JPH022300A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents

超音波探触子の製造方法

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JPH022300A
JPH022300A JP63147455A JP14745588A JPH022300A JP H022300 A JPH022300 A JP H022300A JP 63147455 A JP63147455 A JP 63147455A JP 14745588 A JP14745588 A JP 14745588A JP H022300 A JPH022300 A JP H022300A
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孝悦 斉藤
Masami Kawabuchi
川淵　正己
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    • 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
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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 本発明は、医用超音波診断装置に用いる超音波探触子の
製造方法に関するものである。
従来の技術 最近、所定の曲率を有する凸面形状（コンベックス型）
の超音波探触子が直線走査型超音波探触子に比べ、被検
領域を拡大できるという特徴から、医用超音波診断装置
などの分野で盛んに利用されるようになってきた。
従来の凸面形状の超音波探触子の製造方法としては、例
えば特開昭６１−１０９５５６号公報に記載されている
製造方法が知られている。μ下、第２図を参照して従来
の凸面形状の超音波探触子の製造方法について説明する
。
第２図に示すようにまず、両面に電極（図示省略）が設
けられた圧電振動子３１の短軸方向の両側に中継プリン
ト基板（図示省略）を接着し、圧電振動子３１の中継プ
リント基板の一方の面に蒸着やめっきなどにより、走査
方向（アレイ配列方向）に千鳥状にアレイ電極を設ける
。次に、アレイ電極を設けた反対側の圧電振動子３１０
面にエポキシ樹脂に金属粉末を充填し、適当な音響イン
ピーダンスに調整した音響整合層３２に流し込み、それ
を４分の１波長の厚みに切断研摩する。また、圧電撮動
子３１０反対側の面には流し込みにより背面整合層３３
を設ける。次に、背面整合層３３側からダイシングマシ
ーンなどによりアレイ電極に沿って背面整合層３３、圧
電振動子３１を分割し、音響整合層３２の一部に達する
切り溝３４を形成する（なお、音響整合層２４側からア
レイ電極に沿って音響整合層３２、圧電振動子３１を分
割し、背面整合層３３の一部に達する切り溝を形成する
ようにしてもよい。）次だ、上記ダイシングにより形成
した圧電振動子アレイ３１ａ、音響整合層３２及び背面
整合層３３を支持型３５０半円筒状内面３６に沿うよう
に湾曲させる。次に背面整合層３３の内側に背面負荷材
３７を挿入して背面整合層３３に沿うよう【湾曲させ、
接着剤（図示省略）により接着する。このとき、接着剤
の量を少なくして切り溝３４に入り込まないようにする
。このようにして凸面形状に形成した後、圧電振動子３
１と共に切断分割した中継プリント基板の各電気端子か
らリード線を敗り出す。
圧電振動子アレイ３１ａ　等を所望の曲率に形成する方
法としては、予め、所望の曲率を有する圧電振動子を背
面負荷材例接着した後、アレイ状に切断して分割する方
法もあるが、この方法によれば、曲率を有する圧電振動
子を形成する作業及びアレイ状に切断して分割する作業
が困難であるため、現在においては、殆んど上記の方法
のよ５１Ｃ平板の圧電振動子をアレイ状に切断して分割
した後、所望の曲率に形成する方法が採用されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例の製造方法では、圧電振動子
アレイ３１ａを所望の曲率に湾曲させるため、所望の曲
率の半円筒状内面３６を有する支持型３５を用いている
。この支持型３５を用いた場合、ある曲率で半円筒面ま
で、すなわち、角度１８０゜まで圧電振動子アレイ３１
ａ等を形成することｈ′−できるが、角度１８００μ上
になると、支持型３５に対する圧電振動子アレイ３１ａ
