前記バッキング材と前記積層体の
間、及び前記積層体の積層間に接着剤を介在させる工程
と、前記変形工程の押圧状態を維持したまま前記接着剤
を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とする。
明の構成は、さらに、前記バッキング材と前記積層体の
間、及び前記積層体の積層間に接着剤を介在させる工程
と、前記変形工程の押圧状態を維持したまま前記接着剤
を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】この構成によれば、バッキング材の曲面に
応じた形状の積層体を有する超音波振動子を一連の連続
した製造工程で容易に製造することができる。
応じた形状の積層体を有する超音波振動子を一連の連続
した製造工程で容易に製造することができる。
【００１６】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、硬化工程の後、配
列振動子に分割するために、前記積層体に溝を形成する
溝形成工程を含むことを特徴とする。
明の構成は、前記製造方法において、硬化工程の後、配
列振動子に分割するために、前記積層体に溝を形成する
溝形成工程を含むことを特徴とする。
【００１７】この構成によれば、配列タイプの振動子の
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
【００１８】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、超音波の走査方向に対し直交する方向に所
定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材と、前
記バッキング材の上面形状に沿って湾曲させるために前
記走査方向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対
し直交する方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一
方面が分割された湾曲可能な圧電振動板と、前記圧電振
動板の湾曲形状に沿って湾曲した一層以上の整合層と、
を含み、前記圧電振動板の表裏面には、当該圧電振動板
を挟み込み、シグナルリード薄板及びグランドリード薄
板として機能するシート状のフレキシブルケーブルが密
着配置されていることを特徴とする。
明の構成は、超音波の走査方向に対し直交する方向に所
定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材と、前
記バッキング材の上面形状に沿って湾曲させるために前
記走査方向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対
し直交する方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一
方面が分割された湾曲可能な圧電振動板と、前記圧電振
動板の湾曲形状に沿って湾曲した一層以上の整合層と、
を含み、前記圧電振動板の表裏面には、当該圧電振動板
を挟み込み、シグナルリード薄板及びグランドリード薄
板として機能するシート状のフレキシブルケーブルが密
着配置されていることを特徴とする。
【００１９】この構成によれば、前記圧電振動板から送
受信される超音波ビームを前記曲率に応じた方向に集束
させることができる。また、シート状の第１，第２フレ
キシブルケーブルによって圧電振動板を挟み込んだ状態
で積層体を押圧変形させるため、湾曲する圧電振動板と
各フレキシブルケーブルとの接続を容易に行うことがで
きる。
受信される超音波ビームを前記曲率に応じた方向に集束
させることができる。また、シート状の第１，第２フレ
キシブルケーブルによって圧電振動板を挟み込んだ状態
で積層体を押圧変形させるため、湾曲する圧電振動板と
各フレキシブルケーブルとの接続を容易に行うことがで
きる。
【００２０】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記振動子において、前記圧電振動板と、
前記整合層とに溝が形成され、配列振動子を形成するこ
とを特徴とする。
明の構成は、前記振動子において、前記圧電振動板と、
前記整合層とに溝が形成され、配列振動子を形成するこ
とを特徴とする。
【００２１】この構成によれば、配列タイプの振動子の
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
【００２２】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記切欠き溝に硬化後に柔軟性を有する接
着剤が充填されていることを特徴とする。
明の構成は、前記切欠き溝に硬化後に柔軟性を有する接
着剤が充填されていることを特徴とする。
【００２３】この構成によれば、切欠き溝が形成された
圧電振動板の強度を維持しつつ湾曲形状を得ることがで
きる。
圧電振動板の強度を維持しつつ湾曲形状を得ることがで
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。図
１には、本実施形態の超音波振動子１０を押圧変形させ
ている状態が示されている。
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。図
１には、本実施形態の超音波振動子１０を押圧変形させ
ている状態が示されている。
【００２５】まず、前記超音波振動子１０の構成を説明
する。本実施形態の場合、超音波振動子１０は、凹曲面
形状の上面を有するバッキング材１２の上に、第１フレ
キシブルケーブル１４、圧電振動板１６、第２フレキシ
ブルケーブル１８、第１整合層２０、第２整合層２２と
が順次積層配置された積層体２４を形成し、各部材間に
は熱硬化型の接着剤が介在している。なお、本実施形態
の場合、二重の整合層を有する例を説明するが、整合層
の枚数は任意に変更可能である。
する。本実施形態の場合、超音波振動子１０は、凹曲面
形状の上面を有するバッキング材１２の上に、第１フレ
キシブルケーブル１４、圧電振動板１６、第２フレキシ
ブルケーブル１８、第１整合層２０、第２整合層２２と
が順次積層配置された積層体２４を形成し、各部材間に
は熱硬化型の接着剤が介在している。なお、本実施形態
の場合、二重の整合層を有する例を説明するが、整合層
の枚数は任意に変更可能である。
【００２６】前記バッキング材１２は、例えばエポキシ
樹脂を主体にタングステン等の金属を混入させて成る硬
質材料で形成され、上面の曲面は前記圧電振動板１６で
送受信される超音波ビームの走査方向に直交する方向に
おいて、所定の曲率（例えば、曲率半径２０ｍｍ；曲率
≒焦点距離）で凹面が形成されている。このバッキング
材１２は前記圧電振動板１６の裏面側で当該圧電振動板
１６からの超音波振動の機械的なダンピングを行い、周
波数帯域を広くする機能を有している。
樹脂を主体にタングステン等の金属を混入させて成る硬
質材料で形成され、上面の曲面は前記圧電振動板１６で
送受信される超音波ビームの走査方向に直交する方向に
おいて、所定の曲率（例えば、曲率半径２０ｍｍ；曲率
≒焦点距離）で凹面が形成されている。このバッキング
材１２は前記圧電振動板１６の裏面側で当該圧電振動板
１６からの超音波振動の機械的なダンピングを行い、周
波数帯域を広くする機能を有している。
【００２７】前記バッキング材１２の凹曲面の上には、
薄いシート状のフレキシブル配線基板からなる第１フレ
キシブルケーブル１４が配置され、圧電振動板１６の下
面側に形成された図示しない単一もしくは複数の電極に
接続可能になっている。同様に、圧電振動板１６にも単
一もしくは複数の図示しない電極が形成され第２フレキ
シブルケーブル１８が接続可能になっている（なお、単
一の電極に接続する場合、後述するが、接着剤による硬
化後、溝入れによって切断し、素子として分割すること
もできる）。本実施形態の場合、前記第１フレキシブル
ケーブル１４はシグナルリード薄板として機能し、第２
フレキシブルケーブル１８はグランドリード薄板として
機能して、前記圧電振動板１６に所定の駆動電圧を印加
すると共に、生体で反射した超音波ビームに基づく信号
を図示しない超音波診断装置に送出している。
薄いシート状のフレキシブル配線基板からなる第１フレ
キシブルケーブル１４が配置され、圧電振動板１６の下
面側に形成された図示しない単一もしくは複数の電極に
接続可能になっている。同様に、圧電振動板１６にも単
一もしくは複数の図示しない電極が形成され第２フレキ
シブルケーブル１８が接続可能になっている（なお、単
一の電極に接続する場合、後述するが、接着剤による硬
化後、溝入れによって切断し、素子として分割すること
もできる）。本実施形態の場合、前記第１フレキシブル
ケーブル１４はシグナルリード薄板として機能し、第２
フレキシブルケーブル１８はグランドリード薄板として
機能して、前記圧電振動板１６に所定の駆動電圧を印加
すると共に、生体で反射した超音波ビームに基づく信号
を図示しない超音波診断装置に送出している。
【００２８】前記圧電振動板１６は単体タイプの振動素
子でも複数の振動素子がアレイ状に配列されたアレイタ
イプのものでもよいが、本実施形態では、遅延制御によ
り振動素子配列方向の超音波ビームのフォーカシングが
可能なアレイタイプの振動素子を例にとって説明してい
る。この圧電振動板１６は図２（ａ）に示すように、図
中矢印Ａ方向に配列された複数の短冊状の振動素子１６
ａから形成されている。そして、各振動素子１６ａの送
受信波を遅延させることによって、矢印Ａ方向のフォー
カスを行うことができる。
子でも複数の振動素子がアレイ状に配列されたアレイタ
イプのものでもよいが、本実施形態では、遅延制御によ
り振動素子配列方向の超音波ビームのフォーカシングが
可能なアレイタイプの振動素子を例にとって説明してい
る。この圧電振動板１６は図２（ａ）に示すように、図
中矢印Ａ方向に配列された複数の短冊状の振動素子１６
ａから形成されている。そして、各振動素子１６ａの送
受信波を遅延させることによって、矢印Ａ方向のフォー
カスを行うことができる。
【００２９】本実施形態で使用する圧電振動板１６は、
図２（ａ）に示すように前記振動素子１６ａの配列方向
と直交する方向（図中矢印Ｂ方向）に複数の切欠き溝２
６が形成され、図中矢印Ｃ方向から外力を加えることに
よって、図２（ｂ）に示すように、湾曲させることがで
きる。この時、前記切欠き溝２６にシリコーンゴムのよ
うに硬化時でも柔軟性を維持できる接着剤を充填するこ
とによって、強度を維持することができる。なお、図２
（ｂ）は図２（ａ）の状態を裏返しにして湾曲させた状
態を示している。また、圧電振動板１６として、複合圧
電材料を使用することもできる。
図２（ａ）に示すように前記振動素子１６ａの配列方向
と直交する方向（図中矢印Ｂ方向）に複数の切欠き溝２
６が形成され、図中矢印Ｃ方向から外力を加えることに
よって、図２（ｂ）に示すように、湾曲させることがで
きる。この時、前記切欠き溝２６にシリコーンゴムのよ
うに硬化時でも柔軟性を維持できる接着剤を充填するこ
とによって、強度を維持することができる。なお、図２
（ｂ）は図２（ａ）の状態を裏返しにして湾曲させた状
態を示している。また、圧電振動板１６として、複合圧
電材料を使用することもできる。
【００３０】さらに、前記第２フレキシブルケーブル１
８の上面には厚さがλ／４に相当する第１整合層２０、
第２整合層２２が配置され、前記圧電振動板１６等の音
響インピーダンスと、被検体である生体の音響インピー
ダンスとの整合を行うことによって、超音波の伝達性の
向上を図っている。
８の上面には厚さがλ／４に相当する第１整合層２０、
第２整合層２２が配置され、前記圧電振動板１６等の音
響インピーダンスと、被検体である生体の音響インピー
ダンスとの整合を行うことによって、超音波の伝達性の
向上を図っている。
【００３１】次に、上述したような構成部材からなる超
音波振動子１０の製造方法について説明する。
音波振動子１０の製造方法について説明する。
【００３２】まず、図示しない固定治具等の上にバッキ
ング材１２を載置し、上面の凹面部に接着剤（例えば、
熱硬化型接着剤）を塗布する。続いて、第１フレキシブ
ルケーブル１４を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
圧電振動板１６を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
第２フレキシブルケーブル１８を積層配置する。そし
て、再度、接着剤を第２フレキシブルケーブル１８の上
面に塗布する。さらに、第１整合層２０、接着剤、第２
整合層２２の順に積層して、積層体２４を形成し、積層
工程を終了する。この時点では、圧電振動板１６は、図
２（ａ）に示すように、フラット形状を呈している。同
様に、第１，第２フレキシブルケーブル１４，１８及び
第１，第２整合層２０，２２もフラット形状を呈してい
る。つまり、積層体２４がフラット形状を呈している。
ング材１２を載置し、上面の凹面部に接着剤（例えば、
熱硬化型接着剤）を塗布する。続いて、第１フレキシブ
ルケーブル１４を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
圧電振動板１６を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
第２フレキシブルケーブル１８を積層配置する。そし
て、再度、接着剤を第２フレキシブルケーブル１８の上
面に塗布する。さらに、第１整合層２０、接着剤、第２
整合層２２の順に積層して、積層体２４を形成し、積層
工程を終了する。この時点では、圧電振動板１６は、図
２（ａ）に示すように、フラット形状を呈している。同
様に、第１，第２フレキシブルケーブル１４，１８及び
第１，第２整合層２０，２２もフラット形状を呈してい
る。つまり、積層体２４がフラット形状を呈している。
【００３３】続いて、図示しない加圧装置に設けられ、
上下動作自在な加圧板２８によって、前記積層体２４を
上方から押下する。前記加圧板２８の下面（押圧面）形
状は前記バッキング材１２の上面形状に対応した凸形状
を有する略蒲鉾形状を呈し、均一な所定圧力で前記積層
体２４の上方から当該積層体２４を押下することができ
る。この結果、積層体２４はバッキング材１２の上面形
状及び加圧板２８の下面形状に従って図１に示すように
湾曲すると共に、相互の部材が密着する。この時、各部
材間に塗布した接着剤の過剰部分が各接着層から押し出
され、最適な厚さの接着層を形成する。
上下動作自在な加圧板２８によって、前記積層体２４を
上方から押下する。前記加圧板２８の下面（押圧面）形
状は前記バッキング材１２の上面形状に対応した凸形状
を有する略蒲鉾形状を呈し、均一な所定圧力で前記積層
体２４の上方から当該積層体２４を押下することができ
る。この結果、積層体２４はバッキング材１２の上面形
状及び加圧板２８の下面形状に従って図１に示すように
湾曲すると共に、相互の部材が密着する。この時、各部
材間に塗布した接着剤の過剰部分が各接着層から押し出
され、最適な厚さの接着層を形成する。
【００３４】そして、加圧板２８が積層体２４を押下し
た状態で接着剤の硬化を行う。例えば、接着剤として熱
硬化型接着剤を使用している場合には、前述の押圧状態
を維持したまま熱硬化炉等に投入し、所定時間の硬化処
理を行う。その後、押圧を解放すれば、湾曲面を有する
超音波振動子１０が完成する。
た状態で接着剤の硬化を行う。例えば、接着剤として熱
硬化型接着剤を使用している場合には、前述の押圧状態
を維持したまま熱硬化炉等に投入し、所定時間の硬化処
理を行う。その後、押圧を解放すれば、湾曲面を有する
超音波振動子１０が完成する。
【００３５】このように、あらかじめ設定されたバッキ
ング材１２の曲面形状に応じて、積層体２４を湾曲させ
ることによって、圧電振動板１６で送受信される超音波
