JP7023436B1 - 超音波トランスデューサー及びその製造方法 - Google Patents
超音波トランスデューサー及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7023436B1 JP7023436B1 JP2021565782A JP2021565782A JP7023436B1 JP 7023436 B1 JP7023436 B1 JP 7023436B1 JP 2021565782 A JP2021565782 A JP 2021565782A JP 2021565782 A JP2021565782 A JP 2021565782A JP 7023436 B1 JP7023436 B1 JP 7023436B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- plate
- ultrasonic transducer
- support plate
- opening width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 92
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 92
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 60
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 60
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 40
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 11
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 64
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0629—Square array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/03—Assembling devices that include piezoelectric or electrostrictive parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/063—Forming interconnections, e.g. connection electrodes of multilayered piezoelectric or electrostrictive parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/883—Further insulation means against electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00
Abstract
Description
この場合、前記圧電素子は、平面視縦横寸法の最大値が4.0mm以下の平面視矩形状、直径が4.0mm以下の平面視円形状、又は、長径が4.0mm以下の平面視楕円形状とされ、前記凹部は、前記圧電素子の周縁領域及び前記支持板の平面視重合幅が0.05mm~0.1mmとなるように、前記圧電素子の平面視相似形状とされる。
前記筒状部は、開口幅が前記凹部の開口幅より小で且つ厚み方向全域に亘って同一開口幅とされ、前記ホーン部は、前記筒状部に連通する基端側から前記支持板の第2面に開口された前記音波放射口に近接するに従って、開口幅が大きくなるように構成される。
前記筒状部は、開口幅が前記凹部の開口幅より小で且つ厚み方向全域に亘って同一開口幅とされ、前記ホーン部は、前記筒状部に連通する基端側から前記支持面の第2面に開口された前記音波放射口に近接するに従って、開口幅が大きくなるように構成される。
前記上側封止板は、前記複数の圧電素子のそれぞれに対応した位置に開口部を有する。
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1に本実施の形態に係る超音波トランスデューサー1Aの部分縦断面図を示す。
また、図3に、前記支持板10の平面図を示す。
前記超音波トランスデューサー1Bは、前記支持板10が支持板100に変更されている点においてのみ、前記超音波トランスデューサー1Aと相違している。
前記可撓性樹脂膜20は、接着剤又は熱圧着等の種々の方法によって前記支持板10(100)に固着される。
また、図5(b)に、図5(a)におけるV-V線に沿った断面図を示す。
前記圧電素子30は、圧電素子本体32と、一対の第1及び第2電極とを有し、前記第1及び第2電極の間に電圧が印可されると伸縮するように構成されている。
積層型圧電素子は、単層型圧電素子に比して、同一電圧印可時に電界強度を高めることができ、印可電圧当たりの伸縮変位を大きくすることができる。
従って、前記複数の振動体が発生する音波の位相を精密に制御することができる。
放射音波の指向性を鋭くし、強度を高めるためには 3×3 より多い振動体を配列することが望ましい。
本願発明者は、前記複数の圧電素子30及び前記可撓性樹脂膜20が形成する複数の振動体の発生音波の位相を精密に制御する為には、前記複数の振動体のたわみ振動の最低次の共振モードの周波数を前記複数の圧電素子30の駆動周波数より大とするだけでは不十分であり、前記支持板10(100)、前記可撓性樹脂膜20及び前記複数の圧電素子30を含む前記圧電体アッセンブリのたわみ振動の最低次の共振モードの周波数を考慮する必要があるのではないかという新規な着想を得て、下記解析を行った。
