JP3930118B2

JP3930118B2 - Piezoelectric element and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3930118B2
Application number: JP27758497A
Authority: JP
Inventors: 新一蔦木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JPH11113906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置の超音波振動子を形成する圧電素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野においては、超音波振動子から生体組織内に超音波パルスを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを、同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受信して、この超音波パルスを送受信する方向を徐々にずらすことによって、生体内の複数の方向から収集した情報を可視像の超音波断層画像として表示する超音波診断装置が、従来より種々提案されている。
【０００３】
例えば、実開昭６２−１２７１９６号公報には１つの超音波探触子で各診断領域について良質な画質の超音波画像が得られるようにするために、圧電振動子の超音波放射方向の厚さ寸法が連続的に変化するように円弧状に形成した超音波探触子が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６０−２４７１５９号公報には平凹面形状や平凸面形状にして有効な広帯域化が実現できるようにするため、有機物中に多数の柱状圧電体が埋め込まれた構造の複合圧電体を用いた超音波探触子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実開昭６２−１２７１９６号公報及び特開昭６０−２４７１５９号公報に開示されている超音波探触子では平板の圧電体に所望の曲率の凹状曲面を形成する際、図９に示すように凹状曲面９１と側面９２，９３とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法（Ｈ）にばらつきが生じ、すなわち高さ寸法（Ｈ）を精度良く加工することが難しく、超音波探触子の超音波特性がばらつくという問題があった。また、加工の際や保管中などにエッジ面が欠けたり、割れたりして歩留りが悪いという問題があった。さらに、湾曲面に信号電極を設けた際、配線面が湾曲形状になっていることにより信号線を信号電極に配線する際の作業性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電素子は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の機械加工を施して形成された圧電素子であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明による圧電素子の製造方法は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の加工を施すことにより圧電素子を製造する方法であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明による圧電素子の構成によれば、残存する平面によって配線作業性が向上すると共に、エッジ先端の欠けや割れがなくなり、エッジ先端から底面までの高さ寸法の精度が向上する。
【００１０】
また、本発明による圧電素子の製造方法によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法の加工精度が良く、寸法のばらつきやかけなどの不良の発生が少なくなって歩留りが向上すると共に、超音波振動子の超音波特性が安定する。
【００１１】
【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ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図、図２は圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図、図３は本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように本実施形態の圧電素子１は、例えばジルコン酸チタン酸塩又はチタン酸塩等の平板状部材の圧電セラミックの高さ寸法ｈ，幅寸法ｗ及び長さ寸法ｌを角出しして予め所定寸法に加工したものであり、この直方体に加工された圧電素子１に後述する平面部４ａ，４ｂを残存させて、二点鎖線に示すような凹状曲面（以下曲面とも記載する）２を形成するようにしている。すなわち、曲面２を設けた圧電素子１に平面部４ａ，４ｂが残存することによって、従来の圧電素子で形成されていた凹状曲面と側面とで形成されたエッジ部をなくして、圧電素子１の高さ寸法ｈを高精度にしたものである。
【００１３】
前記圧電素子１に凹状曲面２を形成する際、まず砥石に凹状曲面の曲率半径（Ｒ）に対応するアール付けをし、この圧電素子１の対向する二平面３ａ，３ｂの少なくとも一方の平面側を研削していく。すると、同図（ｂ）に示すように第１平面３ａに交わるように略円筒面形状の凹状曲面２が形成されていく。そして、所定の曲面２が形成されたとき、この曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存した圧電素子１になる。
【００１４】
図２に示すように前記凹状曲面２を加工した圧電素子１の第１平面３ａ側及び第２平面３ｂ側の両面にそれぞれ第１電極１１及び第２電極１２を、例えば金や銀等を焼付けや蒸着、スパッタ等によって形成する。この圧電素子１に形成される第１電極１１及び第２電極１２の形成位置には以下に示す形態がある。
【００１５】
圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の一例として図２（ａ）に示すものがある。本図の圧電素子１Ａは、第１電極１１を第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成し、第２電極１２を前記曲面２を設けた第１平面３ａに対向する第２平面３ｂの表面上に前記第１電極１１に対して電気的に別体に形成している。
【００１６】
また、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の他の例である同図（ｂ）に示す圧電素子１Ｂでは、第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成した第１電極１１の一端部を一側面５ａまで延設し、第２平面３ｂの表面に形成した前記第１電極１１に対して電気的に別体な第２電極１２の一端部を他側面５ｂの表面まで延設している。
【００１７】
さらに、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の別の例である同図（ｃ）に示す圧電素子１Ｃでは、前記同図（ｂ）で他側面５ｂまで延設させた第２電極１２の一端部をさらに延伸させて前記第１電極１１が形成されている第１平面３ａまで延設している。すなわち、第１平面３ａに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第１平面上で前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体になっている。
【００１８】
又、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２のまた別の例である同図（ｄ）に示す圧電素子１Ｄでは、前記同図（ｂ）で一側面５ａまで延設させた第１電極１１の一端部を更に延伸させて前記第２電極１２が形成されている第２平面３ｂまで延設している。すなわち、第２平面３ｂに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第２平面上で前記第１電極１１と前記第２電極とは電気的に別体になっている。
【００１９】
図３を参照して超音波振動子１０の１例を説明する。
同図（ａ）に示す超音波振動子１０Ａは、前記図２（ｃ）に示した圧電素子１Ｃを複数配設して第２平面３ｂ側が超音波放射面になるように形成したものであり、これらの圧電素子１Ｃに形成されている曲面２側にフェライト入りのポリクロロプレンゴム，タングステン粉末入りのエポキシ樹脂等の弾性体を成形した超音波吸収体１３を設けている。また、前記圧電素子１Ｃの第１平面３ａに延設した全ての第２電極１２にはグランド線となる例えば１枚の燐青銅板等で形成したアース導体１４の先端部平面が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２０】
一方、前記圧電素子１Ｃに形成されている第２平面３ｂ側にはマコールガラスからなる第１整合層１５及びポリイミド樹脂部材等からなる第２整合層１６を介してシリコンやエポキシ等、樹脂製の音響レンズ１７を配設している。この音響レンズ１７は、シリコン樹脂で形成した場合は凸レンズであり、エポキシ樹脂で形成した場合には凹レンズである。また、前記第１平面３ａの第１電極１１にはフレキシブルプリント基板に配設された銅パターン等の信号導体１８が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２１】
