JP3507655B2 - 探触子用バッキング材及びこれを用いた超音波探触子の製造方法並びに超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は探触子用バッキング材及
びこれを用いた超音波探触子の製造方法並びに超音波探
触子を利用分野とし、特に配列型とした短軸方向（圧電
素子の長さ方向）をも分割して同方向の開口面積を可変
可能にした１．５Ｄ型超音波探触子（短軸可変探触子と
する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（発明の背景）超音波探触子は、医用等における超音波
診断装置の超音波送受波部として有用される。例えば短
冊状の圧電素子を幅方向に並べた配列型のものは、リニ
ア及びセクタ駆動等により電子走査され、これにより超
音波診断装置は疾患部等におけ．配列方向（長軸方向）
の分解像を得る。そして、短軸可変探触子は、このよう
なものにおいて、圧電素子の長さ方向を複数の圧電エレ
メントに分割し、診断の必要に応じて、圧電エレメント
を結線してその開口面積を変え、被検出体における深さ
方向の焦点を切り替え、同方向での分解能を向上するよ
うにしたものである（参照公報：特開昭６２−２７９９
及び特開平４−１１９８００号公報）。

【０００３】（従来技術の一例）第１１図は、従来技術
の一例を示す短軸可変探触子の平面図である。短軸可変
探触子は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）から
なる、短冊状とした複数の圧電素子１を長軸方向（圧電
素子１の幅方向）に並べ、さらに圧電素子１を例えば短
軸方向（圧電素子１の長さ方向）に中央部と両端部の３
つの圧電エレメント（ａｂｃ）に分割してなる。圧電素
子１は、両主面に電極を有して、裏面をバッキング材上
に固着され、表面側に音響整合層及び短軸方向に曲率を
もった音響レンズが積層される（未図示）。また、表面
側の電極は共通接続され、裏面側からは各圧電エレメン
ト毎に信号線が導出される。

【０００４】このようなものでは、前述のように、圧電
素子１を長軸方向には例えばセクタ駆動する。そして、
短軸方向では、例えば被検出体の表面近傍での診断を行
う場合には、中央部の圧電エレメント１ａのみを駆動
し、これにより開口面積（Ｄ１）を小さくして焦点距離
（ｆ１）を短くし「第１２図（ａ）」、同領域での分解
能を向上する。また、体内深部での診断を行う場合に
は、中央部及び両端部の圧電エレメント１（ａｂｃ）を
共通接続して同時駆動し、これにより開口面積（Ｄ２）
を大きくして焦点距離（ｆ２）を長くし「第１２図
（ｂ）」、同領域での分解能を向上する。なお、図中の
Ｐは圧電エレメント１（ａ）及び１（ａｂｃ）に印加さ
れる電気パルスである。

【０００５】

【発明が解決しようとする解決課題】（従来技術の問題
点）しかしながら、上記のような短軸可変探触子では、
圧電エレメント１（ａｂｃ）が二次元状に配列されるの
で、裏面側の駆動電極を導出するのに困難があった。す
なわち、バッキング材上に圧電板を固着した後、圧電板
の分割時に例えばフレキシブルプリント基板を用いて、
圧電エレメント１（ａｂｃ）のうち両端部の駆動電極は
容易に導出できるが、中央部の駆動電極は容易に導出で
きない問題があった。

【０００６】このようなことから、例えば前述の特開昭
６２−２７９９号公報に記載されるように、基板２ａの
上端面に接続電極５を有して主面に導電路５ａの延出す
る複数のプリント配線基板２の間に、バッキング材３を
設ける。そして、それらの上端面（表面）に圧電板４を
導電性接着剤により固着して、圧電板４を長軸及び短軸
方向に分割し、各圧電エレメント１（ａｂｃ）の裏面側
の駆動電極（未図示）を接続電極５及び導電路５ａによ
り導出したものがある（第１３図及び第１４図）。な
お、第１３図は組立図、第１４図は短軸方向の側面図で
ある。

【０００７】しかし、このようなものでは、圧電素子１
（ａｂｃ）の裏面側に、散乱及び吸収による反射波防止
用のバッキング材３以外に、プリント配線基板２が配設
される。このため、プリント配線基板２により、圧電板
素子１の裏面側から放射される超音波の反射波を発生さ
せる。また、バッキング材３に対するプリント配線基板
２の面積比が大きく、バッキング材３によってこの反射
波を減衰できず、反射波が圧電素子１（ａｂｃ）に到達
して超音波特性に悪影響を与える問題があった。

【０００８】また、プリント配線基板２及びバッキング
材３の表面が必ずしも同一面（平坦面）とならず、圧電
板４の固着時に導電性接着剤の厚みを不均一にする。し
たがって、導電性接着剤の厚みの大きい部分では、前述
同様に反射波を生じたりバラツキを生じ、超音波特性に
悪影響を及ぼす問題もあった。

【０００９】また、前述の特開平４−１１９８００号公
報では、多数のワイヤー（金属線）１６を治具箱１７内
に整列させてバッキング材３を流入固化させ、表面にワ
イヤー１６の先端を露出する。そして、圧電板（未図
示）を例えば導電性接着剤により固着した後、一次元及
び二次元方向に切断し、各圧電エレメントを得るように
している「第１５図（ａｂ）」。しかし、このようなも
のでは、各圧電エレメントの電極とワイヤーとは点接触
となるため、電気的導通度が損なわれる問題があった。
さらには、ばらばらのワイヤーを一本毎に治具箱内に整
列させるので、その作業性を困難にする問題もあった。

【００１０】（発明の目的）本発明は、圧電素子の裏面
側から放射される超音波を十分に吸収して反射を防止す
るとともに電極導出を兼ねてしかも電気的導通を確実に
して作業性を良好とした探触子用バッキング材及びこれ
を用いた超音波探触子を提供することを目的とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする手段】本発明は、多数の単位
導通電極が連結部から延出してなるすだれ状金属薄板を
バッキング材中に並列に介在させて探触子用バッキング
材を形成したこと、及びこの探触子用バッキング材を用
いて超音波探触子を構成したことを基本的な解決手段と
する。

【００１２】

【作用】本発明は、バッキング材内にすだれ状金属薄板
を並列に介在させたので、列状金属薄板のバッキング材
に対する面積比を小さくする。また、圧電板を個々の圧
電エレメントに分割しても、圧電エレメントと単位導通
電極とが線接触となる。さらに単位導通電極は、連結部
により一体化されているので、その取り扱いを容易にす
る。以下、本発明を一実施例により詳述する。

【００１３】

【実施例】第１図及び第２図は本発明の一実施例（第１
請求項の発明に相当）を説明する図で、第１図は探触子
用バッキング材の透視図、第２図（ａ）は表面から、同
図（ｂ）は裏面から見た図である。

【００１４】探触子用バッキング材６は、バッキング材
３と複数（３枚）のすだれ状金属薄板５とから形成され
る。バッキング材は、従来同様の金属粒子等を混在させ
たゴム系樹脂からなり、超音波を散乱及び吸収して反射
波を防止する機能を有する。すだれ状金属薄板５は、バ
ッキング材３内にその板面を対向して並列に介在し、連
結部７とこれからすだれ状に延出した複数の単位導通電
極８とからなる。これらは、例えばエッチングあるいは
プレス加工等により一体的に形成される。そして、連結
部７をバッキング材３の表面上に、また単位導通電極８
の延出端部をバッキング材３の裏面上に露出する。

【００１５】この例では、すだれ状金属薄板５が平行に
整列された治具箱内（未図示）に溶融状のバッキング材
３を流入して固化し、バッキング材３内にすだれ状金属
薄板５を埋設して一体化する（第３図）。あるいは、図
示しない個々の単位バッキング材３を形成し、すだれ状
金属薄板５とを接着して貼り合わせる。但し、ここで
は、すだれ状金属薄板５の単位導通電極８の延出端部
は、下端連結部９により連結され、強度を高めている。
いずれにしてもバッキング材３内に複数のすだれ状金属
薄板６を並列に介在させて埋設する。

【００１６】次に、バッキング材３の表面側を研磨等に
より削りとって平坦面にし、すだれ状金属薄板５の上端
連結部７を表面上に露出する。また、裏面側も同様の研
磨により下端連結部９を削りとり、単位導出電極８の延
出端部を露出させて形成する（前第２図参照）。

【００１７】第４図乃至第６図は、このような探触子用
バッキング材を用いた短軸可変探触子の製造方法（第２
請求項の発明に相当）を説明する図である。超音波探触
子は前述した探触子用バッキング材６の表面に、両主面
に電極（未図示）を有する圧電板４を導電性接着剤１０
により固着する（第４図）。

【００１８】次に、例えばダイシングソウにより、圧電
板４上から、圧電板４とともに上端連結部７を切断して
バッキング材３に至る切れ目を設け、個々の圧電素子１
に分割する。すなわち、圧電板４を一次元方向（長軸方
向）に分割する「第５図（ａ）」。そして、切断方向を
９０度変えて、圧電板４上からすだれ状金属薄板５間を
切断してバッキング材３に至る切れ目を設け、各圧電エ
レメント１（ａｂｃ）に分割する。すなわち、圧電板４
を二次元方向（短軸方向）にも分割する「第５図
（ｂ）」。なお、短軸方向を先に切断した後、長軸方向
を切断してもよい。

【００１９】このようして、長軸及び短軸方向に分割
し、裏面にすだれ状電極８の端部が露出した短軸可変探
触子を得る（第６図）。第６図（ａ）は表面から、同図
（ｂ）は裏面から見た図である。そして、短軸可変探触
子（探触子用バッキング材６）の裏面には、例えば導電
路１１の延出する端子部１２が表面に露出したフレキシ
ブル基板１３が半田等により接続され、各圧電エレメン
ト１（ａｂｃ）の裏面側の電極を外部に導出する（第７
図）。また、表面側の電極にはリード線や導電性接着剤
等により同電位に接続され、さらに音響整合層及び音響
レンズが積層される（未図示）。なお、圧電板４の切断
後に、コンベークス（凸状）あるいはコンケープ（凹
状）等の曲面状に形成することもできる。

【００２０】このような構成であれば、探触子用バッキ
ング材１０は、バッキング材３に対する単位導通電極８
の面積を小さくするので、全体としてバッキング効果を
高めることができる。また、表面を研磨等により削って
電極導出金属博板５の上端連結部７を露出させるので表
面を平坦とし、圧電板４の固着時に導電性接着剤１０の
厚みを均一にする。したがって、圧電素子１の裏面側か
ら放射される超音波を十分に散乱及び吸収して反射波を
抑止し、影響を防止できる。

【００２１】また、圧電板４を個々の圧電エレメントに
分割しても、圧電エレメント１（ａｂｃ）と単位導通電
極８とが線接触となる。したがって、圧電エレメント１
（ａｂｃ）の駆動電極と単位導通電極８との電気的接続
を、前述の点接触に比較して確実にする。

【００２２】さらに、各単位導通電極８は、連結部７に
より一体化されているので、その取り扱いを容易にす
る。したがって、各単位導通電極８を治具箱内へ整列さ
せる際、あるいは個々のバッキンギ材に介在させる際、
その作業性を高める。

【００２３】

【他の実施例】上記実施例では、すだれ状金属薄板５の
連結部７を露出して探触子用バッキング材６としたが、
例えばバッキング材３の表面研磨時に上端連結部７を除
去して、探触子用バッキング材６としてもよい。要する
に、すだれ状金属薄板５の連結部７を除去した状態の、
多数からなる単位導通電極８を列状金属薄板として、こ
れらをバッキング材３内に並列に介在（埋設）させ、単
位導通電極８の一端部をバッキング材の表面に露出し、
他端部を外表面に露出または突出してあればよい（請求
項３の発明に相当）。

【００２４】 また、このような探触子用バッキング材
を用いて超音波探触子を製造してもよい（請求項４の発
明に相当）。すなわち、探触子用バッキング材６の表面
上に単位導通電極８の一端部と電気的に接続する圧電板
４を固着し、その上から単位導通電極８間及び列状金属
薄板間を切断して、前記圧電板４を一次元及び二次元方
向即ち二次元状に分割してもよい（未図示）。

【００２５】 さらに、超音波探触子としては、上記実
施例の製造方法に拘わらず、結果的に、薄板からなる単
位導通電極の多数が列状に並べられた単位導通電極群の
複数をバッキング材内に埋設して、単位導通電極群の一
端部をバッキング材の表面上に露出し、バッキング材の
表面上に単位導通電極群における各単位導通電極８の一
端部と電気的に線接触して個々の圧電エレメント１（ａ
ｂｃ）を固着して、二次元状に配列し、バッキング材３
の表面を除く外表面に単位導通電極群の他端部を露出叉
は突出したもの（請求項５の発明に相当）は、実施例と
同様な効果を奏し、本発明の技術的範囲に属する。

【００２６】

【他の事項】上記実施例では、探触子用バッキング材６
の裏面にフレキシブル基板１３を接続するとしたが、例
えば端子部１２及びリード端子１４の設けられたプリン
ト基板１５等からなるコネクタを接続してもよく（第９
図）、その接続形態は任意にできる。

【００２７】また、探触子用バッキング材６の裏面側に
単位導通電極８の延出端部（他端部）を露出したが、延
出端部を裏面側から突出させ（第９図）、フレキシブル
基板やプリント基板の孔の設けられた端子部（未図示）
に接続してもよく、前述同様にその接続形態は任意にで
きる。

【００２８】また、探触子用バッキング材６の裏面側に
単位導通電極８の延出端部を露出又は突出させるとした
が、バッキング材３の表面を除く外周面であればいずれ
でもよい。さらに、探触子用バッキング材６の裏面側は
必ずしも平坦面でなく、例えば階段状になっていてもよ
い。

【００２９】また、短軸方向は３つの圧電エレメント１
（ａｂｃ）に分割したが、これ以上の任意の数に分割し
てもよいことは勿論である。また、短軸可変探触子とし
て説明したが、マトリクス状探触子にも適用できること
も勿論であり、要は、バッキング材３に対する列状金属
薄板を介在させてバッキング効果を高め、単位導通電極
と圧電エレメントとを線接触して電気的に接続したもの
は、基本的に本発明の技術的範囲に属する。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、多数の単位導通電極が連結部
から延出してなるすだれ状金属薄板をバッキング材中に
並列に介在させて探触子用バッキング材を形成して、こ
れにより超音波探触子を構成したので、圧電素子の裏面
側から放射される超音波を十分に吸収して反射を防止す
るとともに、電気的導通を確実にして作業性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する探触子用バッキン
グ材の透視図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する探触子用バッキン
グ材の図で、同図（ａ）は表面側から見た図、同図
（ｂ）は同裏面側から見た図である。

【図３】本発明の一実施例を説明する探触子用バッキン
グ材の元となる透視図である。

【図４】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する図で、探触子用バッキング材上
に圧電板を固着する組立図である。

【図５】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する図で、同図（ａ）短軸方向での
断面図、同図（ｂ）長軸方向での断面図である。

【図６】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する図で、同図（ａ）は表面側から
見た図、同図（ｂ）は裏面側から見た図である。

【図７】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する図で、フレキシブルプリント基
板に接続する組立図である。

【図８】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する断面図である。

【図９】本発明による探触子用バッキング材を用いた短
軸可変探触子を説明する図で、プリント基板の図であ
る。

【図１０】本発明における探触子用バッキング材の他の
例を示す断面図である。

【図１１】従来例を説明する短軸可変探触子の平面図で
ある。

【図１２】同図（ａｂ）ともに従来例の動作を説明する
短軸可変探触子の断面図である。

【図１３】従来例を説明する短軸可変探触子の組立分解
図である。

【図１４】従来例を説明する短軸可変探触子の断面図で
ある。

【図１５】従来例を説明する図で、同図（ａ）は探触子
用バッキング材を制作するための治具箱の図、同図
（ｂ）は探触子用バッキング材の図である。

【符号の簡単な説明】

１ 圧電素子、２ プリント配線基板、３ バッキング
材、４ 圧電板、５ 接続電極、６ 探触子用圧電板、
７ 連結部、８ 単位導通電極、９ 下端連結部、１０
導電性接着剤、１１ 導電路、１２ 端子部、１３
フレキシブル基板、１４ 端子、１５ プリント基板、
１６ ワイヤ、１７ 治具箱．

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の単位導通電極が連結部から延出した
   複数のすだれ状金属薄板をバッキング材内に並列に埋設
   して、前記バッキング材の表面に前記すだれ状金属薄板
   の連結部を露出し、前記バッキング材の表面を除く外表
   面に前記単位導通電極の延出端部を露出叉は突出するこ
   とを特徴とする探触子用バッキング材。
2. 【請求項２】請求項１記載の探触子用バッキング材の表
   面上に前記すだれ状金属薄板の連結部と電気的に接続す
   る圧電板を固着し、前記圧電板上から該圧電板とともに
   前記金属薄板の連結部を切断して該圧電板を一つの軸方
   向に分割し、前記圧電板上から前記すだれ状金属薄板間
   を切断して前記圧電板を他の軸方向にも分割したことを
   特徴とする超音波探触子の製造方法。
3. 【請求項３】多数の単位導通電極が連結部から延出した
   複数のすだれ状金属薄板をバッキング材内に並列に埋設
   させた後、前記バッキング材の表面を研削して前記すだ
   れ状金属薄板を連結部の除去された列状金属薄板とする
   とともに前記単位導通電極の一端部を露出し、前記バッ
   キング材の表面を除く外表面に前記単位導通電極の延出
   端部を露出叉は突出させることを特徴とする探触子用バ
   ッキング材の製造方法。
4. 【請求項４】請求項３記載の方法により製造された探触
   子用バッキング材の表面上に前記単位導通電極の一端部
   と電気的に接続する圧電板を固着し、前記圧電板上から
   前記単位導通電極間及び列状金属薄板間を切断して、前
   記圧電板を二次元状に分割したことを特徴とする超音波
   探触子の製造方法。
5. 【請求項５】薄板からなる単位導通電極の多数が列状に
   並べられた単位導通電極群の複数をバッキング材内に並
   列に埋設して該単位導通電極群の一端部を該バッキング
   材の表面上に露出し、前記バッキング材の表面上に前記
   単位導通電極群における各単位導通電極の一端部と電気
   的に線接触する個々の圧電エレメントを固着して二次元
   状に配列し、前記バッキング材の表面を除く外表面に前
   記単位導通電極群の他端部を露出叉は突出したことを特
   徴とする超音波探触子。