ビームを図２（ａ）中の矢印Ｂ方向において集束させる
ことが可能になり、音響レンズを用いることなく超音波
ビームのフォーカスを行うことができる。また、前記第
１，第２フレキシブルケーブル１４，１８はシート状を
呈し、圧電振動板１６の表裏面に容易に密着させること
ができると共に、湾曲する圧電振動板１６上に形成され
ている電極と前記第１，第２フレキシブルケーブル１
４，１８との位置決め接続を容易かつ一括して行うこと
ができるので製造が容易になる。
ング材１２の曲面形状に応じて、積層体２４を湾曲させ
ることによって、圧電振動板１６で送受信される超音波
ビームを図２（ａ）中の矢印Ｂ方向において集束させる
ことが可能になり、音響レンズを用いることなく超音波
ビームのフォーカスを行うことができる。また、前記第
１，第２フレキシブルケーブル１４，１８はシート状を
呈し、圧電振動板１６の表裏面に容易に密着させること
ができると共に、湾曲する圧電振動板１６上に形成され
ている電極と前記第１，第２フレキシブルケーブル１
４，１８との位置決め接続を容易かつ一括して行うこと
ができるので製造が容易になる。
【００３６】そして、従来のように音響レンズを使用す
ることなくフォーカスが可能になるため入力パワーに対
する出力パワーの減衰が少なく効率的な超音波探触子の
駆動を行うことができると共に、必要以上の入力パワー
を必要としないため探触子表面の温度上昇を低減するこ
とができる。また、受信時においても同様に効果が期待
できる。また、バッキング材の上面形状に応じて容易に
超音波ビームの方向を決定することが可能になりビーム
特性の改善が容易になる。
ることなくフォーカスが可能になるため入力パワーに対
する出力パワーの減衰が少なく効率的な超音波探触子の
駆動を行うことができると共に、必要以上の入力パワー
を必要としないため探触子表面の温度上昇を低減するこ
とができる。また、受信時においても同様に効果が期待
できる。また、バッキング材の上面形状に応じて容易に
超音波ビームの方向を決定することが可能になりビーム
特性の改善が容易になる。
【００３７】なお、本実施形態ではバッキング材の上面
を凹面形状とした場合を例にとって説明したが、必要に
応じて凸面形状としてもよい。また、本実施形態では、
圧電振動板を湾曲させるために複数の切欠き溝を形成す
る例を説明したが、前記溝に沿った方向で完全に分離し
ても本実施形態と同様に湾曲及びフレキシブルケーブル
との接続を容易に行うことができる。また、本実施形態
での接着剤硬化後に、ダイシング・ソーによって、溝入
れを行い、配列振動素子に分割することも可能である。
を凹面形状とした場合を例にとって説明したが、必要に
応じて凸面形状としてもよい。また、本実施形態では、
圧電振動板を湾曲させるために複数の切欠き溝を形成す
る例を説明したが、前記溝に沿った方向で完全に分離し
ても本実施形態と同様に湾曲及びフレキシブルケーブル
との接続を容易に行うことができる。また、本実施形態
での接着剤硬化後に、ダイシング・ソーによって、溝入
れを行い、配列振動素子に分割することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、湾曲形状を有する圧電
振動板を含む超音波振動子を容易に製造することが可能
になり、音響レンズを用いることなく超音波ビームの集
束を行い焦点形成を行うことができる。
振動板を含む超音波振動子を容易に製造することが可能
になり、音響レンズを用いることなく超音波ビームの集
束を行い焦点形成を行うことができる。
【図１】 本発明の実施形態に係る超音波振動製造方法
及び超音波振動子の構成概念図である。
及び超音波振動子の構成概念図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る超音波振動子の圧電
振動板を説明する説明図である。
振動板を説明する説明図である。
１０ 超音波振動子、１２ バッキング材、１４ 第１
フレキシブルケーブル、１６ 圧電振動板、１８ 第２
フレキシブルケーブル、２０ 第１整合層、２２ 第２
整合層、２４ 積層体、２６ 切欠き溝、２８ 加圧
板。
フレキシブルケーブル、１６ 圧電振動板、１８ 第２
フレキシブルケーブル、２０ 第１整合層、２２ 第２
整合層、２４ 積層体、２６ 切欠き溝、２８ 加圧
板。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−280097（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−174194（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−128899（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−120397（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−114239（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04R 17/00 330
H04R 17/00 332
A61B 8/00
G01N 29/24 502
Claims (8)
- 【請求項１】 超音波の走査方向に対し直交する方向に