このように、超音波振動子を構成する圧電素子に凹状曲面を形成する際、予め平板状の圧電素子を所定の寸法に加工し、この圧電素子に平面部が残存するように所定の曲率半径の凹状曲面を形成することにより寸法精度が安定し、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部がなくなることにより歩留りが向上して超音波特性の安定した圧電素子を確実に量産することができる。
【００２２】
また、圧電素子の一平面の表面に電気的に別体な第１電極と第２電極とを設けたことによって、第１電極と信号導体とを電気的に接続するための配線作業及び第２電極とアース導体とを電気的に接続するための配線作業を容易に行うことができる。
【００２３】
さらに、超音波放射面側にアース導体を配置することなく、またそれぞれの電極に接続する信号導体とアース導体とを対称な位置関係で配置したことにより、音場の偏りを解消することができる。このことによって、超音波受信の特性が向上する。
【００２４】
又、圧電素子に平面部を形成することによって圧電素子の面積が増大する一方、前記圧電素子に形成した平面部が厚肉部であるため、この平面部から低周波側の超音波が出射されて、超音波振動子から遠い位置での感度を向上させることができる。
【００２５】
なお、同図（ｂ）に示す超音波振動子１０Ｂは、前記図２（ｄ）に示した圧電素子１Ｄを複数配設して第１平面３ａ側が超音波放射面になるように形成したものであり、この圧電素子１Ｄの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２側に音響レンズ１７を配設することなくエポキシ樹脂等からなる音響整合層１９だけを設けている。そして、前記圧電素子１Ｃの第２平面３ｂに延設した全ての第１電極１１にアース導体１４が接続され、前記第２平面３ｂの第２電極１２に信号導体１８を電気的に接続して超音波振動子１０Ｂを構成している。このことによって、音響レンズによる超音波の減衰がなくなって感度の良い超音波振動子を構成することができる。その他の作用及び効果は同図（ａ）に示した超音波振動子１０Ａと同様である。なお、幾何学的な超音波の収束位置は圧電素子１に形成する曲面２の曲率半径によって設定される。また、音響整合層は複数層になっていてもよい。
【００２６】
また、図４に示すように圧電素子１に縦・横方向に延びる複数の分割溝２１を設け、この分割溝２１中にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して圧電素子１Ｅを構成することにより、圧電素子１の音響インピーダンスを下げて、生体の有する音響インピーダンスに近づけることができる。
【００２７】
このように、圧電素子に形成した分割溝に樹脂部材を充填して音響インピーダンスを生体の有する音響インピーダンスに近づけることによって、超音波振動子から出射される超音波が生体に入り易くすることができる。
【００２８】
前記圧電素子１は、略直方体形状に限定されるものではなく、図５（ａ），（ｂ）に示すように円板形状の圧電素子１Ｆの中央部に凹状曲面２ａを形成し、この凹状曲面２ａの周囲に平面部４ｃを残存させたものであっても良い。
【００２９】
このように、円板形状の圧電素子に上述の実施形態と同様に平面部を残存させたことにより、凹状曲面の形成時に寸法精度を確保できなくなるなどの不具合を解消することができる。その他の作用及び効果は上述の実施形態と同様である。
【００３０】
図６に示すように前記円板状圧電素子１Ｆを用いた超音波振動子１０Ｃは、前記図５に示した圧電素子１Ｆを金属製のハウジング３１内に配設して構成したものであり、この圧電素子１Ｆには前記図２（ａ）に示すように第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に設けた電気的に一体な第１電極１１及びこの第１平面３ａに対向する第２平面３ｂに設けた第２電極１２が設けられている。なお、前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体であり、第１電極１１が設けられている第１平面３ａ側が超音波放射面になっている。
【００３１】
前記ハウジング３１内に配設されている圧電素子１Ｆの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２ａを形成した第１平面３ａ側にハウジング３１の先端面を覆うように整合層１９を設けている。また、第２平面３ｂの第２電極１２に信号線からなる信号導体１８を接続し、第１平面３ａの第１電極１１にグランド線となるアース導体１４の一端部を接続している。
【００３２】
なお、符号３２は第１電極１１と第２電極１２との短絡を防止するための樹脂製の絶縁層であり、超音波吸収体１３及び圧電素子１Ｆのそれぞれ外周に設けられている。また、このアース導体１４の他端部はハウジング３１の外表面に接続されている。さらに、前記信号導体１８には図示しない超音波診断装置の超音波送受信部から延出する同軸ケーブルの芯線が接続され、前記同軸ケーブルのシールド線はハウジングに接続されている。
【００３３】
ここで、図７を参照して分割溝に樹脂部材を充填して生体の有する音響インピーダンスに近づけた圧電素子１Ｅの一製造方法の各工程を説明する。
まず、同図（ａ）に示すように所定寸法に加工された圧電素子１の第１平面３ａに予備電極４１を設け、第２平面３ｂに第２電極１２を設け、両電極４１,１２に高電圧を印可して分極しておく。
【００３４】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の例えば第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって所定ピッチで複数の分割溝２１，…,２１を切削していく。これら分割溝２１は圧電素子１の一部が残るように、すなわち前記第２電極１２に至る手前まで切削して形成されている。
【００３５】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した分割溝２１，…，２１にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して、前記分割溝２１，…，２１を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した平面部４ａ，４ｂに設けた予備電極４１を除去して、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００３６】
このように、圧電素子に複数の分割溝を形成し、この分割溝を樹脂部材で埋めた後、第１平面に平面部が残存するように凹状曲面を形成することによって、加工中の欠けや割れの発生がなくなる共に、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部をなくして歩留りの向上及び寸法精度が向上を図ることができる。このことによって、生体の有する音響インピーダンスに近く、超音波特性の安定した圧電素子を効率良く生産することができる。
【００３７】
また、凹状曲面を形成する際、圧電素子に設けられている予備電極及び分割溝を埋めている樹脂部材及び圧電素子を一度に削るので、圧電素子の平面部及び曲面の表面に残存樹脂がなくなって、平面部及び曲面に第１電極を形成する際に発生する残存樹脂による不具合を解消することができる。残存樹脂があると電極の付着強度が低下し剥がれやすくなるが、樹脂がないので付着強度が向上する。このことにより、電極の付着強度が安定して、より超音波特性の安定した圧電素子の生産効率が向上する。
【００３８】
図８を参照して圧電素子１Ｅの他の製造方法の各工程を説明する。
本製造方法においてはまず、同図（ａ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ及び第２平面３ｂにそれぞれ予備電極４１を設け、両平面３ａ，３ｂの予備電極４１に高電圧を印可して分極したものを、エレクトロンワックスなどの固定用樹脂４２に例えば圧電素子１の第２平面３ｂ側を一体的に固定する。
【００３９】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって固定用樹脂４２に到達するまで切削溝４３を形成して、所定ピッチで圧電素子１を複数に分割する。
【００４０】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した切削溝４３，…，４３に上述と同様に樹脂部材２２を充填して、前記切削溝４３，…，４３を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した予備電極４１を除去する。そして、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設ける。
【００４１】
次に、同図（ｆ）に示すように前記第２平面３ｂ側に固定されていた固定用樹脂４２を溶融させる。すると、前記切削溝４３に充填されていた樹脂部材２２が第２平面３ｂ側から突出する。また、前記第１平面３ａ側の凹状曲面２内に樹脂部材２２などを充填して、この凹状曲面２を埋め、前記凹状曲面２側を下側にして突出した樹脂部材２２及び予備電極４１を除去した後、同図（ｇ）に示すように第２電極１２を第２平面３ｂの表面に焼付けや蒸着、スパッタにより設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００４２】
このように、図７で示した製造方法で形成した分割溝の代わりに、本製造方法においては圧電素子を完全に分割する切削溝を形成したことにより、分割溝形成時に残こる圧電素子残存部によって発生する不要振動の発生をなくすことができる。
【００４３】
また、第１平面に形成した凹状曲面を樹脂部材で埋めることによって、第２平面側を加工する際、凹状曲面を形成した第１平面の強度が低下することを防止することができると共に、この凹状曲面を埋める樹脂部材を適宜選択しておくことにより、凹状曲面を埋めた樹脂部材を整合層として使用することができる。その他の作用及び効果は前記第１製造方法と同様である。
