JP3488102B2 - Ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe

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JP3488102B2
JP3488102B2 JP31645298A JP31645298A JP3488102B2 JP 3488102 B2 JP3488102 B2 JP 3488102B2 JP 31645298 A JP31645298 A JP 31645298A JP 31645298 A JP31645298 A JP 31645298A JP 3488102 B2 JP3488102 B2 JP 3488102B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、振動子の超音波出
射側に少なくとも1層以上の整合層を有する超音波探触
子に関する。 【0002】 【従来の技術】超音波内視鏡等の超音波診断装置に用い
られる超音波探触子は、一般に、図11,図12に示す
ような構造となっている。すなわち、前記超音波探触子
は圧電振動子201を有して構成され、この圧電振動子
201の両面には、焼付け銀等からなる表面電極202
aと裏面電極202bが形成されている。 【0003】前記圧電振動子201の音響放射面側に
は、整合層203、音響レンズ204が設けられ、一
方、圧電振動子201の背面側には、バッキング層20
5が設けられている。ここで、前記バッキング層205
は、絶縁層207を介してステンレス製のハウジング2
06に保持されている。 【0004】また、前記裏面電極202bは信号線20
8を介して同軸ケーブル211の内部導体に接続され、
前記電極202aは整合層203に設けられた切り欠き
部209からグラウンド接続線210及びステンレス製
のハウジング206を介して同軸ケーブル211のグラ
ウンド部(外部導体)に接続されている。さらに、同軸
ケーブル211は観測装置のパルサー/レシーバー回路
(図示せず)に接続されている。 【0005】ところで、このような超音波探触子は、整
合層の厚みが性能を直接左右するため、中心周波数の4
分の1波長程度の厚みの整合層を圧電振動子の音響放射
面に均一に設けることが重要である。 【0006】また、前記超音波探触子においては、音響
放射面に単数或いは複数の整合層を設けることにより、
探触子の周波数応答性をより広帯域化させて感度を上げ
ることも知られている。具体的には、圧電振動素子とし
てジルコン酸鉛のような圧電セラミックスを用いた場
合、第1の整合層としてはガラス薄板を、第2の整合層
としてはエポキシ樹脂を設けることができる。また、圧
電振動素子として複合圧電体を用いた場合には、第1の
整合層としてエポキシ樹脂を設けることができる。 【0007】このような整合層を音響放射面に設ける方
法としては、従来より、フィラー含有樹脂等を圧電振動
子の音響放射面に型押しして一定の厚みの整合層を得る
方法と、フィラー含有樹脂等を圧電振動子の音響放射面
で直接硬化させた後研磨することによって厚み調節する
方法と、あらかじめ所望の厚みを有する薄板やフィルム
をエポキシ接着剤等で積層接着する方法が知られてい
る。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】上述のように超音波探
触子において、送波および受波する超音波を広帯域化し
て効率よく送受波するためには、λ/4近傍の厚みの整
合層を均一に圧電振動子に設けることが好ましい。ま
た、圧電振動子と整合層との接着面には気泡等の欠陥が
存在しないことが重要である。 【0009】しかし、従来の整合層形成方法では、以下
のような問題があった。 【0010】先ず、フィラー含有樹脂等を圧電振動子の
音響放射面に型押しして一定の厚みの整合層を得る方法
では、フィラー含有樹脂等の硬化収縮等により厚みを制
御することが困難であった。 【0011】次に、フィラー含有樹脂等を圧電振動子の
音響放射面で直接硬化させた後研磨することによって厚
み調節する方法では、作業に熟練を要し、厚みもしくは
インピーダンス特性の測定と研磨を繰り返さなければな
らなかった。 【0012】次に、λ/4近傍の厚みに研磨した整合層
平板やフィルムを圧電振動子面に接着剤で張り合わせる
方法では、振動子面と整合層面との間に空気が進入して
全面に亘って十分な密着性が得られなかったり、余剰の
接着剤が振動子面と整合層面との間に残留して接着層厚
を十分薄くすることができない等の問題があった。特
に、整合層としてガラスを用いた場合には、圧電振動子
と整合層の間に空気が巻き込まれると、これを除くこと
は困難であり、また、空気の巻き込みがないことを確認
することも困難であるため、高性能な超音波探触子を歩
留まりよく製造することが困難であった。 【0013】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、振動子との間に気泡等を介在させることなく、所望
の厚みで均一な整合層を歩留まりよく振動子に設けるこ
とのできる超音波探触子を提供することを目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による超音波探触子は、振動子の超音波放射
側に、少なくとも1層のフィルム状或いは薄板状の整合
層が接着剤を介して積層された超音波探触子において、
前記整合層に複数の貫通孔を設けたことを特徴とする。 【0015】すなわち本発明による超音波探触子は、前
記振動子に前記整合層を接着する際に、余剰な接着剤
を、前記整合層の外縁部と、前記整合層に設けられた貫
通孔から逃がすことができるため、前記振動子を大面積
に形成した場合であっても、該振動子と前記整合層との
間の接着層を薄く形成することができ、また、積層時に
前記振動子と前記整合層との間に巻き込まれた気泡を前
記貫通孔を介して外部に排出することができるため、送
受信超音波の良好な探触子が歩留まり良く容易に形成さ
れる。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1乃至図4は本発明の第1の実
施の形態に係わり、図1は超音波探触子の要部を示す断
面図、図2は第1の整合層の接着工程を示す説明図、図
3は超音波探触子の構成部材の一部を示す分解斜視図、
図4は第2の整合層及び音響レンズの接着工程を示す説
明図、である。 【0017】図1に示すように、超音波探触子は、円板
状の圧電振動子1を有して構成されている。この圧電振
動子1の両面全面には、例えば銀の焼き付けによって表
面電極2a,裏面電極2bが形成されている。また、前
記圧電振動子1には、該圧電振動子1の表面側と裏面側
とを連通する複数の貫通孔3が設けられている。ここ
で、前記貫通孔3は、例えば直径0.4mmの孔に形成
されている。 【0018】圧電振動子1の表面電極2a側には、探触
子の周波数応答性を広帯域化させて感度を向上するため
の第1の整合層4が設けられている。この第1の整合層
4は、研削研磨によって、直径が前記圧電振動子1の直
径よりもやや大径であって、厚さが前記圧電振動子1に
よる駆動周波数の4分の1の厚さに形成された結晶化ガ
ラス製もしくはセラミック製の薄板状部材で構成され、
前記表面電極2aに例えばエポキシ接着剤によって接着
されている。 【0019】前記第1の整合層4には、前記圧電振動子
1の貫通孔3に概ね対応する位置に、貫通孔5が設けら
れている。ここで、前記貫通孔5は、圧電振動子1に設
けられた貫通孔3よりも小径の孔に形成されるもので、
例えば直径0.2mmの孔に形成されている。 【0020】また、前記第1の整合層4の外周の一部に
は、切欠部6が設けられ、この切欠部6から前記圧電振
動子1に設けられた表面電極2aの一部が外部に露呈さ
れている。 【0021】これら圧電振動子1及び第1の整合層4
は、樹脂製の絶縁枠7を介してステンレス製のハウジン
グ8の先端側に保持されている。 【0022】すなわち、前記絶縁枠7は、先端に段部9
が設けられた円筒状の部材に形成され、円筒部内周に圧
電振動子1を保持するとともに、前記段部9に第1の整
合層4を保持している。また、前記ハウジング8は、円
筒状に形成され、内周に前記絶縁枠7を保持している。 【0023】ここで、前記絶縁枠7の円筒部は、内径が
前記圧電振動子1の外径よりも1mm程度大径に形成さ
れ、また、前記段部9は、内径が前記第1の整合層4の
外径よりもやや大径であって、深さが前記第1の整合層
4の厚さと略同様となるよう形成されて、それぞれ内部
に保持する各部材の位置決め精度を悪化させない程度に
挿入性を良好なものとしている。そして、圧電振動子1
及び第1の整合層4が絶縁枠7に保持され、この絶縁枠
7がハウジング8に保持された際には、前記第1の整合
層4,絶縁枠7,及び,ハウジング8の各先端面が同一
平面上に臨まされるようになっている。 【0024】また、前記絶縁枠7には、第1の整合層4
の切欠部6に対応する位置に切欠部10が設けられ、切
欠部6により露呈された表面電極2aの一部と、切欠部
10により露呈されたハウジング8内壁の一部と、がグ
ランド電極接続線11を介して電気的に接続されてい
る。 【0025】前記第1の整合層4の前面には、第2の整
合層12が設けられている。この第2の整合層12は、
直径が前記ハウジング8と略同径に形成された、例えば
ポリアミド樹脂製の薄板状部材或いはフィルム状部材で
構成され、前記第1の整合層4の前面に例えばエポキシ
接着剤によって接着されている。 【0026】前記第2の整合層12には、前記第1の整
合層4の貫通孔5に概ね対応する位置に、貫通孔13設
けられている。ここで、前記貫通孔13は、前記第1の
整合層4に設けられた貫通孔5よりも小径の孔に形成さ
れるもので、例えば直径0.1mmの孔に形成されてい
る。 【0027】前記第2の整合層12の前面には、音響レ
ンズ14が設けられている。この音響レンズ14は、例
えば、凸面に成型されたシリコーン樹脂製の部材で構成
されている。なお、前記音響レンズ14は、音速が生体
や音響媒体(図示せず)より遅い場合は凸面に、音速が
生体や音響媒体(図示せず)より速い場合は凹面に成型
されるものである。 【0028】一方、圧電振動子1の裏面電極2b側に
は、例えばフェライトゴムを混合したエポキシ樹脂から
なるバッキング層15が設けられている。 【0029】また、絶縁枠7及びハウジング8の基端側
は、裏蓋16によって閉塞されている。 【0030】なお、図中符号17は同軸ケーブルであ
り、この同軸ケーブル17の一端側はハウジング8内に
臨まされ、内部導体17aが裏面電極2bに接続される
とともに、外部導体17bが電極接続線11,ハウジン
グ8を介して表面電極2aに接続されている。一方、同
軸ケーブル17の他端側は、ハウジング8の基端側側面
から外部に延出されて図示しない観測装置のパルサー/
レシーバー回路に接続されている。 【0031】ところで、この超音波探触子は、図2,図
4に示すように、接着台20と、第1の押圧部材21
と、第2の押圧部材22と、を備えた接着治具を用いて
組立が行われるものである。 【0032】前記接着台20は、円柱部20aと、この
円柱部20aの基底部外周に設けられたフランジ部20
bとを備えて構成されている。前記円柱部20aの外径
は、絶縁枠7の内径よりもやや小径に形成されている。
また、前記円柱部20aのフランジ部20b上面からの
高さは、該円柱部20aに絶縁枠7が外嵌されるととも
に圧電振動子1が裁置された際に、圧電振動子1の上面
が絶縁枠7の段部9に位置するように設計されている。
また、前記円柱部20aの上面には、前記圧電振動子1
が裁置された際に該圧電振動子1の貫通孔3に対応する
位置に吸気穴20cが設けられ、この吸気穴20cは、
吸気管20dを介して図示しないバキュームポンプに接
続されている。 【0033】前記第1の押圧部材21は、第1の整合層
4と略同径の押圧面21aを底部に有する円柱部材で構
成されている前記第2の押圧部材22は、音響レンズ1
4のレンズ面に沿った湾曲形状の押圧面22aを底部に
有する円柱部材で構成されている。 【0034】次に、上述の接着治具を用いた超音波探触
子の組立方法について説明する。図2,図3に示すよう
に、先ず、ハウジング8が外嵌接着された絶縁枠7を接
着台20の円柱部20aに装着する。 【0035】次に、圧電振動子1を、絶縁枠7の円筒部
に沿わせて円柱部20aの上面に裁置し、吸気穴20c
と貫通孔3とが連通するように位置決めをした後、絶縁
枠7の内周に固定する。 【0036】ここで、前記絶縁枠7の円筒部の内径は前
記圧電振動子1の外径よりも1mm程度大径に形成され
ているので、圧電振動子1の絶縁枠7内での位置決め精
度を悪化させることなく良好な挿入性を得ることができ
る。 【0037】次に、圧電振動子1の表面電極2aにグラ
ンド電極接続線11の一端側を半田付けするとともに、
絶縁枠7の切欠部10から内部に臨まされたハウジング
8の内周にグランド電極接続線11の他端側を半田付け
して、前記表面電極2aと前記ハウジング8とを電気的
に接続する。 【0038】次に、第1の整合層4を、絶縁枠7の段部
9上に裁置し、圧電振動子1の貫通孔3に貫通孔5が連
通するとともに、表面電極2a上のグランド電極接続線
11の半田付け部が切欠部6から外部に露呈されるよう
に位置決めした状態で、エポキシ接着剤を介して圧電振
動子1の表面電極2a側に積層接着する。 【0039】この、圧電振動子1と第1の整合層4とを
接着するエポキシ接着剤の硬化は、図2に示すように、
第1の整合層4を第1の押圧部材21で押圧しながら室
温で行う。 【0040】この際、前記第1の押圧部材21による荷
重によって、前記圧電振動子1と前記第1の整合層4と
の間の気泡及び余剰な接着剤は、これらの外縁部から外
部に排出されるとともに、貫通孔3,5に流れ込む。従
って、圧電振動子1と第1の整合層4との間の接着層の
厚みを薄くすることができ、圧電振動子1と第1の整合
層4との接着力を強固なものとすることができる。 【0041】ここで、エポキシ接着剤の硬化時に図示し
ないバキュームポンプを作動させ、吸気穴20c,吸気
管20dを介して貫通孔3,5内を負圧にすることによ
って、接着剤の貫通孔3,5内への流れ込みを促進し、
圧電振動子1と第1の整合層4との間の接着層の厚みを
さらに薄くすることができ、圧電振動子1と第1の整合
層4との接着力をより強固なものとすることができる。 【0042】なお、接着剤の硬化前粘度が十分低い場合
には、第1の押圧部材21の荷重だけでよい。 【0043】次に、第2の整合層12を、第1の整合層
4の貫通孔5に貫通孔13が連通するよう位置決めした
状態で、エポキシ接着剤を介して第1の整合層4の前面
に積層接着するとともに、接着面をプライマー処理した
音響レンズ14をエポキシ接着剤を介して第2の整合層
12の前面に積層接着する。 【0044】この、第1の整合層4と第2の整合層1
2,及び,第2の整合層12と音響レンズ14とを接着
するエポキシ接着剤の硬化は、図4に示すように、音響
レンズ14を第2の押圧部材22で押圧しながら室温で
行う。 【0045】この際、前記第2の押圧部材22による荷
重によって、前記第1の整合層4と前記第2の整合層1
2との間,及び,前記第2の整合層12と前記音響レン
ズ14との間の気泡及び余剰な接着剤は、これらの外縁
部から外部に排出されるとともに、貫通孔5,13に流
れ込む。従って、第1の整合層4と第2の整合層12と
の間の接着層,及び,第2の整合層12と音響レンズ1
4との間の接着層の厚みを薄くすることができ、第1の
整合層4と第2の整合層12,及び,第2の整合層12
と音響レンズ14の接着力を強固なものとすることがで
きる。 【0046】ここで、エポキシ接着剤の硬化時に図示し
ないバキュームポンプを作動させ、吸気穴20c,吸気
管20dを介して貫通孔3,5,13内を負圧にするこ
とによって、接着剤の貫通孔5,13内への流れ込みを
促進し、第1の整合層4と第2の整合層12との間の接
着層,及び,第2の整合層12と音響レンズ14との間
の接着層の厚みをさらに薄くすることができ、第1の整
合層4と第2の整合層12,及び,第2の整合層12と
音響レンズ14の接着力をより強固なものとすることが
できる。 【0047】なお、接着剤の硬化前粘度が十分低い場合
には、第2の押圧部材22の荷重だけでよい。 【0048】次に、前記接着台20から上述の部組を取
り外し、同軸ケーブル17を絶縁枠7,ハウジング8の
基端側側部に貫通させ、内部導体17aを圧電振動子1
の裏面電極2bに半田付けするとともに、外部導体17
bをハウジング8の一部に半田付けする。 【0049】次に、絶縁枠7にフェライトゴムを混合し
たエポキシ樹脂を充填して硬化させ、圧電振動子1の裏
面電極2b側にパッキング層15を形成した後、ハウジ
ング8の背面に裏蓋16を接着する。 【0050】このように、本実施の形態によれば、圧電
振動子1、第1の整合層4、第2の整合層12に貫通孔
3,5,13をそれぞれ設けたので、これら各部材を互
いに接着する際に、気泡や余剰な接着剤を前記各貫通孔
に流し込むことができ、各部材間の接着層の厚みを薄く
することができるとともに接着力を強固なものとするこ
とができる。 【0051】また、前記各貫通孔3,5,13を、これ
らが互いに連通される位置に設け、各貫通孔の径を、貫
通孔3>貫通孔5>貫通孔13となるように形成したの
で、より効果的に、気泡や余剰な接着剤を前記各貫通孔
に流し込むことができ、各部材間の接着層の厚みを薄く
することができるとともに接着力を強固なものとするこ
とができる。 【0052】また、接着剤の硬化時に、第1,第2の押
圧部材21,22によって、圧電振動子1、第1の整合
層4、第2の整合層12、音響レンズ14等に荷重をか
けることにより、より効果的に、気泡や余剰な接着剤を
前記各貫通孔に流し込むことができ、各部材間の接着層
の厚みを薄くすることができるとともに接着力を強固な
ものとすることができる。 【0053】また、接着剤の硬化時に、バキュームポン
プ等によって各貫通孔3,5,13を負圧にすることに
より、より効果的に、気泡や余剰な接着剤を前記各貫通
孔に流し込むことができ、各部材間の接着層の厚みを薄
くすることができるとともに接着力を強固なものとする
ことができる。 【0054】また、上述のように、各接着層を気泡のな
い充分な薄さのものに形成することができるため、整合
層を設ける際には、予め所望の厚さに形成した部材を接
着剤によって接着するだけでよく、超音波探触子制作時
の作業効率を向上することができる。 【0055】さらに、各整合層は、予め所望の厚さに形
成した部材を、気泡のない充分な薄さの接着層を介して
接着して形成されるものなので、均一な厚さの整合層を
精度良く形成することができ、圧電振動子の有効面から
超音波放射側をみた場合に十分な整合層有効面積を有す
る超音波探触子を歩留まり良く作成することができる。 【0056】また、圧電振動子1,第1の整合層4,第
2の整合層12の各貫通孔3,5,13を互いに連通す
ることにより、超音波減衰の小さいな材料で作製された
音響レンズ14を接着する際にも、余剰接着剤及び気泡
を貫通孔を介して除去することができ、気泡のない密着
性に優れた接着層をうることができる。 【0057】このように、複数の貫通孔を有する4分の
1波長程度の厚みのフィルムもしくは薄板を圧電振動子
に接着して整合層を形成したので、接着時に前記貫通孔
を介して余剰接着剤及び気泡等を排出することができ
る。従って、圧電振動子と整合層との間の接着層を、気
泡等を介在させることなく薄く形成でき、超音波特性の
優れた超音波探触子を容易に安定して生産できる。 【0058】また、圧電振動子にも貫通孔を設け、整合
層の貫通孔の一部と位置をあわせて接着積層して両貫通
孔による連続貫通孔を形成し、前記整合層と超音波減衰
の小さな音響レンズとの間の余剰接着剤及び気泡を前記
連続貫通孔に流し込むことにより、気泡等が介在しない
薄い接着層で前記整合層と音響レンズとを接着すること
ができる。従って、接着層に気泡等が残留することによ
る超音波特性の劣化を抑制することができる。 【0059】なお、本実施例では超音波探触子に整合層
を2層設けた例を示したが、これに限られるものではな
く、前記超音波探触子は、整合層を1層設けて構成して
も良いし3層以上設けて構成してもよい。 【0060】また、本実施の形態においては、第2の整
合層にも貫通孔を設けたが、音響レンズを室温硬化型シ
リコーン樹脂等で接着剤を介さずに形成する際には、第
2の整合層の貫通孔はなくても良い。 【0061】次に、図5乃至図10は本発明の第2の実
施の形態に係わり、図5は超音波探触子の断面図、図6
は超音波探触子の正面図、図7は整合層を備えた複合圧
電振動子の正面図、図8は図7の断面図、図9は整合層
を備えた他の複合圧電振動子の正面図、図10は図9の
断面図、である。 【0062】この実施の形態における超音波探触子は、
角柱状に形成された複数の圧電素子100が樹脂101
によって所定間隔毎に固定されて形成された、複合圧電
振動子102を備えて構成されている。ここで、前記複
合圧電振動子102は、例えば、0.4mmピッチで配
列された0.2mm×0.2mmの圧電素子100の間
に樹脂101が埋め込まれた後、両面が研磨されて形成
されるもので、この複合圧電振動子102の両面にはス
パッタリング法による表面電極103a,裏面電極10
3bが設けられている。 【0063】この複合圧電振動子102の音響放射面側
には、駆動中心周波数の4分の1厚みに形成された整合
層104が設けられている。この整合層104は、例え
ばエポキシ接着剤によって前記表面電極103a側に接
着固定されるもので、外周の一部に切欠部106が設け
られているとともに、複合圧電振動子102に重ね合わ
せた時に樹脂101に対応する部位に貫通孔105(例
えば直径0.1mm)が複数設けられている。 【0064】前記切欠部106から外部に露呈された表
面電極103aには、グランド線108の一端が導電性
接着剤によって接着固定され、一方、裏面電極103b
には、信号線107の一端が導電性接着剤によって接着
固定されている。 【0065】前記複合圧電振動子102は、円筒状に形
成されたステンレス製のハウジング109内に収容固定
されたフェライトゴム製のバッキング層110の前面に
接着固定されている。 【0066】具体的に説明すると、前記バッキング層1
10の前面には、例えば曲率半径15mmの凹面が形成
されており、複合圧電振動子102は裏面電極103側
がバッキング層110の凹面に沿って湾曲された状態で
固定されている。 【0067】また、前記バッキング層110の側部に
は、前記グランド線108の接着部近傍に切欠溝111
aが設けられ、この切欠溝111aを貫通してグランド
線108の他端側がバッキング層110の背面側に導か
れているとともに、前記信号線107の接着部に対応す
る位置に切欠溝111bが設けられ、この切欠溝111
bを貫通して信号線107の他端側がバッキング層11
0の背面側に導かれている。 【0068】これら信号線107及びグラウンド線10
8は、ハウジング109の後方から外部に延出され、同
軸ケーブル(図示せず)を介して観測装置のパルサー/
レシーバー回路(図示せず)に接続される。 【0069】また、前記切欠溝111a,111bによ
って超音波探触子の前面側に形成された開口部はエポキ
シ樹脂113によって閉塞されている。 【0070】また、前記ハウジング109の後方部に
は、防水性を向上させるとともに、バッキング層110
背面における信号線107およびグラウンド線108を
固定するために、エポキシ樹脂114が流し込まれて硬
化されている。 【0071】さらに、前記ハウジング109の後端部に
は、ステンレス製の裏蓋115が接着固定されている。 【0072】また、超音波探触子の耐久性を向上させる
ため、少なくとも整合層104の前面にには、パリレン
等からなる耐水性・耐化学薬品性に優れた膜116が形
成されている。 【0073】上述の構成による超音波探触子において、
複合圧電振動子102に整合層104を接着する際に
は、図7,図8に示すように、接着剤を薄く塗布した複
合圧電振動子102に、整合層104を、貫通孔105
が複合圧電振動子102の樹脂101部に位置するよう
にあわせて積層し、荷重を加えて室温にて硬化接着す
る。 【0074】このような複合圧電振動子102を用いた
超音波探触子においても、上述の第1の実施の形態と略
同様な効果を得ることができる。 【0075】特に、この実施の形態においては、複合圧
電振動子102と整合層104との接着時には、貫通孔
105から余剰接着剤や空気を逃がすことができるた
め、接着層を空気を介在させることなく薄く形成するこ
とができ、複合圧電振動子102と整合層104とを強
固に接着することができる。従って、超音波特性の優れ
た探触子を容易に製造することができる。 【0076】また、複合圧電振動子102の樹脂101
部に整合層104の貫通孔105が位置するように配置
することにより、貫通孔105が超音波特性に影響を及
ぼさない構造とすることができる。従って、振動素子1
01の有効面から超音波放射側をみた場合に十分な整合
層有効面積を確保することができ、複合圧電振動子の特
性を充分に生かすことができる。 【0077】このように、複合圧電振動子を用いた超音
波探触子においても、整合層の貫通孔を複合圧電体の樹
脂部に位置させることにより、複合圧線振動子と整合層
との間の接着層に気泡等を介在させることなく、複合圧
電振動子の微小振動子部からみた超音波送信側の整合層
面積を十分確保することができるため、超音波送信を効
率よく行うことができる。 【0078】なお、本実施の形態では角柱状に形成され
た複数の圧電素子が樹脂によって所定間隔毎に固定され
て形成された複合圧電振動子を備えた超音波探触子を例
にとって説明を行ったが、勿論これに限定されるもので
はなく、超音波探触子に、例えば、円柱状や短冊状の圧
電素子を樹脂によって所定間隔毎に固定して形成した複
合圧電振動子を用いてもよい。 【0079】ここで、他の複合圧電振動子の一例を図
9,図10を参照して説明すると、この複合圧電振動子
122は、短冊状に形成された複数の圧電素子120が
樹脂121によって所定間隔毎に固定され、両面が研磨
された後、例えばスパッタリング法によって、表面電極
123a、裏面電極123bが設けられている。この複
合圧電振動子122の音響放射面側に設けられる整合層
124は、駆動中心周波数の4分の1厚みに形成され、
例えばエポキシ接着剤によって前記表面電極123a側
に接着固定されるもので、外周の一部に切欠部126が
設けられているとともに、複合圧電振動子122に重ね
合わせた時に樹脂121に対応する部位に貫通孔125
が複数設けられている。 【0080】また、本実施の形態では、整合層の貫通孔
を複合圧電振動子の樹脂部に設けるようにしたが、LI
GAプロセス等で製作されるような圧電素子部が微小
(例えば、20〜100μm)でその周囲の樹脂部もま
た微小な(例えば、10〜100μm)な複合圧電振動
子をもちいる場合には、整合層に設けられる貫通孔を樹
脂部に対応する部位に設けることは困難なので、超音波
特性を乱さない程度の微小な貫通孔を疎に設けることが
好ましい(例えば10μm程度の貫通孔を1〜3mm間
隔で設ける)。 【0081】更に、本実施の形態では、整合層を1層と
したが、これに限られるわけではなく複数層設けること
も可能である。この場合、それぞれの整合層に、複合圧
電素子の樹脂部にそれぞれの貫通孔が位置するように接
着すれば、圧電振動子の有効面から超音波放射側をみた
場合に十分な整合層有効面積を確保することができる。 【0082】また、本実施の形態では、複合圧電素子を
凹面とすることにより超音波を収束させているが、複合
圧電振動子を平面に配置し第1の実施の形態と同様音響
レンズを整合層前面に設けてもよい。 【0083】本発明は整合層として余剰接着剤及び空気
(気泡)を圧電振動子と整合層の接着面から除くため、
貫通孔を備えた薄板もしくはフィルムを用いて整合層を
形成したことにあり、圧電振動子の材質や形状、整合層
及び音響レンズの材質や形状、超音波探触子の構造や製
法手順等は上述のものに限定されるものではないことは
勿論である。例えば、アレイ振動子にも適用することが
できる。 【0084】[付記](付記1) 圧電振動子の前面
に、少なくとも1層のフィルム状或いは薄板状の整合層
を接着剤を介して積層し、さらに前記整合層の前面に音
響レンズを設けた超音波探触子において、前記圧電振動
子に複数の貫通孔を設けるとともに、前記整合層に複数
の貫通孔を設け、これら貫通孔の穿設位置を、圧電振動
子に設けた貫通孔と整合層に設けた貫通孔のうち少なく
とも一部が互いに連通する位置に設定したことを特徴と
する超音波探触子。 【0085】(付記2) 前記整合層に設けた貫通孔
は、前記圧電振動子に設けた貫通孔よりも小径な貫通孔
であることを特徴とする付記1に記載の超音波探触子。 【0086】すなわち、前記付記1,2に記載の超音波
探触子は、前記音響レンズを前記整合層の前面に接着す
る際、余剰な接着剤や気泡を圧電振動子と整合層に設け
られた貫通孔に流し込むことにより、前記整合層と前記
音響レンズとの間に空気の層を介在させることなく接着
層を薄く形成することができる。従って、ポリメチルペ
ンテン、ポリアミドエラストマー等の超音波伝播減衰の
小さい材料で成型した音響レンズを接着する際にも、空
気等を介在させることなく整合層上に音響レンズを接着
することができ超音波探触子の感度を向上させることが
できる。 【0087】(付記3) 圧電微少振動子部と樹脂部と
を有する複合圧電振動子の超音波放射面に、少なくとも
1層のフィルム状或いは薄板状の整合層を接着剤を介し
て積層した超音波探触子において、前記整合層に、前記
複合圧電振動子の樹脂部の位置に対応する、複数の貫通
孔を設けたことを特徴とする超音波探触子。 【0088】すなわち、前記付記3に記載の超音波探触
子は、前記整合層に設けた貫通孔が超音波特性に影響を
及ぼすことなく、前記貫通孔を介して前記複合圧電振動
子と前記整合層との間の余剰な接着剤や気泡を除去する
ことができる。 【0089】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動子との間に気泡等を介在させることなく、所望の厚み
で均一な整合層を歩留まりよく振動子に設けることので
きる超音波探触子を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Ultrasonic probe having at least one matching layer on the launch side
About the child. 2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus such as an ultrasonic endoscope is used.
The ultrasonic probe obtained is generally shown in FIGS.
It has such a structure. That is, the ultrasonic probe
Is configured to have a piezoelectric vibrator 201, and this piezoelectric vibrator
A surface electrode 202 made of baked silver or the like
a and the back electrode 202b are formed. On the acoustic radiation side of the piezoelectric vibrator 201,
Is provided with a matching layer 203 and an acoustic lens 204,
On the back side of the piezoelectric vibrator 201, the backing layer 20
5 are provided. Here, the backing layer 205
Is a housing 2 made of stainless steel via an insulating layer 207.
06. The back electrode 202b is connected to the signal line 20.
8, connected to the inner conductor of the coaxial cable 211,
The electrode 202a has a notch provided in the matching layer 203.
From part 209 to ground connection line 210 and stainless steel
Of the coaxial cable 211 through the housing 206 of FIG.
It is connected to the window (external conductor). Furthermore, coaxial
Cable 211 is a pulser / receiver circuit of the observation device
(Not shown). [0005] By the way, such an ultrasonic probe has a uniform shape.
Since the thickness of the laminated layer directly affects the performance, the center frequency of 4
The matching layer with a thickness of about one-half wavelength is acoustically radiated by the piezoelectric vibrator.
It is important to provide them evenly on the surface. [0006] In the ultrasonic probe, an acoustic probe is used.
By providing one or more matching layers on the emitting surface,
Increase sensitivity by broadening the frequency response of the transducer
It is also known that Specifically, a piezoelectric vibrating element
Using piezoelectric ceramics such as lead zirconate
In this case, a thin glass plate is used as the first matching layer, and the second matching layer
Can be provided with an epoxy resin. Also, the pressure
When a composite piezoelectric body is used as the electro-oscillation element, the first
An epoxy resin can be provided as a matching layer. A method of providing such a matching layer on an acoustic radiation surface
Conventionally, filler-containing resin and the like have been
Embossed on the acoustic emission surface of the probe to obtain a matching layer of constant thickness
The method and the acoustic radiation surface of the piezoelectric vibrator
The thickness is adjusted by polishing directly after hardening directly with
Method and sheet or film with the desired thickness in advance
Method of laminating adhesive with epoxy adhesive etc. is known.
You. [0008] As described above, the ultrasonic probe
Broadening the transmitted and received ultrasonic waves at the antenna
In order to transmit and receive waves efficiently, it is necessary to adjust the thickness around λ / 4.
It is preferable that the laminated layers are uniformly provided on the piezoelectric vibrator. Ma
In addition, defects such as bubbles are found on the bonding surface between the piezoelectric vibrator and the matching layer.
It is important that they do not exist. However, in the conventional matching layer forming method,
There was such a problem. First, a filler-containing resin or the like is used for the piezoelectric vibrator.
Method of obtaining a matching layer with a constant thickness by embossing on the sound emitting surface
The thickness is controlled by the shrinkage of curing of the filler-containing resin, etc.
It was difficult to control. Next, a filler-containing resin or the like is applied to the piezoelectric vibrator.
Thickness is obtained by directly hardening on the sound emitting surface and then polishing.
In the method of adjusting only the work requires skill, the thickness or
Measurement of impedance characteristics and polishing must be repeated.
I didn't. Next, a matching layer polished to a thickness near λ / 4
Attach a flat plate or film to the piezoelectric vibrator surface with adhesive
In the method, air enters between the transducer surface and the matching layer surface.
It is not possible to obtain sufficient adhesion over the entire surface, or
The adhesive remains between the transducer surface and the matching layer surface and the adhesive layer thickness
Cannot be made sufficiently thin. Special
When glass is used as the matching layer, the piezoelectric vibrator
If air is trapped between the and the matching layer, remove it
Is difficult and there is no air entrapment
It is also difficult to perform
It was difficult to produce well. The present invention has been made in view of the above circumstances.
And without intervening bubbles, etc.
A uniform matching layer with a thickness of
It is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe that can be used. [0014] The present invention has been made to solve the above problems.
Therefore, the ultrasonic probe according to the present invention has
At least one layer of film or sheet alignment on the side
In an ultrasonic probe in which layers are laminated via an adhesive,
A plurality of through holes are provided in the matching layer. That is, the ultrasonic probe according to the present invention is
When bonding the matching layer to the vibrator, excess adhesive
And an outer edge of the matching layer and a through hole provided in the matching layer.
The vibrator can have a large area because it can escape from the through hole.
Even when the vibrator and the matching layer are formed
A thin adhesive layer can be formed between
The bubbles trapped between the vibrator and the matching layer are
Can be discharged to the outside through the through hole.
A good probe for receiving ultrasonic waves can be easily formed with good yield.
It is. The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
An embodiment will be described. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of an ultrasonic probe according to the embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view and a view showing a bonding step of the first matching layer.
3 is an exploded perspective view showing a part of the components of the ultrasonic probe,
FIG. 4 is a view showing a process of bonding the second matching layer and the acoustic lens.
It is an illustration. As shown in FIG. 1, the ultrasonic probe is a disc.
The piezoelectric vibrator 1 is configured to have a piezoelectric vibrator 1. This piezoelectric vibration
The entire surface of both sides of the moving element 1 is displayed, for example, by printing silver.
The surface electrode 2a and the back surface electrode 2b are formed. Also before
The piezoelectric vibrator 1 has a front surface side and a rear surface side of the piezoelectric vibrator 1.
Are provided. here
The through-hole 3 is formed, for example, as a hole having a diameter of 0.4 mm.
Have been. On the side of the surface electrode 2a of the piezoelectric vibrator 1, a probe
To improve the sensitivity by broadening the frequency response of the
The first matching layer 4 is provided. This first matching layer
Reference numeral 4 denotes a diameter of the piezoelectric vibrator 1 which is the same as that of the piezoelectric vibrator 1 by grinding and polishing.
The diameter is slightly larger than the diameter and the thickness is
Crystallization gas formed to a thickness of one quarter of the driving frequency
It is composed of a lath or ceramic thin plate,
Adhered to the surface electrode 2a with, for example, an epoxy adhesive
Have been. The first matching layer 4 includes the piezoelectric vibrator
A through-hole 5 is provided at a position substantially corresponding to the through-hole 3.
Have been. Here, the through hole 5 is provided in the piezoelectric vibrator 1.
It is formed in a hole smaller in diameter than the drilled through hole 3,
For example, it is formed in a hole having a diameter of 0.2 mm. Also, a part of the outer periphery of the first matching layer 4
Is provided with a notch 6 from which the piezoelectric vibration
Part of the surface electrode 2a provided on the moving element 1 is exposed to the outside.
Have been. The piezoelectric vibrator 1 and the first matching layer 4
Is a housing made of stainless steel via an insulating frame 7 made of resin.
And is held on the tip side of the plug 8. That is, the insulating frame 7 has a step 9
Is formed on a cylindrical member provided with
While holding the electric vibrator 1, the step 9
The layer 4 is held. Further, the housing 8 has a circular shape.
It is formed in a cylindrical shape, and holds the insulating frame 7 on the inner periphery. Here, the cylindrical portion of the insulating frame 7 has an inner diameter.
The piezoelectric vibrator 1 is formed to have a diameter about 1 mm larger than the outer diameter.
In addition, the step 9 has an inner diameter of the first matching layer 4.
The first matching layer having a slightly larger diameter than the outer diameter and a depth
4 are formed to have substantially the same thickness as
To the extent that the positioning accuracy of each member
The insertability is good. And the piezoelectric vibrator 1
And the first matching layer 4 are held by an insulating frame 7.
When the housing 7 is held in the housing 8, the first alignment
Layer 4, insulating frame 7 and housing 8 have the same end face
It is designed to be on a plane. The first matching layer 4 is provided on the insulating frame 7.
The notch 10 is provided at a position corresponding to the notch 6 of
A part of the surface electrode 2a exposed by the notch 6 and a notch
A part of the inner wall of the housing 8 exposed by
Electrically connected via the land electrode connection line 11.
You. The second alignment layer 4 has a second alignment layer
A layer 12 is provided. This second matching layer 12
The diameter is formed to be substantially the same as that of the housing 8, for example,
A thin plate or film made of polyamide resin
For example, an epoxy
It is bonded by an adhesive. The second alignment layer 12 has the first alignment
A through-hole 13 is provided at a position substantially corresponding to the through-hole 5 in the laminated layer 4.
Have been killed. Here, the through hole 13 is formed in the first hole.
It is formed in a hole having a smaller diameter than the through hole 5 provided in the matching layer 4.
For example, it is formed in a hole with a diameter of 0.1 mm.
You. On the front surface of the second matching layer 12, an acoustic
Lens 14 is provided. This acoustic lens 14 is an example
For example, it is composed of a silicone resin member molded on a convex surface
Have been. The acoustic lens 14 has a sound velocity of a living body.
Or when the sound speed is slower than the acoustic medium (not shown),
Molded concave if faster than living body or acoustic medium (not shown)
Is what is done. On the other hand, on the back electrode 2b side of the piezoelectric vibrator 1,
For example, from epoxy resin mixed with ferrite rubber
A backing layer 15 is provided. Also, the base ends of the insulating frame 7 and the housing 8
Is closed by the back cover 16. In the figure, reference numeral 17 denotes a coaxial cable.
One end of this coaxial cable 17 is
And the internal conductor 17a is connected to the back electrode 2b.
In addition, the outer conductor 17b is connected to the electrode connection wire 11, the housing
And connected to the surface electrode 2a via a plug 8. On the other hand,
The other end side of the shaft cable 17 is the base end side surface of the housing 8.
Pulsar of an observation device (not shown)
Connected to receiver circuit. Incidentally, this ultrasonic probe is shown in FIGS.
As shown in FIG. 4, the bonding table 20 and the first pressing member 21
And a second pressing member 22 using an adhesive jig provided with
The assembly is performed. The bonding table 20 has a columnar portion 20a,
Flange part 20 provided on the outer periphery of the base part of cylindrical part 20a
b. Outer diameter of the cylindrical portion 20a
Is formed slightly smaller in diameter than the inner diameter of the insulating frame 7.
Further, the cylindrical portion 20a is viewed from the upper surface of the flange portion 20b.
The height is determined when the insulating frame 7 is externally fitted to the cylindrical portion 20a.
The upper surface of the piezoelectric vibrator 1 is placed when the piezoelectric vibrator 1 is placed
Is designed to be located at the step 9 of the insulating frame 7.
The piezoelectric vibrator 1 is provided on the upper surface of the cylindrical portion 20a.
Corresponds to the through hole 3 of the piezoelectric vibrator 1 when the
An intake hole 20c is provided at the position, and the intake hole 20c
A vacuum pump (not shown) is connected via the intake pipe 20d.
Has been continued. The first pressing member 21 includes a first matching layer
4 is a cylindrical member having a pressing surface 21a having a diameter substantially the same as that of
The second pressing member 22 that is formed is
The curved pressing surface 22a along the lens surface of No. 4 is at the bottom.
It has a cylindrical member. Next, an ultrasonic probe using the above-mentioned bonding jig
A method of assembling a child will be described. As shown in FIGS. 2 and 3
First, the insulating frame 7 to which the housing 8 is externally fitted and bonded is connected.
It is mounted on the cylindrical portion 20a of the platform 20. Next, the piezoelectric vibrator 1 is connected to the cylindrical portion of the insulating frame 7.
Is arranged on the upper surface of the cylindrical portion 20a along the
After positioning so that the through hole 3 and the
It is fixed to the inner periphery of the frame 7. Here, the inside diameter of the cylindrical portion of the insulating frame 7 is
The outer diameter of the piezoelectric vibrator 1 is about 1 mm larger than the outer diameter.
Therefore, the positioning accuracy of the piezoelectric vibrator 1 in the insulating frame 7 is improved.
Good insertability can be obtained without deteriorating the degree
You. Next, the surface electrode 2a of the piezoelectric vibrator 1 is
While soldering one end of the ground electrode connection wire 11,
Housing facing inside from cutout 10 of insulating frame 7
8 is soldered to the other end of the ground electrode connection line 11
Then, the surface electrode 2a and the housing 8 are electrically connected to each other.
Connect to Next, the first matching layer 4 is connected to the stepped portion of the insulating frame 7.
9 and the through hole 5 is connected to the through hole 3 of the piezoelectric vibrator 1.
Ground electrode connection line on the surface electrode 2a
11 so that the soldered portion 11 is exposed to the outside through the cutout 6
Piezoelectric vibrator via epoxy adhesive
The moving element 1 is laminated and bonded to the surface electrode 2a side. The piezoelectric vibrator 1 and the first matching layer 4 are
The curing of the epoxy adhesive to be adhered is as shown in FIG.
While pressing the first matching layer 4 with the first pressing member 21,
Perform at warm. At this time, the load by the first pressing member 21
Depending on the weight, the piezoelectric vibrator 1 and the first matching layer 4
Air bubbles and excess adhesive between the outer edge
And flows into the through holes 3 and 5. Obedience
Thus, the adhesive layer between the piezoelectric vibrator 1 and the first matching layer 4
The thickness can be reduced, and the first matching with the piezoelectric vibrator 1 can be achieved.
The adhesive force with the layer 4 can be made strong. Here, a diagram is shown when the epoxy adhesive is cured.
Activate the vacuum pump, suction hole 20c, suction
By creating a negative pressure in the through holes 3 and 5 through the pipe 20d.
Therefore, the flow of the adhesive into the through holes 3 and 5 is promoted,
The thickness of the adhesive layer between the piezoelectric vibrator 1 and the first matching layer 4
The thickness can be further reduced, and the first matching with the piezoelectric vibrator 1 can be achieved.
The adhesive force with the layer 4 can be made stronger. When the viscosity of the adhesive before curing is sufficiently low.
Only the load of the first pressing member 21 is sufficient. Next, the second matching layer 12 is replaced with the first matching layer.
4 was positioned so that the through-hole 13 could communicate with the through-hole 5.
In the state, the front surface of the first matching layer 4 via an epoxy adhesive
Laminated and bonded, and the bonding surface was primer-treated
The acoustic lens 14 is connected to the second matching layer via an epoxy adhesive.
12 is laminated and adhered to the front surface. The first matching layer 4 and the second matching layer 1
Bond the second and second matching layers 12 and the acoustic lens 14
As shown in Fig. 4, the curing of the epoxy adhesive
While pressing the lens 14 with the second pressing member 22 at room temperature
Do. At this time, the load by the second pressing member 22
The first matching layer 4 and the second matching layer 1
2 and between the second matching layer 12 and the acoustic lens.
Bubbles and excess adhesive between the outer edges 14
Is discharged to the outside, and flows to the through holes 5 and 13.
Get into it. Therefore, the first matching layer 4 and the second matching layer 12
And the second matching layer 12 and the acoustic lens 1
4, the thickness of the adhesive layer can be reduced.
Matching layer 4, second matching layer 12, and second matching layer 12
And the acoustic lens 14 can have a strong adhesive strength.
Wear. Here, a diagram is shown when the epoxy adhesive is cured.
Activate the vacuum pump, suction hole 20c, suction
The inside of the through holes 3, 5, 13 is made to have a negative pressure through the pipe 20d.
With this, the flow of the adhesive into the through holes 5 and 13 is prevented.
Facilitates the contact between the first matching layer 4 and the second matching layer 12.
Between the deposition layer and the second matching layer 12 and the acoustic lens 14
Can further reduce the thickness of the first adhesive layer.
The combined layer 4 and the second matching layer 12, and the second matching layer 12
To make the adhesive strength of the acoustic lens 14 stronger
it can. When the viscosity of the adhesive before curing is sufficiently low.
Only the load of the second pressing member 22 is sufficient. Next, the above-described assembly is removed from the bonding table 20.
And remove the coaxial cable 17 from the insulating frame 7 and housing 8
The internal conductor 17a is penetrated to the base end side and the piezoelectric vibrator 1
Of the external conductor 17
b is soldered to a part of the housing 8. Next, a ferrite rubber is mixed into the insulating frame 7.
Filled and cured epoxy resin, the back of the piezoelectric vibrator 1
After forming the packing layer 15 on the surface electrode 2b side, the housing
The back cover 16 is adhered to the back of the ring 8. As described above, according to the present embodiment, the piezoelectric
Through holes are formed in the vibrator 1, the first matching layer 4, and the second matching layer 12.
