JP3610364B2 - 医療画像化のための多重圧電層超音波変換器 - Google Patents
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Description
(発明の技術分野)
本発明は、概して、医療画像において用いられる超音波変換器に関する。より詳細には、本発明は、複数の圧電基板を有する圧電アセンブリを有する変換器に関する。
【0002】
(発明の背景)
変換器は、電気エネルギーを機械的エネルギーに(また逆も成り立つ)変換するデバイスである。例えば、オーディオ拡声器における変換器は、電気的シグナルを機械的振動に変換し、次に可聴の音波を生成する。同様に、変換器は、しばしば、種々の適用(例えば、医療画像、非破壊検査(NDE)、非侵襲手術、歯科など)のための高周波超音波を生成するのに用いられる。
【0003】
変換器は、一般に特定の形態の結晶(例えば、水晶)またはセラミックポリマーのような圧電性材料の使用により超音波振動を生成する。圧電性材料は、この材料を横切ってアプライされた特定の周波数の交流電圧に反応して振動する。例えば、米国特許第5,637,800号(Finsterwaldらに1997年6月10日に発行され、そして参考として本明細書において援用される)は、圧電素子のアレイを備える医療使用に適切な変換器を開示している。このような変換器は、代表的に、同軸ケーブルなどを介して変換器を駆動するエレクトロニクスに接続される。
【0004】
圧電素子は、ピエゾ素子が概して、誘電体として機能する圧電性材料により分離された2つの電極を備える点において、通常のアナログコンデンサーに類似である。変換器の全キャパシタンスは、ピエゾ材料の面積および厚さに依存する。多くの型の変換器におけるピエゾ素子(例えば、整相列、高密度直線アレイおよび曲線アレイ、高周波直線アレイ、多次元アレイなど)は、一般的に非常に小さいので、このような変換器は、一般に相対的に低いキャパシタンスを示す。この低いキャパシタンスは、代表的には50〜75オーム程度のインピーダンスを有する駆動エレクトロニクスのインピーダンスに比較して比較的高いインピーダンスに相当する。当該分野で公知のとおり、この変換器とエレクトロニクスとの間のインピーダンスの不適合は、電気エネルギーの不十分な移行、望ましくない高いリングダウン(ringdown)、過剰な熱産生(変換器がヒト皮膚と接触する場合、安全性の問題を示し得る)などを生じる。従って、一般に、変換器のインピーダンスを駆動エレクトロニクスのインピーダンスに適合させることが所望される。しかしこの状況で適合するインピーダンスは、代表的に、実施することがかなり困難であり得る。
【0005】
このエレクトロニクスのインピーダンスに対して変換器のインピーダンスを低下させる方法の1つは、外部の並列のコンデンサーまたはインダクターの追加を通じてこの変換器のキャパシタンスを増大させることである。しかし、別々の素子の追加は、代表的には、変換器のコスト、複雑さおよび可変性を増大する。用いられる基板の総量が増大するように、ピエゾ素子の間の間隔(通常、「切り口幅(kerf width)」と呼ばれる)を減少することによりインピーダンスを低下するように、他の変換器は、追究されてきた。しかし、切り口幅を減少させることは、ピエゾ素子をお互いに接近させることになり、これにより、変換器のピエゾ素子の間の所望されない漏話および共振を増大する。従って、このような変換器の全体的能力は低下させられる。
【0006】
変換器インピーダンスを減少させる別のストラテジーは、並列コンデンサーの論理的等価量を生成することを包含する。このような方法の1つはRichard L.GoldbergおよびStephen W.Smith,「Multilayer Piezoelectric Ceramics for Two−Dimensional Array Transducer」IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS、FERROELECTRICS,AND FREQUENCY CONTROL,第41巻、第5号、1994年9月、第761〜771頁(本明細書において参考として援用される)に開示されている。この参考文献は、さらなるキャパシタンスを生成する「フィンガー」を備える2つの電極の間の未焼結(すなわち、焼かれていない)セラミックを配置することにより形成された圧電素子を開示する。しかし、このような素子は、一般に製造が困難であるという点で、および焼き入れプロセスの間の、未焼結セラミックと電極材料との間の異なる収縮(すなわち、温度収縮)が、頻繁にこのピエゾ素子に亀裂を生じるという点で、実施の際、いくつかの不利な点を有する。さらに電極中の電導性材料は、焼き入れプロセスの間、セラミック中に拡散し、従ってこの変換器の能力を低下する。従って、駆動エレクトロニクスのインピーダンスに適合し得るインピーダンスを有する十分かつ容易に製造可能な変換器を製作することが所望される。
