JPH03270500A - 超音波探触子およびその製造方法 - 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】 〔概要〕 圧電素子を用いたコンベックス型の超音波探触子のアー
スを極引き出し構造およびその製造方法に関し、 アース線が固定された引き出し構造として、カンタ−に
よる圧電素子のアレイ分割時や、ＦＰＣの折り曲げ時に
整合層が剥離することがないようにすることを目的とし
、 圧電素子のそれぞれの面よりの引き出し線を互いに異な
る方向に引き出し、一方の面をバッキングにより支持し
、他方の超音波放射面を整合材によりコーティングした
超音波探触子において、放射面側よりの引き出し線は、
圧電素子の端部近傍において、バッキングの方向に折り
曲げられ、さらにバッキングの位置で引き出し方向に折
り曲げられた構造を持ち、放射面側からの引き出し線の
折り曲げ部と圧電素子の端部の構成する空間部にはＦＰ
Ｃ，圧電素子、金属箔等と接着性が良くかつ切削性の良
い１例えばバッキングと同一の材料が充填されて放射面
側からの引き出し線はバッキングと上記バッキング材と
整合部材とにより固定された構成を持つ。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、圧電素子を用いたコンベックス型の超音波探
触子のアース電極引き出し構造およびその製造方法に関
する。

超音波診断装置等の超音波測定に用いるコンベックス型
探触子を製造するためには、平板の圧電素子に信号線、
アース線をつけた圧電素子のバッキングを薄く削り、さ
らに圧電素子をカッターによりアレイ状に分割する等の
機械的な処理を必要とする。

そのため、アース線の引き出し方は、機械処理のしゃま
にならないような構造にする必要があり、機械的な強度
を確保しにくい構造をとらざるを得なかった。

本発明は、機械処理を妨げず、しかも機械的強度の大き
いアース線の引き出し構造を持つ超音波探触子とその製
造方法に関する。

〔従来技術〕

従来のコンヘンクス型超音波探触子およびその製造方法
を第７図〜第９図により説明する。

第７図は従来の超音波探触子の例１を示す図である。

図ｆａ）は平板状圧電素子を示す。

図（ｂ）は、図（ａ）の圧電素子を用いた超音波探触子
の断面図を示す。

図（ａ）、０））において、超音波探触子に用いる平板
状の圧電素子を示し、７１はセラミックの圧電素子、７
２は信号電極、７３はアース電極、７８゜７９はフレキ
シブルプリント基板（以後ＦＰＣと称する）に作られた
信号線、８０．８１は金属箔より成るアース線、８２は
エポキシ樹脂に金属粉末等を充填した材料よりなり圧電
素子を支持するバッキング、８３はエポキシ樹脂ゴロ金
属粉末を加え音響インピーダンスを制御した整合層で中
心周波数のほぼ１／４波長の厚さで構成されるもの、８
４．８５はアース線と信号線の短絡を防止するために充
填したエポキシ樹脂等の短絡防止材である。

コンヘノクス型超音波探触子を得るためには第７図（ｂ
）の構成において、バッキングを裏から削り、カンタ−
等により、整合層側からバッキングの一部を切り残して
整合層、圧電素子、バッキングをアレイ状に分割する。

第８図に、従来のコンヘノクス型超音波探触子の製造方
法を示す。

図［ａ）は前述した圧電素子の分割方法を示す。

図（ａ）において、８７はバッキング、８８はバ・７キ
ングを形成した後の削られた部分、９２はダイヤモンド
カッター等の圧電素子を分割するカッターである。

図示されるように、圧電素子８６に信号線９０、アース
線９１を引き出し、バッキング８７．８８、整合層８９
を設けたのち、バッキング８８の部分を削りとり、カッ
ター９２を信号線、アース線の引き出し方向に平行に移
動して圧電素子を分割する。その際、バッキングの切断
は上部のみとし、分割された圧電素子がバラバラになら
ないようにする。