【００４４】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４５】
［付記］
（１）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子。
【００４６】
（２）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、
この曲面及び前記曲面を形成した一方の平面の表面に電気的に一体な第１電極を設け、
他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子。
【００４７】
（３）前記第１電極を設けた一方の平面側まで前記第２電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４８】
（４）前記第２電極を設けた他方の平面側まで前記第１電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４９】
（５）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が円筒面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５０】
（６）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が球面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５１】
（７）前記圧電素子に複数の溝を形成し、前記溝内に樹脂部材を充填した付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５２】
（８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５３】
（９）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、この曲面及び前記曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を形成し、他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５４】
（１０）前記第１電極を設けた平面側まで前記第２電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５５】
（１１）前記第２電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
一方の平面側に設けた第１電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第２電極にアース用導体を接続した付記１０記載の超音波振動子。
【００５６】
（１２）前記第２電極を設けた平面側まで前記第１電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５７】
（１３）前記第１電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
前記一方の平面に対向する平面側に設けた第２電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第１電極にアース用導体を接続した付記１２記載の超音波振動子。
【００５８】
（１４）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成した曲面が円筒面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００５９】
（１５）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に形成した曲面が球面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６０】
（１６）前記圧電素子を複数配設した付記８ないし付記１５記のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６１】
（１７）前記圧電素子に複数の溝が形成され、この溝内に樹脂部材が充填されている付記８ないし付記１６のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６２】
（１８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【００６３】
（１９）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６４】
（２０）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記第１電極と電気的に別体な第２電極を前記曲面を形成した平面に対向する他方の平面側に設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６５】
（２１）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が円筒面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６６】
（２２）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が球面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６７】
（２３）対向する二平面を有する平板状圧電素子の一方の平面を固定用樹脂に固定する工程と、
前記他方の平面側から一方の平面を経て固定用樹脂に至る切削溝を複数形成して圧電素子を分割する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記他方の平面側に、平面の一部が残存するように、この平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記固定用樹脂から前記圧電素子を取り外す工程と、
前記固定用樹脂を取り除いたことにより前記一方の平面側から突出した樹脂部材を除去する工程と、
この一方の平面上に前記第１電極と電気的に別体な第２電極を設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６８】
（２４）前記平面に形成する曲面が円筒面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００６９】
（２５）前記平面に形成する曲面が球面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図
【図２】圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図
【図３】本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図４】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子を示す説明図
【図５】圧電素子の他の形状例を示す説明図
【図６】図６に示した圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図７】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の１例を示す説明図
【図８】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の他の例を示す説明図
【図９】従来の圧電素子を示す図
【符号の説明】
１…圧電素子
２…凹状曲面（曲面）
３ａ…第１平面
３ｂ…第２平面
４ａ，４ｂ…平面部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric element that forms an ultrasonic transducer of an ultrasonic diagnostic apparatus and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In the medical field, an ultrasonic pulse is repeatedly transmitted from an ultrasonic transducer into a living tissue, and an echo of the ultrasonic pulse reflected from the living tissue is received by an ultrasonic transducer that is provided separately or separately. Various ultrasonic diagnostic apparatuses that display information collected from a plurality of directions in a living body as a visible ultrasonic tomographic image by gradually shifting the transmission / reception direction of the ultrasonic pulses have been proposed. Yes.
[0003]
For example, in Japanese Utility Model Publication No. 62-127196, the thickness of the piezoelectric vibrator in the ultrasonic radiation direction is set so that a single ultrasonic probe can obtain a high-quality ultrasonic image for each diagnostic region. An ultrasonic probe is disclosed which is formed in an arc shape so that the length dimension changes continuously.
[0004]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 60-247159 discloses a composite piezoelectric body having a structure in which a large number of columnar piezoelectric bodies are embedded in an organic material in order to realize an effective broadband by using a plano-concave shape or a plano-convex shape. An ultrasonic probe using a probe is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ultrasonic probe disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-127196 and Japanese Patent Laid-Open No. 60-247159, when a concave curved surface having a desired curvature is formed on a flat piezoelectric body, FIG. As shown, the height dimension (H) from the edge tip to the bottom surface formed by the concave curved surface 91 and the side surfaces 92, 93 varies, that is, it is difficult to process the height dimension (H) with high accuracy. There is a problem that the ultrasonic characteristics of the acoustic probe vary. In addition, there is a problem in that the yield is poor due to chipping or cracking of the edge surface during processing or storage. Further, when the signal electrode is provided on the curved surface, the workability when wiring the signal line to the signal electrode is lowered due to the curved shape of the wiring surface.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can accurately process the height dimension from the edge tip to the bottom formed by the concave curved surface and the side surface of the piezoelectric element, improve the yield, and perform wiring work. An object of the present invention is to provide a piezoelectric element capable of improving the performance and a method for manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A piezoelectric element according to the present invention is a piezoelectric element formed by performing predetermined machining on a rectangular parallelepiped plate-shaped member that has been previously processed according to predetermined dimensions of height h, width w, and length l. A curved surface having a predetermined curvature intersecting with the plane in a line segment is formed on one plane side of the two planes facing each other with the height h in the flat plate member, and the curved surface is formed on the side where the curved surface is formed. In the plane, two plane portions where the height h is constant are formed on both sides in the width w direction from the line segment where the curved surface and the plane intersect.
[0008]
The method for manufacturing a piezoelectric element according to the present invention is a method for manufacturing a piezoelectric element by performing predetermined processing on a rectangular parallelepiped flat member previously processed according to predetermined dimensions of height h, width w and length l. In addition, a curved surface having a predetermined curvature intersecting with the plane in a line segment is formed on one of the two planes facing each other with the height h in the flat plate member, and the curved surface is formed. Two planar portions having a constant height h are formed on both sides in the width w direction from a line segment where the curved surface and the plane intersect in the plane on the formed side.
[0009]
According to the configuration of the piezoelectric element of the present invention , the wiring workability is improved by the remaining plane, and the chipping and cracking of the edge tip are eliminated, and the accuracy of the height dimension from the edge tip to the bottom surface is improved.
[0010]
In addition, according to the method for manufacturing a piezoelectric element according to the present invention , the processing accuracy of the height dimension from the tip of the edge formed by the concave curved surface and the side surface of the piezoelectric element to the bottom surface is good, and there are defects such as dimensional variations and defects. The generation is reduced and the yield is improved, and the ultrasonic characteristics of the ultrasonic transducer are stabilized.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 3 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of the piezoelectric element, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of arrangement of two types of electrodes provided on the piezoelectric element, and FIG. It is explanatory drawing which shows an example of the ultrasonic transducer | vibrator using the piezoelectric element of embodiment.
[0012]
As shown in FIG. 1 (a), the piezoelectric element 1 of this embodiment includes a height dimension h, a width dimension w, and a length dimension l of a piezoelectric ceramic plate material such as zirconate titanate or titanate. Are flattened and processed into a predetermined size in advance, and the flat surface portions 4a and 4b described later are left in the piezoelectric element 1 processed into a rectangular parallelepiped so that a concave curved surface as shown by a two-dot chain line (hereinafter also referred to as a curved surface). 2) is formed. That is, the planar portions 4a and 4b remain in the piezoelectric element 1 provided with the curved surface 2, thereby eliminating the edge portion formed by the concave curved surface and the side surface formed by the conventional piezoelectric element, and the piezoelectric element 1. The height dimension h is made highly accurate.
[0013]
When the concave curved surface 2 is formed on the piezoelectric element 1, first, the grindstone is rounded corresponding to the radius of curvature (R) of the concave curved surface, and at least one plane side of the two planes 3 a and 3 b facing the piezoelectric element 1. Grinding. Then, as shown in FIG. 2B, the concave curved surface 2 having a substantially cylindrical surface shape is formed so as to intersect the first plane 3a. When the predetermined curved surface 2 is formed, the piezoelectric element 1 is obtained in which the flat portions 4a and 4b remain at both ends of the curved surface 2.
[0014]
As shown in FIG. 2, the first electrode 11 and the second electrode 12, for example, gold or silver, are baked on both sides of the first flat surface 3a side and the second flat surface 3b side of the piezoelectric element 1 processed with the concave curved surface 2, respectively. Or by vapor deposition or sputtering. The formation positions of the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the piezoelectric element 1 have the following forms.
[0015]
An example of the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the piezoelectric element 1 is shown in FIG. In the piezoelectric element 1A of this figure, the first electrode 11 is electrically formed integrally on the surface of the first plane 3a and the surface of the curved surface 2, and the second electrode 12 is opposed to the first plane 3a provided with the curved surface 2. On the surface of the second flat surface 3b, the first electrode 11 is electrically formed separately.
[0016]
Further, in the piezoelectric element 1B shown in FIG. 5B, which is another example of the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the piezoelectric element 1, the surface of the first plane 3a and the surface of the curved surface 2 are electrically connected. One end portion of the first electrode 11 formed integrally extends to one side surface 5a, and one end portion of the second electrode 12 electrically separated from the first electrode 11 formed on the surface of the second plane 3b. Is extended to the surface of the other side surface 5b.
[0017]
Furthermore, in the piezoelectric element 1 C shown in FIG. 7C, which is another example of the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the piezoelectric element 1, the piezoelectric element 1 C extends to the other side surface 5 b in FIG. One end of the second electrode 12 is further extended to extend to the first flat surface 3a on which the first electrode 11 is formed. That is, the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged on the first plane 3a. At this time, the first electrode 11 and the second electrode 12 are electrically separated on the first plane.
[0018]
In addition, in the piezoelectric element 1D shown in FIG. 4D, which is another example of the first electrode 11 and the second electrode 12 formed on the piezoelectric element 1, it is extended to one side surface 5a in FIG. Further, one end of the first electrode 11 is further extended to extend to the second plane 3b on which the second electrode 12 is formed. That is, the first electrode 11 and the second electrode 12 are arranged on the second plane 3b. At this time, the first electrode 11 and the second electrode are electrically separated on the second plane.
[0019]
An example of the ultrasonic transducer 10 will be described with reference to FIG.
An ultrasonic transducer 10A shown in FIG. 10A is formed by arranging a plurality of piezoelectric elements 1C shown in FIG. 2C so that the second plane 3b side is an ultrasonic radiation surface. The ultrasonic absorber 13 formed by molding an elastic body such as polychloroprene rubber containing ferrite or epoxy resin containing tungsten powder is provided on the curved surface 2 side formed in the piezoelectric element 1C. Further, the tip end plane of the ground conductor 14 formed of, for example, one phosphor bronze plate or the like serving as a ground line is soldered or conductive on all the second electrodes 12 extending on the first plane 3a of the piezoelectric element 1C. Are electrically connected by the adhesive.
[0020]
On the other hand, the second flat surface 3b formed on the piezoelectric element 1C is made of resin such as silicon or epoxy via a first matching layer 15 made of Macor glass and a second matching layer 16 made of a polyimide resin member or the like. An acoustic lens 17 is provided. The acoustic lens 17 is a convex lens when formed of silicon resin, and is a concave lens when formed of epoxy resin. A signal conductor 18 such as a copper pattern disposed on the flexible printed circuit board is electrically connected to the first electrode 11 on the first plane 3a by soldering or a conductive adhesive.
[0021]
Thus, when the concave curved surface is formed in the piezoelectric element constituting the ultrasonic transducer, a flat plate-shaped piezoelectric element is processed in advance to a predetermined dimension, and a predetermined radius of curvature is set so that a plane portion remains on the piezoelectric element. By forming the concave curved surface, the dimensional accuracy is stabilized, and since the edge portion formed by the concave curved surface and the side surface is eliminated, the yield is improved and the piezoelectric element having stable ultrasonic characteristics can be reliably mass-produced. .
[0022]
Further, by providing the first electrode and the second electrode which are electrically separate from each other on the surface of the one plane of the piezoelectric element, the wiring work for electrically connecting the first electrode and the signal conductor and the second Wiring work for electrically connecting the electrode and the ground conductor can be easily performed.
[0023]
Furthermore, it is possible to eliminate the bias of the sound field without arranging the ground conductor on the ultrasonic radiation surface side and arranging the signal conductor and the ground conductor connected to each electrode in a symmetrical positional relationship. . This improves the characteristics of ultrasonic reception.
[0024]
In addition, forming the flat portion on the piezoelectric element increases the area of the piezoelectric element, while the flat portion formed on the piezoelectric element is a thick-walled portion, so low-frequency ultrasonic waves are emitted from the flat portion. Thus, the sensitivity at a position far from the ultrasonic transducer can be improved.
[0025]
The ultrasonic transducer 10B shown in FIG. 2B is formed such that a plurality of the piezoelectric elements 1D shown in FIG. 2D are arranged so that the first plane 3a side is an ultrasonic radiation surface. The ultrasonic absorber 13 is provided on the second plane 3b side of the piezoelectric element 1D, and only the acoustic matching layer 19 made of epoxy resin or the like is provided on the curved surface 2 side without providing the acoustic lens 17. The ground conductor 14 is connected to all the first electrodes 11 extending on the second plane 3b of the piezoelectric element 1C, and the signal conductor 18 is electrically connected to the second electrode 12 of the second plane 3b. The ultrasonic transducer | vibrator 10B is comprised. This eliminates the attenuation of ultrasonic waves by the acoustic lens, and can form a highly sensitive ultrasonic transducer. Other operations and effects are the same as those of the ultrasonic transducer 10A shown in FIG. The convergence position of the geometrical ultrasonic wave is set by the radius of curvature of the curved surface 2 formed on the piezoelectric element 1. The acoustic matching layer may be a plurality of layers.
[0026]
Further, as shown in FIG. 4, the piezoelectric element 1 is provided with a plurality of divided grooves 21 extending in the vertical and horizontal directions, and the divided grooves 21 are filled with a resin member 22 such as polyurethane or epoxy to constitute the piezoelectric element 1E. As a result, the acoustic impedance of the piezoelectric element 1 can be lowered to approach the acoustic impedance of the living body.
[0027]
As described above, by filling the dividing groove formed in the piezoelectric element with the resin member and bringing the acoustic impedance close to the acoustic impedance of the living body, the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer can easily enter the living body. .
[0028]
The piezoelectric element 1 is not limited to a substantially rectangular parallelepiped shape. As shown in FIGS. 5A and 5B, a concave curved surface 2a is formed at the center of a disk-shaped piezoelectric element 1F. The flat part 4c may be left around the curved surface 2a.
[0029]
As described above, by leaving the plane portion in the disk-shaped piezoelectric element in the same manner as in the above-described embodiment, it is possible to eliminate problems such as failure to ensure dimensional accuracy when forming the concave curved surface. Other operations and effects are the same as those of the above-described embodiment.
[0030]
As shown in FIG. 6, the ultrasonic transducer 10 C using the disk-shaped piezoelectric element 1 F is configured by disposing the piezoelectric element 1 F shown in FIG. 5 in a metal housing 31. As shown in FIG. 2A, the piezoelectric element 1F includes an electrically integrated first electrode 11 provided on the surface of the first plane 3a and the surface of the curved surface 2, and a second electrode facing the first plane 3a. A second electrode 12 provided on the flat surface 3b is provided. In addition, the said 1st electrode 11 and the said 2nd electrode 12 are electrically separate bodies, and the 1st plane 3a side in which the 1st electrode 11 is provided is an ultrasonic radiation surface.
[0031]
The ultrasonic absorber 13 is provided on the second plane 3b side of the piezoelectric element 1F disposed in the housing 31, and the matching layer is formed so as to cover the front end surface of the housing 31 on the first plane 3a side where the curved surface 2a is formed. 19 is provided. The signal conductor 18 made of a signal line is connected to the second electrode 12 on the second plane 3b, and one end of the ground conductor 14 serving as a ground line is connected to the first electrode 11 on the first plane 3a.
[0032]
Reference numeral 32 denotes a resin insulating layer for preventing a short circuit between the first electrode 11 and the second electrode 12, and is provided on the outer periphery of each of the ultrasonic absorber 13 and the piezoelectric element 1F. The other end of the ground conductor 14 is connected to the outer surface of the housing 31. Furthermore, a core wire of a coaxial cable extending from an ultrasonic transmission / reception unit (not shown) of the ultrasonic diagnostic apparatus is connected to the signal conductor 18, and a shield wire of the coaxial cable is connected to a housing.
[0033]
Here, with reference to FIG. 7, each process of the manufacturing method of the piezoelectric element 1E in which the dividing groove is filled with the resin member and brought close to the acoustic impedance of the living body will be described.
First, as shown in FIG. 2A, a spare electrode 41 is provided on the first plane 3a of the piezoelectric element 1 processed to a predetermined size, a second electrode 12 is provided on the second plane 3b, Apply high voltage to polarize.
[0034]
Next, as shown in FIG. 3B, the plurality of divided grooves 21,..., 21 are cut at a predetermined pitch from the piezoelectric element 1 from, for example, the first flat surface 3a side by a diamond cutter or a laser. These dividing grooves 21 are formed by cutting so that a part of the piezoelectric element 1 remains, that is, before reaching the second electrode 12.
[0035]
Next, as shown in FIG. 2C, the plurality of divided grooves 21,..., 21 are filled with a resin member 22 such as polyurethane or epoxy, and the divided grooves 21,. In this state, the preliminary electrode 41, the resin member 22, and the piezoelectric element 1 are cut together to form a concave curved surface 2 having a predetermined radius of curvature (R) as shown in FIG. At this time, the flat portions 4a and 4b remain at both ends of the concave curved surface 2. Thereafter, the spare electrode 41 provided on the remaining flat portions 4a and 4b is removed, and the first electrode 11 is baked, vapor-deposited and sputtered on the flat portions 4a and 4b and the curved surface 2 as shown in FIG. The piezoelectric element 1E is provided.
[0036]
In this way, by forming a plurality of dividing grooves in the piezoelectric element, filling the dividing grooves with a resin member, and forming a concave curved surface so that a flat portion remains on the first plane, chipping during processing can be reduced. The generation of cracks can be eliminated, and the edge formed by the concave curved surface and the side surface can be eliminated to improve the yield and improve the dimensional accuracy. This makes it possible to efficiently produce a piezoelectric element that is close to the acoustic impedance of a living body and has stable ultrasonic characteristics.
[0037]
In addition, when forming the concave curved surface, the preliminary electrode provided on the piezoelectric element, the resin member filling the dividing groove, and the piezoelectric element are scraped at a time, so there is no residual resin on the flat surface of the piezoelectric element and the surface of the curved surface. Thus, it is possible to eliminate problems caused by the residual resin that occurs when the first electrode is formed on the flat surface and the curved surface. If there is a residual resin, the adhesion strength of the electrode will be reduced and will be easily peeled off, but the adhesion strength will be improved because there is no resin. This stabilizes the adhesion strength of the electrodes and improves the production efficiency of piezoelectric elements with more stable ultrasonic characteristics.
[0038]
With reference to FIG. 8, each process of the other manufacturing method of the piezoelectric element 1E is demonstrated.
In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 2A, the spare electrode 41 is provided on each of the first plane 3a and the second plane 3b of the piezoelectric element 1, and a high voltage is applied to the spare electrode 41 on both the planes 3a and 3b. For example, the second flat surface 3b side of the piezoelectric element 1 is integrally fixed to the fixing resin 42 such as electron wax.
[0039]
Next, as shown in FIG. 2B, a cutting groove 43 is formed from the first flat surface 3a side of the piezoelectric element 1 until it reaches the fixing resin 42 by a diamond cutter or a laser, and the piezoelectric element 1 is formed at a predetermined pitch. Is divided into multiple parts.
[0040]
Next, as shown in FIG. 5C, the resin grooves 22 are filled in the plurality of formed grooves 43,..., 43 as described above, and the grooves 43,. In this state, the preliminary electrode 41, the resin member 22, and the piezoelectric element 1 are cut together to form a concave curved surface 2 having a predetermined radius of curvature (R) as shown in FIG. At this time, the flat portions 4a and 4b remain at both ends of the concave curved surface 2. Thereafter, the remaining spare electrode 41 is removed. And as shown in the figure (e), the 1st electrode 11 is provided in plane part 4a, 4b and the curved surface 2 by baking, vapor deposition, and a sputter | spatter.
[0041]
Next, as shown in FIG. 5F, the fixing resin 42 fixed on the second plane 3b side is melted. Then, the resin member 22 filled in the cutting groove 43 protrudes from the second plane 3b side. Further, the concave curved surface 2 on the first plane 3a side is filled with a resin member 22 and the like, and the concave curved surface 2 is filled, and the resin member 22 and the spare electrode 41 protruding with the concave curved surface 2 side down are provided. After the removal, as shown in FIG. 5G, the second electrode 12 is provided on the surface of the second plane 3b by baking, vapor deposition, or sputtering to form the piezoelectric element 1E.
[0042]
In this way, instead of the dividing grooves formed by the manufacturing method shown in FIG. 7, in this manufacturing method, the cutting grooves that completely divide the piezoelectric elements are formed, so that the piezoelectric element remaining portion remaining when the dividing grooves are formed The generation | occurrence | production of the unnecessary vibration which generate | occur | produces by can be eliminated.
[0043]
Further, by filling the concave curved surface formed on the first plane with the resin member, when processing the second plane side, it is possible to prevent the strength of the first plane forming the concave curved surface from being lowered, and this By appropriately selecting a resin member filling the concave curved surface, the resin member filling the concave curved surface can be used as the matching layer. Other operations and effects are the same as those in the first manufacturing method.
[0044]
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
[0045]
[Appendix]
(1) A piezoelectric element in which a curved surface intersecting this plane is formed on at least one plane side of two opposing planes.
[0046]
(2) On at least one plane side of two opposing planes, a curved surface intersecting with this plane is formed,
A first electrode that is electrically integrated is provided on the surface of the curved surface and one flat surface that forms the curved surface,
A piezoelectric element in which a second electrode electrically separate from the first electrode is provided on the surface of the other plane.
[0047]
(3) The piezoelectric element according to supplementary note 2, wherein the second electrode is extended to one plane side on which the first electrode is provided.
[0048]
(4) The piezoelectric element according to appendix 2, wherein the first electrode is extended to the other plane side on which the second electrode is provided.
[0049]
(5) The piezoelectric element according to appendix 1 or appendix 2, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a cylindrical surface.
[0050]
(6) The piezoelectric element according to appendix 1 or appendix 2, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a spherical shape.
[0051]
(7) The piezoelectric element according to appendix 1 or appendix 2, wherein a plurality of grooves are formed in the piezoelectric element, and the groove is filled with a resin member.
[0052]
(8) A piezoelectric element having a curved surface intersecting with this plane is provided on at least one plane side of two opposing planes,
An ultrasonic transducer in which an acoustic matching layer is provided on the ultrasonic radiation direction side of the piezoelectric element and an ultrasonic absorption layer is provided on the other side.
[0053]
(9) Forming a curved surface intersecting this plane on at least one plane side of the two opposing planes, forming a first electrode electrically integrated on the curved surface and the surface of the plane forming the curved surface, A piezoelectric element provided with a second electrode electrically separate from the first electrode on a flat surface;
An ultrasonic transducer in which an acoustic matching layer is provided on the ultrasonic radiation direction side of the piezoelectric element and an ultrasonic absorption layer is provided on the other side.
[0054]
(10) The ultrasonic transducer according to appendix 9, wherein the second electrode is extended to a plane side on which the first electrode is provided.