【0007】
(発明の要旨)
変換器は、各層が平行コンデンサ(parallel capacitor)として作用する、複数層の圧電アセンブリを構築することによって所望のインピーダンスに合わされる。圧電層は好ましくは、圧電基板の周りに電導性外辺部をプレーティングまたは他の方法で配置することによって構築される。ギャップは、別個の電気伝導性領域を各層上に形成するように、賽の目に切ることによって、または他の方法で、電導層において適切に形成される。次いで、圧電層は、各層上の正および負の電導性領域が、他の層上の正の領域および負の領域と接触するように配置され得る。層は、エポキシまたは任意の他の連結技術によって適切に連結され得る。
【0008】
(発明の説明)
本明細書中に開示される本発明の好ましい実施形態は主に、医学的画像化変換器のための圧電アセンブリに関して考察されるが、多数の他の実施形態は、本発明の範囲内に入る。例えば、本明細書中に記載されるデバイスおよび技術は、他の型の変換器系(例えば、オーディオスピーカ)、非破壊的評価、非侵襲的手術、歯科学などと関連して用いられ得る。さらに、本明細書および図面に記載される空間的関係は、単に例示の目的のためであり、そして実際に多くの空間的配置が、本発明の範囲内で作製され得る。
【0009】
変換器のインピーダンスは、種々の圧電アセンブリのインピーダンスに依存する。ピエゾアセンブリの全体的な容量を増加させることにより、変換器のインピーダンスは減少する。各圧電アセンブリの容量を増加させるための1つの技術は、平行コンデンサとして作用する、容量性素子「層」を作製することである。固定された面積および厚さの圧電アセンブリに対して、このアセンブリ総容量は、このアセンブリを構成するピエゾ層の数の平方に伴って増加することが容易に示され得る。例えば、3層のアセンブリは一般に、同様の大きさの単一層アセンブリの容量の9倍である容量を示す。それゆえ、圧電アセンブリにおいて用いられる層の数を調整することにより、このアセンブリの容量は調整され、そしてこの変換器の全体的なインピーダンスは、所望の値に適切に合わされ得る。
【0010】
図1および図2を参照すると、代表的な圧電素子(圧電層とも呼ばれる)は、適切には、基板104および電導性被覆102を備える。基板104は、結晶質(例えば、石英)か、あるいは任意の種々の形態のセラミックまたはポリマーのような任意の適切な圧電基板材料から作製される。特に適切な圧電セラミック材料は、Motorola Ceramic Products of Albuquerque,New Mexicoにより製造される型3203HDであって、この材料は、切削工程(以下に述べる)が個々の素子の欠損なしに為されることを可能にする、高密度および高強度の特性を示す。基板104は好適には、概して矩形で形成されるが、他の幾何学的形状の基板が策定され得る。図1を参照すると、矩形基板104は、頂部110、底部112、左端106、および右端108を有する。例示的基板104は、約13mm×38mm×0.175mmの寸法を有するが、もちろん、任意の大きさの基板が、代替の実施形態で使用され得る。
【0011】
基板104は、電導性被覆102を塗布する前に、焼成され(fired)(すなわち、焼結されるか、または焼きしまりされ)得る。焼成されたセラミックを(いわゆる、焼成されない「未焼成」セラミックとは対照的に)使用することによって、基板への電極材料の拡散を回避させ、それにより、電気特性および音響効果を保護する。さらに、焼成の間の基板の分化縮み(differentiation shrinkage)、および熱収縮に起因する、「未焼成」素子上で観測されるクラッキングを回避し得る。
【0012】
