JPH03254737A - 超音波プローブ - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、超音波診断装置に用いられ、電気的に超音
波を発生させたり、逆に超音波を電圧変化に変換して、
体内の形態情報を画像表示するための超音波プローブに
関する。

（従来の技術） 従来の超音波プローブについて、第４図にその全体図（
一部所面図）を示す。ここでは例として、コンベックス
型の超音波プローブを示しておく。

ここで、コンベックス型の超音波プローブとは、音波送
受波面が凸状（コンベックス）になっているような超音
波プローブであり、音波送受波面が平面である超音波プ
ローブ（リニア型）に対して超音波を放射状に出せるの
で、骨やガスの下にあるリニアスキャンでは観察できな
い死角をも観察することができるという特徴を持つもの
である。

超音波プローブの超音波発生部分は、電圧を加えると電
圧の方向に厚さが増減して超音波を発生させるようなＰ
ＺＴ　（チタンジルコン酸鉛）などの特殊な素材からな
る圧電振動子１０と、その対向する面に貼られた陽極板
１２、陰極板１３とからなり、両電極間にある高周波電
圧を加えることによって電気的にその周波数の超音波を
発生させたり、逆に超音波を高周波電圧変化として受信
するような圧電振動子が、複数組み合わされたものであ
る。ここで用いたある周波数とは、圧電振動子の厚さに
よって持つ固有の振動周波数である。

超音波による画像は、１回の超音波の送・受信で得られ
る１直線状の体内の形態情報を多数集めて作るので、こ
の圧電振動子の数が多いほど鮮明な超音波画像を得るこ
とが可能となる。圧電振動子の音波送受波面と対向する
面には、該面方向へ放射された音波が反射されて音波送
受波面方向に向かわないようにするため、ゴムなどを、
用いたバッキング材１７が接合され、音波送受波面と対
向する面方向へ放射された音波を吸収している。また、
バッキング材１７の圧電振動子１０と接着している面と
反対の面を凸状のバッキング材１８の凸面に接着させ、
超音波発生面を凸状（コンベックス）にしている。複数
の圧電振動子に貼られた各電極からは後述のように電極
が引き出され、電気的に接続されたそれらの導線はケー
ブルによって束ねられて超音波診断装置本体（図示せず
）に接続される。

従来の超音波プローブの超音波発生部分の断面図を第５
図に示す。

複数の圧電振動子に貼られた各電極から電極を引き出す
方法の１つとして、圧電振動子１０の両端部に貼られた
電極１２．１３からバッキング材１８に取り付けられた
印刷配線板１５へ、ワイヤ１６によるボンディングを行
って電極を引き出す方法が実施されている。

ところが、発生させる超音波の周波数、すなわち圧電振
動子の持つ周波数は、圧電振動子の厚さに固有のもので
あり、高周波数を発生させる場合には圧電振動子の厚さ
Ｈを薄くしなければいけない（例えば、５　Ｍ　Ｈｚで
約０．３ｍｍ）ため、高周波数用の超音波プローブの圧
電振動子においては、ボンディングに必要な圧電振動子
両端部の電極引出し面を十分に確保することかできず、
ワイヤーボンディングを行うことが困難であった。

そこで、第６図に示すように、圧電振動子１０に貼りつ
けられた陽、陰の電極１２．１３の下面４０に補助電極
２０を半田付、または導電性接着剤等により接合させ、
補助電極２０上から、バッキング材１８に取り付けられ
た印刷配線板１５へ、ワイヤ１６によるボンディングで
電極を引き出す方法が実施されている。

このような超音波プローブのワイヤーボンディングまで
の製造過程を、第７図（ａ）乃至（ｈ）に示す。尚、各
図面中で同じ部分を表す場合には同じ番号を用いている
。

まず、（ａ）所望の厚さの圧電振動子１０を形威し、（
ｂ）圧電振動子１０の側面に銀塗料からなる陽、陰電極
１２．１３を蒸着させる。（Ｃ）圧電振動子１０の下面
４０に補助電極２０を半田付、または導電性接着等によ
り接合する。（ｄ）可とう性（たわめることの可能な）
バッキング拐１７を圧電振動子１０の音波送受波面と対
向する面の電極板に接着し、（ｅ）圧電振動子１０の方
向から可とう性バッキング材１７の途中まで（図の切込
み深さＤまで）、圧電振動子１０を幅約０．２〜０゜３
ｍｍごとにカッティングする。（「）凸型バッキング材
１８の凸面の形状に合わせて、バッキング材１７の圧電
振動子１０と接着している面と反対の面を接着させる。

（ｇ）印刷配線板１５を凸型バッキング材１８の側面に
取り付け、（ｈ）補助電極２０上から印刷配線板１５ヘ
ワイヤ１６を用いてボンディングで電極を引き出す。

ところが、補助電極を用いてワイヤーボンディングで電
極を引き出す方法の場合には、補助電極接合後に第７図
（ｄ）に示したようなカッティングが行われるため、そ
の衝撃と接合部の強度不足によって補助電極の剥がれを
生じることが多く、製造上における歩留り低下を招くと
いう問題点があった。また、補助電極２０のボンディン
グ面に導電性接着剤などが付着してしまった場合には、
ボンディング面が平面でなくなるので、ワイヤーボンデ
ィングを行うことができなくなるという欠点もあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、高周波数用の超音波プローブの場合には圧
電振動子の厚さを薄くしなければならないので、ワイヤ
ーボンディングに必要な圧電振動子側面の電極引出し面
を十分に確保することができないという問題点があった
。また、これを解決するために、圧電振動子の各電極に
補助電極を接合する方法も考案されているが、超音波プ
ローブの製造過程で強度不足により補助電極の接合部に
剥がれが生じてしまうなど、製造上における歩留り低下
を招くという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決し、高周波数用の超音波プ
ローブにおいても補助電極を用いることなくワイヤーボ
ンディングに必要な圧電振動子側面の電極引出し面を十
分に確保して、超音波プローブの製造性の向上を得るこ
とを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の超音波プローブに
おいては、超音波の送・受信周波数を決める圧電振動子
の中央部の音波送受波面部分の厚さに対して、ボンディ
ングによる電極引出し面となる圧電振動子の両端部の厚
さを厚くするようにして、ワイヤーボンディングに必要
な電極引出し面を十分に確保するようにしたものである
。

（作用） 上記のように構成された超音波プローブにおいては、圧
電振動子の厚さを薄くしなければならない高周波数用の
超音波プローブにおいても、ワイヤーボンディングに必
要な圧電振動子両端部の電極引出し面を十分に確保する
ことができるので、容易に電極を引き出すことが可能と
なり、なおかつ超音波プローブの製造性の向上を得るこ
とができる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の超音波プローブを示す全体図（一部
所面図）であり、例としてコンベックス型の超音波プロ
ーブを示したものである。圧電振動子３０は、ＰＺＴ　
（チタンジルコン酸鉛）からなり、その側面には銀塗料
からなる陽、陰電極３２．３３が蒸着されている。圧電
振動子３０の形状は、圧電振動子３０の音波送受波面と
なる中心部の厚さに対して、ボンディングによる電極引
出し面となる両端部の厚さが厚くなるように形成されて
いる。尚、超音波プローブの超音波発生部分は、この圧
電振動子が複数組み合わされて構成されている。超音波
による画像は１回の超音波の送・受信で得られる１直線
状の体内の形態情報を多数集めて作るので、この圧電振
動子の数が多いほど鮮明な超音波画像を得ることが可能
となる。圧電振動子３０の音波送受波面と対向する面に
はフェライト粉末入りのゴムからなる可とう性の（たわ
めることの可能な）バッキング材３７が接着され、音波
送受波面と対向する面方向へ放射された音波を吸収して
いる。さらにバッキング材３７は、圧電振動子３０と接
着している面と反対の面で凸型のバッキング材３８に、
その凸面の形状に合わせて接着されている。圧電振動子
３０の形状は、音波送受波面である中心部の厚さに対し
て、ボンディングによる電極引出し面となる両端部の厚
さが厚くなるように形成されていることから、複数の圧
電振動子に貼られた各電極の電極引出し面はワイヤーボ
ンディングに必要な十分な大きさを有しており、第２図
に本発明の超音波プローブの超音波発生部分の断面図を
示すように、圧電振動子３０に貼られた電極３２．３３
からバッキング材３８に取り付けられた印刷配線板３５
へは、ワイヤ３６によるボンディングを行って容易に電
極を引き出すことができる。また、第１図では図示して
いないが、電極から電気的に接続される導線はケーブル
によって束ねられて超音波診断装置本体に接続される。

このような本発明の超音波プローブのワイヤーボンディ
ングまでの製造過程を第３図（ａ）乃至（ｇ）に示す。

尚、各図面中で同じ部分を・表す場合には同じ番号を用
いている。

まず、（ａ）適当な厚さの圧電振動子３０を形成し、中
央部の音波送受波面のみを所望の周波数の超音波を発生
させるような厚さにまで研磨する。

両端部の電極引出し面となる部分はワイヤーボンディン
グが容易にてきるような厚さにしておく。

（ｂ）圧電振動子３０に、銀塗料からなる電極を蒸着す
る。アース側（陰極）と信号側（陽極）のどちらを音波
送受波面側にしても構わないが、音波送受波面側の電極
をアース側にした方が耐雑音性に優れることから、音波
送受波面側の電極３３を陰極とし、その反対側の電極３
２を陽極とすることが望ましい。（Ｃ）可とう性バッキ
ング材３７を圧電振動子３０の音波送受波面と対向する
面の電極板に接着する。（ｄ）圧電振動子３０のある方
向から可とう性バッキング材３７の途中まで（図の切込
み深さＤまで）、圧電振動子３０を幅約０゜２〜０．３
ｍｍごとにカッティングする。カッティングを行う本数
は、各種超音波プローブによって違う。（ｅ）凸型バッ
キング材３８に、その凸面の形状に合わせて可とう性バ
ッキング材３７の圧電振動子３０と接着している面と反
対の面を接着させる。（ｒ）印刷配線板３５を凸型バッ
キング材３８の側面に取り付け、（ｇ）圧電振動子３０
の両端部の陽、陰電極の電極引出し面から印刷配線板３
５へ、ワイヤ３６によるボンディングによって電極を引
き出す。尚、ワイヤの材質としては金か望ましい。

このように、圧電振動子の形状を本発明のようにしたこ
とによって、超音波プローブが高周波数用で圧電振動子
の厚みを薄くしなければならない場合においても、ワイ
ヤーボンディングに必要な圧電振動子両端部の電極引出
し面を十分に確保することができ、容易に電極を引き出
すことが可能となる。しかも、従来のように補助電極を
圧電振動子に貼られた電極に取り付けたのではなく、電
極引出し面が圧電振動子に貼られた電極と一体となって
いるので、第３図（（＋）のように圧電振動子のカッテ
ィングを行っても、従来のようにその衝撃による電極引
出し面の破損の発生を最小限にすることができる。した
がって、超音波プローブの製造過程における電極引出し
面の破損による歩留り低下の問題点が解消され、製造性
の向上が得られる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨に変更がない限り適宜変形実施か可能であ
る。本実施例ではコンベックス型の超音波プローブにつ
いて説明をしたが、本発明はリニア型やセクタ型等の超
音波プローブについても効果があることはいうまでもな
い。また、本実施例では圧電振動子の素材としてＰＺＴ
を用いたが、他にも圧電振動子となるような素材であれ
ば素材の種類は構わない。

［発明の効果コ 以上詳述したように、超音波プローブの形状を本発明の
ような形状にすることにより、高周波数用の超音波プロ
ーブのように圧電振動子の厚さを薄くしなければならな
い場合においても、ワイヤーボンディングに必要な圧電
振動子両端部の電極引出し面を十分に確保することがで
き、容易に電極を引き出すことか可能となる。しかも、
従来のように補助電極を圧電振動子に貼られた電極に取
り付けるのではなく、電極引出し面が圧電振動子に貼ら
れた電極と一体となっているので、超音波プローブの製
造過程における電極引出し面（補助電極）の破損による
歩留り低下の問題点を解決することができ、製造性の向
上を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波プローブの全体図（−部断面図
）、第２図は本発明の超音波プローブの超音波発生部分
の断面図、第３図は本発明の超音波プローブの製造過程
を示す図、第４図は従来の超音波プローブの全体図（一
部断面図）、第５図は従来の超音波プローブの超音波発
生部分の断面図、第６図は補助電極を用いた場合の従来
の超音波プローブの超音波発生部分の断面図、第７図は
補助電極を用いた場合の従来の超音波プローブの製造過
程を示す図である。 ３ ０・・・圧電振動子 ２・・・陽極 ３・・・陰極 ５・・・印刷配線板 ６・・・ワイヤ ７・・・可とう性バッキング材 ８・・・凸型バッキング材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端部が中央部に比べて厚く形成された圧電振動
   子と、 この圧電振動子の超音波送受波面および一端部側面に設
   けられた第１の電極と、 この上部電極とは電気的に離れ、前記圧電振動子の前記
   超音波送受波面と対向する面および他方の端部側面に設
   けられた第２の電極と、 前記超音波送受波面と対向する面に設けられたバッキン
   グ材とを具備し、 前記両端部側面に設けられた前記第１の電極および前記
   第２の電極を電極引出し面としたことを特徴とする超音
   波プローブ。
2. （２）前記第１の電極および前記第２の電極から電極を
   引き出す方法は、ワイヤーボンディングであることを特
   徴とする請求項１記 載の超音波プローブ。