JPH04203994A

JPH04203994A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH04203994A
Application number: JP2333847A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Saito; 孝悦斉藤; Yasushi Koishihara; 靖小石原; Fumika Shinoda; 篠田　ふみか
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-24

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、ソナーや超音波診断装置などのセンサとして
用いる超音波探触子に関する。

従来の技術最近、水や生体を対象としたソナーや超音波診断装置な
とのセンサである超音波探触子に用いる圧電素子として
、高効率化を図るたぬ、音響インピーダンスを水や生体
に近づけた圧電体と有機物を複合化した複合圧電素子の
検討が行なわれ、更に、この複合圧電素子を用いて超音
波探触子を構成する検討も行なわれている。このような
複合圧電素子を用いた従来の超音波探触子として、例え
ば、特開昭６０−８５７００号公報に記載の構成が知ら
れている。以下、上記従来の超音波探触子について第４
図に示す概略断面図を参照しながら説明する。

第４図に示すように、−次元のつながりを有する圧電セ
ラミックと、三次元のつながりを有する有機物で構成し
たいわゆる１−３型の複合圧電素子４１の背面と前面に
それぞれ信号電極４２とアース電極４３が設けられ、各
電極４２．４３の外側の一部にリード線４４．４５が接
続されている。信号電極４２の背面にはバッキング材４
６が設けられ、アース電極４３の前面にはこのアース電
極４３の剥離を防止する保護膜４７が設けられている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来の複合圧電素子を用いた
超音波探触子では、複合圧電素子２４の両面に設けた電
極４２．４３の外側（外周部）の一部からそれぞれリー
ド線４４．４５を取り出しているため、この超音波探触
子から放射される超音波の音場は、リード線４４．４５
の取り出し部と他の部分とでは複合圧電素子４１にかか
る音響的な負荷が異なるために乱れる。また、アース電
極４３側からリード線４５を取り出す部分は、アース電
極４３面より高さが高くなり、保護膜４７を均一な厚み
に形成することができな（なり、上記と同様に超音波の
音場が乱れ、音場の対称性がなくなる。したがって、所
望の超音波音場を得ることができなくなり、しかも、サ
イドローブも増加し、分解能を劣化させるなどの問題が
あった。このような問題は複合圧電素子を用いた場合に
限らず、圧電セラミック単体等を用いた場合でも同様で
ある。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、超音波の音場に対称性を持たせて所望の音場を形成す
ることができ、しかも、サイドローブを小さくすること
ができ、したがって、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の本発明の技術的解決手段は、
圧電素子と、この圧電素子の一部に設けられた導体と、
上記圧電素子の一方の面に上記導体と電気的に接続され
て設けられた第１の電極と、上記圧電素子の他方の面に
上記導体を避けるように設けられた第２の電極と、上記
導体に上記第２の電極側で接続されたリード線と、上記
第２の電極に接続されたリード線と、上記第１の電極面
上に設けられた音響整合層とを備えたものである。

そして、上記導体を圧電素子の厚み方向につながりを有
するように設け、また、圧電素子の中心付近に設けるこ
とができる。

また、上記圧電素子として、圧電体と有機高分子から成
る複合圧電素子を用いることができ、また、この複合圧
電素子として、圧電体と有機高分子がＯ−３型、１−３
型のいずれかの構造を有するものを用いることができる
。

作用したがって、本発明によれば、第１の電極側のリード線
を圧電素子の一部に設けた導体に第２の電極側で接続し
ているので、第１の電極側のリード線取り出し部を極め
て小さくすることができ、しかも、第１の電極面上を平
坦にすることができる。これにより音響整合層を介して
リード線取り出し部分と他の部分から放射する超音波を
ほぼ同じ振幅にすることができ、超音波を放射する音場
は乱れることがなくなり、所望の音場を形成することが
でき、しかも、サイドローブを小さくすることができる
。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例における超音波
探触子を示し、第１図は概略断面図、第２図は電極を設
けた複合圧電素子の一部切欠平面図、第３図は電極を設
けた複合圧電素子の断面図である。

第１図ないし第３図に示すように、複合圧電素子１は多
数の柱状の圧電体エレメント２が二次元（ａｌｌ！目状
）に配列され、これらの圧電体工レメント２はその間隙
に有機高分子３が充填され、硬化されて接合されている
。圧電体エレメント２はＰＺＴ系、ＰｂＴｌ０．系など
の圧電セラミックから成り、有機高分子３はシリコーン
ゴム、ポリウレタンおよびエポキシ樹脂などから成る。

このように圧電体エレメント２が一次元につながりを有
し、有機高分子３が三次元につながりを有する複合圧電
素子１の構造は、■−３型連結構造の複合圧電素子と呼
ばれ、例えば、文献Ｐｒｏｃ、ＩＥＥＥ、１９８５．Ｕ
ｌｔｒａＳｏｎ＋ｃｓ’５ｙｔｒｚ：＋、ｐ６４３　　
ｐ６４７において公知である。

特に第２図および第３図から明らかなように、上記複合
圧電素子１の一部、図示例では中心付近に圧電体エレメ
ント２に平行となるように、すなわち、複合圧電素子１
の厚み方向につながるように金、銀、アルミ、銅等から
成る電気的な導体４が設けられている。例えば、複合圧
電体素子１にドリル、あるいはレーザなどで穴を開け、
この穴に導体４を挿入し、有機高分子３と同じ材料で固
定し、あるいは複合圧電素子１を作製するとき、すなわ
ち、板状の圧電体と格子状（網目状）に切断加工し、そ
の溝に有機高分子３を充填する前の段階で、導体４を設
け、その後、有機高分子３を充填して形成する。

このように、導体４を設けた複合圧電素子１の一方の面
（前面）には、導体４と電気的に接続するように、蒸着
、焼付、めっきなどの方法により第１の電極であるアー
ス電極５が設けられ、複合圧電素子１の他方の面（背面
）には第２の電極である信号電極６がアース電極５と同
じ方法で設けられ、この信号電極６には導体４を避け、
この導体４と電気的に接続しないように逃げのための穴
６ａが形成されている。第３図に示すように、アース電
極５と接続している導体４の反対側の部分に信号電極６
の穴６ａ内においてリード線７が接続され、信号電極６
の一部にリード線８が接続されている。信号電極６面に
は必要に応じてバッキング材９が設けられている。一方
、平坦面になっているアース電極５面にはエポキシ樹脂
などのような音響整合層１０が設けられている。

上記のようにアース電極５用のリード線７を取り出す導
体４を複合圧電素子１の中心付近に設けることにより、
仮にこの部分から放射する超音波の振幅が、リード線が
接続されていな°い他の部分から放射する超音波の振幅
と異なる場合においても音場の対称性を保つことができ
、超音波の音場を乱すおそれはない。また、アース電極
５面の部分からリード線を取り出していないので、アー
ス電極５面は平坦であるため、音響整合層１０を設ける
とき、均一の厚さに形成することができる。したがって
、複合圧電素子１から放射される超音波の振幅（よ音響
整合層１０を通り、媒体に均一な形で放射することがで
き、あるいは所望の形で放射することができるので、サ
イドローブを小さくすることができ、分解能の高い超音
波探触子、すなわち、分解能の高い超音波画像を得るこ
とができる。

なお、上記実施例においては、−次元のつながりをもっ
た圧電体エレメント２と三次元のつながりをもつ有機高
分子３とを含む１−３型複合圧電素子を用いた場合につ
いて説明したが、その他、有機高分子の中に圧電体の粉
末を混入した０−３型複合圧電素子、圧電セラミック単
体および種々の複合圧電体材料を用いても同様の効果が
得られる。また、上記実施例においては、電気的導体４
を複合圧電素子１の中心付近に設けた場合について説明
したが、リード線７の取り出し部を極めて小さくするこ
とができるので、複合圧電素子１の他の場所に電気的導
体４を設けても同様の効果が得られる。また、上記実施
例においては、複合圧電素子１に電極を全面に設けたい
わゆるシングルトランスジューサタイプについて説明し
たが、その他、アニユラ型、リニア型などのアレイタイ
プに用いても同様の効果が得られる。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、第′１の電極側のリ
ード線を圧電素子の一部に設けた導体に第２の電極側で
接続しているので、第１の電極側のリード線取り出し部
を極めて小さくすることができ、しかも、第１の電極面
上を平坦にすることができる。これにより音響整合層を
介してリード線取り出し部分と他の部分から放射する超
音波をほぼ同じ振幅にすることができ、また、超音波を
放射する音場は乱れることがなくなり、所望の音場を形
成することかでき、しかも、サイドローブを小さくする
ことができる。したがって、高分解能化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例における超音波
探触子を示し、第１図は概略断面図、第２図は電極を設
けた複合圧電素子の一部切欠平面図、第３図は電極を設
けた複合圧電素子の断面図、第４図は従来例における超
音波探触子を示す概略断面図である。１・・・複合圧電素子、２・・・圧電体エレメント、３
・・・有機高分゛子、４・・・導体、５．６・・・電極
、７．８・・・リード線、９・・・バッキング材、１０
・・・音響整合層。代理人の氏名　弁理士小暇治　明ばか２名第１図第２図纂３図第４図平成３年９月７２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電素子と、この圧電素子の一部に設けられた導
体と、上記圧電素子の一方の面に上記導体と電気的に接
続されて設けられた第１の電極と、上記圧電素子の他方
の面に上記導体を避けるように設けられた第２の電極と
、上記導体に上記第２の電極側で接続されたリード線と
、上記第２の電極に接続されたリード線と、上記第１の
電極面上に設けられた音響整合層とを備えた超音波探触
子。
（２）導体が圧電素子の厚み方向につながりを有するよ
うに設けられた請求項１記載の超音波探触子。
（３）導体が圧電素子の中心付近に設けられた請求項２
記載の超音波探触子。
（４）圧電素子が圧電体と有機高分子から成る複合圧電
素子である請求項１ないし３のいずれかに記載の超音波
探触子。
（５）複合圧電素子が圧電体と有機高分子の０−３型、
１−３型のいずれかの構造を有する請求項４記載の超音
波探触子。