電導性被覆102は適切に、少なくとも基板104の一部を覆い、圧電材料に電気的励起を提供する。被覆102は金属であるか、または電気伝導体である。適切な被覆材には、クロム、金、銀、ニッケル、銅、アルミニウム、スズ、種々の形態のハンダ等が挙げられ得る。あるいは、種々の電導または非電導材料が、適切に混合され、すあわち基板104上で混合して形成され、電導被覆102を生成する。種々の実施形態において、ギャップ202および204は、被覆102で作られ、2つの電気的に遮断されたコンダクタ(電極とも呼ばれる)206および208を形成する。
【0013】
図1を参照すると、個々の超音波圧電素子は、以下の方法で作られ得る。選択された基板材料は、平坦(例えば、研削により)にされ、適切に矩形形状に切られ、基板104を形成する。電導層102は、任意の方法(例えば、メッキ、スプレイコーティング、真空蒸着、または任意の他の金属被膜加工技術)により基板104に塗布され得る。電導性被膜102を塗布する例示的方法は、まず基板104の表面を、酸性溶液(例えば、5%のフルオロホウ酸溶液)でエッチングし、次いで、基板104を従来のメッキ技術を使用して、無電解のニッケルでメッキする工程を包含する。メッキ材料は、基板104の4つの近接表面の周りで、完全に延長するように作製され、それによって、基板の周辺は電導材料により適切に被覆され、基板104の2つの面(図1および図2に示される平面と平行な前面および後面に対応する)は被覆されないままである。あるいは、基板104は、基板領域の全てか、またはほぼ全て上で被覆される。例示的な実施形態において、約2ミクロンの厚さを有する銅の層が第1の(約1ミクロンの厚さの)ニッケル層上に適切に電気メッキされるか、または、さもなければ配置され、続いて腐食を妨げるために、電気メッキされた金の薄膜(好適には、わずか0.1ミクロン未満の厚さを有する)が配置される。他の電導性被覆102および電導性被覆材を塗布する方法は、本発明の範囲内で策定され得る。
【0014】
被覆102中の2つのギャップ202および204は、圧電基板104の表面に延長し、2つの電極206および208に電導層102の種々の領域を電気的に遮断する。任意の型のソー(saw)機構または他のギャップ形成機構は、ギャップ202および204を形成するために使用される。例えば、、ギャップ202および204は、ギャップ202および204が所望される位置において、基板104上の任意の他の材料のテープまたは層をメッキすることにより生成され得、これによって、電導性材料はメッキの後に容易に除去されるか、または電導性材料は、特定の位置において基板104に付着しない。しかしながら、好適な実施形態において、ウェハダイシングソーは、電導層102を通って基板104への2つのカットを作製する。
【0015】
ギャップ202および204は、後方表面電極208および分割前方表面電極206を適切に形成する。各電極206および208は、基板104の側面の周りで、逆側に延長するラップアラウンド端部を備え得る。他の方法では、後方表面電極208は、端部106周りで、基板104の前面表面110の位置まで延長し得る。同様に、前方表面電極206は、側面108周りで延長し、基板104の後方面112を重ね合わせる。種々の実施形態において、ラップアラウンド端部は、各反対側の表面の各側面に沿って約1mm延長するか、または適切に延長する。
【0016】
ピエゾ素子200における電極206および208を、圧電基板104によって、電気的に分離し、この圧電基板は、好ましくは、1kHzで約400pFの電気容量を有する。特定の基板材料に対して適切な周波数特性を有する電位が、電極206および208を横切って適用される場合、ピエゾ基板材料104が振動し、従って、比較可能な周波数の音波を発生する。例えば、3203HDセラミックを使用する例示的な実施形態は、3.5MHZの搬送周波数で超音波を発生する。2つの電極の面積に比例し、かつ電極間の距離に逆比例する電気容量もまた発生する。従って、ピエゾ素子200は、論理的に、モデリング図におけるコンデンサとして表され得る。
【0017】
図3を参照して、例示的な圧電アセンブリ300は、適切に、2以上の圧電層200(例えば、上記の方法に従って作製される圧電層)から形成される。図3から容易に認められ得るように、素子304の前面電極306は、適切に、素子302の後面電極308に接触し、共通の電気ノード(図3において、「−」記号で示される)を形成する。同様に、素子304の後面電極312の重複部分は、適切に、素子302の表面電極310の重複部分に接触し、従って、第二の電気ノード(図3において、「+」記号で示される)を形成する。種々の実施形態において、第一の電極ノードを第二の電極ノードから単離するトレンチ324は、適切に、ギャップ318および320によって形成される。
