JPH02119848A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波診断装置に使用される超音波探触子
の製造方法に関し、特にダイナミックフォーカス及び可
変口径とすることのできる超音波探触子の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、この種の超音波探触子の製造方法として第１０図
ないし第１２図に示すものがあった。第１θ図はこの従
来製造方法の製造工程図、第１１図はこの従来製造方法
により製造された超音波探触子の概略斜視図、第１２図
（Ａ）、（Ｂ）は第１１図の超音波探触子の超音波ビー
ム収束態様図を示す。上記各図において従来の超音波探
触子の製造方法は、複数のサブエレメント（１２）を有
するブロック化した圧電素子（１）を製作する圧電素子
製作工程（１０−１）と、この製作された圧電素子（１
）の表面側に複数のサブエレメント（１２）毎に電極（
２２）を取付けると共に圧電素子（１）の裏面側に複数
のサブエレメント（１２）毎に電極（２１）を取付ける
電極取付工程（１０−２）と、この電極（２１）、（２
２）を取付けられた圧電素子（１）を複数個並設する圧
電素子並設工程（７０−１）と、この並設された圧電素
子（１）の各電極（２１）、（２２）に、駆動用ケーブ
ル（６）を接続する駆動ケーブル接続工程（７０−２）
と、上記並設された圧電素子（１）の裏面にバッキング
ボックス（５）を設置する探触子組立工程（７０−３）
と備える構成である。

次に、上記構成に基づ〈従来製造方法の作用について説
明する。まず、複数のサブエレメント（１２）からなる
圧電素子（１）を作成しく１Ｏ−１）、この圧電素子（
１）の表面にサブエレメント（１２）毎に電極（２２）
を取付けると共に圧電素子（１）の裏面に複数のサブエ
レメント（１２）毎に電極（２１）を取付ける（１０−
２）。上記電極（２１）、　　（２２）には複数のサブ
エレメント（１２）毎に接続された駆動用ケーブル（６
）を介してデイレイ素子（図示を省略）が接続され、こ
のデイレイ素子の作用によりサブエレメント（１２）の
駆動タイミングを可変にすると共に、１度に駆動させる
素子数をも可変にして走査方向の超音波ビームフォーカ
スを細かく制御できることとなる（第１２図（Ａ）　、
　（Ｂ）参照）。

さらに、上記圧電素子（１）を短軸方向に複数並設しく
７Ｏ−１）、各電極（２１）、（２２）に駆動用ケーブ
ル（６）を接続して（７０−２）、裏面にバッキングボ
ックス　（５）を設置する。なお、各サブエレメント（
１２）の電極（２１）側には共通の整合層（６１）及び
表面保護材（６２）が形成され、この形成された面が超
音波放射面となる。

（発明が解決しようとする課題〕 従来の超音波探触子の製造方法は以上のように構成され
ていたので、複数のサブエレメント毎に駆動ケーブルを
接続する必要があり、特に２次元アレイ構成の探触子に
おいてはサブエレメントの数が膨大となりまたサブエレ
メントの間隔が極めて狭く製造工程が複雑となると共に
製作が極めて困難となるという課題をも兼有していた。

この発明は上記課題を解消するためになされたもので、
特有の圧電素子製作工程及び駆動ケーブル接続工程によ
り圧電素子の長軸及び短軸の両方向に対してダイナミッ
クフォーカス及び可変口径とすることができる超音波探
触子を簡略な製造工程で製造することができる超音波探
触子の製造方法に関する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超音波探触子の製造方法は、直方体ブロ
ック状の圧電素子を形成すると共に、表面を縞状パター
ンに絶縁した可視性ケーブルを作成し、該作成した可撓
性ケーブルの表面と圧電素子の裏面とを接合して取付け
、圧電素子の表面端部に可撓ケーブルの縞状パターンに
直交する方向に導電性箔片を取付け、上記圧電素子表面
に可撓ケーブルの縞状パターンに合せて縞状表面溝部を
切削形成し、上記圧電素子裏面に表面溝部の縞状溝に直
交する方向に縞状の裏面溝部を切削形成し、上記表面溝
部にて形成される複数の圧電素子小要素毎に可撓ケーブ
ルを切断し、この切断した可撓ケーブル毎に駆動用ケー
ブルを接続するものである。

〔作用〕

この発明における超音波探触子の製造方法は、圧電素子
の表面に可撓性ケーブル及び裏面に導電性箔片を取付け
、圧電素子の表、裏面を各々直交する方向に溝部を形成
し、駆動用ケーブルを接続することにより、圧電素子を
形成する圧電素子小要素毎に駆動ケーブルを接続する必
要がなくなり、圧電素子の長軸方向及び短軸方向のいず
れの方向に関しても超音波ビームのダイナミックフォー
カス及び可変口径が可能な超音波探触子を簡略な製造工
程で製造できることとなる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第９図に基づ
いて説明する。この第１図は本実施例、製造方法の製作
工程図、第２図ないし第９図は第１図各工程に対応する
製作態様図を示す。上記各図において本実施例に係る超
音波探触子の製造方法は、直方体状にブロック化された
圧電素子（１）を形成し、該圧電素子（１）の両面に電
極（２１）、（２２）を取付ける圧電素子製作工程（１
０）と、可撓性を有する導電板体の表面を縞状パターン
状に半田メツキ（３１）付すると共に該半田メツキ（３
１）以外の縞状パターン部にカバーフィルム（３２）を
付して絶縁したフレキシブルケーブル（３）を作成する
フレキシブルケーブル製作工程（２０）と、上記圧電素
子（１）の裏面にフレキシブルケーブル（３）のＭ壮絶
縁面を接合して取付け、圧電素子（１）の表面端部にプ
レキシプルケーブル（３）の縞状パターンと直交する方
向に銀箔（２３）を取付ける引出線取付工程（３０）と
、該銀箔（２３）を取付けた圧電素子（１）の表面にフ
レキシブルケーブル（３）の縞状パターンに合せて縞状
の表面溝部（１３）をカッティング形成する第１のカッ
ティング工程と、上記銀箔（２３）を取付けた圧電素子
（１）の裏面に表面溝部（１３）の縞状溝に直交する方
向に縞状の裏面溝部（１４）をカッティング形成する第
２のカテイング工程（５０）と、上記第１のカッティン
グ工程（４０）の表面溝部（１３）にて形成される複数
の圧電素子サブエレメント（１２）を３個１グループと
して形成されるエレメント（１１）毎のグループピッチ
ｄｉによりフレキシブルケーブル（３）を切断する切断
工程（６０）と、上記切断されたフレキシブルケーブル
（３）毎に駆動用ケーブル（６）を半田付けすると共に
バッキングボックス（５）を取付ける探触子組立工程（
７０）とを備えるものである。

次に、上記工程により製造する本実施例に係る製造方法
の動作を説明する。まず、圧電素子（１）自体を第２図
（Ａ）に示すように直方体ブロック状に形成し、両面に
電極（２１）、（２２）を取付ける（圧電素子製作工程
（１０））　　（第２図（Ｂ）参照）。上記圧電素子（
１）　に取付けるフレキシブルケーブル（３）は可撓性
の銅薄板の表面に縞状パターンの半田メツキ（３１）を
付す（第３図（Ａ）参照）と共に半田メツキ（３１）の
縞状パターンの間に形成される縞状部分に絶縁材として
のカバーフィルム（３２）を形成し、上記銅薄板の裏面
全面に半田メツキを付して形成される（フレキシブルケ
ーブル製作工程（２０））　　（第２図ＣＢ）　、　（
Ｃ）参照）。なお、このフレキシブルケーブル（３）の
大きさは、上記圧電素子（１）の短軸・長軸長さ以上の
短軸方向長さＷ１長軸方向長さｌとして形成される。

上記圧電素子（１）の裏面にフレキシブルケーブル（３
）のカバーフィルム（３２）面を接合して取付け（第４
図参照）、圧電素子（１）の表面端部にフレキシブルケ
ーブル（３）の縞状パターンと直交する方向に銀箔（２
３）を取付ける（第５図参照）（引出線取付工程（３０
））。

上記銀箔（２３）が取付られた圧電素子（１）の表面に
フレキシブルケーブル（３）の縞状半田メツキ（３１）
のパターンに合せて縞状の表面溝部（１３）をカッティ
ング形成し、表面溝部（１３）にエポキシ樹脂等を補強
の為充填する（第６図参照）（第１のカッティング工程
（４０））。このときのカッティングは、圧電素子（１
）の厚さの６０〜９０％にとどめ、切削残部厚さｄｔを
残して完全に切離さない。

さらに、上記第１のカッティング工程（４０）の後に、
圧電素子（１）の裏面（即ち、フレキシブルケーブル（
３）の取付面）に縞状の表面溝部（１３）に直交する方
向（短軸方向）に縞状の裏面溝部（１４）をカッティン
グ形成する（第７図参照）（第２のカッティング工程（
５０））。このダイシングピッチｄｓは、超音波探触子
が受光する超音波の波長以下とする。

さらにまた、上記表面溝部（１３）にて形成される複数
のサブエレメント（１２）のうち３個を１グループとし
て形成されるエレメント（１１）毎のグループピッチｄ
ｉによりフレキシブルケーブル（３）を切断する（切断
工程（６０））。

上記各カッティング工程（４０）、（５０）及び切断工
程（６０）の後に、フレキシブルケーブル（３）に駆動
用ケーブル（６）を順次半田付して接続し、（第８図（
八）参照）、この半田付けに際してバッキングボックス
（５）の固定板（５１）の挿通口に抜は止め部（６１）
を有する駆動用ケーブル（６）が挿通される。

上記半田付けは、圧電素子（１）の（＋）側がバッキン
グボックス（５）に接するように取付ける。上記半田付
けによる接続が終了した後に、圧電素子（１）の裏面溝
部（１４）にエポキシ樹脂等を補強のために充填し、バ
ッキングボックス（５）を組付けて接着し、このバッキ
ングボックス（５）内にバッキング材（例えば、ゴム材
にフェライト、タングステン等を混入したもの等）を流
し込む（第９図参照）（探触子組立工程（７０））。

なお、上記実施例においては、圧電素子製作工程（１０
）の後にフレキシブル製作工程（２０）を行なうことと
したが、フレキシブル製作工程（２０）を先にまたは同
時に行なう構成とすることもできる。

、また、上記実施例においては圧電素子（１）の表面端
部に取付ける引出線を銀箔（２３）としたが、金箔その
他良導電性材であればいずれのものででも構成すること
ができる。

さらに、上記実施例においては、第１のカッティング工
程（４０）で圧電素子（１）における表面溝部（１３）
のカッティングをグループピッチｄｉ間にサブエレメン
ト（１２）が３個となるように行なったが、その他の複
数個のサブエレメントとするカッティングを行なうこと
もできる。

さらにまた、上記実施例においては、第２のカッティン
グ工程（５０）で圧電素子（１）における裏面溝部（１
４）の間隔即ち、ダイシングピッチｄｓを超音波の波長
以下の巾として形成したが、セクタ型の場合には圧電素
子の短軸方向にブロック化して長袖方向のピッチをλ／
（１＋ｓｉｎθ）以下にすることが可能である。

〔発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、圧電素子の表面に可撓
性ケーブル及び裏面に導電性箔片を取付け、圧電素子の
表、裏面を各々直交する方向に溝部を形成し、駆動用ケ
ーブルを接続することにより、圧電素子を形成する圧電
素子製作工程に駆動ケーブルを接続する必要がなくなり
、圧電素子の長袖方向及び短軸方向のいずれの方向に関
しても超音波ビームのダイナミックフォーカス及び可変
口径が可能な二次元アレイの超音波探触子を従来の一次
元アレイに近い簡略化した製作工程で製造できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図のこの発明の一実施例に係る超音波探触子の製造
方法の製作工程図、第２図は圧電素子製作態様図、第３
図（Ａ）、ＣＢ）、（Ｃ）はフレキシブルケーブル製作
態様図、第４図は圧電素子とフレキシブルケーブルとの
取付態様図、第５図は引出線取付工程における概略斜視
図、第６図は第１のカッティング工程における概略斜視
図、第７図は第２のカッティング工程における概略斜視
図、第８図（Ａ）、（Ｂ）はフレキシブルケーブルと駆
動用ケーブルとの接続態様図、第９図はバッキングボッ
クス取付態様図、第１Ｏ図は従来の製造方法における製
作工程図、第１１図は従来製造方法による超音波探触子
の概略斜視図、第１２図（八）、（Ｂ）は圧電素子の長
軸方向と短軸方向との超音波ビーム収束態様図を示す。 （１）・・・圧電素子、 （３）・・・フレキシブルケーブル （５）・・・バッキングボックス （６）・・・駆動用ケーブル、 （１１）・・・圧電素子のエレメント、（１２）・・・
圧電素子のサブエレメント、（１３）・・・表面溝部、 （１４）・・・裏面溝部、 （２１）、（２２）・・・電極、 （３１）・・・縞状半田メツキ、 （３２）・・・カバーフィルム なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直方体状にブロック化された圧電素子を形成し、該圧
   電素子の両面に電極を取付ける圧電素子製作工程と、可
   撓性を有する導電板体の表面を縞状パンターンに絶縁し
   て可撓ケーブルを作成する可撓ケーブル製作工程と、上
   記圧電素子の裏面に可撓ケーブルの縞状絶縁面を接合し
   て取付け、圧電素子の表面端部に可撓ケーブルの縞状パ
   ターンと直交する方向に導電性箔片を取付ける引出線取
   付工程と、該導電性箔片を取付けた圧電素子の表面に可
   撓ケーブルの縞状パターンに合せて縞状の表面溝部を切
   削形成する第１の切削工程と、上記導電性箔片を取付け
   た圧電素子の裏面に表面溝部の縞状溝に直交する方向に
   縞状の裏面溝部を切削形成する第２の切削工程と、上記
   第１の切削工程の表面溝部にて形成される複数の圧電素
   子小要素毎に可撓ケーブルを切断する切断工程と、上記
   切断された可撓ケーブル毎に駆動用ケーブルを接続する
   探触子組立工程とを備えることを特徴とする超音波探触
   子の製造方法。