等の挿入口が狭くなるため、形成することが困難となる
。従って、１８０μ上の広視野角の超音波断層像を得る
ための超音波探触子を製造することができない。また、
支持型３５０半円筒状内面３６に圧電振動子アレイ３１
ａ等を沿わせて背面負整合層３３に背面負荷材３７を接
着する時の接着剤を少なくしても、切り溝３４に入り込
まないようにコントロールすることは困難であり、接着
剤の一部が切り溝３４に入り込むおそれがある０これに
より圧電振動子アレイ３１ａ間のクロストークが生じ、
分解能に劣るなどの課題があった。
本発明は、従来技術のμ上のような課題を解決するもの
であり、１８０°以上の広視野角の超音波探触子を簡単
に、かつ精度良く製造することができるようにした超音
波探触子の製造方法を提供し、また、クロストークを防
止して高分解能化を図ることができるようにした超音波
探触子の製造方法を提供し、また、超音波探触子の小型
化を図り、操作性を向上させることができるようにした
超音波探触子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の技術的解決手段は、
圧電振動子アレイ、若しくは圧電振動子アレイを有する
積層体に押さえ用フィルムを重ね、この押さえ用フィル
ムを所定の曲率を有する曲面体の両側部に位置させた案
内部材に案内させ、この押さえ用フィルムに張力を加え
ることにより、上記圧電振動子アレイ、若しくは圧電振
動子アレイを有する積層体を上記曲面体の外面に沿うよ
うに湾曲させるようにしたものである。
また、圧電振動子アレイと、背面側の背面負荷材と、前
面側の音響整合層およびこの音響整合層の前面側の音響
レンズからなり、少なくとも圧電振動子アレイの背面側
に背面負荷材を設けた積層体に押さえ用フィルムを重ね
、この押さえ用フィルムを所定の曲率を有する曲面体の
両側部に位置させた案内部材て案内させ、この押さえ用
フィルムに張力を加えることにより、上記積層体を上記
曲面体の外面に沿うように湾曲させ、音響整合層に上記
押さえ用フィルムを重ね、上記と同様に上記押さえ用フ
ィルムに張力を加えることにより、上記音響整合層を上
記湾曲した積層体に沿うように湾曲させて接着し、音響
レンズにこの音響レンズの外面形状に対応する内面形状
を有する押さえ部材と上記押さえ用フィルムを順次重ね
、上記と同様に上記押さえ用フィルムに張力を加えるこ
とにより、上記音響レンズを上記湾曲した音響整合層に
沿うように湾曲させて接着するようにしだものである。
そして、上記音響整合層だ自己接着性のフィルム樹脂を
用いるのが好ましい。また、上記押さえ用フィルムの押
さえ面に摩擦係数の小さいフィルム材を設けるのが好ま
しい。
また、圧電振動子アレイの電極と電気的な導通を持たせ
た第１のフレキシブル電気端子だ複数枚の第２のフレキ
シブル電気端子を積層して接続すると共に、積層電気端
子間を絶縁するようにしたものである。
作　　　　用 上記技術的手段による作用は次のようになる。
曲面体の両側部に位置する案内部材に案内させた押さえ
用フィルムに張力を加えることにより、圧電振動子アレ
イ、若しくは圧電振動子アレイを有する積層体を曲面体
の外面に沿うように湾曲させ、若しくは少なくとも圧電
振動子アレイの背面側に背面負荷材を設けた積層体を上
記と同様に押さえ用フィルムを用いて曲面体の外面に沿
うように湾曲させ、音響整合層を上記と同様に押さえ用
フィルムを用いて上記湾曲した積層体に沿うように湾曲
させて接着し、音響レンズを押さえ部材を介して上記と
同様に押さえ用フィルムを用いて上記湾曲した音響整合
層に沿うように湾曲させて接着するので、１８０°μ上
の・広視野角に形成することができる。
そして、上記音響整合層に自己接着性を有するフィルム
状樹脂を用いることにより、圧電振動子アレイを形成す
る切り溝に接着剤が入り込まないようにすることができ
る０ また、圧電振動子アレイの各電極と接続されている第１
のフレキシブル電気端子に複数枚の第２のフレキシブル
電気端子を積層して接続すると共に、積層電気端子間を
絶縁することにより小型化を図ることができる。
実施例 μ下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
第１図（ａｌ〜（ｍは本発明の一実施例における超音波
探触子の製造方法を示す。
７ｐＪ１図（ａｌ　、　（ｂｌに示すように圧電素子ｌ
の両面に電極２，３を蒸着、あるいは焼付けなどにより
設けて板状の圧電振動子４を構成し、この圧電振動子４
の一方の電極２，３面に、第１のフレキシブルな電気端
子５，６をハンダ付、または導電性接着剤などにより接
続する。次に、エポキシ樹脂にタングステン粉末などを
充填し、音響インピーダンス値を調整した第１の音響整
合層７を電気端子５．６の接続した側の面と反対側の圧
電振動子４０面に流し込み、あるいは接着剤により設け
る。
次に、圧電振動子４における電気端子５，６の接続ｆｌ
ｌｌｌの面に電気端子５，６の一部を覆って背面負荷材
８を接着、あるいは流し込みにより設けろ（なお、圧電
振動子４には先に背面負荷材８を設け、その後、第１の
音響整合層７を設けても良い）。
上記背面負荷材８としては、高分子材料であるエポキシ
樹脂を主成分とし、タングステン粉末とマイクロバルー
ンを充填したもののように、ある程度温度を高くすると
、柔らかくなり、変形しやすい材料や、室温においても
、柔らかいゴム状の材料で、音波減衰係数の大きいもの
を用いる。
次に、第１図（１））に示すようにダイシングソーなど
により所望の間隔で第１の音響整合層７側よりこの第１
の音響整合層７と圧電振動子４と電気端子５．６の一部
を切断し、背面負荷材８の一部に達する切り溝９を形成
し、背面負荷材８上に圧電振動子アレイ４ａを形成する
。次に、第１図（Ｃ）（圧電振動子アレイ４ａの電極は
図示省略）に示すように治具１０にアルミニウムなどの
硬い材料で作製され、所望の曲率を有する曲面体１１の
支持部１２を敗り外し可能に支持する。この治具１０は
曲面体１１の両側部の下方に位置してローラ状の案内部
材１３を支持部材１４により回転可能に支持している。
次に上記曲面体１１の外面と背面負荷材８に接着剤を塗
布し、第１の音響整合層７側の面に押さえ用フィルム１
５を重ね、この押さえ用フィルム１５０両側を案内部材
１３に掛け、案内部材１３を支点として、押さえ用フィ
ルム１５０両側を矢印で示すように引いて押さえ用フィ
ルム１５に張力を加えることにより、圧電振動子アレイ
４ａ等の積層体を曲面体１１の外面に沿うように湾曲さ
せ、背面負荷材８を曲面体１１に接着する。上記押さえ
用フィルム１５としては、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）やフ、素樹脂（例エバＰｖｐ”２）などを用
いる。また、上記押さえ用フィルム１５の摩擦係数が大
きい場合には、圧電振動子アレイ４ａ等の積層体を曲面
にしたとき、均一だ配列できない場合があるので、押さ
え用フィルム１５における第１の音響整合層７が接触す
る側の押さえ面に７ノ素樹脂のテープを貼り付けて、滑
りを良くすることによって、圧電振動子アレイ４ａを均
一に配列することができる。また、押さえ用フィルム１
５の厚さとしては、曲面に対応できる程度の柔軟性を保
持できるもので良い。
次に、押さえ用フィルム１５を緩め、この押さえ用フィ
ルム１５をエポキシ樹脂などからなる第２の音響整合層
１６に重ね、上記と同様に押さえ用フィルム１５に張力
を加えることにより、第１図ｆｄｌに示すように第２の
音響整合層１６を湾曲している第１の音響整合層７に沿
うように湾曲させて接着する。この第２の音響整合層１
６であるエポキシ樹脂は、フィルム状の自己接着性のも
のを用いる。例えば、ハイソールジャパン株式会社製の
フィルム状接着剤ｇＡ９６２８を用いれば、１０７℃の
温度で９０分かけると、第１の音響整合層７に接着する
ことができる。このとき、第２の音響整合層１６が第１
の音響整合層７と圧電振動子アレイ４ａ等の切り溝９に
は入り込むおそれはなく、切り溝９を空洞状態に保持す
ることができる。これにより、圧電振動子アレイ４ａ間
の音響的なりロストークを低減するための方法として、
最も理想的なものとなり、圧電振動子アレイ４ａの配列
方向（走査方向）の分解能を向上させることができる（
なお、第１の音響整合層７と圧電振動子アレイ４ａ等の
切り溝９だ音波減衰係数の大きい材料を充填しても、音
響的なりロストークを低減し、上記と同様の効果を得る
ことができる。）。
次に、押さえ用フィルム１５を緩め、第１図（ｅ）。
ｆｆ）に示すように音波を集束させるためのシリコーン
ゴムなどからなる音響レンズ１７の凸形面にシリコーン
ゴムなどのようなゴム材、あるいは熱可塑性エラストマ
ー、あるいはテフロン、ポリエチレンなどのようなプラ
スチックの中でも柔らかい拐料からなる柔軟性を有する
押さえ用部材１８の上記凸形面に対応する形状の内面を
重ね、この押さえ用部材１８に上記押さえ用フィルム１
５を重ね、上記と同様に押さえ用フィルム１５に張力を
加えろことにより、音響レンズ１７を湾曲している第２
の音響整合層１６に沿うように湾曲させて接着する。こ
のとき、上記のように音響レンズ１７は凸形面を有する
が、これに対応する形状の押さえ用部材１８を介して押
さえ用フィルム１５により押さえるので、音響レンズ１
７の全体を第２の音響整合層１６に均一に接着すること
ができる。従って、均一な特性を得ることができる。
・次に、第１図Ｆｇｌに示すように圧電振動子アレイ４
ａの各電極と接続している上記フレキシブル電気端子５
．６のうち、一方の第１のフレキシブル電気端子６と曲
面体１１上に設けた第２のフレキシブル電気端子１９２
間を金線、アルミ線などのワイヤ２０を用い、ワイヤポ
ンディングなどはより各チャンネルごとに接続する。次
に、その接続部上にエポキシ樹脂などの絶縁物２１を流
し込み、ワイヤ２０及び第２のフレキシブル電気端子１
９ａの一部を絶縁する。次に第２フレキシブル電気端子
１９ｂを第２のフレキシブル電気端子１９ａ上に設け、
同様にして第１のフレキシブル電気端子６の各チャンネ
ルとワイヤボンディングで電気的接続を行う。同様にし
てエポキシ樹脂などの絶縁物２１をその接続部上に流し
込み、絶縁を行う。これを操り返し、第２のフレキシブ
ル電気端子を１９ａ。
１９ｂ　、　１９Ｃのように多層に積層して取り出す０
次に、各第２のフレキシブル電気端子１９ａ、１９ｂ。
１９Ｃからコネクタを介してケーブルなどと接続する。
このように、第２のフレキシブル電気端子１９ａ　、　
１９ｂ　、　１９ｃを多層に積層することにより、スペ
ースを小さくすることが可能となる。従って、小型化を
図ることができ、操作性を良好にすることができる。
なお、上記実施例では、背面負荷材８を単層に設けた場
合だついて説明したが、背面負荷材を多層に設けるよう
にしてもよい。また、上記実施例にあっては、第１図（
Ｃ）に示すように圧電振動子アレイ４ａを約２７０°の
角度範囲で円周上に配列した場合について示しているが
、上記治具１ｏの案内部材１３０間隔、高さ等を調節す
ることにより、曲面体１１のほぼ全円周上に圧電振動子
アレイ４ａを配列することができる。また、上記実施例
では、圧電振動子４を分割切断した場合の製造方法につ
いて説明したが、この他、ポリフッ化ビニリデンなどの
ような高分子圧電振動子、若しくは圧電セラミックと高
分子樹脂を複合した、いわゆる複合圧電振動子を用い、
電極だけでアレイ状に配列するように構成した場合にも
実施することができる。
また、第１の音響整合層７、背面負荷材８、第２の音響
整合層１６、音響レンズ１７は必要に応じて適宜選択的
に用いるようにしてもよい。また、上記実施例では、背
面負荷材８を曲面体１１テ接着し、この曲面体１１を支
持体として使用するようにしているが、曲面体１１に接
着することなく、曲面体１１より外して使用するように
してもよい。
また、上記実施例にあっては、圧電振動子アレイ４ａを
凸面形状に配列した、いわゆるコンベックス型の超音波
探触子を製造する場合について説明したが、この他、凹
面形状、波型形状などの超音波探触子に実施することが
できる。
発明の効果 μ上の説明から明らかなように本発明によれば、曲面体
の両側部に位置する案内部材に案内させた押さえ用フィ
ルムに張力を加えることにより、圧電振動子アレイ、若
しくは圧電振動子アレイを有する積層体を曲面体の外面
に沿うように湾曲させ、若しくは少なくとも圧電振動子
アレイの背面側に背面負荷材を設けた積層体を上記と同
様に押さえ用フィルムを用いて曲面体の外面に沿うよう
に湾曲させ、音響整合層を上記と同様に押さえ用フィル
ムを用いて・上記湾曲した積層体に沿うように湾曲させ
て接着し、音響レンズを押さえ部材を介して上記と同様
に押さえ用フィルムを用いて上記湾曲した音響整合層に
沿うように湾曲させて接着するので、１８０°以上の広
視野角に形成することができ、しかも、押さえ用フィル
ムで押さえることにより簡ｉＢに、かつｆｉ’Ｊ度良く
製造することができる。
そして、上記音響整合層に自己接着性を有するフィルム
状樹脂を用いることにより、圧電振動子アレイを形成す
る切り溝に接着剤が入り込まないよってすることができ
る。従って、クロストークを防止して高分解能化を図る
ことができる。
また、圧電振動子アレイの各電極と接続されている第１
のフレキシブル電気端子に複数枚の第２のフレキシブル
電気端子を積層して接続すると共に、積層゛電気端子間
を絶縁することにより小型化を図ることができる。従っ
て、操作性を向上させろことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図＋ａ＋〜（ｇｌは本発明の一実施例だおける超音
波探触子の製造方法を示し、同図（ａ）は圧電振動子の
電極に電気端子を接続し、圧電振動子に第１の音響整合
層と背面負荷材を積層した状態の横断面図、同図（ｂ）
は圧電振動子をプレイ状に形成した状態の縦断面図、同
図＋Ｃ）は同図（ｂ）に示す積層体を曲面体に沿うよう
に湾曲させて接着した状態の概略縦断面図、同図（山は
第１の音響整合層上に第２の音響整合層を設けた状態の
一部拡大概略断面図、同図ｔｅｌは第２の音響整合層上
に音響レンズを設けた状態の概略縦断面図、同図（「）
は同図（ｅｌのＩｆ−■「矢視断面図、同図（ｇｌは圧
電振動子アレイの電極に接続した第１の〕Ｖキシプル電
気端子に第２のフレキシブル電気端子を複数層に接続し
た状態の横断面図、第２図は従来の製造方法により製造
した超音波探触子の概略縦断面図である。 ■・・・圧電素子、２，３・・・電極、４・、、圧電振
動子、４ａ・・圧電振動子アレイ、５，６・・・電気端
子、　７・・第１の音響整合層、８・・−背面負荷材、
９・・・切り溝、１０・・・治具、１１・・・曲面体、
１３・・案内部材、１５・・・押さえ用フィルム、１６
・・・第２の音響整合層、１７・・・音響レンズ、１８
・・・押さえ用部材、１９ａ、１９ｂ。 １９Ｃ・・・第２のフレキシブル電気端子、　２０・・
ワイヤ、２１・・絶縁物０ 図 ７１／／ｌ譬整合乃 第１図 （Ｃ） 、／Ｓ押さ之■ツλＡ ｔｄ） 第 図 （ｅ） （ｆ） ｆ 第 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）圧電振動子アレイ、若しくは圧電振動子アレイを
    有する積層体に押さえ用フィルムを重ね、この押さえ用
    フィルムを所定の曲率を有する曲面体の両側部に位置さ
    せた案内部材に案内させ、この押さえ用フィルムに張力
    を加えることにより、上記圧電振動子アレイ、若しくは
    圧電振動子アレイを有する積層体を上記曲面体の外面に
    沿うように湾曲させることを特徴とする超音波探触子の
    製造方法。
  2. （２）圧電振動子アレイと、背面側の背面負荷材と、前
    面側の音響整合層およびこの音響整合層の前面側の音響
    レンズからなり、少なくとも圧電振動子アレイの背面側
    に背面負荷材を設けた積層体に押さえ用フィルムを重ね
    、この押さえ用フィルムを所定の曲率を有する曲面体の
    両側部に位置させた案内部材に案内させ、この押さえ用
    フィルムに張力を加えることにより、上記積層体を上記
    曲面体の外面に沿うように湾曲させ、音響整合層に上記
    押さえ用フィルムを重ね、上記と同様に上記押さえ用フ
    ィルムに張力を加えることにより、上記音響整合層を上
    記湾曲した積層体に沿うように湾曲させて接着し、音響
    レンズにこの音響レンズの外面形状に対応する内面形状
    を有する押さえ用部材と上記押さえ用フィルムを順次重
    ね、上記と同様に上記押さえ用フィルムに張力を加える
    ことにより、上記音響レンズを上記湾曲した音響整合層
    に沿うように湾曲させて接着することを特徴とする超音
    波探触子の製造方法。
  3. （３）音響レンズの押さえ用部材に柔軟性を有する材料
    を用いたことを特徴とする請求項２記載の超音波探触子
    の製造方法。
  4. （４）音響整合層に自己接着性のフィルム樹脂を用いた
    ことを特徴とする請求項２記載の超音波探触子の製造方
    法。
  5. （５）押さえ用フィルムが押さえ面に摩擦係数の小さい
    フィルム材を有することを特徴とする請求項１ないし４
    のいずれかに記載の超音波探触子の製造方法。
  6. （６）圧電振動子アレイの電極と電気的な導通を持たせ
    た第１のフレキシブル電気端子に複数枚の第２のフレキ
    シブル電気端子を積層して接続すると共に、積層電気端
    子間を絶縁することを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれかに記載の超音波探触子の製造方法。
JP63147455A 1988-06-15 1988-06-15 超音波探触子の製造方法 Expired - Lifetime JP2502685B2 (ja)

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