図6(a)に、本解析に用いたモデル200(圧電体アッセンブリ)の平面図を示す。
また、図6(b)に、図6(a)におけるVI-VI線に沿った断面図を示す。
即ち、前記モデル200は、第1板体110及び第2板体120を含む支持板100と、前記支持板100の第1面101に固着された可撓性樹脂膜20と、前記可撓性樹脂膜20の第1面21に固着された3×3=9個の圧電素子30とを有している。
一辺長さA=3.4mm×3.4mmの平面視正方形状
可撓性樹脂膜20:厚さ0.05mmのポリイミドフィルム
凹部:開口幅D1=3.3mmの平面視正方形状
導波路:開口幅D2=2.2mmの平面視円形状
配列ピッチ:P=4.0mm
実施例1-(2):L2=0.6mm、L1=0.3mm
実施例1-(3):L2=1.0mm、L1=0.3mm
実施例1-(4):L2=1.2mm、L1=0.3mm
実施例1-(5):L2=1.5mm、L1=0.2mm
実施例1-(6):L2=2.0mm、L1=0.1mm
その結果を図7に示す。
その結果を図7に併せて示す。
本解析(2)は、前記導波路17の開口幅D2と前記振動体による放射音波の音圧レベルとの関係を有限要素法解析によって求めるものである。
第1板体110 材質SUS304 L1=0.2mm
実施例2b:第2板体120 材質SiC L2=1.5mm
第1板体110 材質SUS304 L1=0.1mm
実施例2a-(1)、実施例2b-(1):D2=1.8mm
実施例2a-(2)、実施例2b-(2):D2=2.0mm
実施例2a-(3)、実施例2b-(3):D2=2.2mm
実施例2a-(4)、実施例2b-(4):D2=2.4mm
実施例2a-(5):D2=3.2mm
図8に示すように、実施例2a及び2bの双方において、前記導波路17の開口幅D2が2.0mm~2.5mmの領域で音圧レベルが極大化されている。
本解析(3)は、前記凹部15が形成された部分(第1板体110)の板厚L1と前記振動体による放射音波の音圧レベルとの関係を有限要素法解析によって求めるものである。
また、前記導波路17が形成された部分(前記第2板体120)の材質をSiCとした。
なお、前記凹部15が形成された部分(第1板体110)の材質は前記導波路17が形成された部分(第2板体120)の材質(SiC)と同じとした。
実施例3-(2):L1=0.10mm
実施例3-(3):L1=0.20mm
実施例3-(4):L1=0.30mm
即ち、前記凹部15内には前記可撓性樹脂膜20を前記支持板100の第1面101に固着させる際の接着剤等が流入する事態が生じ得る。このような事態が生じた場合、前記凹部15の深さが小さすぎると、前記圧電素子30及び前記可撓性樹脂膜20によって形成される振動体の動作が阻害される危険性がある。
この点を考慮すると、前記凹部15の深さは0.05mm以上であることが好ましい。
図10(a)に、本解析に用いたモデル210(圧電体アッセンブリ)の平面図を示す。
また、図10(b)に、図10(a)におけるX-X線に沿った断面図を示す。
なお、前記凹部15が形成された部分(第1板体110)の材質はSUS304とした。
実施例4-(2):L2=2.0mm、材質SiC
実施例4-(3):L2=2.5mm、材質SiC
実施例4-(4):L2=3.0mm、材質SiC
実施例4-(5):L2=3.0mm、材質Al2O3
その結果を図11に示す。
本実施の形態に係る前記超音波トランスデューサー1A(1B)は、主要構成部材である前記圧電体アッセンブリの他に、任意構成部材として下側封止板40及び配線アッセンブリ150を有している。
図12に示すように、前記下側封止板40は、前記複数の圧電素子30をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開42口を有しており、前記下側封止板40は、平面視において前記複数の圧電素子30が前記複数の圧電素子用開口42内に位置するように前記可撓性樹脂膜20の第1面21に接着剤又は熱圧着等によって固着されている。
前記導体層170は、前記ベース層160上に積層された厚さ12~25μm程度のCu箔に対して不要部分をエッチング除去することによって形成可能である。
好ましくは、前記導体層170を形成するCuの露出部分にNi/Auメッキを施すことができる。
前記上側封止板60は、前記複数の圧電素子30のそれぞれに対応した位置に開口部65を有している。
・前記支持板10の板厚と同一の金型深さを有し且つ前記複数の凹部15及び前記複数の導波路17を形成する為の構造が設けられた支持板用金型にセラミックス材料を注入し、焼成を行うことによって前記複数の凹部15及び前記複数の導波路17を備えた前記支持板10を形成する支持板形成工程(図13)
を備えている。
・前記複数の凹部15を覆うように前記可撓性樹脂膜20を接着剤又は熱圧着によって前記支持板10の第1面11に固着する可撓性樹脂膜固着工程(図16)と、
・平面視において中央領域30C(図2参照)が対応する前記凹部15と重合し且つ周縁領域30P(図2参照)が前記支持板10と重合するように、前記複数の圧電素子30を前記可撓性樹脂膜20の第1面21に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程(図17)と、
・前記複数の圧電素子用開口42を有する前記下側封止板40を用意し、平面視において前記複数の圧電素子30が前記複数の圧電素子用開口42内に位置するように前記下側封止板40を接着剤によって前記可撓性樹脂20の第1面に固着する下側封止板設置工程(図18)と、
・前記絶縁性ベース層160、前記ベース層160に設けられた導体層170及び前記導体層170を囲繞する前記絶縁性カバー層150を含み、前記導体層170は第1及び第2配線170a、170bを有し、前記ベース層160には前記第1及び第2配線170a、170bの一部をそれぞれ露出させる第1配線/圧電素子接続用開口161a及び第2配線/圧電素子接続用開口161bが設けられている前記配線アッセンブリ150を用意する配線アッセンブリ用意工程と、
・前記ベース層160をシリコーン接着剤等の接着剤によって前記下側封止板40の第1面に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、
・前記第1配線170aのうち前記第1配線/圧電素子接続用開口161aを介して露出する部分及び前記第2配線170bのうち前記第2配線/圧電素子接続用開口161bを介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子30の第1及び第2電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程(図19)とを備えている。
以下、本発明に係る超音波トランスデューサーの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図23に本実施の形態に係る超音波トランスデューサー2Aの部分縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1におけると同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明を適宜省略する。
図26(a)に、本解析に用いたモデル220(圧電体アッセンブリ)の平面図を示す。
また、図26(b)に、図26(a)におけるXXVI-XXVI線に沿った断面図を示す。
さらに、図27に、図26(b)におけるXXVII部拡大図を示す。
一辺長さa1=3.4mm×3.4mmの平面視正方形状
可撓性樹脂膜20:厚さ0.05mmのポリイミドフィルム
凹部15が形成された部分(第1板体360)の板厚:L1=0.1mm
凹部15:開口幅D1=3.3mmの平面視正方形状、
導波路317が形成された部分(第2板体370)の板厚:L2=3.0mm
放射口径:開口幅D2b=3.7mmの平面視円形状
配列ピッチ:P=4.0mm
実施例5-(2):D2a=1.35mm
実施例5-(3):D2a=1.5mm
実施例5-(4):D2a=1.65mm
実施例5-(5):D2a=1.8mm
実施例5-(6):D2a=2.2mm
実施例5-(7):D2a=2.5mm
参考例5-(2):D2=1.5mm
参考例5-(3):D2=1.8mm
参考例5-(4):D2=2.2mm
参考例5-(5):D2=2.5mm
本解析(6)は、図26(a)、図26(b)及び図27に示す前記モデル220において、前記筒状部320の長さL2a(図27参照)と音圧レベルとの関係を有限要素法(FEM)解析によって算出するものである。
その他の条件は、前記解析(5)と同じとした。
実施例6-(2):?2a=0.25mm(即ち、L2b=2.75mm)
実施例6-(3):L2a=0.75mm(即ち、L2b=2.15mm)
実施例6-(4):L2a=1.2mm(即ち、L2b=1.8mm)
本解析(7)は、図26(a)、図26(b)及び図27に示す前記モデル220において、前記放射口径D2b(図27参照)と音圧レベルとの関係を有限要素法(FEM)解析によって算出するものである。
その他の条件は、前記解析(5)と同じとした。
実施例7-(2):D2b=2.0mm
実施例7-(3):D2b=3.0mm
実施例7-(4):D2b=3.7mm
しかしながら、放射口径D2bを前記圧電素子30の配列ピッチPよりも大きくすることはできない為、好ましくは、配列ピッチPに対する放射口径D2bに比は0.8~0.95とするのが好ましい。
即ち、配列ピッチPが4.0mmとされている場合には、放射口径D2bは、3.2mm~3.8mmに設定するのが好ましい。
10、100、300、350 支持板
11、301 支持板の第1面
12、302 支持板の第2面
15 凹部
17 導波路
20 可撓性樹脂膜
30 圧電素子
30C 圧電素子の平面視中央領域
30P 圧電素子の平面視周縁領域
40 下側封止板
42 圧電素子用開口
55 柔軟性樹脂
60 上側封止板
65 上側封止板の開口部
70 吸音材
75 補強板
110、360 第1板体
120、370 第2板体
150 配線アッセンブリ
160 ベース層
161a 第1配線/圧電素子接続用開口
161b 第2配線/圧電素子接続用開口
170 導体層
170a 第1配線
170b 第2配線
317 導波路
320 筒状部
330 ホーン部
Claims (20)
- 厚み方向一方側の第1面及び厚み方向他方側の第2面を有する剛性の支持板であって、前記第1面に開口された複数の凹部及び前記凹部の開口幅よりも開口幅が小とされた一端側の第1端部が前記凹部の底面に開口され且つ他端側の第2端部が前記第2面に開口されて音波放射口を形成する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、
前記複数の凹部を覆うように前記支持板の第1面に固着された可撓性樹脂膜と、
平面視において中央領域が対応する凹部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第1面と重合するように前記可撓性樹脂膜の第1面に固着された前記複数の凹部と同数の圧電素子とを備え、
前記圧電素子及び前記可撓性樹脂膜が形成する振動体は、たわみ振動の最低次の共振モードの周波数が当該圧電素子の駆動周波数よりも大とされ、
前記支持板は、超音波トランスデューサー全体のたわみ振動の最低次の共振モードの周波数が前記圧電素子の駆動周波数よりも高くなるように構成されていることを特徴とする超音波トランスデューサー。
- 前記圧電素子の配列ピッチは4.3mm以下とされ、
前記圧電素子は、平面視縦横寸法の最大値が4.0mm以下の平面視矩形状、直径が4.0mm以下の平面視円形状、又は、長径が4.0mm以下の平面視楕円形状とされ、
前記凹部は、前記圧電素子の周縁領域及び前記支持板の平面視重合幅が0.05mm~0.1mmとなるように、前記圧電素子の平面視相似形状とされていることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー。 - 前記凹部は、深さ0.05mm~0.15mmとされていることを特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記支持板のうち厚み方向に関し少なくとも前記複数の導波路が形成された部分はセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
- 前記支持板は、前記複数の凹部のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第1板体と、前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された第2板体とを含み、
前記第1及び第2板体は厚み方向に積層状態で固着されていることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 - 前記第2板体は、セラミックスで形成されていることを特徴とする請求項5に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記導波路は、前記凹部の底面に開口された前記第1端部を含む筒状部と、前記支持板の第2面に開口された前記第2端部を含むホーン部とを有し、
前記筒状部は、開口幅が前記凹部の開口幅より小で且つ厚み方向全域に亘って同一開口幅とされており、
前記ホーン部は、前記筒状部に連通する基端側から前記支持板の第2面に開口された前記音波放射口に近接するに従って、開口幅が大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
- 前記筒状部の開口幅は、前記振動体による放射音波の波長に対する比率が0.15~0.2とされていることを特徴とする請求項7に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記筒状部の長さは、前記振動体による放射音波の波長に対する比率が0.09以下とされていることを特徴とする請求項7又は8に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記筒状部の長さは、前記振動体による放射音波の波長に対する比率が0.035以下とされていることを特徴とする請求項7又は8に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記音波放射口の開口幅は、前記圧電素子の配列ピッチに対して0.8~0.95とされていることを特徴とする請求項1から10の何れかに記載の超音波トランスデューサー。
- 前記複数の圧電素子をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口を有し且つ前記圧電素子よりも厚みが大とされた下側封止板であって、平面視において前記複数の圧電素子が前記複数の圧電素子用開口内に位置するように前記可撓性樹脂膜に固着された下側封止板と、
前記下側封止板に固着された配線アッセンブリとを備え、
前記配線アッセンブリは、絶縁性のベース層と、前記ベース層に設けられ、前記圧電素子における一対の第1及び第2電極にそれぞれ接続される第1及び第2配線を含む導体層と、前記導体層を囲繞する絶縁性のカバー層とを有し、
前記ベース層には、前記第1配線を対応する前記圧電素子の第1電極に接続する為の第1配線/圧電素子接続用開口と、前記第2配線を対応する前記圧電素子の第2電極に接続する為の第2配線/圧電素子接続用開口とが設けられていることを特徴とする請求項1から11の何れかに記載の超音波トランスデューサー。 - 前記下側封止板及び前記配線アッセンブリに柔軟性樹脂を介して固着された上側封止板を備え、
前記上側封止板は、前記複数の圧電素子のそれぞれに対応した位置に開口部を有していることを特徴とする請求項12に記載の超音波トランスデューサー。 - 前記上側封止板の複数の開口部を覆うように前記上側封止板に固着された吸音材を備えていることを特徴とする請求項13に記載の超音波トランスデューサー。
- 前記吸音材に固着された補強板を備えていることを特徴とする請求項14に記載の超音波トランスデューサー。
- 厚み方向一方側の第1面に開口された複数の凹部及び前記凹部の開口幅よりも開口幅が小とされた一端側の第1端部が前記凹部の底面に開口され且つ他端側の第2端部が厚み方向他方側の第2面に開口されて音波放射口を形成する複数の導波路が設けられた剛性の支持板と、前記複数の凹部を覆うように前記支持板の第1面に固着された可撓性樹脂膜と、平面視において中央領域が対応する凹部と重合し且つ周縁領域が前記支持板の第1面と重合するように、前記可撓性樹脂膜の第1面に固着された前記複数の凹部と同数の圧電素子とを備え、前記圧電素子及び前記可撓性樹脂膜が形成する振動体は、たわみ振動の最低次の共振モードの周波数が当該圧電素子の駆動周波数よりも大とされ、前記支持板は、超音波トランスデューサー全体のたわみ振動の最低次の共振モードの周波数が前記圧電素子の駆動周波数よりも高くなるように構成されている超音波トランスデューサーの製造方法であって、
前記支持板を形成する支持板形成工程と、
前記複数の凹部を覆うように前記可撓性樹脂膜を接着剤又は熱圧着によって前記支持板に固着する可撓性樹脂膜固着工程と、
平面視において中央領域が対応する前記凹部と重合し且つ周縁領域が前記支持板と重合するように、前記複数の圧電素子を前記可撓性樹脂膜に絶縁性接着剤によって固着する圧電素子固着工程と、
前記複数の圧電素子をそれぞれ囲む大きさの複数の圧電素子用開口を有し且つ前記圧電素子より厚みが大とされた下側封止板を用意し、平面視において前記複数の圧電素子が前記複数の圧電素子用開口内に位置するように前記下側封止板を接着剤によって前記可撓性樹脂膜に固着する下側封止板設置工程と、
絶縁性ベース層、前記ベース層に設けられ、前記圧電素子における一対の第1及び第2電極にそれぞれ接続される第1及び第2配線を含む導体層、並びに、前記導体層を囲繞する絶縁性のカバー層を含み、前記ベース層には前記第1及び第2配線の一部をそれぞれ露出させる第1配線/圧電素子接続用開口及び第2配線/圧電素子接続用開口が設けられている配線アッセンブリを用意する配線アッセンブリ用意工程と、
前記ベース層を接着剤によって前記下側封止板に固着させる配線アッセンブリ固着工程と、
前記第1配線のうち前記第1配線/圧電素子接続用開口を介して露出する部分及び前記第2配線のうち前記第2配線/圧電素子接続用開口を介して露出する部分を導電性接着剤又ははんだによって前記圧電素子の第1及び第2電極にそれぞれ電気的に接続させる電気接続工程とを備えていることを特徴とする超音波トランスデューサーの製造方法。
- 前記支持板形成工程は、
前記複数の凹部の深さと同一の板厚を有し且つ前記複数の凹部のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔が形成された凹部側プレートを形成する処理と、
前記複数の導波路の長さと同一の板厚を有し且つ前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を有する導波路側プレートを形成する処理と、
前記凹部側プレート及び前記導波路側プレートを接着剤によって固着する板体固着工程とを有していることを特徴とする請求項16に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。 - 前記導波路側プレートを形成する処理は、前記複数の導波路の長さと同一の金型深さを有し且つ前記複数の導波路のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成する為の構造が設けられた導波路側プレート用金型にセラミックス材料を注入し、焼成するように構成されていることを特徴とする請求項17に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
- 前記凹部側プレートを形成する処理は、前記複数の凹部の深さと同一の金型深さを有し且つ前記複数の凹部のそれぞれと同一開口幅の貫通孔を形成する為の構造が設けられた凹部側プレート用金型にセラミックス材料を注入し、焼成するように構成されていることを特徴とする請求項17又は18に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
- 前記凹部側プレートを形成する処理は、前記凹部の深さと同一の板厚を有する金属板を用意し、前記金属板に対してエッチング加工によって前記複数の凹部のそれぞれと同一開口幅の複数の貫通孔を形成するように構成されていることを特徴とする請求項17又は18に記載の超音波トランスデューサーの製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/003816 WO2022168188A1 (ja) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7023436B1 true JP7023436B1 (ja) | 2022-02-21 |
JPWO2022168188A1 JPWO2022168188A1 (ja) | 2022-08-11 |
Family
ID=81076728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021565782A Active JP7023436B1 (ja) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240082877A1 (ja) |
JP (1) | JP7023436B1 (ja) |
WO (1) | WO2022168188A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7288562B1 (ja) | 2022-12-08 | 2023-06-07 | サンコール株式会社 | 超音波トランスデューサーアレイ及び超音波フェイズドアレイセンサー |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020115940A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波プローブ、及び超音波診断装置 |
JP6776481B1 (ja) * | 2020-01-30 | 2020-10-28 | サンコール株式会社 | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 |
-
2021
- 2021-02-03 WO PCT/JP2021/003816 patent/WO2022168188A1/ja active Application Filing
- 2021-02-03 JP JP2021565782A patent/JP7023436B1/ja active Active
- 2021-02-03 US US18/274,938 patent/US20240082877A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020115940A (ja) * | 2019-01-18 | 2020-08-06 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波プローブ、及び超音波診断装置 |
JP6776481B1 (ja) * | 2020-01-30 | 2020-10-28 | サンコール株式会社 | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7288562B1 (ja) | 2022-12-08 | 2023-06-07 | サンコール株式会社 | 超音波トランスデューサーアレイ及び超音波フェイズドアレイセンサー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2022168188A1 (ja) | 2022-08-11 |
US20240082877A1 (en) | 2024-03-14 |
WO2022168188A1 (ja) | 2022-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5594435B2 (ja) | 超音波トランスデューサ | |
JP6776481B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
JP5815833B2 (ja) | 音響発生器およびそれを用いた音響発生装置 | |
US9636709B2 (en) | Ultrasonic generation device | |
TW201414327A (zh) | 聲音發生器、聲音發生裝置及電子機器 | |
US20220040736A1 (en) | Piezoelectric device and ultrasonic transducer | |
JP7023436B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
JP6496097B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
US9968966B2 (en) | Electroacoustic transducer | |
JP6024655B2 (ja) | 発振装置、および電子機器 | |
JP6598417B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
JP7139545B1 (ja) | 超音波トランスデューサー | |
JP6107940B2 (ja) | 超音波発生装置 | |
WO2020090525A1 (ja) | 超音波放射器具及び超音波装置 | |
JP6552149B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
KR102232292B1 (ko) | 다중주파수를 갖는 단일 압전소자를 적용한 초음파 센서 | |
JP7154462B1 (ja) | 超音波トランスデューサー及びその製造方法 | |
US20230174369A1 (en) | Mems sound transducer with a damping layer made of adhesive | |
JP6595248B2 (ja) | 音響発生器 | |
JP2013131849A (ja) | 球面状複合多チャンネル圧電振動子及びその製造方法 | |
WO2023053160A1 (ja) | 圧電素子アッセンブリ及びその製造方法 | |
JP2010141440A (ja) | 音響トランスデューサ | |
JP6346075B2 (ja) | 音響発生器 | |
JPWO2023053160A5 (ja) | ||
JP2012217037A (ja) | 電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211104 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211104 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20211104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7023436 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |