JP3507365B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波探触子を産業
上の技術分野とし、特に超音波周波数を広帯域とした音
響整合層の形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】（発明の背景）超音波探触子は、医用等
の超音波診断装置に超音波の送受波部として多く使用さ
れている。そして、疾患部からの情報を多く得るため、
広帯域のものが望まれている。 【０００３】（従来技術の一例）第５図及び第６図は、
従来例を説明する超音波探触子の概略的な断面図であ
る。超音波探触子は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）
等の圧電板１に音響整合層２を形成してなる。圧電板１
の両主面には駆動電極３（ａｂ）を有する。音響整合層
２は生体等を被検出体４とした場合には、通常では二層
構造とする。これは、圧電板１から被検出体４に至る音
響インピーダンスを順次低下させ、伝搬効率を良好とす
るためである。 【０００４】具体的には、第５図に示されるように一層
目はガラスやセラミック等の整合板５を接着剤６により
貼着し、二層目をエポキシ等の樹脂材７を塗布して研磨
（所謂コーティング）する。あるいは、いずれも樹脂材
７（ａｂ）のコーティングとして形成される（第６
図）。音響整合層２の各層の厚みは一般にλ／４に設定
される。そして、感度や帯域幅等の超音波特性を監視し
ながら、研削あるいは研磨等により微調整される。 【０００５】そして、広帯域とする場合には、音響整合
層２の一層目は整合板５の貼着が用いられる。すなわ
ち、コーティング用の樹脂材７は、ガラス等の整合板５
に比較して音響インピーダンスが小さく、圧電板１との
間で十分な整合を得られないからである。なお、広帯域
が求められない場合には、比較的製造が容易なことか
ら、コーティングが採用される。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の超音波探触子では、一層目の
整合板５を貼着するのに接着剤６を用いる。したがっ
て、接着剤６の厚みの斑（むら）によって、実質的な音
響整合層２（一層目）の厚みを変化させ、超音波特性を
規格内に満足しないことがあった。すなわち、この厚み
の斑は、ときには研削や研磨の微調整によっても修正で
きず、生産性を低下させる問題があった。 【０００７】（発明の目的）本発明は、整合板の実質的
な厚みを損うことのない音響整合層２を形成し、広帯域
として生産性の良好な超音波探触子を提供することを目
的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】（着目点）本発明は、接
着剤を使用することなく整合板を接合すれば、接着剤の
厚みの斑を解消できる点に着目した。 【０００９】（解決手段）本発明は、圧電板の駆動電極
と整合板とを焼成によって直接に形成したことを基本的
な解決手段とする。 【００１０】 【作用】本発明では、整合板を駆動電極に直接に形成し
たので、接着剤の厚みの斑による超音波特性の不良を防
止する。以下、本発明の一実施例を説明する。 【００１１】第１図は本発明の一実施例を説明する超音
波探触子の断面図である。なお、前従来例と同一部分に
は同番号を付与してその説明は簡略する。超音波探触子
は、前述したように駆動電極３（ａｂ）を有する圧電板
１の一主面に、一層目をガラスとした整合板５、二層目
を樹脂材７のコーティングとした音響整合層２を形成し
てなる。 【００１２】この例では、先ず、一主面を生地を露出し
た無電極とし、他主面にのみ駆動電極３ｂを有する圧電
板１を形成する。そして、無電極とした一主面に銀ペー
スト８を塗布し、その上に整合板５を積層する（第１
図）。そして、高熱炉内で焼成して三者を一体化し、一
主面上に駆動電極３ａ及び音響整合層２の一層目として
の整合板５を形成する。そして、図示しない結線によ
り、電圧を印加して圧電板を分極する。次に、エポキシ
等の樹脂材７を塗布して研磨し、音響整合層２の二層目
を形成する。 【００１３】このような構成ものでは、焼成により音響
整合層２の一層目としての整合板５を接合するので、従
来の接着剤６を不要にする。したがって、接着剤６の厚
みの斑による超音波特性の不良を防止できる。 【００１４】第３図は、接着剤及び駆動電極（銀電極）
の厚み（μ）に対する周波数変化量（％）を示すグラフ
である。なお、曲線（イ）は従来の接着剤（エポキシ樹
脂）による貼着の場合、同（ロ）は本実施例の場合の計
算値である。また、いずれの場合も、厚みが１０μのと
きに超音波の中心周波数（３．５ＭＨｚ）にあるとし、
厚みを増加させたときの中心周波数からの変化量を表し
ている。 【００１５】このグラフから、明らかなとおり、銀電極
及び接着剤の厚みが１０μから３０μに変化すると、銀
電極では中心周波数は４％低下するが、接着剤では１２
％も低下する。したがって、整合板５を接着剤６により
貼着するよりも、駆動電極３ａに直接に接合した方が、
厚みの誤差を吸収できる。 【００１６】第４図は、同様にして計算した、接着剤及
び駆動電極（銀電極）の厚み（μ）に対する感度の変化
量（ｄＢ）である。この場合においても、銀電極の場合
は０．５ｄＢの感度低下であるが、接着剤の場合には５
ｄＢの感度低下を生ずる。したがって、この感度の点か
らも、駆動電極３ａに整合板５を直接に接合した方が都
合がよい。 【００１７】このようなことから、本実施例では、銀電
極（駆動電極３ａ）に厚みの斑を生じたとしても、超音
波特性の変化は小さい。したがって、これらは一層目あ
るいは二層目の研磨や研削等の微調整によって十分に補
正でき、特性不良による廃棄等を防止する。したがっ
て、超音波特性を良好にして生産性を向上できる。 【００１８】 【他の事項】上記実施例では、一方の主面のみを無電極
としたが、両主面ともに無電極として両主面に銀ペース
ト８を塗布して一主面に整合板５を積層してもよい。ま
た、予め両主面に駆動電極３（ａｂ）を有し、分極され
た圧電板１の一主面に銀ペースト８を形成して整合板５
を積層し、これを焼成して一体化してもよい。 【００１９】また、音響整合層２は一層目を整合板５と
して二層目をコーティングとした２層構造としたが、一
層目の整合板５のみあるいは３層以上としても同様の効
果を奏する。また、整合板５はガラス板としたが、セラ
ミックや金属等でもよく要は音響インピーダンスが圧電
板１より小さく樹脂材７より大きければよい。駆動電極
３は銀ペーストとしたが、これ以外の銅や金等の導電ペ
ーストであればよい。 【００２０】要するに、本発明は焼成によって整合板５
を駆動電極３ａに直接的に接合して超音波特性を良好に
維持することを主旨とするもので、このような主旨に基
づくものは適宜自在な変更を含めて本実施例の技術的範
囲に属する。 【００２１】 【発明の効果】 本発明は、圧電板の駆動電極と
整合板とを焼成によって直接に形成したので、整合板の
実質的な厚みを損うことのない音響整合層を形成し、広
帯域として生産性の良好な超音波探触子を提供できる。
上の技術分野とし、特に超音波周波数を広帯域とした音
響整合層の形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】（発明の背景）超音波探触子は、医用等
の超音波診断装置に超音波の送受波部として多く使用さ
れている。そして、疾患部からの情報を多く得るため、
広帯域のものが望まれている。 【０００３】（従来技術の一例）第５図及び第６図は、
従来例を説明する超音波探触子の概略的な断面図であ
る。超音波探触子は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）
等の圧電板１に音響整合層２を形成してなる。圧電板１
の両主面には駆動電極３（ａｂ）を有する。音響整合層
２は生体等を被検出体４とした場合には、通常では二層
構造とする。これは、圧電板１から被検出体４に至る音
響インピーダンスを順次低下させ、伝搬効率を良好とす
るためである。 【０００４】具体的には、第５図に示されるように一層
目はガラスやセラミック等の整合板５を接着剤６により
貼着し、二層目をエポキシ等の樹脂材７を塗布して研磨
（所謂コーティング）する。あるいは、いずれも樹脂材
７（ａｂ）のコーティングとして形成される（第６
図）。音響整合層２の各層の厚みは一般にλ／４に設定
される。そして、感度や帯域幅等の超音波特性を監視し
ながら、研削あるいは研磨等により微調整される。 【０００５】そして、広帯域とする場合には、音響整合
層２の一層目は整合板５の貼着が用いられる。すなわ
ち、コーティング用の樹脂材７は、ガラス等の整合板５
に比較して音響インピーダンスが小さく、圧電板１との
間で十分な整合を得られないからである。なお、広帯域
が求められない場合には、比較的製造が容易なことか
ら、コーティングが採用される。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の超音波探触子では、一層目の
整合板５を貼着するのに接着剤６を用いる。したがっ
て、接着剤６の厚みの斑（むら）によって、実質的な音
響整合層２（一層目）の厚みを変化させ、超音波特性を
規格内に満足しないことがあった。すなわち、この厚み
の斑は、ときには研削や研磨の微調整によっても修正で
きず、生産性を低下させる問題があった。 【０００７】（発明の目的）本発明は、整合板の実質的
な厚みを損うことのない音響整合層２を形成し、広帯域
として生産性の良好な超音波探触子を提供することを目
的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】（着目点）本発明は、接
着剤を使用することなく整合板を接合すれば、接着剤の
厚みの斑を解消できる点に着目した。 【０００９】（解決手段）本発明は、圧電板の駆動電極
と整合板とを焼成によって直接に形成したことを基本的
な解決手段とする。 【００１０】 【作用】本発明では、整合板を駆動電極に直接に形成し
たので、接着剤の厚みの斑による超音波特性の不良を防
止する。以下、本発明の一実施例を説明する。 【００１１】第１図は本発明の一実施例を説明する超音
波探触子の断面図である。なお、前従来例と同一部分に
は同番号を付与してその説明は簡略する。超音波探触子
は、前述したように駆動電極３（ａｂ）を有する圧電板
１の一主面に、一層目をガラスとした整合板５、二層目
を樹脂材７のコーティングとした音響整合層２を形成し
てなる。 【００１２】この例では、先ず、一主面を生地を露出し
た無電極とし、他主面にのみ駆動電極３ｂを有する圧電
板１を形成する。そして、無電極とした一主面に銀ペー
スト８を塗布し、その上に整合板５を積層する（第１
図）。そして、高熱炉内で焼成して三者を一体化し、一
主面上に駆動電極３ａ及び音響整合層２の一層目として
の整合板５を形成する。そして、図示しない結線によ
り、電圧を印加して圧電板を分極する。次に、エポキシ
等の樹脂材７を塗布して研磨し、音響整合層２の二層目
を形成する。 【００１３】このような構成ものでは、焼成により音響
整合層２の一層目としての整合板５を接合するので、従
来の接着剤６を不要にする。したがって、接着剤６の厚
みの斑による超音波特性の不良を防止できる。 【００１４】第３図は、接着剤及び駆動電極（銀電極）
の厚み（μ）に対する周波数変化量（％）を示すグラフ
である。なお、曲線（イ）は従来の接着剤（エポキシ樹
脂）による貼着の場合、同（ロ）は本実施例の場合の計
算値である。また、いずれの場合も、厚みが１０μのと
きに超音波の中心周波数（３．５ＭＨｚ）にあるとし、
厚みを増加させたときの中心周波数からの変化量を表し
ている。 【００１５】このグラフから、明らかなとおり、銀電極
及び接着剤の厚みが１０μから３０μに変化すると、銀
電極では中心周波数は４％低下するが、接着剤では１２
％も低下する。したがって、整合板５を接着剤６により
貼着するよりも、駆動電極３ａに直接に接合した方が、
厚みの誤差を吸収できる。 【００１６】第４図は、同様にして計算した、接着剤及
び駆動電極（銀電極）の厚み（μ）に対する感度の変化
量（ｄＢ）である。この場合においても、銀電極の場合
は０．５ｄＢの感度低下であるが、接着剤の場合には５
ｄＢの感度低下を生ずる。したがって、この感度の点か
らも、駆動電極３ａに整合板５を直接に接合した方が都
合がよい。 【００１７】このようなことから、本実施例では、銀電
極（駆動電極３ａ）に厚みの斑を生じたとしても、超音
波特性の変化は小さい。したがって、これらは一層目あ
るいは二層目の研磨や研削等の微調整によって十分に補
正でき、特性不良による廃棄等を防止する。したがっ
て、超音波特性を良好にして生産性を向上できる。 【００１８】 【他の事項】上記実施例では、一方の主面のみを無電極
としたが、両主面ともに無電極として両主面に銀ペース
ト８を塗布して一主面に整合板５を積層してもよい。ま
た、予め両主面に駆動電極３（ａｂ）を有し、分極され
た圧電板１の一主面に銀ペースト８を形成して整合板５
を積層し、これを焼成して一体化してもよい。 【００１９】また、音響整合層２は一層目を整合板５と
して二層目をコーティングとした２層構造としたが、一
層目の整合板５のみあるいは３層以上としても同様の効
果を奏する。また、整合板５はガラス板としたが、セラ
ミックや金属等でもよく要は音響インピーダンスが圧電
板１より小さく樹脂材７より大きければよい。駆動電極
３は銀ペーストとしたが、これ以外の銅や金等の導電ペ
ーストであればよい。 【００２０】要するに、本発明は焼成によって整合板５
を駆動電極３ａに直接的に接合して超音波特性を良好に
維持することを主旨とするもので、このような主旨に基
づくものは適宜自在な変更を含めて本実施例の技術的範
囲に属する。 【００２１】 【発明の効果】 本発明は、圧電板の駆動電極と
整合板とを焼成によって直接に形成したので、整合板の
実質的な厚みを損うことのない音響整合層を形成し、広
帯域として生産性の良好な超音波探触子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する超音波探触子の製
造工程における断面図である。 【図２】本発明の一実施例を説明する超音波探触子の断
面図である。 【図３】本発明の一実施例の作用を説明する周波数変化
特性図である。 【図４】本発明の一実施例の作用を説明する感度変化特
性図である。 【図５】従来例を説明する超音波探触子の断面図であ
る。 【図６】従来例を説明する超音波探触子の断面図であ
る。 【符号の説明】 １ 圧電板、２ 音響整合層、３ 駆動電極、４ 被検
出体（生体）５ 整合板、６ 接着剤、７ 樹脂材、８
銀ペースト．
造工程における断面図である。 【図２】本発明の一実施例を説明する超音波探触子の断
面図である。 【図３】本発明の一実施例の作用を説明する周波数変化
特性図である。 【図４】本発明の一実施例の作用を説明する感度変化特
性図である。 【図５】従来例を説明する超音波探触子の断面図であ
る。 【図６】従来例を説明する超音波探触子の断面図であ
る。 【符号の説明】 １ 圧電板、２ 音響整合層、３ 駆動電極、４ 被検
出体（生体）５ 整合板、６ 接着剤、７ 樹脂材、８
銀ペースト．
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
A61B 8/00
G01N 29/24
H04R 31/00 330
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】駆動電極を有する圧電板の一主面に整合板
からなる音響整合層を設けた超音波探触子において、前
記圧電板の一主面に駆動電極としてのペーストを塗布し
て前記整合板を積層し、前記圧電板とペーストと前記整
合板とを焼成により直接に接合して一体化したことを特
徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19613199A JP3507365B2 (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19613199A JP3507365B2 (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001025092A JP2001025092A (ja) | 2001-01-26 |
| JP3507365B2 true JP3507365B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=16352767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19613199A Expired - Fee Related JP3507365B2 (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507365B2 (ja) |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP19613199A patent/JP3507365B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001025092A (ja) | 2001-01-26 |
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Legal Events
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