JPH07298395A - 超音波トランスデューサおよびその製造方法 - Google Patents
超音波トランスデューサおよびその製造方法Info
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- JPH07298395A JPH07298395A JP11057594A JP11057594A JPH07298395A JP H07298395 A JPH07298395 A JP H07298395A JP 11057594 A JP11057594 A JP 11057594A JP 11057594 A JP11057594 A JP 11057594A JP H07298395 A JPH07298395 A JP H07298395A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、小型化への対応に適した超音波トランスデューサお
よびその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 ＰＺＴからなる圧電体薄層の表面に電極が形
成された薄板状圧電素子１と、この薄板状圧電素子１を
挟持したアルミナセラミックスからなる２つの共振体２
ａ，２ｂとからなる圧電振動子１０を基本構成要素とし
一方の共振体２ａの表面に音響整合層３を形成してその
表面を音響放射面６とするとともに、他方の共振体２ｂ
の表面に背面負荷材４を形成した構造の超音波トランス
デューサ５である。
で、小型化への対応に適した超音波トランスデューサお
よびその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 ＰＺＴからなる圧電体薄層の表面に電極が形
成された薄板状圧電素子１と、この薄板状圧電素子１を
挟持したアルミナセラミックスからなる２つの共振体２
ａ，２ｂとからなる圧電振動子１０を基本構成要素とし
一方の共振体２ａの表面に音響整合層３を形成してその
表面を音響放射面６とするとともに、他方の共振体２ｂ
の表面に背面負荷材４を形成した構造の超音波トランス
デューサ５である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用又は非破壊検査
用の超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サおよびその製造方法に関する。
用の超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュー
サおよびその製造方法に関する。
【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圧電セラミックス板か
らなる圧電素子を接着し、さらに音響整合層を接着して
いた。超音波トランスデューサの駆動は、上記圧電素子
にパルサ（図示せず）から百〜数百ボルト程度の電圧の
駆動パルスを印加することで上記圧電素子を逆電圧効果
により急速に変形し、これにより励起された超音波パル
スを音響整合層を経て発振させることにより行われる。
また発振された超音波パルスは、医療用途に関しては体
内の各組織の界面において、また非破壊検査用に関して
は被測定物内部の傷等の非連続部から反射された後に、
上記音響整合層を経て圧電素子に再入射し、これを振動
させる。この機械的振動は圧電作用により電気信号に変
換され、観測装置（図示せず）によって画像化される。
は、「医用超音波機器ハンドブック」，コロナ社，ｐ１
８６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圧電セラミックス板か
らなる圧電素子を接着し、さらに音響整合層を接着して
いた。超音波トランスデューサの駆動は、上記圧電素子
にパルサ（図示せず）から百〜数百ボルト程度の電圧の
駆動パルスを印加することで上記圧電素子を逆電圧効果
により急速に変形し、これにより励起された超音波パル
スを音響整合層を経て発振させることにより行われる。
また発振された超音波パルスは、医療用途に関しては体
内の各組織の界面において、また非破壊検査用に関して
は被測定物内部の傷等の非連続部から反射された後に、
上記音響整合層を経て圧電素子に再入射し、これを振動
させる。この機械的振動は圧電作用により電気信号に変
換され、観測装置（図示せず）によって画像化される。
【０００３】上記のように、圧電素子表面電極にはリー
ド線を接続し、電圧の印加／取り出しを可能にする必要
がある。ここで圧電素子の全面積中で有効に動作する面
積はその両面に電極が形成されている部分だけである。
また、音響整合層が形成された放射側は、超音波パルス
送受の妨げにならないように均質であることが望まし
い。このため一般には、特開昭６１−９９５９８号公報
の図１〜４に示されるように、発信側の表面電極の一部
を圧電素子の裏面又は側面に折り返し、この部分にリー
ド線を配線することが行われている。
ド線を接続し、電圧の印加／取り出しを可能にする必要
がある。ここで圧電素子の全面積中で有効に動作する面
積はその両面に電極が形成されている部分だけである。
また、音響整合層が形成された放射側は、超音波パルス
送受の妨げにならないように均質であることが望まし
い。このため一般には、特開昭６１−９９５９８号公報
の図１〜４に示されるように、発信側の表面電極の一部
を圧電素子の裏面又は側面に折り返し、この部分にリー
ド線を配線することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在要
求が高まっている膵管・循環器等の診断が可能な医療用
超音波内視鏡や、細管の非破壊検査を行う工業用超音波
診断装置を実現する場合、その外形が１〜数mm程度と非
常に細くなるため、これに実装される超音波トランスデ
ューサも小型化する必要があり、このように小型化した
超音波トランスデューサの感度は、その音響放射面の面