[0055]
(11) The plane side on which the second electrode is provided is the ultrasonic radiation surface side,
The ultrasonic transducer according to appendix 10, wherein a signal conductor for supplying a signal voltage to the piezoelectric element is connected to a first electrode provided on one plane side, and a grounding conductor is connected to a second electrode extending on the plane side. .
[0056]
(12) The ultrasonic transducer according to appendix 9, wherein the first electrode is extended to a plane side on which the second electrode is provided.
[0057]
(13) The plane side on which the first electrode is provided is the ultrasonic radiation surface side,
Item 12. The signal conductor for supplying a signal voltage to the piezoelectric element is connected to the second electrode provided on the plane side facing the one plane, and the grounding conductor is connected to the first electrode extending on the plane side. Ultrasonic transducer.
[0058]
(14) The ultrasonic transducer according to any one of appendices 8 to 13, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a cylindrical surface.
[0059]
(15) The ultrasonic transducer according to any one of appendices 8 to 13, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a spherical shape.
[0060]
(16) The ultrasonic transducer according to any one of appendices 8 to 15, wherein a plurality of the piezoelectric elements are arranged.
[0061]
(17) The ultrasonic transducer according to any one of appendices 8 to 16, wherein a plurality of grooves are formed in the piezoelectric element, and the grooves are filled with a resin member.
[0062]
(18) A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising a step of forming a curved surface that intersects a plane on at least one plane side of two opposing planes so that a part of the plane remains.
[0063]
(19) forming a plurality of dividing grooves in a plate-like piezoelectric element having two opposing flat surfaces;
Filling the groove with a resin member;
Forming a curved surface that intersects the plane so that a part of the plane remains on at least one plane side of the two opposing planes;
A method of manufacturing a piezoelectric element having
[0064]
(20) forming a plurality of dividing grooves in a plate-like piezoelectric element having two opposing flat surfaces;
Filling the groove with a resin member;
Forming a curved surface that intersects the plane so that a part of the plane remains on at least one plane side of the two opposing planes;
Providing an electrically integrated first electrode on the curved surface and the surface of the plane on which the curved surface is formed;
Providing a second electrode electrically separate from the first electrode on the other plane side facing the plane on which the curved surface is formed;
A method of manufacturing a piezoelectric element having
[0065]
(21) The method for manufacturing a piezoelectric element according to any one of appendix 18 to appendix 20, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a cylindrical surface.
[0066]
(22) The method for manufacturing a piezoelectric element according to any one of appendices 18 to 20, wherein the curved surface formed on at least one of the two opposing planes is a spherical shape.
[0067]
(23) fixing one plane of the flat piezoelectric element having two opposing planes to a fixing resin;
A step of dividing the piezoelectric element by forming a plurality of cutting grooves reaching the fixing resin from the other plane side through the one plane;
Filling the groove with a resin member;
Forming a curved surface that intersects with the other plane so that a part of the plane remains,
Providing an electrically integrated first electrode on the curved surface and the surface of the plane on which the curved surface is formed;
Removing the piezoelectric element from the fixing resin;
Removing the resin member protruding from the one plane side by removing the fixing resin;
Providing a second electrode electrically separate from the first electrode on the one plane;
A method of manufacturing a piezoelectric element having
[0068]
(24) The method for manufacturing a piezoelectric element according to appendix 23, wherein the curved surface formed on the plane is a cylindrical surface.
[0069]
(25) The method for manufacturing a piezoelectric element according to appendix 23, wherein the curved surface formed on the plane is a spherical shape.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the height dimension from the tip of the edge to the bottom formed by the concave curved surface and the side surface of the piezoelectric element can be processed with high accuracy, the yield is improved, and the wiring workability is improved. The piezoelectric element which can be made to be able to be made, and its manufacturing method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1 to 3 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of a piezoelectric element, and FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of two types of electrodes provided in the piezoelectric element. 3 is an explanatory view showing an example of an ultrasonic transducer using the piezoelectric element of the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory view showing a piezoelectric element close to the acoustic impedance of a living body. FIG. 5 is another shape of the piezoelectric element. FIG. 6 is an explanatory view showing an example of an ultrasonic transducer using the piezoelectric element shown in FIG. 6. FIG. 7 is an example of a method for manufacturing a piezoelectric element close to the acoustic impedance of a living body. FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of a method for manufacturing a piezoelectric element close to the acoustic impedance of a living body. FIG. 9 is a diagram showing a conventional piezoelectric element.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element 2 ... Concave curved surface (curved surface)
3a ... 1st plane 3b ... 2nd plane 4a, 4b ... Plane part

Claims

A piezoelectric element formed by performing predetermined machining on a rectangular parallelepiped flat member previously processed according to predetermined dimensions of height h, width w and length l,
The curved surface having a predetermined curvature intersecting with the plane in a line segment is formed on one flat surface of the two flat surfaces facing each other with the height h of the flat plate member. A piezoelectric element , wherein two flat portions having a constant height h are formed on both sides in the width w direction from a line segment where the curved surface and the plane intersect .

The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is made of ceramics.

  A method of manufacturing a piezoelectric element by performing predetermined processing on a rectangular parallelepiped flat member previously processed according to predetermined dimensions of height h, width w and length l,
  On the one flat surface side of the two flat surfaces facing each other with the height h in the flat plate member, a curved surface having a predetermined curvature that intersects the flat surface in a line segment is formed and the curved surface is formed Two plane portions having a constant height h are formed on both sides in the width w direction from a line segment where the curved surface and the plane intersect.
  A method of manufacturing a piezoelectric element.

The method of manufacturing a piezoelectric element according to claim 3, wherein the piezoelectric element is made of ceramics.