【0018】
ピエゾアセンブリ300の種々のピエゾ層が、適切に、機械的手段または任意の他の結合方法によって、接着剤に結合される。例示的な実施形態において、エポキシ接着剤が層を結合する。適切なエポキシは、Epotek Inc.から入手可能なEpotek Model 330であり得るが、もちろん、任意の適切なエポキシ、結合材料などが、種々の実施形態において使用され得る。エポキシの被覆(例えば、約3ミクロンの比較的薄い被膜)が、適切に、ピエゾ層間に適用され得、そして定着され得、従って、層間の結合を形成する。好ましい実施形態において、トレンチ324はまた、エポキシで満たされる。
【0019】
次いで、圧電アセンブリ300が、適切に、任意の様式(例えば、米国特許第5,637,800号(以前に参考として援用された)に開示される様式に従うような)で変換器素子に組み込まれる。あるいは、圧電アセンブリ300は、適切にさいの目形に切られ、マルチフィンガーピエゾアセンブリを作成し得る。このような実施形態において、ダイシングソーまたは他の切断デバイスが使用されて、ピエゾアセンブリ300の上面または底面から基板104を通る切断を作成する。例示的な実施形態において、このカットは、反対面に対して、約50ミクロンの材料を残す。ダイスされたアセンブリは、適切に、変換器の湾曲を可能にし、従って、以下に記載のような超音波集束を容易にする。
【0020】
ここで図4を参照して、変換器400における使用に適切なピエゾ素子が示される。多重層圧電素子300は、好ましくは、1以上の音響整合層404および406に接着する。音響整合層404および406は、各々適切に、ポリマーまたはポリマー複合材料、あるいは任意の他の適切なダンピング材料から形成される。例示的な実施形態において、音響整合層406を構成するエポキシ材料は、エポキシが、セラミック基板300の音響インピーダンス値と第二の音響整合層404の音響インピーダンス値との間の中間の音響インピーダンス値を有するように選択される。材料は、適切にキャストされ得、そして選択された特定の材料における音の速度によって測定されるような、所望の作動周波数の約4分の1の波長に等しい均一な厚さにひかれ(ground)得る。ヒトの体における音の速度は、約1500m/秒であり、そして、例示的な整合層は、約0.210mmの対応する厚さを有する。第一の整合層406を形成するための例示的な材料は、Bacon Industriesから入手可能なCompound1420であるが、他の材料が、代わりの実施形態において使用され得る。
【0021】
第2の音響整合層404は、第1の音響整合層406の音響インピーダンス値と、変換器が接触して配置される材料(例えば、ヒト身体)の音響インピーダンス値の間の中間の音響インピーダンス値を示すために同様に選択される。特定の好ましい実施形態において、第2の音響整合層404は、第1の整合層406に使用されるエポキシと類似のエポキシである。種々の実施形態において、材料は、適切に鋳造され得、そして特定のエポキシまたは選択された他の材料において音速によって測定されるような、所望される操作周波数のおよそ4分の1の波長と等しく均一な厚さまで摩滅され得る。好ましい実施形態は、およそ0.141mmの厚さを使用する。
【0022】
音響整合層404および406は、エポキシ322の薄い層によって、または任意の他の適切な連結メカニズムによって、基板300に固定され得る。種々の実施形態において、基板300を整合層404および406に連結するのに使用されるエポキシは、複数の基板の層を連結するために、層322において使用されるエポキシと同一である。
【0023】
バッキング材料411は、基板300の音響整合層と反対の位置に配置され得る。適切なバッキング材料としては、酸化アルミニウムまたは酸化タングステンを充填されるポリウレタンのようなポリマーが挙げられる。バッキング材料411は、変換器要素ならびに対応するシグナルリード線およびアース線をカプセル化するために、鋳造され得、またはその他にセラミック層上に適用され得る。バッキング材料は、所望される特定の変換器のために適切な帯域幅を保存するために、セラミック層から生成される音波を吸収し、そして/または単離し得る。
【0024】
同様に、表面材料402は、好ましくは、音響整合層404の隣に変換器の前面に配置される。シリコーンゴムまたはポリウレタンのような任意の適切な表面材料が、使用され得る。表面材料の種々の形態は、音波を特定の焦点に集中させるためのレンズとして機能し得る。表面材料は、さらにまたはあるいは、保護シールとして機能し得る。種々の代替の実施形態では、音響整合層および/またはピエゾ層は、適切に曲げられるか、角度を付けられるかまたはそれ以外に、変換器により生成される音響ビームを集中させるために形作られる。曲げられたピエゾ層を有する変換器の例は、米国特許第5,637,800号において開示され(以前に、参考として援用される)、そしてこの参考文献の技術は、容易に、本明細書中で開示されるデバイスおよび方法と組み合わされ得る。
【0025】
シグナルリード線410はまた、基板300における電極310と接触して配置される。リード線は、電気エネルギーを電極310に提供するための制御機構(示されていない)に装着される。同様に、アース線408は、2つの電極310と308との間に電位を提供するために、電極308に装着され、従ってコンデンサーを形成する。2つの正のリード線410は、図4において示されるが、これらのリード線は、重複しており、そして1つのリード線は、本発明の代替の実施形態において省略され得る。「正」、「負」および「アース」のような用語は、説明を容易にするために本明細書中で使用されるが、代替の実施形態は、上記の極性を逆にする。特定の好ましい実施形態において、ACポテンシャルが、線408および410を横切って適用される。このリード線は、ピエゾ層の種々の電極を作製する2つの電気ノードに適切に接続され、その結果、電気エネルギーは、圧電アセンブリの各層に好ましく提供される。
【0026】
ここで、図5に関して、変換器500の代替の実施形態は、適切には、複数の圧電層を備え、これらの圧電層は、上記のような2つの電気ノード520および522を有する圧電アセンブリを創造するように、組み立てられている。ピエゾ素子の3つの「レベル」を図5に示すが、任意の数のレベルが、所望の任意のレベルに変換器500のキャパシタンスを「調整」するために、代替の実施形態において使用され得る。リード線408および410が、適切であるように、電気ノード520および522に取り付けられる得る。任意の数のピエゾ層またはピエゾアセンブリが、以下により完全に記載されるように、変換器500を形成するように組み合わせられ得る。
【0027】
図6は、変換器600の代替の実施形態の断面図である。図6に関して、変換器600は、適切なように、2つ以上の圧電層604、606および608を備える、圧電アセンブリ602を用いて調製され得る。圧電層604、606および608は、例えば、図1〜3と関連して上記のように作られてもよいし、または他の適切な任意の技術を介して作られてもよい。しかし、図6に示されるように、各層604、606および608は、その基板の上面および下面のみを、電導性材料で被覆される。この2つの面は、その基板材料自体によって互いに電気的に絶縁されるので、この実施形態には、電気的絶縁のために上記のノッチは必要でないかもしれない。これらの種々の層は、1つの層(例えば、層604)の上面が別の層(例えば、層606)の底に接触して配置されて、この2つの層間に共通の電気ノードが作製されるように、配置され得る。リード線408および410が、各電気ノードに適切なように取り付けられ得る。
【0028】
上記のような(例えば、図4〜6と関連する)変換器は、先行技術の変換器に対して多数の顕著な利点を示す。最も顕著なことには、多層基板300によって、その変換器の電気的インピーダンスが、置かれた層の数に従って減少させられる。この変換器のインピーダンスは、層の数の2乗と逆比例して減少することが、実際には観察されている。このように、電子系の伝達特徴および授受特徴による整合の改良は、そのピエゾアセンブリを所望の数の結合したピエゾ層で「調整」することによって容易になる。この整合インピーダンスによって、この変換器のより効率のよい操作が可能になる。なぜなら、変換器の利得は、インピーダンスが適切に整合されている場合に、その変換器/エレクトロニクスインターフェース間で最大であるからである。従って、多層変換器は、所定の送達電圧について、匹敵する単層変換器よりも高い感度を示す。同様に、多層変換器は、単層変換器よりも高いSN比、および音響エネルギーへのより高い電気エネルギー変換効率を有し、それにより、より小さい電気エネルギーがその変換器に入力されて等価な音響エネルギー出力が生じるのを可能にする。必要な電気エネルギーの量を減少させることによって、この変換器においてより少ない熱しか発生せず、それによりこの変換器面の温度の減少が引き起こされる。この変換器面は、代表的には、例えば、患者と接触して配置されるので、そのより少ない熱量によって、この変換器の設計が温度に関連する厳格なFDA規格と一致するのが可能になる。従って、改良された変換器が、作製される。
【0029】
上記の特許請求の範囲におけるすべての要素の対応する構造、材料、動作および等価物は、特に特許請求されるように、他の特許請求された要素と組み合わせてその機能を実施するための任意の構造、材料または動作を含むように意図される。本発明の範囲は、上記に与えられた実施例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびその法律的等価物によって、決定され得る。さらに、どの方法の請求項に含まれる種々の工程も、なお本発明の範囲下にありつつ、任意の順序で行われ得るし、または任意の様式で組み合わせられ得る。
【0030】
本発明の好ましい例示的な実施形態は、本明細書中以後、添付の図面に関連して記載され、ここで、同様の数字は、同様の素子を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、その上に電気伝導層が配置されている、例示的な基板の断面図である。
【図2】図2は、例示的な圧電素子の断面図である。
【図3】図3は、例示的な圧電アセンブリの断面図である。
【図4】図4は、例示的な変換器の断面図である。
【図5】図5は、変換器の第2の例示的な実施形態の断面図である。
【図6】図6は、変換器の第3の例示的な実施形態の断面図である。
Claims (36)
- 超音波変換器のための圧電アセンブリであって、該アセンブリが、以下:
第1の電導性被覆を有する第1の基板を備える第1のピエゾ層であって、該第1の電導性被覆が、該第1の基板の周辺部を覆い、該第1の電導性被覆が、該第1の電導性被覆における第1および第2のカットにより互いに電気的に絶縁された第1の電極および第2の電極を有する、第1のピエゾ層;ならびに
該第1のピエゾ層に隣接して配置される第2のピエゾ層であって、該第2のピエゾ層が、第2の電導性被覆を有する第2の基板を備え、該第2の電導性被覆が、該第2の基板の周辺部を覆い、該第2の電導性被覆が、該第2の電導性被覆における第3および第4のカットにより互いに電気的に絶縁された第3の電極および第4の電極を有する、第2のピエゾ層、
を備え、そして
ここで該第1および第2のピエゾ層は、該第1の電極および該第3の電極が、第1の電気ノードを形成し、かつ該第2および第4の電極が、第2の電気ノードを形成するように、接着剤で一緒に接着され、該第1および第2の電気ノードは、該圧電アセンブリの全インピーダンスが、該第1のピエゾ層のインピーダンスより小さいように、該第1および第2の基板を横切って第1および第2のコンデンサーを規定する、圧電アセンブリ。 - 前記第1の基板および前記第2の基板が、焼成セラミックを含む、請求項1に記載の圧電アセンブリ。
- 多層圧電変換器アセンブリであって、以下:
第1の電極、第2の電極および該第1の電極と該第2の電極との間に配置された第1の誘電材料を有する第1の圧電層であって、ここで該第1の電極および該第2の電極は、該第1の誘電材料の周辺部を実質的に覆う第1の電導性被覆における第1のカットおよび第2のカットにより互いに電気的に絶縁される、第1の圧電層;
第3の電極、第4の電極および該第3の電極と該第4の電極との間に配置された第2の誘電材料を有する第2の圧電層であって、ここで該第3の電極および該 第4の電極は、該第2の誘電材料の周辺部を実質的に覆う第2の電導性被覆における第3のカットおよび第4のカットにより互いに電気的に絶縁される、第2の圧電層;ならびに
該第2のカットが該第3のカットと整列するように、該第1および第3の電極が第1の電気ノードを形成するように、かつ該第2および第4の電極が第2の電気ノードを形成するように、該第1および第2の圧電層を互いに接合する接着剤、
を備える、多層圧電変換器アセンブリ。 - 前記第1および第2の誘電層が、焼成セラミックを含む、請求項3に記載の圧電変換器。
- 前記変換器が、前記第1および第2の圧電層のキャパシタンスの合計と実質的に等しい全キャパシタンスを有する、請求項3に記載の圧電変換器。
- 請求項3に記載の圧電変換器であって、以下:
第3のコンデンサーを形成する第5の電極および第6の電極を有する、第3の圧電層;ならびに
前記第1、第3、および第5の電極が電気接触するように、かつ前記第2、第4および第6の電極が互いに電気接触するように、該第3の圧電層を前記第2の圧電層に接合する第2の接着剤、
をさらに備える、圧電変換器。 - 前記変換器が、前記第1、第2および第3の圧電層のキャパシタンスの合計と実質的に等しい全キャパシタンスを有する、請求項6に記載の圧電変換器。
- 第3のコンデンサーを形成する第5の電極および第6の電極を有する第3の圧電層;ならびに
前記第1、第3および第5の電極が電気接触するように、かつ前記第2、第4および第6の電極が互いに電気接触するように、該第3の圧電層を、前記第2の圧電層に接合する第2の接着剤、
をさらに備える、請求項4に記載の圧電変換器。 - 前記変換器が、前記第1、第2および第3の圧電層のキャパシタンスの合計と実質的に等しい全キャパシタンスを有する、請求項8に記載の圧電変換器。
- 圧電アセンブリであって、該アセンブリは、以下:
第1の被覆により実質的に取り囲まれる第1の圧電基板であって、該第1の被覆は、少なくとも第1の電極および少なくとも第2の電極を上部に形成し、該第1の電極は、該第2の電極と電気的に絶縁される、第1の圧電基板;ならびに
第2の被覆により実質的に取り囲まれる第2の圧電基板であって、該第2の被覆は、少なくとも第3の電極および少なくとも第4の電極を上部に形成し、該第3の電極は、該第4の電極と電気的に絶縁される、第2の圧電基板;
を備え、該第1の圧電基板は、該第2の圧電基板に隣接し、該第2の電極は、該第3の電極により電気的に影響を受ける、圧電アセンブリ。 - 前記第1の電極が、前記第4の電極と反対に面した関係にある、請求項10に記載のアセンブリ。
- 前記第1の電極が、前記第1の基板の側面の周りに延びるラップアラウンド端部を備える、請求項11に記載のアセンブリ。
- 前記第2の電極が、前記第2の基板の側面の周りに延びるラップアラウンド端部を備える、請求項12に記載のアセンブリ。
- 前記第1の被覆および前記第2の被覆が、電導性材料をさらに備える、請求項13に記載のアセンブリ。
- 前記第1の基板が、前記第2の基板に結合される、請求項14に記載のアセンブリ。
- 前記第1の基板が、接着電導性接合材料によって前記第2の基板に結合される、請求項15に記載のアセンブリ。
- 前記第1の基板と電気接触した、少なくとも第1のリード線、および前記第2の基板と電気接触した、少なくとも第2のリード線をさらに備える、請求項16に記載のアセンブリ。
- 前記第1のリード線が、前記第2のリード線と同一平面の表面にある、請求項17に記載のアセンブリ。
- 請求項12に記載のアセンブリであって、第3の被覆により実質的に取り囲まれる少なくとも第3の圧電基板をさらに備え、該第3の被覆が少なくとも第5の電極および少なくとも第6の電極を上部に形成し、該第5の電極が該第6の電極と電気的に絶縁されており、該第3の基板が前記第2の基板に隣接し、そして前記第4の電極が該第5の電極に面した関係にある、アセンブリ。
- 前記少なくとも第1の電極が、前記少なくとも第6の電極と反対に面した関係にある、請求項19に記載のアセンブリ。
- 前記少なくとも第5の電極が、前記基板の側面の周りに延びるラップアラウンド端部を備える、請求項20に記載のアセンブリ。
- 前記少なくとも第6の電極が、前記基板の側面の周りに延びるラップアラウンド端部を備える、請求項21に記載のアセンブリ。
- 前記第1のリード線が、前記第2のリード線と同一平面の表面にある、請求項22に記載のアセンブリ。
- 圧電アセンブリであって、以下:
第1の被覆により実質的に取り囲まれる少なくとも第1の基板であって、該第1の被覆が、第1の前方表面電極および第1の後方表面電極を備える、第1の基板;
第2の被覆により実質的に取り囲まれる少なくとも第2の基板であって、該第2の被覆は、第2の前方表面電極および第2の後方表面電極を備え、該第1の後方表面電極は、該第2の前方表面電極と電気接触し、該第1の前方表面電極は、該第2の後方表面電極と電気接触する、第2の基板;
該第1の前方表面電極と電気接触する少なくとも第1のリード線;ならびに
該第1の後方表面電極と電気接触する少なくとも第2のリード線、
を備える、圧電アセンブリ。 - 前記少なくとも第1のリード線が、前記少なくとも第2のリード線と同一平面の表面にある、請求項24に記載のアセンブリ。
- 前記第1の前方表面電極と接触したバッキング材料をさらに備える、請求項25に記載のアセンブリ。
- 前記第2の後方表面電極と面した関係にある少なくとも1つの音響整合層をさらに備える、請求項26に記載のアセンブリ。
- 圧電アセンブリであって、以下:
第1の電導性頂部被覆および第1の電導性底部被覆を有する少なくとも第1の基板であって、該第1の頂部被覆が、第1の前方表面電極を備え、該第1の底部被覆が第1の後部表面電極を備え、該第1の前方表面電極が該第1の後部表面電極と電気的に絶縁される、少なくとも第1の基板;
該第1の頂部被覆と電気接触する第1のリード線;
第2の電導性頂部被覆および第2の電導性底部被覆を有する少なくとも第2の基板であって、該第2の頂部被覆が第2の前方表面電極および第2の底部被覆を備え、そして該第2の底部被覆が第2の後部表面電極を備え、該第2の前方表面電極が該第2の後部表面電極と電気的に絶縁され、該第2の頂部被覆が該第1の底部被覆と面した関係にある、少なくとも第2の基板;ならびに
該第2の頂部被覆および該第1の底部被覆と電気接触している少なくとも第2のリード線、
を備える、圧電アセンブリ。 - 請求項28に記載のアセンブリであって、以下:
第3の電導性頂部被覆および第3の電導性底部被覆を有する少なくとも第3の基板であって、該第3の頂部被覆が第3の前方表面電極を備え、そして該第3の底部被覆が第3の後部表面電極を備え、該第3の前方表面電極が該第3の後方表面電極と電気的に絶縁され、該第3の頂部被覆が前記第2の底部被覆と面した関係にある、第3の基板;ならびに
該第3の頂部被覆と電気接触している少なくとも第3のリード線、
をさらに備える、アセンブリ。 - 前記第3の後方表面電極と面した関係にある少なくとも1つの音響整合層をさらに備える、請求項29に記載のアセンブリ。
- 前記第3の後方表面電極と電気接触している少なくとも第3のリード線をさらに備える、請求項30に記載のアセンブリ。
- 圧電アセンブリであって、該アセンブリは、以下:
第1のインピーダンスを有する第1の圧電基板であって、該第1の圧電基板が電導性の第1の被覆により実質的に取り囲まれ、該第1の被覆が第1の電極および第2の電極を上部に形成し、該第1の電極が該第2の電極と電気的に絶縁され、該第1の電極が該第1の基板の周りに伸びるラップアラウンド端部をさらに備える、第1の圧電基板;ならびに
第2のインピーダンスを有する第2の圧電基板であって、該第2の基板が第2の電導性被覆により実質的に取り囲まれ、該第2の被覆が第3の電極および第4の電極を上部に形成し、該第3の電極が該第4の電極と電気的に絶縁され、該第2の基板が該第2の基板の周りに延びるラップアラウンド端部をさらに備える、第2の圧電基板;
を備え、そして該第1の圧電基板は、該第2の圧電基板に結合され、該第2の電極は、該第3の電極により電気的に影響され、その結果該第1のインピーダンスおよび該第2のインピーダンスの合計インピーダンスが該第1のインピーダンス未満である、圧電アセンブリ。 - 前記第1の基板が、接着電導性接合材料により前記第2の基板に結合される、請求項32に記載のアセンブリ。
- 前記第1の基板と電気接触している少なくとも第1のリード線、および前記第2の基板と電気接触している少なくとも第2のリード線をさらに備える、請求項33のアセンブリ。
- 前記第1のリード線が、前記第2のリード線と同一平面の表面にある、請求項34に記載のアセンブリ。
- 請求項35に記載のアセンブリであって、第3のインピーダンスを有する第3の圧電基板をさらに備え、該第3の基板が第3の電導性被覆により実質的に取り囲まれ、該第3の被覆は第5の電極および第6の電極を上部に形成し、該第5の電極が該第6の電極と電気的に絶縁され、該第3の基板が、該第3の基板の周りに延びるラップアラウンド端部をさらに備え、前記第2の圧電基板が該第3の圧電基板に結合され、前記第4の電極が該第5の電極により電気的に影響され、前記第1のインピーダンス、第2のインピーダンスおよび第3のインピーダンスの合計のインピーダンスが、該第1のインピーダンス未満であ る、アセンブリ。
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