所定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材の上
面に、シグナルリード薄板として機能するシート状の第
１フレキシブルケーブルと、前記走査方向と平行な切欠
き溝が、超音波の走査方向に対し直交する方向に複数形
成され、表裏面の少なくとも一方面が分割された圧電振
動板と、グランドリード薄板として機能するシート状の
第２フレキシブルケーブルと、一層以上の整合層と、を
順次積層して積層体を形成する積層工程と、 前記積層体の上方または下方より圧力を加え、前記第１
フレキシブルケーブル及び第２フレキシブルケーブルに
よって前記圧電振動板を表裏面から挟み込んだ状態で、
前記バッキング材の上面形状に沿った形状に当該積層体
を押圧変形する変形工程と、 を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の製造方法において、 前記変形工程は、前記バッキング材の上面形状に対応し
た形状を持った押圧面を有する加圧板によって積層体を
押圧変形させることを特徴とする超音波振動子の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の製造方法
において、 第１フレキシブルケーブルと圧電振動板の２面のうちの
一方の電極間、及び第２フレキシブルケーブルと圧電振
動板の２面のうちの他方の電極間の接続を、前記積層体
の押圧変形と同時に行うことを特徴とする超音波振動子
の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
の製造方法において、 さらに、 前記バッキング材と前記積層体の間、及び前記積層体の
積層間に接着剤を介在させる工程と、 前記変形工程の押圧状態を維持したまま前記接着剤を硬
化させる硬化工程と、 を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の製造方法において、 硬化工程の後、配列振動子に分割するために、前記積層
体に溝を形成する溝形成工程を含むことを特徴とする超
音波振動子の製造方法。 - 【請求項６】 超音波の走査方向に対し直交する方向に
所定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材と、 前記バッキング材の上面形状に沿って湾曲させるために
前記走査方向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に
対し直交する方向に複数形成され、表裏面の少なくとも
一方面が分割された湾曲可能な圧電振動板と、 前記圧電振動板の湾曲形状に沿って湾曲した一層以上の
整合層と、 を含み、 前記圧電振動板の表裏面には、当該圧電振動板を挟み込
み、シグナルリード薄板及びグランドリード薄板として
機能するシート状のフレキシブルケーブルが密着配置さ
れていることを特徴とする超音波振動子。 - 【請求項７】 請求項６記載の超音波振動子において、 前記圧電振動板と、前記整合層とに溝が形成され、配列
振動子を形成することを特徴とする超音波振動子。 - 【請求項８】 請求項６記載の超音波振動子において、 前記切欠き溝に硬化後に柔軟性を有する接着剤が充填さ
れていることを特徴とする超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12251698A JP3436486B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 超音波振動子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12251698A JP3436486B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 超音波振動子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317999A JPH11317999A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3436486B2 true JP3436486B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=14837793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12251698A Expired - Fee Related JP3436486B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 超音波振動子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436486B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100450444C (zh) * | 2003-01-23 | 2009-01-14 | 株式会社日立医药 | 超声波探头与超声波诊断设备 |
| JPWO2006134754A1 (ja) * | 2005-06-13 | 2009-01-08 | 佐口 隆之 | 治療用超音波発射装置 |
| WO2009016843A1 (ja) | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Panasonic Corporation | アレイ走査型超音波探触子 |
| KR102439977B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2022-09-05 | (주)아이블포토닉스 | 초음파 센서의 제조 방법 및 그에 의한 초음파 센서 |
| CN107981887B (zh) * | 2017-12-19 | 2020-06-16 | 深圳先进技术研究院 | 超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法 |
| JP6728260B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2020-07-22 | 株式会社東芝 | 積層型超音波トランスデューサ及び超音波検査装置 |
| JP7318334B2 (ja) * | 2019-06-14 | 2023-08-01 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| CN117019608B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-01-05 | 中北大学 | 一种高性能空气耦合超声点聚焦换能器及其制备方法 |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP12251698A patent/JP3436486B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11317999A (ja) | 1999-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2502685B2 (ja) | 超音波探触子の製造方法 | |
| EP1132149B1 (en) | Ultrasonic Probe | |
| US5792058A (en) | Broadband phased array transducer with wide bandwidth, high sensitivity and reduced cross-talk and method for manufacture thereof | |
| US4385255A (en) | Linear array ultrasonic transducer | |
| US7678054B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosing device | |
| JPH0458760B2 (ja) | ||
| JP3436486B2 (ja) | 超音波振動子及びその製造方法 | |
| KR100916029B1 (ko) | 초음파 프로브와 그 제조 방법 | |
| JP5477630B2 (ja) | アレイ走査型超音波探触子 | |
| JPH0723500A (ja) | ２次元アレイ超音波プローブ | |
| EP3708263B1 (en) | Flexible ultrasound array | |
| JPH07123497A (ja) | 超音波探触子及び超音波探触子の製造方法 | |
| JP3488102B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JP2010258602A (ja) | 超音波探触子およびその製造方法 | |
| JP2002232995A (ja) | 超音波探触子及びその製造方法 | |
| JP3325368B2 (ja) | 超音波プローブ及びその製造方法 | |
| JP3656016B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH05123317A (ja) | ２次元アレイ超音波プローブ | |
| JP4071084B2 (ja) | 二次元アレイ超音波探触子の製造方法 | |
| KR20020092980A (ko) | 단방향 음향 프로브 및 그의 제조 방법 | |
| EP3895812B1 (en) | Curved shape piezoelectric transducer and method for manufacturing the same | |
| KR102359155B1 (ko) | 하이브리드 초음파 탐촉자 및 그 제조 방법 | |
| JP6876645B2 (ja) | 超音波プローブ及びその製造方法 | |
| EP4342592A1 (en) | Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus | |
| JP3401174B2 (ja) | 超音波振動子の製造方法及びその製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080606 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |