JPH06285063A

JPH06285063A - 超音波トランスデューサとその製造方法

Info

Publication number: JPH06285063A
Application number: JP9874193A
Authority: JP
Inventors: Hideo Adachi; 日出夫安達; Yukihiko Sawada; 之彦沢田; Takenao Fujimura; 毅直藤村; Katsuhiro Wakabayashi; 勝裕若林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3356820B2

Abstract

(57)【要約】【目的】接着層を一切用いず、裁断工程を必要とせず
製造し、性能を向上させて、大幅なコスト低減を実現す
る。【構成】絶縁基板２３上に下部電極１６を噴射堆積に
より形成する。同様にして、下部電極１６上に圧電体薄
膜１７，上部電極１８および音響整合層３５を順次形成
する。絶縁基板２３下に噴射堆積によりダンピング層２
２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用または非破壊検
査用超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波トランスデューサの構造
は、「医用超音波機器ハンドブック」，コロナ社，ｐ１
８６等に示されるように、ダンピング層の上に絶縁層を
介して両面に電極を形成したＰＺＴ圧電セラミックス薄
片を接着し、更に音響整合層を接着していた。また、ア
レイ状トランスデューサの場合は、特開昭５４−１３１
３８０号公報および「医用超音波機器ハンドブック」，
コロナ社，ｐ１８７等に示されるように、これをダイシ
ングソーを用いて切断し、隣接した圧電振動子片間の音
響的クロストークが起こらないようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術における構造・製法では以下に記載するいくつか
の欠点がある。第１の欠点は、最近の動作周波数の高域
化というニーズ対応から来るものである。即ち、動作周
波数の高域化は圧電振動子や音響整合層の薄肉化を必要
とする。従来は圧電セラミックス板を研磨することによ
り薄片化を図ってきたが、動作周波数が５０ＭＨｚ以上
になると、圧電セラミックス板の厚みが極めて薄くな
り、電極形成，分極および接着のいずれにおいても、割
れ易く、また完全に割れないまでもマイクロクラックの
発生の為の特性劣化を招き、分留まりの低下を来すこと
になる。

【０００４】第２の欠点は、接着剤を用いることからく
るものである。即ち動作周波数が高域化するにつれ、接
着剤層の厚さが圧電素子層の厚さに対して無視できなく
なり、音響送受特性が低下し、高域化による分解能の向
上という本来の目的を損なわせてしまう。図２９は、小
型超音波トランスデューサの従来構造でありダンピング
層９１，絶縁体９２，両面に電極９３，９４の付いた圧
電体９５および音響整合層兼レンズ９６の間がいずれも
接着剤９７で接合されている。

【０００５】第３の欠点は、アレイ構造を実現しようと
する時に起こるものである。即ち、従来は一般に精密切
断砥石を用いて各圧電振動子片に分離していたが、この
方法では切断する時に用いる水流圧の切断圧によって、
加工中に切断または切断中の圧電振動子片を遺失してし
まうという問題であり、多素子のアレイ型の場合は特に
起こり易く、分留まりを大幅に低下させる原因となる。
また、同心円構造のアレイ型の場合はレーザビームによ
って同心円構造を実現すると言う方法があるが、この方
法では熱歪が残り特性の劣化を来すという欠点がある。

【０００６】また、圧電セラミックスは通常原料粉体と
有機バインダーとを混練し、これをプレスまたはブレー
ドキャスト法により成形した後に、加熱してバインダー
を除き、その後焼成している。この方法によった場合、
バインダーが抜けたあとが焼成後にポア（空孔）とな
り、機械的な強度が低下することから、前述したような
圧電セラミックスの加工中・分極中の破断の原因とな
る。また、バインダーの除去が完全ではなかった場合、
焼成時にバインダーの炭素成分がＣＯとなって抜けてゆ
くため、結果として酸化物である圧電セラミックスを還
元してしまう。このため、圧電セラミックスの材質が変
化してしまい、特性が設計通りにならなくなるという問
題がある。

【０００７】上記問題点は、圧電セラミックス板を薄片
研磨法で製造していた。また、層状にする手段として接
着剤を用いて積層していた。さらに、アレイ化する手段
としてダイシングソーやレーザ加工機を用いていた。ま
た、有機バインダーを用いて圧電セラミックスを製造し
ていたという製造手段を用いていることに原因があるこ
とは明白であり、これらのいずれの製造手段も要しない
製法が望まれていた。

【０００８】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、有機バインダーを使用す
ることなく圧電セラミックスを製造するとともに、接着
を用いず、また裁断工程を必要とすることなく、高性能
なトランスデューサを高分留まりで生産できる超音波ト
ランスデューサとその製造方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、圧
電素子，音響整合層およびダンピング層を基本構成要素
とする超音波トランスデューサにおいて、その構造を、
最下層をダンピング層とし、該ダンピング層と、該ダン
ピング層の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上のダン
ピング層が形成された面と反対側の面上に下部電極材料
と圧電素子材料と上部電極材料とを全て超微粉の状態で
噴射堆積することによって形成された圧電素子部と、該
圧電素子部上に音響整合層材料を超微粉の状態で噴射堆
積することによって形成された音響整合層とした。

【００１０】本発明では、基本的にノズルから加熱した
基板に超微粒子の状態で噴射堆積することにより電極お
よび圧電体層等を積層形成するという手法を用いてい
る。この手法について、以下に解説する。ノズルから基
板に超微粒子の状態で電極および圧電体層等を噴射堆積
する製造方法の原理を図１〜図３に示す。この製造方法
は公知の手法であり、特開平４−１８８５０３号公報
や、賀集：「超微粒子のガス・デポジション」、真空ｖ
ｏｌ．３５，Ｎｏ．７，１９９２，ｐｐ６４９−ｐｐ６
５３等で開示されている。

【００１１】上記手法は、超微粒子生成室２で生成また
は準備した超微粒子１を搬送管３を通じて搬送ガス４に
より成膜室に導き、ノズル５から高速で基板６上に噴射
させることにより、ノズル出射端形状に対応したパター
ンを有した厚さ数μｍ〜数十μｍの膜７を、直接的に高
精度で成膜できるという手法である。この手法の特徴と
しては、多元素の混合均一膜が得られる。また、マスク
を使用せずにパターン形成が可能である。さらに、膜形
成速度が大きい。また、膜密度制御が可能である。さら
に、低温膜形成が可能であるということが挙げられてい
る。

【００１２】金属電極成膜時は、抵抗加熱法・誘導加熱
法・アーク加熱法・誘導プラズマ加熱法・レーザ加熱法
等で金属を加熱して蒸発させ、これと不活性ガス原子と
の衝突で超微粒子を生成し、搬送管に不活性ガスである
搬送ガスとともに導入し、ノズルから基板に向けて噴射
する。一方、圧電膜形成は超微粒子生成室にアルコキシ
ド法で準備した、例えばＰＺＴ超微粒子粉を置き、搬送
ガスでこの超微粉を舞い上がらせ、舞い上がった超微粉
を搬送ガスで搬送管に導入し、ノズルから基板に向けて
噴射する。

【００１３】この手法においては、超微粉は金属・ガラ
ス・セラミックス・プラスチックのいずれでもよく、ま
た基板についても同様の材質が利用できる。さらに、こ
の手法はノズルを複数準備すれば異種の材料の薄膜また
は厚膜積層を一挙に実施できるという特徴も有してい
る。

【００１４】従って、複数のノズル（例えば３本）を一
定の間隔で並び配置させ、配置した方向に基板を移動す
ることにより、３層の積層薄膜が得られる。また、２本
のノズルで基板を往復移動させても３層の積層薄膜を得
ることができる。この場合、形成される膜のパターン・
厚さ等の形状は、微粒子の搬送条件と各々のノズルの形
状と移動速度とにより決定される。このため任意の形状
を噴射堆積のみで加工することができる。

【００１５】また、超音波トランスデューサを構成する
各層は、接着層を介在することなく形成される。さら
に、超音波トランスデューサの形状は、形成後に研磨・
切断工程を必要とすることなく、任意の形状に加工され
る。

【００１６】

【実施例１】図４〜図９は本実施例を示し、図４は超音
波トランスデューサの斜視図、図５〜図９は加工プロセ
スを示す側面図である。本実施例は、圧電素子１７，音
響整合層３５，ダンピング槽２２を基本構成要素とする
超音波トランスデューサ１１である。その構造は、最下
層をダンピング層２２とし、該ダンピング層２２と、該
ダンピング層２２の上に形成された絶縁層２３と、該絶
縁層２３上のダンピング層２２が形成された面と反対側
の面上に下部電極１６と圧電素子１７と上部電極１８と
を全て超微粉の状態の材料を噴射堆積することによって
形成された圧電素子部と、該圧電素子部上に音響レンズ
材料を超微粉の状態で噴射堆積することによって形成さ
れた音響整合層３５とした。

【００１７】以上の構成から成る超音波トランスデュー
サ１１は、まず絶縁基板２３を加熱し、その上面にノズ
ル１２から下部電極用超微粒子１９を噴射堆積して下部
電極１６を形成する。続いて、下部電極１６上にノズル
１３から圧電体薄膜用超微粒子２０を噴射堆積し、圧電
体薄膜１７を形成する。これを５００℃〜１０００℃の
酸素雰囲気中で熱処理する。その後、ノズル１４から上
部電極用超微粒子２１を噴射堆積して上部電極１８を形
成し、更にノズル３３から音響整合層用超微粒子３４を
噴射堆積して音響整合層３５の層状化成膜を行う。

【００１８】最後にダンピング層２２を絶縁基板の圧電
体形成側と反対側に噴射堆積法により形成する。この
時、超微粒子製造方法は粉末状モノマーのピロメリット
酸二無水物（ＰＭＤＡ）およびオキシアニリン（ＯＤ
Ａ）を同量蒸発皿に入れ、かつタングステンを別の蒸発
室で蒸発させ、これらを搬送管で結合して同一のノズル
に導き基板に噴射堆積させる。この方法で、ポリイミド
樹脂とタングステン金属粒子の混合堆積膜からなるダン
ピング層が得られる。

【００１９】本実施例によれば、超音波トランスデュー
サを構成する各層の間に接着層が介在しないため、この
部分におけるインピーダンスの不整合やこれに基づく反
射が生じない。因って、高感度・短パルス幅の超音波ト
ランスデューサを得ることができるとともに、高信頼性
の超音波トランスデューサを分留りよく製造することが
できる。

【００２０】尚、本実施例における各層の平面形状・厚
さ等は、ノズルの形状・噴射条件を制御することにより
任意に決定できる。このため、超音波トランスデューサ
の平面形状は、方形・円形等の単純なものに限定される
ことはなく、任意の形状とすることができる。また、同
一形状であれば、複数の発振周波数の超音波トランスデ
ューサは、同一の装置で圧電材料超微粒子および音響整
合層材料超微粒子の堆積量を変化させることにより、容
易に製造できる。

【００２１】さらに、材料用超微粒子には樹脂，ガラ
ス，セラミック，金属等の任意の材質が使用可能である
ため、音響整合層用のノズルおよび材料超微粒子を複数
用いることにより、多層の音響整合層を持つ超音波トラ
ンスデューサを形成することが可能であることは明らか
であろう。ダンピング層に関しても同様であり、多層の
ダンピング層の加工もまた容易である。

【００２２】また、本実施例においては、上下面の電極
を両方とも噴射堆積法により形成したが、蒸着・メッキ
・スパッタ・焼き付け等の旧来の手法により形成するこ
とも可能であることは言うまでもない。同様に、ダンピ
ング層および音響整合層を噴射堆積法で形成している
が、これも注型等の旧来の手法で形成することもまた可
能である。

【００２３】圧電素子についても全く同様であり、数Ｍ
Ｈｚのクラスの超音波トランスデューサに関しては圧電
素子の厚さを厚くすることができ、前述した様な周波数
帯域の高域化に伴う問題点を無視できるため、本案で示
す手法により圧電素子以外の部材を構成することによ
り、接着層によるロスや信頼性の低下が無い高性能の超
音波トランスデューサを容易に製造することができる。

【００２４】

【実施例２】図１０は本実施例を示す側面図である。本
実施例は、基本的には前記実施例１と同様であり、相違
点について述べる。本実施例は、圧電素子１７・音響整
合層３５・ダンピング層２２を基本構成要素とする超音
波トランスデューサである。その構造は、最下層の基板
３７上にダンピング層２２・絶縁層３６・下部電極１６
・圧電体薄膜１７・上部電極１８・音響整合層３５の順
に積層した構造とした。ただし絶縁層３６は、ダンピン
グ層２２と下部電極１６との電位が異なる場合について
のみ必要であり、両者の電位が等しい場合は絶縁層３６
を省略することができる。

【００２５】以上の構成から成る超音波トランスデュー
サは、まず絶縁基板３７を加熱し、ダンピング層２２を
噴射堆積法により形成する。続いて、ダンピング層２２
の上面に、絶縁層３６・下部電極１６・圧電体薄膜１７
を順に噴射堆積により形成し、熱処理を行った後、更に
上面について上部電極材料・音響整合層材料を順に噴射
堆積により形成する。

【００２６】絶縁層３６は、Ａｌ₂Ｏ₃・ＰＺＴ等のセ
ラミックスや各種ガラスおよびポリイミド等の耐熱性樹
脂により構成する。その厚さは、電気的絶縁性のみで定
まる。例えば、絶縁層をＡｌ₂Ｏ₃超微粒子の堆積によ
り形成したとき、Ａｌ₂Ｏ₃の絶縁耐圧は１０ＫＶ／ｍ
ｍであるから、トランスデューサを発振させるために印
加する数百Ｖｐ−ｐの電圧に関し、絶縁層の厚さは数十
μｍ程度で十分である。

【００２７】本実施例によれば、圧電素子とダンピング
層の間の絶縁層を非常に薄くするかまたは省略すること
が可能になる。このため、ダンピング層の性能を最大限
に発揮させることができ、トランスデューサのパルス幅
を短くすることができる。このため、深さ方向の分解能
が向上する。保持部材として機能し得る基板とトランス
デューサとを一体に形成できる。基板と圧電素子との間
にダンピング層が設けられることから、この基板はトラ
ンスデューサの性能に影響を与えることがなく、形状・
厚さを任意に設定できる。このため、トランスデューサ
を実装するシャーシ等を基板とすることにより、実装の
位置精度が向上するとともに、実装工程を省略すること
ができ、装置全体としての性能向上と製造コストの低減
に効果がある。

【００２８】尚、トランスデューサ単体を得たい場合
は、形成後に基板を除去することが可能であることは明
らかであろう。

【００２９】

【実施例３】図１１および図１２は本実施例を示し、図
１１は加工法を示す側面図、図１２は構造を示す側面図
である。本実施例は、基本的には前記実施例１と同様で
あり、相違点について述べる。本実施例においては、超
音波トランスデューサを構成する各層の材料超微粒子に
ついて、それぞれ専用のノズルを使用する。各ノズル
は、その断面形状が形成する超音波トランスデューサよ
りも十分小さいものとし、これを図示したように積層の
順に従って下層から順に走査方向に向けて配置する。

【００３０】まず、基板２３の上方に、下部電極材料用
ノズル１２・圧電体薄膜用ノズル１３・上部電極用ノズ
ル１４を順に配置する。上記各ノズルから、下部電極材
料超微粒子１９・圧電体薄膜材料超微粒子２０・上部電
極材料超微粒子２１を吹きつけながら、基板２３とノズ
ル群とを相対移動１５させることにより、圧電素子部を
形成する。

【００３１】本実施例では、超音波トランスデューサを
構成する各層が、ほぼ同時に加工される。各層のパター
ン・厚さ等の形状は、微粒子の搬送条件と、各々のノズ
ルの形状と移動速度とにより決定される。

【００３２】本実施例によれば、相対移動の速度・移動
パターン等の条件と、各ノズルの噴射条件とを制御する
ことにより、任意の形状の超音波トランスデューサを、
同一の装置で加工することができる。このため、複雑な
形状の超音波トランスデューサの製造や、多種少量生産
への適用に優れている。また、層形成中に走査速度を変
化させることにより、各層の厚さを段階的・連続的に変
化させることにより、広帯域型の超音波トランスデュー
サを形成することができる。この超音波トランスデュー
サの形状を図１２に示す。

【００３３】尚、本実施例においては前記実施例１に基
づく場合について具体的に示したが、他の実施例につい
ても同様に適用できることは言うまでもない。

【００３４】

【実施例４】図１３は本実施例を示す側面図である。本
実施例は、基本的には前記実施例１と同様であり、相違
点について述べる。本実施例においては、音響整合層材
料超微粒子用ノズル３３を、その断面形状がφ５０μｍ
等の、超音波トランスデューサ平面形状に比較して十分
に小さいものとする。前述の実施例で示した手法によっ
て形成した超音波トランスデューサ１１の音響整合層３
５の上面に、ノズル３３から音響整合層材料超微粒子３
４を噴射する。この時、ノズル３３と超音波トランスデ
ューサ１１とを相対移動させる。相対移動のパターンは
ＮＣにより制御され、堆積層を厚くする必要がある部分
については、走査回数を増やす・走査速度を落とす等に
より、より多量の超微粒子３４を噴射する。

【００３５】本実施例では、音響レンズ１７が絶縁層を
介在せずに形成される。

【００３６】本実施例によれば、音響レンズを絶縁層の
介在なしに、また切削等の機械加工を使用することなく
加工できる。これにより、絶縁層による反射・音響イン
ピーダンスの不整合や、機械加工によって印加される応
力によるマイクロクラック・破壊等が生じることがな
い。このため、高感度・高信頼性であり、音響レンズに
よる収束音場を持つ高分解能型の超音波トランスデュー
サを分留り良く得ることができる。

【００３７】尚、本実施例においては、音響整合層と音
響レンズを兼用して１層の音響整合とした場合について
述べたが、音響レンズ材料用超微粒子には、樹脂・ガラ
ス・セラミック・金属等の任意の材質およびこれらの混
合物が使用可能であるため、多層の音響整合層・レンズ
構造として、音響インピーダンスの良好な整合を実現し
ようとする場合にも、容易に対応できることは明らかで
あろう。

【００３８】

【実施例５】図１４〜図１８は本実施例を示し、図１４
〜図１７は加工プロセスを示しており、図１４ａ，ｂは
平面図および側面図、図１５ａ，ｂは平面図および側面
図、図１６ａ，ｂは平面図および側面図、図１７は側面
図、図１８は変形例を示す平面図である。本実施例は、
基本的には前記実施例１と同様であり、相違点について
述べる。本実施例では、基板２３上へストライプ状に複
数本の層形成を行い、１枚の基板２３に一体に複数の超
音波トランスデューサ１１が構成されたアレイ型の超音
波トランスデューサ３９を形成する。

【００３９】本実施例によれば、複数の超音波トランス
デューサを一体に形成したアレイ型の超音波トランスデ
ューサを、絶縁・裁断工程を全く必要とせずに得ること
ができる。このため、裁断加工によって印加される応力
によるマイクロクラック・破壊等やこれに伴う超音波ト
ランスデューサの散逸・不良が生じることがない。この
ため、高信頼性のアレイ型超音波トランスデューサを、
分留り良く得ることができる。

【００４０】尚、加工を行うノズルは、層の平面形状と
同一の断面形状を持つもの、細径のノズルとしてこれら
を走査すること、１材料に関して複数のノズルを用いて
複数本の層形成を一度に行うこと等が可能である。この
時、形成される層の平面形状は、図示したような直線状
の他に、図１８に示した様な同心円状とすることも可能
である。

【００４１】

【実施例６】図１９〜図２１は本実施例の加工プロセス
を示す斜視図である。本実施例は、基本的には前記実施
例１と同様であり、相違点について述べる。本実施例
は、表面に白金を蒸着して導電性を持たせた基板２３の
表面に、形成する超音波トランスデューサの平面形状と
同一の開口５０を持つマスク４９を密着させる。その
後、開口５０の内部にノズル１２から圧電体薄膜材料を
超微粒子の状態で噴射堆積し、圧電体薄膜を形成する。
同様に、上部電極・音響整合層（いずれも図示せず）を
噴射堆積法により開口５０内に形成する。その後、マス
ク４９を除去し、１枚の基板に一体に複数の超音波トラ
ンスデューサ１１が構成されたアレイ型の超音波トラン
スデューサ３９を形成する。

【００４２】本実施例によれば、平面形状が精密に定め
られた超音波トランスデューサを作成できる。特に図示
したようなアレイ型の超音波トランスデューサの場合、
個々の超音波トランスデューサの形状を精密に定めるこ
とができるため、これらの間隔を狭くした場合にもクロ
ストーク等の障害を生じることがない。このため、小型
・高性能の超音波トランスデューサを得ることができ
る。

【００４３】尚、形成される超音波トランスデューサの
平面形状は、図示したような直線状の他に、前記実施例
５で図１８を用いて示したような同心円状やその他の形
状についても、マスク形状を変化させることにより対応
できるこは言うまでもない。またアレイ型ではなく１つ
の超音波トランスデューサを作成する場合についても同
様である。

【００４４】

【実施例７】図２２〜図２４は本実施例を示し、図２２
は側面図、図２３および図２４は変形例を示す斜視図で
ある。本実施例は、基板３８を曲面板とした例である。
形状としては、球面・円筒面・放物面等の、任意の曲面
の凹凸面が可能である。本実施例では、球凹面とした場
合について具体的に示す。加熱された基板３８の上面に
ノズル１２から下部電極用超微粒子１９を噴射する。こ
のノズル１２と基板３８とを相対移動させることにより
層形成を行い、堆積して下部電極２４を形成する。相対
移動のパターンはＮＣにより制御され、層形成中におい
て常にノズル１２および下部電極用超微粒子１９の噴射
方向が基板３８の被形成面と垂直になるように保たれ
る。他の層についても、同様に形成を行う。

【００４５】本実施例では、基板の被形成面に対して、
垂直な超微粒子噴射を行うことにより、基板３８の加工
面全体にわたって均一な層形成が行われる。

【００４６】本実施例によれば、立体的な形状を持つ超
音波トランスデューサを得ることができる。これによ
り、音響レンズ無しで任意の形状の超音波ビームを発振
する超音波トランスデューサを得ることがでるため、超
音波トランスデューサの全体にわたって均一な厚さの音
響整合層とすることができ、厚さ方向の整合条件を厳密
に満たすことができる。従って高感度の超音波トランス
デューサを得ることができる。

【００４７】尚、本実施例においては前記実施例１に基
づく場合について具体的に示したが、他の実施例につい
ても同様に適用できることは言うまでもない。例えば、
前記実施例５に示した様なアレイ型の超音波トランスデ
ューサを本実施例に示したような曲面上に形成した場
合、図２３に示した様なコンベックスアレイ型や、図２
４に示した様なラジアルアレイ型の超音波トランスデュ
ーサを得ることができる。

【００４８】

【実施例８】図２５は本実施例を示す側面図である。本
発明は、基本的には前記実施例１と同様であり、相違点
について述べる。本実施例は圧電素子層を、下部電極１
６・下部圧電体薄膜４１・中間電極４３・上部圧電体薄
膜４２・上部電極１８の各層を基板状に噴射堆積し、積
層圧電素子４０として形成した。積層方法は、前述の各
実施例において触れられているいずれの方法も使用でき
る。例えば、各層においてそれぞれ相当する断面形状を
持つノズルを使用すること、前記実施例３に示した様に
細径のノズルを走査することも可能である。

【００４９】本実施例によれば、積層型圧電素子が接着
層を介さずに容易かつ高精度に作製することができる。
この積層型圧電素子は、同一形状を持つ単層型圧電素子
と比較して、電気的インピーダンスを低くすることがで
きる。このため、高周波化・小型化に関して問題とな
る、超音波トランスデューサの電気的インピーダンスの
上昇に伴う、信号伝達線・発振機・観測装置との電気的
インピーダンスの不整合をなくすことができる。因っ
て、装置全体の感度を高めることができる。

【００５０】

【実施例９】図２６は本実施例を示す側面図である。本
発明は、基本的には前記実施例１と同様であり、相違点
について述べる。本実施例は、前記の各実施例に基づい
て作製された超音波トランスデューサについて、その側
面および背面に噴射堆積法によってセラミックスからな
る被覆層４４を形成した。

【００５１】本実施例によれば、超音波トランスデュー
サを水分の侵入・傷・電磁ノイズの影響等の外部環境に
対して保護できる。ここで噴射堆積法を用いることによ
り、保護すべき面を厳密に選択できるため、超音波ビー
ムを送受するレンズ面や、実装において必要な電極端子
等を全く汚すことなく、被覆を行うことができる。被覆
層用超微粒子には、上記の他に樹脂・各種ガラス・各種
セラミックス・金属・カーボン等の任意の材質およびこ
れらの混合物が使用可能である。このため、例えばセラ
ミックスと金属の多層被覆として、電気的絶縁性・対ノ
イズ性の両者を目的とした被覆を形成することも可能で
ある。因って、対環境性に優れ、信頼性の高い超音波ト
ランスデューサを得ることができる。

【００５２】

【実施例１０】図２７および図２８は本実施例を示す斜
視図である。本発明は、基本的には前記実施例１と同様
であり、相違点について述べる。本実施例は、まず基板
２３上に電気端子４５，４６を設ける。下部電極１６を
噴射堆積する際に、該電極を延長する形で下部電極用電
気端子４５と下部電極１６とを結ぶ導体の配線パターン
４７をノズル１２を走査して形成する。同様に上部電極
１８と上部電極用電気端子４６の間についても、配線パ
ターン４８を形成する。

【００５３】本実施例では、配線パターン４７，４８に
より電極１６，１８と端子４５，４６とが電気的に結合
される。

【００５４】本実施例によれば、超音波トランスデュー
サへの配線は、基板上の電気端子に対して行えばよい。
このため、配線時に超音波トランスデューサへ熱等によ
るダメージを与えることがなくなる。また、端子の形状
は超音波トランスデューサの特性に全く影響を与えるこ
とがないため、任意に設定できる。従って、装置への実
装を前提とした端子形状の設定が可能となり、実装工程
も含んだ全体としての効率向上が図れる。

【００５５】尚、本実施例においては、電気端子は超音
波トランスデューサの加工以前に形成する場合について
述べたが、配線パターン形成時に、これを更に延長して
端子のパターンを形成することも可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る超音波
トランスデューサとその製造方法によれば、絶縁層を一
切用いず、また裁断工程を必要とすることなく製造で
き、性能が向上し且つ高分留りによる大幅なコスト低減
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】本発明の概念図である。

【図３】本発明の概念図である。

【図４】実施例１を示す斜視図である。

【図５】実施例１を示す側面図である。

【図６】実施例１を示す側面図である。

【図７】実施例１を示す側面図である。

【図８】実施例１を示す側面図である。

【図９】実施例１を示す側面図である。

【図１０】実施例２を示す側面図である。

【図１１】実施例３を示す側面図である。

【図１２】実施例３を示す側面図である。

【図１３】実施例４を示す側面図である。

【図１４】ａおよびｂは実施例５を示す平面図および側
面図である。

【図１５】ａおよびｂは実施例５を示す平面図および側
面図である。

【図１６】ａおよびｂは実施例５を示す平面図および側
面図である。

【図１７】実施例５を示す側面図である。

【図１８】実施例５を示す平面図である。

【図１９】実施例６を示す斜視図である。

【図２０】実施例６を示す斜視図である。

【図２１】実施例６を示す斜視図である。

【図２２】実施例７を示す側面図である。

【図２３】実施例７を示す斜視図である。

【図２４】実施例７を示す斜視図である。

【図２５】実施例８を示す側面図である。

【図２６】実施例９を示す側面図である。

【図２７】実施例１０を示す斜視図である。

【図２８】実施例１０を示す斜視図である。

【図２９】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１超音波トランスデューサ１２，１３，１４，３３ノズル１６下部電極１７圧電体薄膜１８上部電極１９，２０，２１，３４超微粒子２２ダンピング層２３絶縁基板３５音響整合層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若林勝裕東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子層，音響整合層およびダンピン
グ層を基本構成要素とする超音波トランスデューサにお
いて、前記基本構成要素の内の少なくとも１つの層が超
微粒子を噴射堆積することにより形成したことを特徴と
する超音波トランスデューサ。
【請求項２】圧電素子層，音響整合層およびダンピン
グ層を基本構成要素とする超音波トランスデューサにお
いて、前記圧電素子層は複数の圧電素子と電極とを超微
粒子を噴射堆積することにより積層した積層圧電素子と
したことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】基板上に下部電極および圧電素子を順次
形成して熱処理を行った後、この上面へ上部電極材料お
よび音響整合層材料の順に噴射堆積を行うことにより積
層構造体を形成し、次いで該積層構造体の下面へダンピ
ング層材料の噴射堆積を行うことにより、圧電素子，音
響整合層およびダンピング層を基本構成要素とした超音
波トランスデューサを得ることを特徴とする超音波トラ
ンスデューサの製造方法。
【請求項４】基板上にダンピング層，絶縁層，下部電
極および圧電素子を順次形成して熱処理を行った後、こ
の上面へ上部電極材料および音響整合層材料の順に噴射
堆積を行うことにより、圧電素子，音響整合層およびダ
ンピング層を基本構成要素とした超音波トランスデュー
サを得ることを特徴とする超音波トランスデューサの製
造方法。
【請求項５】超音波トランスデューサの各層に対応す
る専用のノズルを各層の積層順に配設するとともに、各
ノズルと基板とを相対的に走査しながら超微粒子を噴射
堆積することにより基板上に積層構造体を形成し、次い
で該積層構造体の下面へダンピング層を形成することを
特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項６】基板の表面に超音波トランスデューサの
平面形状と同一な開口を有するマスクを密着させ、該開
口の内部に圧電素子材料および音響整合材料をノズルか
ら超微粒子の状態で順に噴射堆積させた後、前記マスク
を除去することを特徴とする超音波トランスデューサの
製造方法。
【請求項７】曲面形状を有する耐熱性絶縁基板を使用
した超音波トランスデューサの製造方法において、超微
粒子の噴射方向が耐熱性絶縁基板の表面に対して常に垂
直となる様にノズルと耐熱性絶縁基板との位置を制御
し、両者を相対的に走査することにより噴射堆積を行う
ことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項８】基板上に下部電極材料，圧電素子材料，
中間電極材料，圧電素子材料および上部電極材料をノズ
ルから超微粒子の状態で順に噴射堆積して積層圧電素子
を形成した後、該積層圧電素子へ音響整合層を形成する
ことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項９】超音波トランスデューサの側面および背
面に、絶縁材または金属の超微粒子を噴射堆積すること
により保護層を形成することを特徴とする超音波トラン
スデューサの製造方法。
【請求項１０】基板上に配線端子を形成し、この配線
端子と超音波トランスデューサの上部電極および下部電
極とを超微粒子の噴射堆積により形成した導体層により
接続したことを特徴とする超音波トランスデューサの製
造方法。