図（ｂｌは図（ａｌの分割された圧電素子の側面図を示
す。

分割溝９３により分割された各圧電素子がバッキング８
７で結合されている。

第８図（Ｃ）は、フレキシブルになった圧電素子アレイ
を示す。

各分割圧電素子９４がバッキングでつながっている（図
（ｂ）の状態のもの）ものを湾曲させた状態を示す。

図のフレキシブルになった圧電素子アレイを所望のコン
ヘノクスの曲率に固定しバッキング材を流し込んで再び
超音波を十分に減衰させることのできる厚さにする。そ
の後、音響レンズ、ケーブル等をつけて、ケースに収納
する。

第９図は、第７図の圧電素子とは異なる電極層の構造を
持つ従来の超音波探触子の例２を示す。

図（ａ）は、平板状圧電素子を示し、９５はセラミック
の圧電素子、９６は信号電極、９７はアース電極で図示
のように信号電極側に折り曲げ部を持つものである。

図へ）は図（ａ）の圧電素子にバッキング９８および整
合層９９を設けた超音波探触子の断面図である。

図（Ｃ）は、図（ｂ）の超音波探触子の圧電素子の中心
からの距離と音圧の関係における超音波探触子の音圧特
性図である。

図（ｂ）に示されるような電極の構成では、アース電極
側で圧電素子が短絡された構成となっているため、図（
Ｃ）に示されるように、アース電極側において音圧が低
下する特性となり、音圧特性が左右で対称とならない。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図で示される従来のアース線引き出し構造では、金
属箔は整合層で覆われてはいるものの、バッキングもし
くはＦＰＣに固定されてはいないため圧電素子をカンタ
−により切断するとき整合層部分が金１箔とともに剥離
することがあった。

また、圧電素子を容器に封入するためＦＰＣや金属箔を
折り曲げる場合にも整合層が剥離することがあった。

次に、第９図に示されるアース電極の構成では、製造過
程において、アース線や整合層が剥離するようなことは
ないが、音圧特性が左右非対象となり、超音波探触子と
してする場合に有効に使用できる領域が狭くなる欠点が
あった。

本発明は、アース線を取り出す構造を、カッターによる
切断処理等の機械処理のしゃまにならず、しかも、しっ
かりと固定されたものとし、カッターによる圧電素子の
分割時や、ＦＰＣの折り曲げ時に整合層が剥離すること
がなく、しかも音圧特性における対称性もよい超音波探
触子を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、圧電素子のアース線電極に接続されてアー
ス線として引き出される金属箔を接続端部近傍において
、信号電極面の方向に折り曲げられさらにバッキング上
で引き出す方向に折り曲げる構造とした。

さらに、金属箔の折り曲げ部と圧電素子の端部の構成す
る空間部にはバッキング材を充填し、バッキング材と整
合層により金属箔をしっかりと固定する構造とした。

第１図により、本発明の基本構成を説明する。

図（ａ）は、圧電素子よりなる超音波探触子、図（ｂ）
は超音波探触子の断面図、（Ｃ）はバッキングと整合層
でアース線を固定した超音波探触子を示す。

各図において、１は圧電素子、２は信号電極、３はアー
ス電極、４は信号線、５は金属等のアース線、６はバッ
キング、７はアース線を支持するバッキングの部分であ
る。

〔作用〕

本発明の作用を次に説明する。

本発明においては、平板状の圧電素子１の信号電極２よ
りＦＰＣを用いて信号線を引き出す。また、アース線と
なる金属箔をアース電極３に半田付けし、図示のように
、圧電素子の端部近傍において、−度信号電極面の方向
に折り曲げ、さらにバッキングの面において、信号線と
反対の方向に引き出すように折り曲げる。

そして、次に信号電極の面にバッキングを施こす際、図
（ｂ）に於けるアース線支持バ・ンキング７をアース線
を支持するように設けるようにする。

あるいは、金属箔を折り曲げる前にバ・ンキング６が形
成されている場合には、バッキング材を金属箔とバッキ
ングの間に充填してアース線支持／＼ッキングを罫線す
る。

そして、図（Ｃ）に示すように、整合層８を設けること
により，バッキング６．７と整合層８により、アース線
がしっかりと固定された構造となる。

また、信号線とアース線は、カッターにより圧電素子が
切断されてゆく方向と平行であるから、カッター処理、
バッキングの切削処理等の機械処理の工程をしやまする
こともない。

〔実施例］ 第２図により本発明のアース線の引き出し構造の実施例
を説明する。

図（ａｌ　、図（ｂ）、図（Ｃ）はそれぞれ、異なるア
ース線の引き出し構造の実施例を示す。

図において、２１は圧電素子、２４は信号線、２５はア
ース線となる金属箔、２６はバッキング、２８は整合層
、２９はバッキング２６、アース線支持バッキング２７
、整合層２８と接着性のよい材料よりなるアース線２５
の被覆層である。

図（ａ）の実施例は、アース線となる金属箔２５の−４
の面もしくは両面にバッキングと整合層に密着性の良い
材料を被覆して、剥離を防止するとともに、金属箔がバ
ッキングおよび整合層から出る部分での折れ曲がりを防
止するようにしたものである。

次に、図中）の実施例の説明をする。

図において、２４はＦＰＣによる信号線、２６はバッキ
ング、２７はアース線を支持するバッキング、３０は圧
電素子のアース電極に半田付けされた金属箔、３２はア
ース線を引き出すＦＰＣ８３３はアース線の切断部であ
る。

図のアース引き出し部を構成するために、まず、信号線
２４および切断部３３のあるアース線のパターンを持つ
ＦＰＣを作成する。

次に、圧電素子を信号線および切断されたアース線部分
に固定し、バッキング２６を施す。さらに、アース線支
持バッキング２７を設け、その上に、図示のように金属
箔３０を圧電素子のアース電極とＦＰＣ３２に半田付け
して、金属箔を固定した構造とする。

図（ｂ）の実施例は、金属箔がアース線支持バッキング
により、しっかりと支持されている上に、金属箔の両端
が圧電素子の電極とＦＰＣに固定されているので、機械
的に強固な構造である。

図（Ｃ）の実施例は、図中）におけるＦＰＣのアース線
切断部３３を設けていない通常信号線とアース線のパタ
ーンを持つＦＰＣに圧電素子を固定した後、アース線側
のＦＰＣを図示のように切断し、アース線の信号電極と
の短絡を絶ったものである。

以後、アース線支持バッキング２７を設け、金属箔３０
をアース線支持バッキング２７に沿わせ、圧電素子の電
極とＦＰＣに接続して固定する点は図へ）の実施例と同
しである。

第３図（ａ）は、第２図（ｂｌのアース線引き出し構造
の実施例に用いるＦＰＣの実施例を示す図である。

第３図中）は圧電素子をＦＰＣに固定し，バッキングを
施した状態を示す。

図（ａ）　（ｂ）において、３５は信号線ＦＰＣ１３６
はアース線ＦＰＣ，３７は信号線被覆、３８は信号線、
３９はＦＰＣ基板、４０はアース線被覆、４１は分割溝
、４１゛は切断されたアース線、４５は圧電素子、４６
はバッキングである。

信号線３８の端部と切断アース線４１゛上に図（ｂ）に
示すように圧電素子４５が固定される。

分割溝４１はＦＰＣの配線パターンを作成するときに設
けておく。

第４図、第５図に本発明の超音波探触子の製造方法の第
１実施例を説明する 図の工程の順に説明する。

（ａｌ　　信号線側ＦＰＣ５２、アース線側ＦＰＣ５３
上に圧電素子５０を固定したバッキング５４を施す。

（ｂ）　　カッター５５によりアース線側ＦＰＣ５３を
切断して除去する。

（Ｃ）　　アース線側のＦＰＣを除去した部分に、バッ
キング材を充填することによりアース線支持バッキング
５７を設ける。

（イ）金属箔５８を圧電素子のアース電極に半田等によ
り接続する。

（ｅ）　　金属箔５８をアース線支持バッキング５７に
沿わして図示のように引き出す。

（ｆ）　　金属箔５８上にバッキング材もしくは整合部
材と密着性のよい材料のテープ等により被覆する。

（８０図示のように、バッキング５４および整合層６１
を、金ＩＩｉ箔５８、被覆層６０を覆うように設ける。

第６図により、本発明の超音波探触子の製造方法の第２
実施例を説明する。

第６図は第３図の（ａ）のＦＰＣを用いて、超音波探触
子を製造する場合を示す。

図の工程の順に説明する。

（ａ）　　信号線側ＦＰＣ６３、アース線側ＦＰＣ６４
上に圧電素子６２を固定したバッキング６６を施す。

へ）分割溝６５の部分に図示のようにハシキング材を充
填することによりアース線支持バッキング６７を設ける
。

（Ｃ）　　金属箔６８を圧電素子のアース電極に半田等
により接続する。

（ｄ）　　金属箔６８を図示のように、アース線支持バ
・７キング６７に沿わして折り曲げ、アース線側ＦＰＣ
のアースｆＩ７０に金属箔を半田付は等により固定する
。

（ｅ）　　図示のように、バッキング６６および整合層
６６°を、金属箔６８、アース線側ＦＰＣを覆うように
設ける。

上記の圧電素子を分割し、湾曲させて樹脂等で固定した
後、容器に収納する。

（発明の効果） 本発明によれば、アース線の引き出し線がバッキングと
整合層によりしっかりと固定された構造になっているた
め、整合層の剥離等を生しることがなく、信頼性の高い
超音波素子を得ることができる。

また、圧電素子に設けるアース電極は左右対称な構造で
あるため左右対称な音圧特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図。 第２図は本発明のアース線引き出し構造の実施例第３図
（ａｌはＦＰＣの実施例 第３図（ｂ）はＦＰＣに圧電素子を固定した状態第４図
は超音波探触子の製造方法の第１実施例（１）第５図は
超音波探触子の製造方法の第１実施例（２）第６図は超
音波探触子の製造方法の第２実施例第７図は従来の超音
波探触子の例１ 第８図は従来のコンヘノクス型超音波探触子の製造方法 第９図は従来の超音波探触子の例２ 図において １　：圧電素子、 ２　：信号電極、 ３　：アース電極、 ４　：信号線、 ５　：アース線、 ６　：バッキング、 ７　：アース線支持バッキング、 ８　：整合層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平板上の平行な二面を有する圧電素子のそれぞれの
   面よりの引き出し線を互いに異なる方向に引き出し、一
   方の面をバッキングにより支持し、他方の超音波放射面
   を整合材によりコーティングした超音波探触子において
   、 放射面側よりの引き出し線は、圧電素子の端部近傍にお
   いて、バッキングの方向に折り曲げられ、さらにバッキ
   ングの位置で引き出し方向に折り曲げられた構造を持ち
   、 上記放射面側からの引き出し線の折り曲げ部と圧電素子
   の端部の構成する空間部にはＦＰＣ，圧電素子，金属箔
   ，バッキング等と接着性が良くかつ切削性の良い材料が
   充填されて放射面側からの引き出し線はバッキングと上
   記バッキング材と整合部材とにより固定された構造を持
   つことを特徴とする超音波探触子。 ２）平板上の平行な二面の一方に信号電極と他方にアー
   ス電極を備えた圧電素子を、信号電極に接続される信号
   線のパターンとアース電極に接続されるアース線のパタ
   ーンをそれぞれ互いに異なる方向に持つフレキシブルプ
   リント基板上に固定し、 圧電素子およびフレキシブルプリント基板をバッキング
   により支持して他方の面を超音波放射面とし、 圧電素子の側面と超音波放射面側の引き出し線のある側
   のフレキシブルプリント基板の部分にＦＰＣ，圧電素子
   ，金属箔等と接着性が良く，かつ切削性の良い例えばバ
   ッキングと同一の材料を充填し、 圧電素子の放射面側の電極とフレキシブルプリント基板
   のその引き出し線を結ぶ金属箔を上記充填材に沿わせる
   ようにして放射面側の電極とフレキシブルプリント基板
   の引き出し線に固定することを特徴とする超音波探触子
   の製造方法。