JPH06178393A - 超音波振動子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 血管内に挿入される超音波探触子に配置され
る小型の超音波振動子の製造を簡易化する。 【構成】 圧電材料１０には上面電極１２及び下面電極
１４が形成される。その後、上面分離溝２０及び下面分
離溝２２が形成される。そして、整合層１６及びバッキ
ング１８層が上面及び下面に形成される。Ａ側の側面に
一方の信号線を導きＢ側の面に他方の信号線を導き、各
面全面に対して銀ペーストの導入等を行うことにより、
一方の信号線は下面電極１４に電気的に接続され、他方
の信号線は上面電極１２に電気的に接続される。側面全
面に対して銀ペーストの導入等を行っても分離溝２０，
２２によって、もう一方の電極との絶縁が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波探触子に配置さ
れ超音波の送受波を行う超音波振動子及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体内へ超音波を送受波し、生体内部の
断層像等を表示する超音波診断装置が知られている。近
年では、生体の体腔内や血管内にカテーテル状の超音波
探触子を挿入して、生体内部の断層像を表示したりある
いは運動反射体（例えば血流）の速度表示を行う超音波
診断も広く行われている。

【０００３】超音波の送受波は、超音波振動子によって
行われるが、上述した体腔内挿入型の超音波探触子にお
いては、大きさ上の制約から必然的に、かなり小型の超
音波振動子が用いられる。

【０００４】図１２には、上記体腔内挿入型超音波探触
子に設けられる従来の超音波振動子の一例が示されてい
る。圧電材料１０の上面には、上面側の電極１２が設け
られ、また、下面には下面側の電極１４が設けられる。
超音波はこれらの電極１２、１４の間に高周波電圧を印
加することにより発生される。発生された超音波を生体
内へできる限り減衰させることなく送波するため、電極
１２の上面には単層又は複数層から成るシート状の整合
層１６が形成される。この整合層１６は、圧電材料１０
を構成する物質（例えばセラミック）の音響インピーダ
ンスと生体の音響インピーダンスとの整合を図るため、
一般的に、両インピーダンスの中間的な音響インピーダ
ンスをもつ物質で構成される。また、電極１４の下面側
には、後方に放射された超音波を吸収するある程度の厚
さをもったバッキング層１８が設けられる。ここで、こ
の超音波振動子は、およそ縦１．２ｍｍ×横１．２ｍｍ
×高さ０．５ｍｍの大きさをもつ。

【０００５】以上のように構成された超音波振動子は、
体腔内挿入型の超音波探触子の挿入管先端部に収納配置
される。

【０００６】その際、電極１２、１４へリード線の一端
の接続が行われるが、その接続は電極１２、１４の側面
側に露出した側辺に対して行われる。すなわち、側辺１
２ａ、１４ａにリード線の先端を近接させ、半田付け又
はそれに準ずる方法によって、側辺とリード線との電気
的接続を行っている。そして、リード線の他端は信号線
に接続されることによって、高周波信号が両電極に供給
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる作業
は、超音波振動子自体が極めて小さいものであることか
ら、作業が非常に困難であるという問題があった。つま
り、リード線の位置決め及び半田付けは、他方の電極と
の短絡を回避しつつ極めて細い側辺に対して行われなけ
ればならないが、その作業は煩雑であり、また時間を要
するという問題があった。なお、リード線の接続作業性
の向上の要請から電極の露出面積を増大させるために、
整合層やバッキング層の一部を人為的に切り欠くことも
考えられるが、その場合には、超音波振動子の構造に歪
み等の悪影響が生じることとなる。

【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、信号線の接続を確実にでき、
かつ製造作業にかかる労力を軽減できる超音波振動子及
びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超音波振動子は、圧電材料と、前記圧
電材料の上面に形成される上面電極と、前記圧電材料の
下面に形成される下面電極と、前記上面電極の上面に形
成される整合層と、前記下面電極の下面に形成されるバ
ッキング層と、を含み、前記上面電極の一方辺に沿って
その一方辺の近傍に両側を電気的に分離する上面分離溝
が形成され、前記下面電極の他方辺に沿ってその他方辺
の近傍に両側を電気的に分離する下面分離溝が形成さ
れ、外部に露出する前記上面電極の他方辺と前記下面電
極の一方辺とが信号を印加するための端子として用いら
れることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る超音波振動子の製造方
法は、板状の圧電材料の上面に上面電極を形成し、また
前記圧電材料の下面に下面電極を形成する電極形成工程
と、前記上面電極に、所定方向に沿って互いに等間隔で
複数の上面分離溝を形成し、前記下面電極に、前記所定
方向に沿って、前記各上面分離溝から少し横にずれた位
置に、互いに等間隔で複数の下面分離溝を形成する分離
溝形成工程と、前記上面分離溝が形成された上面電極の
上面に整合層を形成する整合層形成工程と、前記下面分
離溝が形成された下面電極の下面にバッキング層を形成
するバッキング層形成工程と、前記整合層及び前記バッ
キング層が形成された積層体を、前記上面分離溝と前記
下面分離溝との間で上下方向に切断し、かつ前記積層体
を所定等間隔で前記所定方向と直交する方向に沿って上
下方向に切断し、積層体を複数の超音波振動子に分離す
る分離工程と、を含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に係る超音波振動子によれば、圧電材料
の上面には上面電極が形成され、下面には下面電極が形
成される。更に、上面電極の上面には整合層が形成さ
れ、下面電極の下面にはバッキング層が形成される。そ
して、上面電極には上面分離溝が形成され、下面電極に
は下面分離溝が形成されるため、超音波振動子の一方側
の側面に導電性接着剤の導入などを行えば２つの電極の
うち一方の電極のみに対して電気的な接続を行うことが
でき、他方側の側面に同じく導電性接着剤の導入などを
行えばもう一方の電極に対してのみ電気的接続を行うこ
とが可能となる。従って、極めて細い電極の側辺を対象
とせずに、超音波振動子の側面全面を半田付けなどの対
象とできるため、作業労力を軽減できると共に、信号線
の接続を確実に行うことが可能となる。

【００１２】また、本発明に係る超音波振動子の製造方
法によれば、電極形成工程において、まず板状の圧電材
料の上面及び下面に上面電極及び下面電極が形成され
る。次に、分離溝形成工程において、上面電極に上面分
離溝が形成され、下面電極には下面分離溝が形成され
る。その後、整合層及びバッキング層が形成され、分離
工程において各層が形成された積層体が縦及び横方向に
切断され、複数の超音波振動子が製造されることにな
る。

【００１３】この製造された各超音波振動子の一方側の
面には一方の電極のみが電気的に露出しており、他方側
の面には他方の電極のみが電気的に露出することにな
る。

【００１４】また、以上の製造方法によれば、複数の超
音波振動子を同時に製造することが可能となり、コスト
ダウンを図ることも可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１６】まず、本発明に係る超音波振動子の製造方
法の各工程について説明する。

【００１７】図１には、電極形成工程が示されている。
この工程においては、従来同様に板状の圧電材料１０の
上面に上面電極１２が形成され、また圧電材料１０の下
面に下面電極１４が形成される。

【００１８】図２には、分離溝形成工程が示されてい
る。この工程においては、電極１２及び１４が形成され
た圧電材料１０には、上面の分離溝２０が設けられ、ま
た下面分離溝２２が設けられる。上面側及び下面側いず
れにおいても分離溝２０及び２２は均等間隔で複数設け
られ、上面側離溝２０及び下面分離溝２２は互いに左右
方向に少しずれて形成されている。これは、後において
超音波振動子の切断を上面分離溝２０と下面分離溝２２
との中間で行うためである。従って、図２に示されるＷ
が超音波振動子の有効面となる。

【００１９】ここで、分離溝２０，２２の深さは各電極
が確実に電気的に分離できる深さで、かつ、できるだけ
浅い方が圧電材料１０の構造上望ましい。すなわち、あ
まり溝の深さを深くすると構造的に圧電材料１０が弱く
なるからである。

【００２０】図３には、整合層形成工程及びバッキング
層形成工程が示されている。上面電極１２の更に上面に
は整合層１６が設けられる。本実施例において、整合層
１６はシート状の部材を上面電極１２に接着剤によって
貼り付けているが、例えばコーティングにより整合層１
６を形成してもよい。

【００２１】一方、バッキング層１８も本実施例におい
ては接着剤を用いて下面電極１４に貼り付けているが、
勿論コーティングなどを用いて形成してもよい。

【００２２】なお、分離溝２０，２２の内部には接着剤
などを導入する方が機械的な強度を向上させる意味で望
ましいと言える。

【００２３】以上のように各工程を経ることによって、
図４に示すように、超音波振動子を複数結合させたブロ
ック状の積層体３０が製造されることになる。

【００２４】そして、次に分離工程が実行される。この
分離工程では、図４に示すように、カットライン３２，
３４に沿って積層体３０が縦及び横に切断される。縦方
向のカットライン３２は、上述したように、上面分離溝
２０と下面分離溝２２との中間に設定されている。

【００２５】図５には、以上の分離工程により切断され
た１つの超音波振動子３６が示されている。図示される
ように、超音波振動子３６のＡ側の側面においては、上
面電極１２の一方辺１２ａと下面電極１４の一方辺１４
ａとが露出している。しかしながら、上面分離溝２０が
あるため、一方辺１２ａは上面電極１２の本体と電気的
に絶縁されている。

【００２６】これと同様に、Ｂ側の側面においても、上
面電極１２の他方辺１２ｂと下面電極１４の他方辺１４
ｂとが露出しているが、下面分離溝２２によって他方辺
１４ｂは下面電極１４の本体と電気的に絶縁されてい
る。

【００２７】従って、Ａ側の側面全体に対して熱硬化型
導電性接着剤としての銀ペーストの導入等を行うと、電
極１４のみに対して電気的な接続が図られることにな
り、これと同様に、Ｂ側の側面全体に対して銀ペースト
の導入等を行うと上面電極１２のみに対して電気的な接
続が図られることになる。従って、従来のように極めて
細い側辺に対してリード線の接続などを行う労力が解消
される。

【００２８】図６には、超音波振動子３６を超音波探触
子に収納配置する場合の第１実施例が示されている。図
６に示される超音波探触子は、血管内に挿入される体腔
内挿入型の超音波探触子であり、その先端部３８には収
納部４０が形成されている。この収納部４０の下面側に
は半円形状の断面を有する溝４２が形成され、信号線４
４がその溝４２を通って先端部３８の先端側へ回り込ん
でいる。一方、シールド線４６は超音波振動子３６のＢ
側の側面に対して導かれている。

【００２９】図７には、図６に示した超音波探触子の先
端部３８の断面が示されている。超音波振動子３６を絶
縁処理を施した収納部４０に収納配置した状態におい
て、信号線４４が図において右側の側面に導かれてお
り、シールド線４６は図において左側の側面に導かれて
いる。この状態で、超音波振動子３６の両側面に対して
銀ペースト４８が導入されると、銀ペースト４８は超音
波振動子３６の両側面に付着することになる。しかし、
上述した２つの分離溝によって２つの電極のうち一方の
みが電気的に外部に露出しているため、信号線４４は下
面電極１４のみに電気的に接続され、上面電極１２はシ
ールド線４６のみに電気的に接続されることになる。従
って、従来のようにリード線の両端を電極及び信号線に
半田付けする作業が排除され、作業性が著しく向上す
る。すなわち、リード線を使用しないで、リード線など
の微小な位置決めなどが不要となる。

【００３０】図８〜図１１には、超音波探触子の第２例
が示されている。

【００３１】図８において、フレキシブル基板５０の上
面には図において左右方向に伸張して配線パターン５２
が形成されている。その配線パターン５２の上にはその
両端部を残しつつ絶縁シート５４が貼り付けられてい
る。

【００３２】この状態で、図９に示すように、超音波振
動子３６がフレキシブル基板５０上に接着剤などによっ
て接合配置される。この場合、信号線４４は超音波振動
子３６の手前側の面まで導かれ、一方、シールド線４６
は、上述した配線パターン５２の手前側の端まで導かれ
ている。

【００３３】そして、この状態で超音波振動子３６の信
号線４４側の側面に銀ペーストが導入され、またシール
ド線４６の先端部にも銀ペーストが導入される。勿論、
信号線４４及びシールド線４６のそれぞれの接続は、こ
のように予め行ってもよく、以下に述べるように超音波
振動子３６が接合配置されたフレキシブル基板５０を超
音波探触子に収納配置した後に行ってもよい。

【００３４】図１０には、体腔内挿入用超音波探触子の
先端部３８が示され、図６に示した第１実施例と同様に
収納部４０が形成されている。この第２実施例において
は、収納部４０に上述した信号線４４を通すための溝４
２は設けられておらず、平らな載置面５６が形成されて
いる。そして、その載置面５６には超音波振動子３６を
載せたフレキシブル基板５０が接着剤などによって接合
される。

【００３５】その後、図１１に示すように、銀ペースト
４８ａ，４８ｂ，４８ｃが導入される。銀ペースト４８
ａは、シールド線４６と配線パターン５２とを電気的に
接続させている。そして、銀ペースト４８ｃによってシ
ールド線４６は配線パターン５２を介して上面電極１２
に電気的に接続されている。

【００３６】一方、銀ペースト４８ｂによって信号線４
４と下面電極１４とが電気的に接続されている。

【００３７】この場合、絶縁シート５４によって超音波
振動子３６の両側面は電気的に絶縁されている。

【００３８】この第２実施例によれば、信号線４４を超
音波振動子３６の反対側へ引き回す必要がなく、製作が
より容易になるという効果がある。なお、下面電極１４
に高周波電圧を印加し、上面電極１２をグランドとする
ため上述した図６及び図７に示した第１実施例と超音波
振動子３６が１８０°回転した向きに配置されている。

【００３９】なお、図５に示した超音波振動子３６によ
れば、各種の超音波探触子への収納配置方法が考えら
れ、上述した各実施例以外にも種々の収納配置方法を採
用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波振動子に対して各信号線の接続を確実に行うこと
ができると共に、超音波振動子の製造作業にかかる労力
を大幅に軽減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極形成工程を示す説明図である。

【図２】分離溝形成工程を示す説明図である。

【図３】整合層形成工程及びバッキング層形成工程を示
す説明図である。

【図４】積層体３０のカットライン３２及び３４を示す
説明図である。

【図５】カットされた後の１つの超音波振動子を示す斜
視図である。

【図６】超音波探触子の第１実施例を示す斜視図であ
る。

【図７】図６に示す超音波探触子の断面を示す断面図で
ある。

【図８】フレキシブル基板５０の上面図である。

【図９】フレキシブル基板５０に超音波振動子３６を搭
載した状態を示す上面図である。

【図１０】超音波探触子の第２実施例を示す斜視図であ
る。

【図１１】図１０に示す超音波探触子の断面を示す断面
図である。

【図１２】従来の超音波振動子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 圧電材料 １２ 上面電極 １４ 下面電極 １６ 整合層 １８ バッキング層 ２０ 上面分離溝 ２２ 下面分離溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 洋明 東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号 アロカ 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料と、 前記圧電材料の上面に形成される上面電極と、 前記圧電材料の下面に形成される下面電極と、 前記上面電極の上面に形成される整合層と、 前記下面電極の下面に形成されるバッキング層と、 を含み、 前記上面電極の一方辺に沿ってその一方辺の近傍に両側
   を電気的に分離する上面分離溝が形成され、 前記下面電極の他方辺に沿ってその他方辺の近傍に両側
   を電気的に分離する下面分離溝が形成され、 外部に露出する前記上面電極の他方辺と前記下面電極の
   一方辺とが信号を印加するための端子として用いられる
   ことを特徴とする超音波振動子。
2. 【請求項２】 板状の圧電材料の上面に上面電極を形成
   し、また前記圧電材料の下面に下面電極を形成する電極
   形成工程と、 前記上面電極に、所定方向に沿って互いに等間隔で複数
   の上面分離溝を形成し、前記下面電極に、前記所定方向
   に沿って、前記各上面分離溝から少し横にずれた位置
   に、互いに等間隔で複数の下面分離溝を形成する分離溝
   形成工程と、 前記上面分離溝が形成された上面電極の上面に整合層を
   形成する整合層形成工程と、 前記下面分離溝が形成された下面電極の下面にバッキン
   グ層を形成するバッキング層形成工程と、 前記整合層及び前記バッキング層が形成された積層体
   を、前記上面分離溝と前記下面分離溝との間で上下方向
   に切断し、かつ前記積層体を所定等間隔で前記所定方向
   と直交する方向に沿って上下方向に切断し、積層体を複
   数の超音波振動子に分離する分離工程と、 を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。