JPH02286135A - 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］ 本発明は超音波診断装置に用いられる超音波探触子の製
造方法に関するものである。

超音波診断装置の超音波探触子には、セクタ状の画像を
得るフンペックス（ｃｏｎｖｅｘ）形の探触子がある。

コンベックス形の探触子は、予め振動子を円弧状に配列
させて、放射状に超音波ビームを走査するように構成さ
れている。

［従来の技術］ 第３図の（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は、従来から
知られたコンベックス形の超音波探触子の、−数的な製
造方法の説明図である。

第３図の（Ａ）〜（Ｃ）において、１は圧電セラミック
スのような振動子を構成する圧電板、２及び３は第１及
び第２のにバッキング材である。１１は圧電板１のダイ
シング（ｄ　１ｃｅ＋　ｆｎｇ）加工で形成された多数
の細い加工溝である。第１バッキング材２には薄い平板
状の材料が用いられ、第２バッキング材３には表面に円
弧面３１を有するブロック状の材料が使用される。Ｒは
、円弧面３１の曲率半径である。

このような材料を用いた超音波探触子は、先ず（＾）図
のように、圧電板１を平らな第１バッキング材２の表面
に接着する。以下、ここでは圧電板１と第１バッキング
材２を接合した状態の素子を、仮に接合体４と呼び、図
の上面を表面４１とし、下面を裏面４２とする。

次に、接合体４の上からダイシング加工により、第１バ
ッキング材２に達する深さの加工溝１１を等間隔のピッ
チで形成する。このダイシング加工によって圧電板１が
細かく分断され、長さ方向に可撓性が与えられる。ダイ
シング後、接合体４の裏面側４２を円弧面３１に当てて
、第２バッキング材３上に接着する。この結果、圧電板
１からなる多数の振動子を、所定の曲率半径Ｒで配列さ
せたコンベックス形の超音波探触子を構成することがで
きる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記（＾）〜（Ｃ）の各工程で説明したように、従来の
コンベックス形の超音波探触子は、−旦接合体４を作っ
て平らな状態でダイシングで切断加工をして可撓性を持
たせてから、第２バッキング材３の円弧面３１に接着し
て振動子の円弧配列が形成されるようになっている。

ここで、接合体４が平板状の状態のとき及び円弧状の状
態のときの表面４１と裏面４２の長さを、それぞれＬｌ
ｌ！ｌ及びＬ２，１２とすると、次式のような関係があ
る。

Ｌ２＞４７２　　　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）Ｌ２　＞Ｌｌ　−Ｄ　Ｉ　＞Ｄ　２　　　　　・・
・・・・（２）上記の（２）式から明らかのように、（
Ｃ）工程において接合体４の裏面４２側の長さが、Ｌｌ
−ρ２又はΩ１−９２−δ（Ｌｌ−Ｎ２のため、以下ｇ
１−４２−δとする）の長さδ分が圧縮されることにな
る。この結果、第１バッキング材２の曲げ方向の反力が
大きくなり、振動子のピッチが乱れて鮮明な診断画像が
得られなくなるという問題があった。

本発明は上記のような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、圧縮長δに基づいて接合体４の裏面４２
側の曲げ方向の反力が殆ど生じないコンベックス形の超
音波探触子を得るようにしたものである。

［５題を解決するための手段］ 本発明のコンベックス形の超音波探触子は、接合体の表
裏両面側から交互にダイシング加工が施されて、裏面側
が第２バッキング材の円弧面に接着される。

また、接合体の裏面側のダイシングの加工溝の幅Ｗが次
式の関係に選ばれている。

Ｗ≧（Ｎ　ｌ　−１１２）　／Ｎ ［作　　用］ 接合体が作られると、表面と裏面の両側から交互にダイ
シングの加工溝が形成される。ダイシングで作られる裏
側の加工溝の溝幅の総和は、第２バッキング材の円弧面
に接触したときの接合体の裏面側の圧縮長に等しくなる
ように選ばれる。したがって、接合体の裏面側を第２バ
ッキング材の円弧面に接着しても、この部分が圧縮され
ず曲げ方向に対する反力が生じない。

［発明の実施例］ 第１図は本発明実施例の説明図、第２図の（Ａ）。

ＣＢ）　、　（Ｃ）は本発明実施例の動作説明図で、前
述の第３図に対応する部分には一部は同じ符号が用いら
れている。

第１図において、１はコンベックス形の超音波探触子の
本体、２はケーブルである。ケーブル２は図示されてい
ない超音波診断装置に接続される。

３は本体１内に設けられ生体との音響的な整合をはかる
ための２層のマツチング層、４は圧電セラミックスから
なる振動子群で、振動子群４は一定の曲率半径で描かれ
た凸状の円弧に沿って配列されている。５と６は、第１
と第２のバッキング材である。バッキング材５．６には
、振動子群４を機械的に支持して音響的な制動作用を司
どるフェライトゴム等の高減衰材料が用いられる。７は
電子切換スイッチである。この電子切換スイッチ７は円
弧状に配列された振動子群４を切換選択して、１点鎖線
で示すような放射状の超音波ビームを表面側の被検体に
向かって投射する。

また、第２図の（Ａ）図は振動子群４を構成する圧電板
４０と第１バッキング材５とを接着した接合体８の平板
状の状態を示し、（Ｂ）図は接合体８を第２バッキング
材６の円弧面６１に接着したときの円弧状の状態を示す
。両図の８１は接合体８の表面、８２はその裏面である
。また、８３は円弧状態における接合体８の長さｆＩ２
またはＬｌが変化しない円弧面、ｔは接合体８の厚さ、
ｔｌとｔ２は表面８１と裏面８２から円弧面８３までの
距離である。したがって、ｔ−Ｂ＋Ｂとなる。中抜きの
矢印は超音波の投射方向を示し、接合体８の表面８１か
ら矢印方向に投射される。Ｒｂは第２バッキング材６の
円弧面６１の曲率半径、θは０を中心にした円弧の角度
である。

上述のように構成された本発明の超音波探触子の振動子
群４は、次のような要領で円弧状に配列される。

先ず初めに、本体１の基準位置における曲率半径ＲＯを
、決定する。−数的には、マツチング層３の表面が、基
準位置に設定される。次に、圧電板４０を第１バッキン
グ材５の表面に接着して接合体８を作り、表面８１にダ
イシングソーを用いて等ピッチの加工溝８４を形成する
。ここまでの作業工程は、前述の従来方法とほぼ同様で
ある。

ただし、本発明では図示のように、接合体８の裏面８２
側にもほぼｔ２の深さの加工溝８５が形成される。表裏
両方からの加工溝８４と８５は、長さ方向にズしていて
交互になることが望ましい。そして、この接合体８の裏
面８２側が、予じめＲｂ、即ち（Ｒｂ　＝ＲＯ−Ｒａ）
の曲率半径で作られた第２バッキング材６の円弧面６１
に接着される。

接合体８の裏面側に形成される加工溝８５は、次のよう
な加工条件になっている。

ここで、０を中心とした円弧面８３と角θで作る扇形に
ついて、Ｌｔ−ｐｔとすると次式が成立する。

１１Ｉ　Ｘ３６０　／　（２π（Ｒｂ＋ｔ２））〜θ・
・・（３） 円弧状態のときの接合体８の裏面８２の長さを、前記と
同様に１２とすると、 Ｎ　２　Ｘ３６０　／　（２πｘＲｂ）講θ　　・・・
（４）（４）式を変形して、 ９２−（θ／３８０　）　Ｘ２πｘＲｂ　　　・＝（５
）一方、接合体８を円弧状態にしたときに、裏面８２側
で圧縮作用を引き起こす圧縮長δは前述の通りδ−ｆｌ
＊−！１２である。したがって、裏面８２側のダイシン
グで形成される加工溝８５の総数をＮ本とすると、加工
溝８５の幅Ｗは次式で表すことができる。

Ｗ−（４Ｆ１１２）／Ｎ　　　　　　　　・・・（６）
本発明は（６）式の関係に着目して、裏面８２側の溝幅
Ｗを、次のように選定した。

Ｗ≧ＣＱ　１１２　）　／Ｎ　　　　　　　・・・（７
）即ち、裏面８２側の加工溝の８５の幅Ｗの総和ΣＷを
（８）式のように、少なくとも接合体８における裏面８
２の圧縮長δと等しくなるように構成したちのである。

ΣＷ≧δ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
８）因みに、本発明実施例仕様の数値を上げれば、次の
通りである。

長さＬｌ又はＩｔが共に５０１１１１で、厚さがそれぞ
れ０．５及び５．０ｍｍの圧電板４ｏと第１バッキング
材５を接着して、第２図の（Ｃ）ような接合体８を構成
した。そして、ＲＯ，Ｒｂ、ｔ、ｔｌ及びｔ２の各位を
、゛それぞれ５０．４４゜５．５．５　、１゜５及び４
．０（全て単位はｌｌ１１）に設定した。これらの設定
値を（３）式と（５）式に代入すると、 θ　−７０，８９５・・・（９） Ｎ　２−５５．０５２　　　　　　　　　　　　　・・
・（１ｏ）が得られる。

接合体８の裏面８２の加工溝８５の本数Ｎを、Ｎ−１０
０とすると、溝幅Ｗは、 ｗ　−（８０−５５，０５２）　／　１００　＝　４９
．５μｍ　（１１）となる。

即ち、裏面８２例の加工溝８５の深さを４鴎、幅を約５
０μに選ぶことによって、理論上接合体８の裏面８２側
の圧縮長δが補償される。

なお、このようにして振動子群４の所定の円弧配列がな
されると、振動子群４の電極の取付けやフレキシブルプ
リント板による各電極と電子切換スイッチ７との配線或
いはマツチング層３の取付は等が行われる。その後、絶
縁材による本体１の外部被覆、ケーブル２の導出等の所
定の処理を施して第１図のような超音波探触子の本体１
が出来上がることになる。

完成した超音波探触子はケーブル２によって超音波診断
装置に接続され、表面がカップリング剤を介在して被検
体に圧接される。そして、ケーブル２を経由して振動子
群４に順次電気パルスが与えられると、被検体の内部に
超音波が発射される。

発射された超音波は内部で反射し、その強弱の反射波が
映像信号として信号線を通して超音波診断装置に送り出
される。この結果、被検体の内部の映像がＣＲＴ上に映
し出され、この映し出された画像に基づいて被検患者の
患部が診断されるようになっている。

この場合、本発明方法で作られた超音波探触子は、振動
子群４の円弧配列に伴う第１バッキング材５に反力が発
生しない。よって、従来のような反力による振動子群４
のピッチの乱れがなくなって、鮮明な診断画像を描くこ
とが出来る。

なお、第１図の実施例ではマツチング層３が２層の場合
を図示して説明したが、単層或いは３層以上の多層の場
合にも本発明を適用することができる。また、接合体８
の表裏両方からの加工溝８４と８５を円弧面８３の深さ
まで交互に加工したが、両側の加工溝８４と８５の深さ
を幾分浅く形成してもよく、一部は同−半径上になって
も良い。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は第１バッキング材の裏面側のダ
イシング加工によって加工溝を形成して、これらの加工
溝によって振動子の円弧配列に伴って発生する圧縮長を
補償する超音波探触子の製造方法を採用した。この結果
、振動子のピッチの乱れがなくなって、診断画像を鮮明
に描くことができる。

よって、本発明によれば、精度の高い超音波探触子を備
えた超音波診断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例方法による超音波探触子構成説明
図、第２図の（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は本発明
実施例方法の説明図、第３図の（Ａ）　、　（Ｂ）　、
　（Ｃ）は従来の製造方法の説明図である。 第１，２図において、１は超音波探触子の本体、２はケ
ーブル、３はマツチング層、４は振動子群、５は第１バ
ッキング材、６は第２バッキング材、７は電子切換スイ
ッチ、８は接合体、４０は圧電板、ｄｌは円弧面、８１
は接合体８の表面、８２は接合体８の裏面、８３は長さ
不変の円弧面、ｔは接合体８の厚さ、ｔｌとｔ２は表面
８１と裏面８２から円弧面８３までの距離、Ｒｈは円弧
面６１の曲率半径、θは円弧の角度、δは圧縮長である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１バッキング材の表面側に接着された圧電板を
   ダイシング加工して裏面側を第２バッキング材の円弧面
   に接着させる超音波探触子の製造方法において、 前記第１バッキング材に表裏両面側からダイシング加工
   して裏側の加工溝によりこの第１バッキング材を第２バ
   ッキング材の円弧面に接着したときに発生する圧縮長を
   補償することを特徴とする超音波探触子の製造方法。
2. （２）前記第１バッキング材に裏面側からダイシング加
   工して加工溝の幅ｗを次式から算出することを特徴とす
   る請求項（１）記載の超音波探触子の製造方法。 ｗ≧（ｌ１−ｌ２）／Ｎ ただし、ｌ１：第１バッキング材の平板状状態の長さ ｌ２：第１バッキング材の円弧状状態 の裏面側の長さ Ｎ：ダイシングの加工溝の数