Since 3, 5, and 13 are provided respectively, these members are mutually connected.
When bonding, the air bubbles and excess adhesive are
To reduce the thickness of the adhesive layer between each member.
And have strong adhesion.
Can be. Each of the through holes 3, 5, 13 is formed
Are provided at positions where they communicate with each other, and the diameter of each through hole is
The through holes 3> the through holes 5> the through holes 13 were formed.
More effectively, air bubbles and excess adhesive are removed from each of the through holes.
To reduce the thickness of the adhesive layer between each member.
And have strong adhesion.
Can be. Further, when the adhesive is cured, the first and second pressings are performed.
By the pressure members 21 and 22, the piezoelectric vibrator 1, the first alignment
A load is applied to the layer 4, the second matching layer 12, the acoustic lens 14, and the like.
By removing air bubbles and excess adhesive more effectively
An adhesive layer between each member that can be poured into each of the through holes.
Thickness can be reduced and the adhesive strength is strong.
Things. When the adhesive is cured, a vacuum pump
To make each through hole 3, 5, 13 negative pressure
More effectively, bubbles and excess adhesive penetrate each of the above
It can be poured into the holes, reducing the thickness of the adhesive layer between each member.
And strengthen the adhesive strength
be able to. Further, as described above, each adhesive layer is separated from bubbles.
Can be formed into a sufficiently thin product,
When providing a layer, a member previously formed to a desired thickness is contacted.
It only needs to be glued with an adhesive, when creating an ultrasonic probe
Work efficiency can be improved. Further, each matching layer is previously formed to a desired thickness.
The formed member is passed through a sufficiently thin adhesive layer without bubbles.
Since it is formed by bonding, a matching layer with a uniform thickness
It can be formed with high accuracy, and from the effective surface of the piezoelectric vibrator
It has a sufficient matching layer effective area when looking at the ultrasonic radiation side
Ultrasonic probe can be produced with high yield. Also, the piezoelectric vibrator 1, the first matching layer 4, the first
The through holes 3, 5, 13 of the second matching layer 12 communicate with each other.
By using a material with low ultrasonic attenuation
When the acoustic lens 14 is bonded, excess adhesive and air bubbles
Can be removed through the through-hole, air-free adhesion
An adhesive layer having excellent properties can be obtained. As described above, the 分 の
A film or thin plate with a thickness of about one wavelength
To form a matching layer.
Excess adhesive and air bubbles can be discharged through
You. Therefore, the adhesive layer between the piezoelectric vibrator and the matching layer is
It can be formed thin without intervening bubbles, etc.
An excellent ultrasonic probe can be easily and stably produced. Also, a through hole is provided in the piezoelectric vibrator so that the piezoelectric vibrator is aligned.
Double-penetration by bonding and laminating with the position of part of the through hole of the layer
A continuous through hole is formed by the hole, and the matching layer and ultrasonic attenuation
Excess adhesive and air bubbles between the small acoustic lens
No bubbles etc. are interposed by pouring into continuous through holes
Bonding the matching layer and the acoustic lens with a thin adhesive layer
Can be. Therefore, bubbles and the like remain in the adhesive layer.
Deterioration of the ultrasonic characteristics can be suppressed. In this embodiment, the matching layer is added to the ultrasonic probe.
Although the example in which two layers are provided is shown, the present invention is not limited to this.
The ultrasonic probe is configured by providing one matching layer.
Alternatively, three or more layers may be provided. In the present embodiment, the second
A through hole was also provided in the laminated layer, but the acoustic lens was cured at room temperature.
When forming without using an adhesive with silicone resin, etc.
The through holes of the two matching layers may not be provided. Next, FIGS. 5 to 10 show a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an ultrasonic probe according to the embodiment, and FIG.
Fig. 7 is a front view of the ultrasonic probe, and Fig. 7 is a composite pressure having a matching layer.
8 is a sectional view of FIG. 7, and FIG. 9 is a matching layer.
FIG. 10 is a front view of another composite piezoelectric vibrator provided with
It is sectional drawing. The ultrasonic probe according to this embodiment is
A plurality of piezoelectric elements 100 formed in a prism shape are formed of resin 101.
The composite piezoelectric element is fixed at predetermined intervals by
The vibrator 102 is provided. Here,
The combined piezoelectric vibrators 102 are arranged, for example, at a pitch of 0.4 mm.
Between rows of 0.2 mm × 0.2 mm piezoelectric elements 100
After resin 101 is embedded in the surface, both sides are polished and formed
The composite piezoelectric vibrator 102 has both sides.
Front electrode 103a, back electrode 10 by the sputtering method
3b is provided. The acoustic radiation surface side of the composite piezoelectric vibrator 102
Has a matching thickness formed to a quarter of the drive center frequency.
A layer 104 is provided. This matching layer 104 is, for example,
For example, the surface electrode 103a is connected with an epoxy adhesive.
A notch 106 is provided in a part of the outer periphery.
And superimposed on the composite piezoelectric vibrator 102
The through hole 105 (eg,
(For example, 0.1 mm in diameter). A table exposed to the outside from the notch 106
One end of the ground line 108 is conductive on the surface electrode 103a.
The back electrode 103b is fixed by bonding with an adhesive.
, One end of the signal line 107 is bonded with a conductive adhesive
Fixed. The composite piezoelectric vibrator 102 has a cylindrical shape.
Housed and fixed in the formed stainless steel housing 109
Of the ferrite rubber backing layer 110
Adhesively fixed. More specifically, the backing layer 1
On the front surface of 10, for example, a concave surface with a radius of curvature of 15 mm is formed.
The composite piezoelectric vibrator 102 is located on the back electrode 103 side.
Is curved along the concave surface of the backing layer 110
Fixed. Further, on the side of the backing layer 110,
The notch groove 111 is formed near the bonding portion of the ground line 108.
a is provided, and the ground penetrates the notch groove 111a.
The other end of the line 108 leads to the back side of the backing layer 110
And also corresponds to the bonding portion of the signal line 107.
Notch groove 111b is provided at a position
b through the backing layer 11
0 is guided to the back side. The signal line 107 and the ground line 10
8 extends from the rear of the housing 109 to the outside, and
The pulsar of the observation device via a shaft cable (not shown)
Connected to a receiver circuit (not shown). Also, the notches 111a and 111b
The opening formed on the front side of the ultrasonic probe
It is closed by the resin 113. Also, at the rear of the housing 109,
Improves the waterproofing property and improves the backing layer 110
The signal line 107 and the ground line 108 on the back
In order to fix, epoxy resin 114 is poured and hardened.
Has been Further, at the rear end of the housing 109,
The back cover 115 made of stainless steel is adhered and fixed. Further, the durability of the ultrasonic probe is improved.
Therefore, at least the parylene
The film 116, which has excellent water resistance and chemical resistance,
Has been established. In the ultrasonic probe having the above configuration,
When bonding the matching layer 104 to the composite piezoelectric vibrator 102
As shown in FIG. 7 and FIG.
The matching layer 104 is provided on the combined piezoelectric vibrator
Is located in the resin 101 portion of the composite piezoelectric vibrator 102
Laminate and apply a load to cure and bond at room temperature.
You. Using such a composite piezoelectric vibrator 102
Also in the ultrasonic probe, substantially the same as the first embodiment described above.
Similar effects can be obtained. In particular, in this embodiment, the composite pressure
When the electric vibrator 102 and the matching layer 104 are bonded,
Excess adhesive and air can escape from 105
Therefore, make the adhesive layer thin without intervening air.
And strengthen the composite piezoelectric vibrator 102 and the matching layer 104.
Can be firmly adhered. Therefore, excellent ultrasonic characteristics
Probe can be easily manufactured. The resin 101 of the composite piezoelectric vibrator 102
Arranged so that the through hole 105 of the matching layer 104 is located
By doing so, the through-hole 105 affects the ultrasonic characteristics.
It is possible to have a structure that does not shrink. Therefore, the vibration element 1
Sufficient matching when viewing the ultrasonic emission side from the effective surface of 01
The effective area of the layer can be secured,
Sex can be fully utilized. As described above, the supersonic wave using the composite piezoelectric vibrator is
In the wave probe, the through holes in the matching layer are
The composite pressure transducer and matching layer
Without intervening air bubbles etc. in the adhesive layer between
Matching layer on ultrasonic transmitter side viewed from micro-oscillator part of electric oscillator
Ultrasound transmission is effective because sufficient area can be secured.
It can be done efficiently. In the present embodiment, the prism is formed in the shape of a prism.
Are fixed at predetermined intervals by resin.
Probe with composite formed piezoelectric transducer as an example
Of course, but of course it is limited to this.
However, for example, a columnar or strip-shaped
A complex formed by fixing electronic elements at predetermined intervals with resin
A combined piezoelectric vibrator may be used. Here, an example of another composite piezoelectric vibrator is shown in FIG.
9, the composite piezoelectric vibrator will be described.
Reference numeral 122 denotes a plurality of piezoelectric elements 120 formed in a strip shape.
Fixed at predetermined intervals by resin 121, both sides polished
After that, for example, by a sputtering method, the surface electrode
123a and a back surface electrode 123b are provided. This compound
Matching layer provided on the acoustic emission surface side of combined piezoelectric vibrator 122
124 is formed to a thickness of a quarter of the driving center frequency,
For example, the surface electrode 123a side by an epoxy adhesive
The notch 126 is formed in a part of the outer periphery.
Provided and overlapped with the composite piezoelectric vibrator 122.
When combined, a through-hole 125 is formed in a portion corresponding to resin 121.
Are provided. In the present embodiment, the through holes in the matching layer
Is provided on the resin portion of the composite piezoelectric vibrator.
The piezoelectric element part, which is manufactured by the GA process, is very small
(For example, 20 to 100 μm).
Small (for example, 10 to 100 μm) composite piezoelectric vibration
If using a hole, make a hole in the matching layer.
Since it is difficult to provide a part corresponding to the grease part,
It is possible to sparsely provide small through holes that do not disturb the characteristics
Preferred (for example, a through hole of about 10 μm
Provided at an interval). Further, in the present embodiment, the matching layer is one layer.
However, it is not limited to this and it is necessary to provide multiple layers
Is also possible. In this case, a composite pressure is applied to each matching layer.
Contact so that each through hole is located in the resin part of the
If worn, the ultrasonic radiation side was viewed from the effective surface of the piezoelectric vibrator.
In this case, a sufficient matching layer effective area can be secured. In this embodiment, the composite piezoelectric element is
Although the ultrasonic wave is focused by making it concave,
The piezoelectric vibrator is arranged on a plane and the sound is the same as in the first embodiment.
A lens may be provided in front of the matching layer. In the present invention, the excess adhesive and air are used as the matching layer.
(Bubbles) from the bonding surface between the piezoelectric vibrator and the matching layer,
The matching layer is formed using a thin plate or film with through holes.
The material and shape of the piezoelectric vibrator, matching layer
And the material and shape of the acoustic lens, the structure and
The legal procedures are not limited to those described above.
Of course. For example, it can be applied to array transducers
it can. [Supplementary Note] (Supplementary Note 1) Front of Piezoelectric Vibrator
And at least one film-like or sheet-like matching layer
Are laminated via an adhesive, and a sound is
In an ultrasonic probe provided with an acoustic lens, the piezoelectric vibration
A plurality of through holes are provided in the
Are provided, and the positions of these through holes are determined by piezoelectric vibration.
Of the through holes provided in the connector and the through holes provided in the matching layer
It is characterized in that it is set at a position where some parts communicate with each other
Ultrasonic probe. (Supplementary Note 2) Through holes provided in the matching layer
Is a through-hole smaller in diameter than the through-hole provided in the piezoelectric vibrator.
3. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein That is, the ultrasonic waves described in the above supplementary notes 1 and 2
The probe bonds the acoustic lens to the front surface of the matching layer.
Extra adhesive and bubbles on the piezoelectric vibrator and matching layer
The matching layer and the
Adhesion without intervening air layer between acoustic lens
The layer can be formed thin. Therefore, polymethylpe
Of ultrasonic wave propagation attenuation of stainless steel, polyamide elastomer, etc.
When bonding acoustic lenses made of small materials,
Adhesive acoustic lens on matching layer without intervening air
Can improve the sensitivity of ultrasonic probe
it can. (Supplementary Note 3) The piezoelectric microvibrator portion and the resin portion
At least on the ultrasonic radiation surface of the composite piezoelectric vibrator having
One film or thin plate matching layer is put through an adhesive
In the ultrasonic probe laminated by the above, in the matching layer,
Multiple penetrations corresponding to the position of the resin part of the composite piezoelectric vibrator
An ultrasonic probe characterized by having holes. That is, the ultrasonic probe described in Appendix 3
The through hole provided in the matching layer affects the ultrasonic characteristics.
Without affecting the composite piezoelectric vibration through the through hole
Remove excess adhesive and air bubbles between the child and the matching layer
be able to. As described above, according to the present invention, the vibration
The desired thickness without intervening bubbles etc.
Since a uniform and uniform matching layer is provided on the vibrator with high yield
It is possible to provide an ultrasonic probe which can be cut.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1乃至図4は本発明の第1の実施の形態に係
わり、図1は超音波探触子の要部を示す断面図 【図2】第1の整合層の接着工程を示す説明図 【図3】超音波探触子の構成部材の一部を示す分解斜視
図 【図4】第2の整合層及び音響レンズの接着工程を示す
説明図 【図5】図5乃至図10は本発明の第2の実施の形態に
係わり、図5は超音波探触子の断面図 【図6】超音波探触子の正面図 【図7】整合層を備えた複合圧電振動子の正面図 【図8】図7の断面図 【図9】整合層を備えた他の複合圧電振動子の正面図 【図10】図9の断面図 【図11】従来の超音波探触子を示す断面図 【図12】図11のA−A’断面図 【符号の説明】 1 … 圧電振動子 3 … 貫通孔 4 … 第1の整合層 5 … 貫通孔 12 … 第2の整合層 13 … 貫通孔 102 … 複合圧電振動子 104 … 整合層 105 … 貫通孔 122 … 複合圧電振動子 124 … 整合層 125 … 貫通孔
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 4 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an ultrasonic probe. FIG. 3 is an exploded perspective view showing a part of constituent members of an ultrasonic probe. FIG. 4 is an explanatory view showing a bonding step of a second matching layer and an acoustic lens. 5 to 10 relate to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe. FIG. 6 is a front view of the ultrasonic probe. FIG. 7 is a matching layer. FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7; FIG. 9 is a front view of another composite piezoelectric vibrator having a matching layer; FIG. 10 is a cross-sectional view of FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a conventional ultrasonic probe. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 11. Explanation of symbols 1... Piezoelectric vibrator 3... Through-hole 4. … Second alignment Layer 13: Through hole 102: Composite piezoelectric vibrator 104: Matching layer 105: Through hole 122: Composite piezoelectric vibrator 124: Matching layer 125: Through hole

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 振動子の超音波放射側に、少なくとも1
層のフィルム状或いは薄板状の整合層を接着剤を介して
積層した超音波探触子において、 前記整合層に複数の貫通孔を設けたことを特徴とする超
音波探触子。
(57) [Claims 1] At least one of the transducers is provided on the ultrasonic radiation side.
An ultrasonic probe in which a plurality of film-like or thin-plate-like matching layers are laminated via an adhesive, wherein a plurality of through holes are provided in the matching layer.
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