積のおおむね自乗に比例するため、感度が非常に低くな
る。
求が高まっている膵管・循環器等の診断が可能な医療用
超音波内視鏡や、細管の非破壊検査を行う工業用超音波
診断装置を実現する場合、その外形が１〜数mm程度と非
常に細くなるため、これに実装される超音波トランスデ
ューサも小型化する必要があり、このように小型化した
超音波トランスデューサの感度は、その音響放射面の面
積のおおむね自乗に比例するため、感度が非常に低くな
る。
【０００５】また、上記のような折り返し電極を形成し
た場合、両電極の短絡を防ぐための電極間ギャップが必
要となるため、この部分の圧電素子は片面の電極が無く
なり、動作しない部分となる。このギャップは、数百ボ
ルトの電圧が印加されること、および電極の加工精度等
を考慮すると、０．２〜０．５mm程度は必要である。こ
のギャップ幅は、上記のようにトランスデューサが小型
化された場合、面積を１０〜２０％減少させることと等
しくなる。さらに、折り返し部を裏面まで伸ばした場合
には、この折り返し電極部分が発信側の電極と同電位と
なるため、やはり動作しない部分が増加することにな
り、有効面積が更に１０〜２０％減少する。
た場合、両電極の短絡を防ぐための電極間ギャップが必
要となるため、この部分の圧電素子は片面の電極が無く
なり、動作しない部分となる。このギャップは、数百ボ
ルトの電圧が印加されること、および電極の加工精度等
を考慮すると、０．２〜０．５mm程度は必要である。こ
のギャップ幅は、上記のようにトランスデューサが小型
化された場合、面積を１０〜２０％減少させることと等
しくなる。さらに、折り返し部を裏面まで伸ばした場合
には、この折り返し電極部分が発信側の電極と同電位と
なるため、やはり動作しない部分が増加することにな
り、有効面積が更に１０〜２０％減少する。
【０００６】上述の通りトランスデューサの感度はその
面積の自乗におおむね比例するため、上記の面積減少に
より感度が数〜十ｄＢ低下することになり、観測画像の
劣化・観測範囲の縮小等を引き起こす。小型化により絶
対的な感度が極端に低下しているため、さらに感度が低
下することでトランスデューサとしての機能が失われる
可能性がある。
面積の自乗におおむね比例するため、上記の面積減少に
より感度が数〜十ｄＢ低下することになり、観測画像の
劣化・観測範囲の縮小等を引き起こす。小型化により絶
対的な感度が極端に低下しているため、さらに感度が低
下することでトランスデューサとしての機能が失われる
可能性がある。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、小型化への対応に適した超音波トランスデューサお
よびその製造方法を提供することを目的とする。
で、小型化への対応に適した超音波トランスデューサお
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明の超音波トランスデューサは、
圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面に形成された音
響整合層と、該圧電振動子の他方の面に形成された背面
負荷材とからなる超音波トランスデューサにおいて、前
記圧電振動子を薄板状の圧電素子と該圧電素子を挟持し
且つ該圧電素子と一体に固着された２つの共振体とから
構成した厚さ方向超音波共振器とするとともに、該２共
振体の側面が金属化され且つ該金属化部と該圧電素子表
面電極が電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
に請求項１に係る本発明の超音波トランスデューサは、
圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面に形成された音
響整合層と、該圧電振動子の他方の面に形成された背面
負荷材とからなる超音波トランスデューサにおいて、前
記圧電振動子を薄板状の圧電素子と該圧電素子を挟持し
且つ該圧電素子と一体に固着された２つの共振体とから
構成した厚さ方向超音波共振器とするとともに、該２共
振体の側面が金属化され且つ該金属化部と該圧電素子表
面電極が電気的に接続されていることを特徴としてい
る。
【０００９】また、請求項２に係る超音波トランスデュ
ーサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方
の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の
面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデ
ューサの製造方法において、圧電振動子を、薄板状圧電
振動子の両面に、その全表面のうち少なくとも１平面と
これに連続した１側面とを連続的に金属化した２枚の板
状の共振器を、該金属化平面が該薄板状圧電振動子と接
し且つ該金属化側面が露出するように一体化したことを
特徴としている。
ーサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方
の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の
面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデ
ューサの製造方法において、圧電振動子を、薄板状圧電
振動子の両面に、その全表面のうち少なくとも１平面と
これに連続した１側面とを連続的に金属化した２枚の板
状の共振器を、該金属化平面が該薄板状圧電振動子と接
し且つ該金属化側面が露出するように一体化したことを
特徴としている。
【００１０】また、請求項３に係る超音波トランスデュ
ーサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方
の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の
面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデ
ューサの製造方法において、圧電振動子を、両表面に電
極を形成し且つ該超音波トランスデューサ複数個分の幅
を持つ薄板状の圧電素子の両面に、該圧電素子と同一又
はそれ以上の幅および長さを有するとともに、その全表
面のうち少なくとも該圧電素子と密着する表面とこれに
連続する１側面とが金属化された２つの薄板状の共振体
を積層接合したのち、これを個々の超音波トランスデュ
ーサに分割することにより形成することを特徴としてい
る。
ーサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方
の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の
面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデ
ューサの製造方法において、圧電振動子を、両表面に電
極を形成し且つ該超音波トランスデューサ複数個分の幅
を持つ薄板状の圧電素子の両面に、該圧電素子と同一又
はそれ以上の幅および長さを有するとともに、その全表
面のうち少なくとも該圧電素子と密着する表面とこれに
連続する１側面とが金属化された２つの薄板状の共振体
を積層接合したのち、これを個々の超音波トランスデュ
ーサに分割することにより形成することを特徴としてい
る。
【００１１】そして、請求項４に係る超音波トランスデ
ューサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一
方の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方
の面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランス
デューサの製造方法において、圧電振動子を、両表面に
電極が形成された板状の圧電素子の両面に薄板状の共振
体を積層接合したのち、該共振体の側面を金属化するこ
とにより形成することを特徴としている。
ューサの製造方法は、圧電振動子と、該圧電振動子の一
方の面に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方
の面に形成された背面負荷材とからなる超音波トランス
デューサの製造方法において、圧電振動子を、両表面に
電極が形成された板状の圧電素子の両面に薄板状の共振
体を積層接合したのち、該共振体の側面を金属化するこ
とにより形成することを特徴としている。
【００１２】
【作用】請求項１に記載した超音波トランスデューサで
は、超音波トランスデューサを構成する超音波振動子
の、圧電振動子表面電極と共振体側面の金属化部とが電
気的に接続され、両金属化部を通じて、超音波トランス
デューサの駆動が可能になる。
は、超音波トランスデューサを構成する超音波振動子
の、圧電振動子表面電極と共振体側面の金属化部とが電
気的に接続され、両金属化部を通じて、超音波トランス
デューサの駆動が可能になる。
【００１３】請求項２に記載した超音波トランスデュー
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を組立，製造する。
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を組立，製造する。
【００１４】請求項３に記載した超音波トランスデュー
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を複数個同時に組立，製造する。
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を複数個同時に組立，製造する。
【００１５】請求項４に記載した超音波トランスデュー
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を組立後に共振体側面を金属化することにより製造す
る。
サの製造方法では、上記構造を有するトランスデューサ
を組立後に共振体側面を金属化することにより製造す
る。
【００１６】以下、添付図面を参照して本発明に係る超
音波トランスデューサおよびその製造方法の実施例を説
明する。
音波トランスデューサおよびその製造方法の実施例を説
明する。
【００１７】
【実施例１】まず、本発明の実施例１を説明する。図１
〜２は超音波トランスデューサを示す斜視図である。
〜２は超音波トランスデューサを示す斜視図である。
【００１８】［構成］図示の通り、超音波トランスデュ
ーサ５は、ＰＺＴからなる圧電体薄層の表面に電極が形
成された薄板状圧電素子１と、この薄板状圧電素子１を
挟持したアルミナセラミックスからなる２つの共振体２
ａ，２ｂとからなる圧電振動子１０を基本構成要素とし
一方の共振体２ａの表面に音響整合層３を形成してその
表面を音響放射面６とするとともに、他方の共振体２ｂ
の表面に背面負荷材４を形成した構造とした。
ーサ５は、ＰＺＴからなる圧電体薄層の表面に電極が形
成された薄板状圧電素子１と、この薄板状圧電素子１を
挟持したアルミナセラミックスからなる２つの共振体２
ａ，２ｂとからなる圧電振動子１０を基本構成要素とし
一方の共振体２ａの表面に音響整合層３を形成してその
表面を音響放射面６とするとともに、他方の共振体２ｂ
の表面に背面負荷材４を形成した構造とした。
【００１９】これらの共振体２ａ，２ｂは同時に、その
側面が焼付銀電極により金属化され、電気端子１５ａ，
１５ｂとなっている。同電気端子１５ａ，１５ｂはそれ
ぞれの共振体２に接する圧電振動子の圧電素子電極７
ａ，７ｂと電気的に接続している。また、これら共振体
２ａ，２ｂの金属化部は、薄板状圧電素子１表面電極と
密着するように接合されており、両者は電気的に接続さ
れている。
側面が焼付銀電極により金属化され、電気端子１５ａ，
１５ｂとなっている。同電気端子１５ａ，１５ｂはそれ
ぞれの共振体２に接する圧電振動子の圧電素子電極７
ａ，７ｂと電気的に接続している。また、これら共振体
２ａ，２ｂの金属化部は、薄板状圧電素子１表面電極と
密着するように接合されており、両者は電気的に接続さ
れている。
【００２０】［作用］共振体側面に形成された電気端子
は、圧電素子表面電極と同電位になる。これにより、該
電気端子に電圧を印加することによりトランスデューサ
を駆動することができ、同時に、該電気端子からトラン
スデューサの受信信号を取り出すことができる。
は、圧電素子表面電極と同電位になる。これにより、該
電気端子に電圧を印加することによりトランスデューサ
を駆動することができ、同時に、該電気端子からトラン
スデューサの受信信号を取り出すことができる。
【００２１】［効果］本実施例によれば、超音波トラン
スデューサを構成する圧電素子の全面積を有効にするこ
とができる。
スデューサを構成する圧電素子の全面積を有効にするこ
とができる。
【００２２】なお、本実施例では圧電素子としてＰＺＴ
系の圧電セラミックスを使用した場合について示した
が、ＰＴ系等の他のペロブスカイト型圧電セラミック
ス，高分子圧電体，結晶系圧電材等の使用も可能であ
る。また、共振体の材質をアルミナセラミックスとした
が、この他にも例えば、ジルコニア系セラミックス，マ
シナブルセラミックス等が使用可能である。また、共振
体金属化の手法も、パラジウム・銀パラジウム等の焼付
電極、チタン，クロム，銀，ニッケル，銅等の金属又は
これらの合金による蒸着又はスパッタリングによる導体
薄膜が使用可能である。また、共振体そのものを、リン
青銅等の銅合金やステンレス等の金属材料とし、結果的
に共振体の全面積を金属化することも可能である。
系の圧電セラミックスを使用した場合について示した
が、ＰＴ系等の他のペロブスカイト型圧電セラミック
ス，高分子圧電体，結晶系圧電材等の使用も可能であ
る。また、共振体の材質をアルミナセラミックスとした
が、この他にも例えば、ジルコニア系セラミックス，マ
シナブルセラミックス等が使用可能である。また、共振
体金属化の手法も、パラジウム・銀パラジウム等の焼付
電極、チタン，クロム，銀，ニッケル，銅等の金属又は
これらの合金による蒸着又はスパッタリングによる導体
薄膜が使用可能である。また、共振体そのものを、リン
青銅等の銅合金やステンレス等の金属材料とし、結果的
に共振体の全面積を金属化することも可能である。
【００２３】また、本実施例では超音波トランスデュー
サの形状を円筒状として図示したが、この形状に限定さ
れるものではなく、楕円・多角形等も可能である。ま
た、全体の断面積を均一であるとしたが、テーパを付け
たり断面形状を変化させること等も可能である。具体例
として図２に正方形断面のトランスデューサを示す。
サの形状を円筒状として図示したが、この形状に限定さ
れるものではなく、楕円・多角形等も可能である。ま
た、全体の断面積を均一であるとしたが、テーパを付け
たり断面形状を変化させること等も可能である。具体例
として図２に正方形断面のトランスデューサを示す。
【００２４】
【実施例２】次に、本発明の実施例２を説明する。図３
〜５は実施例２の超音波トランスデューサの製造方法を
説明する斜視図である。なお、図面の説明において実施
例１と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を
省略する。
〜５は実施例２の超音波トランスデューサの製造方法を
説明する斜視図である。なお、図面の説明において実施
例１と同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を
省略する。
【００２５】［構成］超音波トランスデューサ５の構成
要素である圧電振動子１０は、図３に示す如く、ＰＺＴ
からなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂが
形成された円盤状の薄板状圧電素子１と、一方の面８
ａ，８ｂおよびこれに連続した側面９ａ，９ｂが焼付銀
電極により金属化されたアルミナセラミックスからなる
２つの円板状の共振体２ａ，２ｂにより構成される。
要素である圧電振動子１０は、図３に示す如く、ＰＺＴ
からなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂが
形成された円盤状の薄板状圧電素子１と、一方の面８
ａ，８ｂおよびこれに連続した側面９ａ，９ｂが焼付銀
電極により金属化されたアルミナセラミックスからなる
２つの円板状の共振体２ａ，２ｂにより構成される。
【００２６】上記２種の部材は、薄板状圧電素子１の表
面に、共振体２ａ，２ｂを、該共振体２ａ，２ｂの一方
の平面に形成された共振体接合面金属化部８ａ，８ｂに
より薄板状圧電素子１を挟持するように、低粘性エポキ
シ系接着剤１４により接着することで、図４に示した圧
電振動子１０に構成する。
面に、共振体２ａ，２ｂを、該共振体２ａ，２ｂの一方
の平面に形成された共振体接合面金属化部８ａ，８ｂに
より薄板状圧電素子１を挟持するように、低粘性エポキ
シ系接着剤１４により接着することで、図４に示した圧
電振動子１０に構成する。
【００２７】圧電振動子１０の一方の共振体２ａの表面
に音響整合層３を形成してその表面を音響放射面６とす
るとともに、他方の共振体２ｂの表面に背面負荷材４を
形成することにより、図５に示した超音波トランスデュ
ーサを形成する。
に音響整合層３を形成してその表面を音響放射面６とす
るとともに、他方の共振体２ｂの表面に背面負荷材４を
形成することにより、図５に示した超音波トランスデュ
ーサを形成する。
【００２８】［作用・効果］本実施例によれば、圧電素
子と共振体の接合に低粘性エポキシ系接着剤を用いたこ
とにより、接合層が数μｍ以下と極めて薄くなってい
る。これにより、共振体の金属化部と圧電素子の表面電
極とが、その表面の凹凸により接着層を介さずに直接に
接する部分が生じ、両者が電気的に接続される。これに
より、圧電素子表面電極と共振体の両金属化部が同電位
となる。これにより共振体側面の金属化部は、トランス
デューサを駆動するための電気端子１５ａ，１５ｂとな
る。これにより、圧電素子全面積が駆動可能な端子付き
超音波トランスデューサが製造できる。
子と共振体の接合に低粘性エポキシ系接着剤を用いたこ
とにより、接合層が数μｍ以下と極めて薄くなってい
る。これにより、共振体の金属化部と圧電素子の表面電
極とが、その表面の凹凸により接着層を介さずに直接に
接する部分が生じ、両者が電気的に接続される。これに
より、圧電素子表面電極と共振体の両金属化部が同電位
となる。これにより共振体側面の金属化部は、トランス
デューサを駆動するための電気端子１５ａ，１５ｂとな
る。これにより、圧電素子全面積が駆動可能な端子付き
超音波トランスデューサが製造できる。
【００２９】なお、本実施例においてはエポキシ系接着
剤を用いたが、嫌気性接着剤や、ウレタン系，アクリル
系，フェノール系等の樹脂も使用可能である。
剤を用いたが、嫌気性接着剤や、ウレタン系，アクリル
系，フェノール系等の樹脂も使用可能である。
【００３０】
【実施例３】次に、本発明の実施例３を説明する。図６
〜９は実施例３による超音波トランスデューサの製造方
法を説明する斜視図である。なお、図面の説明において
前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複する
説明を省略する。
〜９は実施例３による超音波トランスデューサの製造方
法を説明する斜視図である。なお、図面の説明において
前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複する
説明を省略する。
【００３１】［構成］超音波トランスデューサ５の構成
要素である圧電振動子１０は、図６に示す如く、ＰＺＴ
からなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂが
形成されているとともに、超音波トランスデューサ５複
数個分の幅を持つ薄板状圧電素子１と、一方の面８ａ，
８ｂおよびこれに連続した側面９ａ，９ｂが焼付銀電極
により金属化されているとともに薄板状圧電素子１と同
一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラミック
ス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構成され
る。
要素である圧電振動子１０は、図６に示す如く、ＰＺＴ
からなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂが
形成されているとともに、超音波トランスデューサ５複
数個分の幅を持つ薄板状圧電素子１と、一方の面８ａ，
８ｂおよびこれに連続した側面９ａ，９ｂが焼付銀電極
により金属化されているとともに薄板状圧電素子１と同
一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラミック
ス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構成され
る。
【００３２】上記２種の部材は、薄板状圧電素子１の表
面に、共振体２ａ，２ｂを、該共振体２ａ，２ｂの一方
の平面に形成された共振体接合面金属化部８ａ，８ｂに
より薄板状圧電素子１を挟持するように、低粘性エポキ
シ系接着剤１４により接着することで、図７に示した積
層体１１に構成される。
面に、共振体２ａ，２ｂを、該共振体２ａ，２ｂの一方
の平面に形成された共振体接合面金属化部８ａ，８ｂに
より薄板状圧電素子１を挟持するように、低粘性エポキ
シ系接着剤１４により接着することで、図７に示した積
層体１１に構成される。
【００３３】この積層体１１を所定の幅に裁断すること
により、図８に示した圧電振動子１０を形成する。そし
て、圧電振動子１０の一方の共振体２ａの表面に音響整
合層３を形成してその表面を音響放射面６とするととも
に、他方の共振体２ｂの表面に背面負荷材４を形成する
ことにより、図９に示した超音波トランスデューサを形
成する。
により、図８に示した圧電振動子１０を形成する。そし
て、圧電振動子１０の一方の共振体２ａの表面に音響整
合層３を形成してその表面を音響放射面６とするととも
に、他方の共振体２ｂの表面に背面負荷材４を形成する
ことにより、図９に示した超音波トランスデューサを形
成する。
【００３４】［作用・効果］本実施例は、実施例２に比
較して、複数個の圧電振動子を同時に形成できる点で優
れている。このため、各部材接合時のアライメントが一
度で済むこと、また各部材が大きくなることによりアラ
イメントが容易になり精度が向上することにより高精度
の圧電振動子を低コストで製造できる。
較して、複数個の圧電振動子を同時に形成できる点で優
れている。このため、各部材接合時のアライメントが一
度で済むこと、また各部材が大きくなることによりアラ
イメントが容易になり精度が向上することにより高精度
の圧電振動子を低コストで製造できる。
【００３５】
【実施例４】次に、本発明の実施例４を説明する。図１
０〜１２は実施例４による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。
０〜１２は実施例４による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。
【００３６】［構成］超音波トランスデューサ５の構成
要素である圧電振動子１０は、図１０に示す如く、ＰＺ
Ｔからなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂ
が形成されている薄板状圧電素子１と、薄板状圧電素子
１と同一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラ
ミックス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構
成される。
要素である圧電振動子１０は、図１０に示す如く、ＰＺ
Ｔからなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂ
が形成されている薄板状圧電素子１と、薄板状圧電素子
１と同一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラ
ミックス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構
成される。
【００３７】上記２種の部材は、薄板状圧電素子１の表
面に、共振体２ａ，２ｂを薄板状圧電素子１を挟持する
ように、低粘性エポキシ系接着剤１４により接着し、積
層体１１を形成する。
面に、共振体２ａ，２ｂを薄板状圧電素子１を挟持する
ように、低粘性エポキシ系接着剤１４により接着し、積
層体１１を形成する。
【００３８】この積層体１１の側面に、図１１に示すよ
うに、蒸着マスク１２を用いて蒸着法により蒸着範囲１
６に銀薄膜を形成する。蒸着マスク開口部１３は、一方
の共振体２ａの側面と、該共振体に密着する面の圧電素
子電極７ａの側面露出部とが、蒸着時に露出する形状と
なっている。この導体薄膜は、他方の共振体２ｂの側面
と、該圧電素子電極７ｂの側面露出部に関しても同様に
形成する。蒸着工程終了後、図１２に示すように、電気
端子１５ａ，１５ｂが形成された圧電振動子１０が形成
される。
うに、蒸着マスク１２を用いて蒸着法により蒸着範囲１
６に銀薄膜を形成する。蒸着マスク開口部１３は、一方
の共振体２ａの側面と、該共振体に密着する面の圧電素
子電極７ａの側面露出部とが、蒸着時に露出する形状と
なっている。この導体薄膜は、他方の共振体２ｂの側面
と、該圧電素子電極７ｂの側面露出部に関しても同様に
形成する。蒸着工程終了後、図１２に示すように、電気
端子１５ａ，１５ｂが形成された圧電振動子１０が形成
される。
【００３９】［作用・効果］本実施例は、実施例２に比
較して、次の点で優れている。すなわち、共振体側面の
金属化部である電気端子を、積層体接合後に形成できる
ため、直接に圧電素子表面電極と電気的に連続な電気端
子を形成できる。このため、共振体の圧電素子と接する
面の金属化を省略することができる。これにより、工程
を簡略化することができるとともに、圧電素子内の不連
続部となり得る金属化層を削減することができ、低コス
ト化と品質向上とを同時に実現できる。
較して、次の点で優れている。すなわち、共振体側面の
金属化部である電気端子を、積層体接合後に形成できる
ため、直接に圧電素子表面電極と電気的に連続な電気端
子を形成できる。このため、共振体の圧電素子と接する
面の金属化を省略することができる。これにより、工程
を簡略化することができるとともに、圧電素子内の不連
続部となり得る金属化層を削減することができ、低コス
ト化と品質向上とを同時に実現できる。
【００４０】なお、本実施例では、圧電振動子の形状を
方形として図示したが、他の実施例と同様にこの形状に
限定されるものではなく、円・楕円・多角形等も可能で
ある。また、全体の断面積を均一であるとしたが、テー
パを付けたり断面形状を変化させることなども可能であ
る。また、側面の金属化部の形成法に関しては、チタ
ン，クロム，ニッケル，銅等の金属又はこれらの合金に
よる蒸着又はスパッタリングによる導体薄膜が使用可能
である。
方形として図示したが、他の実施例と同様にこの形状に
限定されるものではなく、円・楕円・多角形等も可能で
ある。また、全体の断面積を均一であるとしたが、テー
パを付けたり断面形状を変化させることなども可能であ
る。また、側面の金属化部の形成法に関しては、チタ
ン，クロム，ニッケル，銅等の金属又はこれらの合金に
よる蒸着又はスパッタリングによる導体薄膜が使用可能
である。
【００４１】
【実施例５】次に、本発明の実施例５を説明する。図１
３〜１５は実施例５による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。
３〜１５は実施例５による超音波トランスデューサの製
造方法を説明する斜視図である。なお、図面の説明にお
いて前記実施例と同一の要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。
【００４２】［構成］超音波トランスデューサ５の構成
要素である圧電振動子１０は、図１３に示す如く、ＰＺ
Ｔからなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂ
が形成されている薄板状圧電素子１と、薄板状圧電素子
１と同一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラ
ミックス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構
成される。
要素である圧電振動子１０は、図１３に示す如く、ＰＺ
Ｔからなる圧電体薄層の表面に圧電素子電極７ａ，７ｂ
が形成されている薄板状圧電素子１と、薄板状圧電素子
１と同一又はそれ以上の幅及び長さを持つアルミナセラ
ミックス製の２つの薄板状の共振体２ａ，２ｂにより構
成される。
【００４３】上記２種の部材は、薄板状圧電素子１の表
面に、共振体２ａ，２ｂを薄板状圧電素子１を挟持する
ように、低粘性エポキシ系接着剤１４により接着し、図
１４に示すような積層体１１を形成する。その後、図１
５に示すような完成後の超音波トランスデューサと同一
の大きさに裁断する。以後、実施例４と同様の工程を経
て圧電振動子を得る。
面に、共振体２ａ，２ｂを薄板状圧電素子１を挟持する
ように、低粘性エポキシ系接着剤１４により接着し、図
１４に示すような積層体１１を形成する。その後、図１
５に示すような完成後の超音波トランスデューサと同一
の大きさに裁断する。以後、実施例４と同様の工程を経
て圧電振動子を得る。
【００４４】［作用・効果］本実施例は、実施例４に比
較して、複数個の圧電振動子を同時に形成できる点で優
れている。このため、各部材接合時のアライメントが一
度で済むこと、また各部材が大きくなることによりアラ
イメントが容易になり精度が向上することにより高精度
の圧電振動子を低コストで製造できる。
較して、複数個の圧電振動子を同時に形成できる点で優
れている。このため、各部材接合時のアライメントが一
度で済むこと、また各部材が大きくなることによりアラ
イメントが容易になり精度が向上することにより高精度
の圧電振動子を低コストで製造できる。
【００４５】さらに、実施例３に比較して次の点で優れ
ている。すなわち、共振体側面の金属化部である電気端
子を、積層体接合後に形成できるため、直接に圧電素子
表面電極と電気的に連続な電気端子を形成できる。この
ため、共振体の圧電素子と接する面の金属化を省略する
ことができる。これにより、工程を簡略化することがで
きるとともに、圧電素子内の不連続部となり得る金属化
層を削減することができ、低コスト化と品質向上とを同
時に実現できる。
ている。すなわち、共振体側面の金属化部である電気端
子を、積層体接合後に形成できるため、直接に圧電素子
表面電極と電気的に連続な電気端子を形成できる。この
ため、共振体の圧電素子と接する面の金属化を省略する
ことができる。これにより、工程を簡略化することがで
きるとともに、圧電素子内の不連続部となり得る金属化
層を削減することができ、低コスト化と品質向上とを同
時に実現できる。
【００４６】なお、本実施例では裁断後に蒸着するよう
にしたが、蒸着後に裁断する方法も可能である。
にしたが、蒸着後に裁断する方法も可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波トラ
ンスデューサおよびその製造方法によれば、以下の効果
が得られる。
ンスデューサおよびその製造方法によれば、以下の効果
が得られる。
【００４８】請求項１に記載した発明では、小型化への
対応に適したトランスデューサの構造を提供することが
できる。
対応に適したトランスデューサの構造を提供することが
できる。
【００４９】請求項２に記載した発明では、小型化への
対応に適したトランスデューサを製造することができ
る。
対応に適したトランスデューサを製造することができ
る。
【００５０】請求項３に記載した発明では、トランスデ
ューサの量産化が可能になる。
ューサの量産化が可能になる。
【００５１】請求項４に記載した発明では、トランスデ
ューサの量産時のコストを引き下げることができる。
ューサの量産時のコストを引き下げることができる。
【図１】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サを示す斜視図である。
サを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１による超音波トランスデュー
サの別例を示す斜視図である。
サの別例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例２による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図４】本発明の実施例２による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明の実施例２による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図６】本発明の実施例３による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図７】本発明の実施例３による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図８】本発明の実施例３による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図９】本発明の実施例３による超音波トランスデュー
サの製造方法を説明する斜視図である。
サの製造方法を説明する斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
【図１１】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する正面図である。
ーサの製造方法を説明する正面図である。
【図１２】本発明の実施例４による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
【図１３】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
【図１４】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の実施例５による超音波トランスデュ
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
ーサの製造方法を説明する斜視図である。
１ 薄板状圧電素子 ２ 共振体 ３ 音響整合層 ４ 背面負荷材 ５ 超音波トランスデューサ ６ 音響放射面 ７ 圧電素子電極 ８ 共振体接合面金属化部 ９ 共振体側面金属化部 １０ 圧電振動子 １１ 積層体 １２ 蒸着マスク １３ 蒸着マスク開口部 １４ 低粘性接着剤 １５ 電気端子 １６ 蒸着範囲
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面
に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の面に
形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデュー
サにおいて、前記圧電振動子を薄板状の圧電素子と該圧
電素子を挟持し且つ該圧電素子と一体に固着された２つ
の共振体とから構成した厚さ方向超音波共振器とすると
ともに、該２共振体の側面が金属化され且つ該金属化部
と該圧電素子表面電極が電気的に接続されていることを
特徴とする超音波トランスデューサ。 - 【請求項２】 圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面
に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の面に
形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデュー
サの製造方法において、圧電振動子を、薄板状圧電振動
子の両面に、その全表面のうち少なくとも１平面とこれ
に連続した１側面とを連続的に金属化した２枚の板状の
共振器を、該金属化平面が該薄板状圧電振動子と接し且
つ該金属化側面が露出するように一体化したことを特徴
とする超音波トランスデューサの製造方法。 - 【請求項３】 圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面
に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の面に
形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデュー
サの製造方法において、圧電振動子を、両表面に電極を
形成し且つ該超音波トランスデューサ複数個分の幅を持
つ薄板状の圧電素子の両面に、該圧電素子と同一又はそ
れ以上の幅および長さを有するとともに、その全表面の
うち少なくとも該圧電素子と密着する表面とこれに連続
する１側面とが金属化された２つの薄板状の共振体を積
層接合したのち、これを個々の超音波トランスデューサ
に分割することにより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４】 圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面
に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の面に
形成された背面負荷材とからなる超音波トランスデュー
サの製造方法において、圧電振動子を、両表面に電極が
形成された板状の圧電素子の両面に薄板状の共振体を積
層接合したのち、該共振体の側面を金属化することによ
り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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057594A JPH07298395A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057594A JPH07298395A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07298395A true JPH07298395A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14539319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11057594A Withdrawn JPH07298395A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07298395A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336258A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子 |
| JP2010273097A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Iwaki Akiyama | 超音波プローブ |
| CN108692490A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 超声波换能器及换热器 |
| CN113143320A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-23 | 吉林大学 | 一种多模式测量的柔性超声换能器 |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP11057594A patent/JPH07298395A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002336258A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子 |
| JP2010273097A (ja) * | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Iwaki Akiyama | 超音波プローブ |
| CN108692490A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 超声波换能器及换热器 |
| CN113143320A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-23 | 吉林大学 | 一种多模式测量的柔性超声换能器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |