JPH0737107U - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の接続強度が強く、組付けが容易で歩留
りの向上を図れる超音波探触子を提供することを目的と
する。 【構成】 圧電振動子１１と、圧電振動子１１の一方の
面上に形成された第１電極層１２と、圧電振動子１１の
他方の面上に形成された第２電極層１３と、第１電極１
７層１２上に、接着層１４を介して積層された１又は２
以上の層からなり、各エレメント毎に少なくとも１ヵ所
以上の貫通穴１５ａを有する不導体の整合層１５と、整
合層１５上に、接着層１６を介して積層された可撓性を
有する第１電極１７と、整合層１５の貫通穴１５ａ内に
設けられ、第１電極層１２,第１電極１７間の導通を取
る導電体３０と、第２電極２１層１３上に、接着層２０
を介して積層された可撓性を有する第２電極２１と、第
１電極１７上に、略等しい形状の音響整合層１５を介し
て、又は介さずに音響レンズ２６とを設け、第１電極１
７及び第２電極２１は、圧電振動子１１との積層部分よ
り延出して電極取出し部１７ａ,２１ａが形成されてい
るように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図８は従来の超音波探触子の構成図である。図において、超音波を励起し、圧 電効果により超音波に対応する電気信号を発生する圧電振動子(PZT)１の一方の 面には、接地電極層２が、他方の面には、正電極層３がそれぞれ形成されている 。接地電極層２は、図８に示すように、圧電振動子１の一方の面より、側面を経 由して他方の面の一部へ延出する延出部２ａが形成されている。

【０００３】 圧電振動子１の正電極層３側には、圧電振動子１より幅が狭く設定され、圧電 振動子１を機械的に支え、圧電振動子１を音響的に制動をかけ、超音波パルス波 形を短くする背面負荷材４が設けられている。そして、背面負荷材４の一方の側 面には、接地電極層２の延出部２ａに導電性の接着剤５を用いてGND６が、背面 負荷材４の他方の側面には導電性の接着剤７を用いてFPC８がそれぞれ設けられ ている。

【０００４】 次に、上記構成の動作を説明する。圧電振動子 １は、FPC８を介して圧電振動子１に加えられた電気信号に対応して、超音波( 機械振動)を励起(送波)し、又、圧電効果により生体より戻って来た超音波に対 応する電気信号を発生(受波)する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記構成の超音波探触子の構成において、圧電振動子の１の接地電極 層１とGND６との接続、又、圧電振動子１の正電極層３とFPC８との接続は、導電 性の接着剤５,７のみに頼っているので、これらの接続強度が弱いという問題点 がある。

【０００６】 本考案は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、電極の接続強度が強 い超音波探触子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する請求項１記載の考案は、圧電振動子と、該圧電振動子の一 方の面側に形成された電極層と、該電極層上に、接着層を介して積層された１又 は２以上の層からなり、各エレメント毎に少なくとも１ヵ所以上の貫通穴を有す る不導体の整合層と、該整合層上に、接着層を介して積層された第１電極と、前 記整合層の貫通穴内に設けられ、前記電極層,前記第１電極間の導通を取る導電 体と、前記圧電振動子の他方の面側に形成された第２電極とを備えるものである 。

【０００８】 請求項２記載の考案は、圧電振動子と、該圧電振動子の一方の面上に形成され た第１電極層と、前記圧電振動子の他方の面上に形成された第２電極層と、前記 第１電極層上に、接着層を介して積層された１又は２以上の層からなり、各エレ メント毎に少なくとも１ヵ所以上の貫通穴を有する不導体の整合層と、該整合層 上に、接着層を介して積層された可撓性を有する第１電極と、前記整合層の貫通 穴内に設けられ、前記第１電極層,前記第１電極間の導通を取る導電体と、前記 第２電極層上に、接着層を介して積層された可撓性を有する第２電極と、該第１ 電極上に、略等しい形状の音響整合層を介して、又は介さずに音響レンズとを設 け、前記第１電極及び前記第２電極は、前記圧電振動子との積層部分より延出し て電極取出し部が形成されているものである。

【０００９】 請求項３記載の考案は、請求項１または２記載の考案における接着層は、加圧 された絶縁性接着剤で形成されているものである。

【００１０】

【作用】

請求項１から請求項３記載の考案において、電極を圧電振動子に対して積層構 造としたことにより、電極の接続強度が強く、電極の組付けが容易で歩留りの向 上を図れる。

【００１１】

【実施例】

次に図面を用いて本考案の一実施例を説明する。図１は本考案の一実施例の超 音波探触子の要部断面図、図２は図１に示す超音波探触子の要部斜視図、図３は 図１における圧電振動子の斜視図、図４は図１におけるFPCの展開図である。

【００１２】 先ず、図１から図３を用いて本実施例の超音波探触子の構成を説明する。図に おいて、複数の圧電振動子(PZT)１１の一方の面上には、図３に示すように、第 １の電極層として、接地電極層１２が、他方の面側には、第２の電極層として正 電極層１３が、前もってそれぞれ形成されている。尚、本実施例では、電極層１ ２,１３は、高周波化に有効な厚さ1000Å程度の金スパッタ電極層としたが、材 質は限定しない。

【００１３】 圧電振動子１１の接地電極層１２側には、加圧硬化された絶縁性接着剤層１４ を介して、１又は２以上の層からなる不導体の音響整合層１５が積層されている 。この音響整合層１５には、エッチング,レーザー加工等の手法により貫通穴１ ５ａ(本実施例では、貫通穴１５ａの径は100μm以下に設定した)が形成されてい る。尚、音響整合層１５及び圧電振動子１１は、後述のサブダイスによって、独 立した複数のアレイに分割され、貫通穴１５ａは各アレイに少なくとも１ヵ所以 上存在するように設けられている。

【００１４】 更に、音響整合層１５上には、加圧硬化された絶縁性接着剤１６を介して、高 分子フィルム１７が積層されている。高分子フィルム１７は、音響整合層として のフィルム本体１８と、このフィルム本体１８の絶縁性接着剤層１４側に蒸着に よって形成された銅層１９との２層からなる。そして、この高分子フィルム１７ の一部は、圧電振動子１１との積層部分より延出し、延出部分の先端は電極取出 し部１７ａが形成されている。

【００１５】 また、音響整合層１５の貫通穴１５ａには、接地電極層１２と高分子フィルム １７の銅層１９との導通を取る導電体３０が設けられている。 具体的には、 貫通穴１５ａ内に銀フィラーを含有した導電性の接着剤を充填する。

【００１６】 金,銅等のスパッタリングを音響整合層１５の表面に行い、スパッタリング 物質を貫通穴１５ａの壁面まで付着させる。 等の方法がある。

【００１７】 圧電振動子１１の正電極層１３側には、加圧硬化された絶縁性接着剤層２０を 介してFPC２１が積層されている。このFPC２１は図４に示すように、ポリイミド のベース部２２と、このベース部２２上の圧電振動子１１側には、3μm厚の銅の 蒸着により圧電振動子１１に対応した導電パターン２３が形成されている。図４ における導電パターン２３のうち、ハッチング箇所は圧電振動子１１の正電極層 １３と接触し、電気的導通がある箇所であり、導電パターン２３のハッチング以 外の箇所は、表面に施されたレジストによって、絶縁されている。又、FPC２１ の両サイドは、圧電振動子１１との積層部分より延出し、延出部分の先端は電極 取出し部２１ａが形成されている。

【００１８】 ２４はFPC２１のベース部２２側に取り付けられ、圧電振動子１１を機械的に 支え、圧電振動子１１を音響的に制動をかけ、超音波パルス波形を短くする背面 負荷材である。

【００１９】 更に、銅層１９上には、音響整合層２５と音響レンズ２６が積層されている。 次に、上記構成の超音波探触子の製造方法を説明する。図３に示すように、圧 電振動子１１の両面に金スパッタにより接地電極層１２及び正電極層１３を形成 する(ステップ１)。

【００２０】 音響整合層１５に貫通穴１５ａをエッチング,レーザー加工等の手法により形 成する(ステップ２)。 貫通穴１５ａ内に、導電性接着剤の充填やスパッタリング等の手法により導電 性物質を設ける(ステップ３)。

【００２１】 図５に示すように、圧電振動子１１の接地電極層１２に絶縁性のエポキシ樹脂 接着剤を用いて、音響整合層１５と高分子フィルム１７を、正電極層１３に絶縁 性のエポキシ樹脂接着剤を用いてFPC２１をそれぞれ積層し、少なくとも、3Kgf/ cm²以上の圧力Pを印加し、これらを固着する(ステップ４)。

【００２２】 FPC２１側よりサブダイスを行う。具体的には、図６に示す二点鎖線の部分に ダイシングソーを用いて切込み溝を入れることにより、圧電振動子１１を電気的 に独立した複数のアレイに分割する(ステップ５)。尚、この時の切込み溝の幅t は、約40μm〜50μmである。

【００２３】 次に、背面負荷材２４,音響整合層２５及び音響レンズ２６を取り付ける(ステ ップ６)。 最後に、FPC２１の両サイド、高分子フィルム１７の一方のサイドを折り曲げ 、図１に示すような形状とする(ステップ７)。

【００２４】 次に、上記構成の動作を説明する。圧電振動子１１は、FPC２１を介して圧電 振動子１１に加えられた電気信号に対応して、超音波(機械振動)を励起(送波)す る。励起された超音波は、音響整合層１５,フィルム本体１８,音響整合層２５及 び音響レンズ２６によって生体との音響的な整合が図られ、音響レンズ２６で収 束されて生体内へ送波される。

【００２５】 又、圧電振動子１１は、圧電効果により、生体より戻って来た超音波に対応し て電気信号を発生(受波)する。 ところで、圧電振動子１１の接地電極層１２と音響整合層１５との間には、絶 縁性の接着剤層１４が、音響整合層１５と高分子フィルム１７の銅層１９との間 には、絶縁性の接着剤層１６が、又、圧電振動子１１の正電極層１３とFPC２１ の導電パターン２３との間には、絶縁性の接着剤層２０がそれぞれ介在している 。一方、高分子フィルム１７,音響整合層１５,圧電振動子１１及びFPC２１は、 それぞれ絶縁性のエポキシ樹脂接着剤を用い、3Kgf/cm²以上の圧力Pが印加され た状態で、一体化されている。

【００２６】 よって、これらの絶縁性の接着剤層１４,１６及び２０の厚さは薄く、各導体 部材は充分近接した状態にある。このような薄い絶縁性の層があっても、トンネ ル効果,ショットキー導電、不純物導電等により、電荷の移動が起こる。又、絶 縁性の接着剤層１４,１６及び２０の厚さは一定ではなく、対向する導体部材の 表面粗さによりある確率的に存在するものであり、場所によっては、厚さが極め て0に近くなっている、つまり、圧電振動子１１の接地電極層１２と音響整合層 １５の貫通穴１５ａの導電体３０、音響整合層１５の貫通穴１５ａの導電体３０ と高分子フィルム１７の銅層１９、圧電振動子１１の正電極層１３とFPC２１の 導電パターン２３が、接触している箇所もあり、この接触箇所では電荷の移動が 起こる。

【００２７】 上記構成によれば、圧電振動子１１の接地電極層１２と高分子フィルム１７の 銅層１９との接続、及び圧電振動子１１の正電極層１３とFPC２１の導電パター ン２３との接続は、これら圧電振動子１１,高分子フィルム１７及びFPC２１を積 層にすることによって行われ、電極の接続強度が強い。

【００２８】 又、音響整合層１５を介在させることによって、音響的整合が向上し、従って 超音波送受波時の効率が向上する。 更に、圧電振動子１１と同じ大きさの背面負荷材２４を積層することが可能と なるので、圧電振動子１１の非機能領域がなくなり、圧電振動子１１の厚み方向 の開口全体が機能領域として利用でき、小型化が容易で、送波時に不要な振動の 発生がなく、受波信号の品質(S/N比)が良好となる。

【００２９】 又、圧電振動子１１の一方の面に対して、絶縁性接着剤を介して音響整合層１ ５及び高分子フィルム１７を積層し、他方の面に絶縁性接着剤を介してFPC２１ を積層し、これらを加圧すれば電極の接続が完了するので、製造方法が簡単であ り、電極の接続強度が強く、組付けが容易で歩留りの向上を図れる。

【００３０】 尚、本考案は、上記実施例に限定するものではない。上記実施例では、圧電振 動子１１と高分子フィルム１７間の音響整合層は音響整合層１５のみであったが 、図７に示すように、第１の音響整合層４０及び第２の音響整合層４１よりなる ２層構造とし、各音響整合層４０,４１に貫通穴４０ａ,４０ｂを設け、これら貫 通穴４０ａ,４１ａ内に導電体４２を設けるようにしてもよい。

【００３１】 又、１６,１４,２０は絶縁接着剤層としたが、導電性接着剤を用いて十分薄い 接着剤層が形成することが可能であるならば、導電性の接着剤の使用も可能であ る。

【００３２】 更に、圧電振動子１１の正電極側の取出しに、FPC２１を用いたが、圧電振動 子１１に対応した金属箔であってもよい。 又、上記実施例では、リニア型の超音波探触子で説明を行ったが、他に、カー ブドリニアアレイ型や、マトリックスアレー型や、アニュラーアレー型の超音波 探触子にも適用できる。

【００３３】 更に、又、上記絶縁性接着剤層の導通は、必ずしも直流的導通状態にある必要 はない。探触子そのものを動作させる場合には、絶縁性接着剤層がコンデンサー 的になっており、交流で圧電振動子を駆動するようにしてもよい。

【００３４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、電極を圧電振動子に対して積層構造とした ことにより、電極の接続強度を強くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の超音波探触子の要部断面図
である。

【図２】図１に示す超音波探触子の要部斜視図である。

【図３】図１における圧電振動子の斜視図である。

【図４】図１におけるFPCの展開図である。

【図５】図１に示す超音波探触子の製造方法を説明する
図である。

【図６】図１に示す超音波探触子の製造方法を説明する
図である。

【図７】他の実施例の要部断面図である。

【図８】従来の超音波探触子の構成図である。

【符号の説明】

１１ 圧電振動子 １２ 接地電極層 １３ 正電極層 １４,１６,２０ 絶縁性接着剤層 １５ 音響整合層 １５ａ 貫通穴 １７ 高分子フィルム １７ａ,２１ａ 電極取出し部 １８ フィルム本体 １９ 銅層 ２１ FPC ２２ ベース部 ２３ 導電パターン ３０ 導電体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子と、 該圧電振動子の一方の面側に形成された電極層と、 該電極層上に、接着層を介して積層された１又は２以上
   の層からなり、各エレメント毎に少なくとも１ヵ所以上
   の貫通穴を有する不導体の整合層と、 該整合層上に、接着層を介して積層された第１電極と、 前記整合層の貫通穴内に設けられ、前記電極層,前記第
   １電極間の導通を取る導電体と、 前記圧電振動子の他方の面側に形成された第２電極と、 を備えることを特徴とする超音波探触子。
2. 【請求項２】 圧電振動子と、 該圧電振動子の一方の面上に形成された第１電極層と、 前記圧電振動子の他方の面上に形成された第２電極層
   と、 前記第１電極層上に、接着層を介して積層された１又は
   ２以上の層からなり、各エレメント毎に少なくとも１ヵ
   所以上の貫通穴を有する不導体の整合層と、 該整合層上に、接着層を介して積層された可撓性を有す
   る第１電極と、 前記整合層の貫通穴内に設けられ、前記第１電極層,前
   記第１電極間の導通を取る導電体と、 前記第２電極層上に、接着層を介して積層された可撓性
   を有する第２電極と、 該第１電極上に、略等しい形状の音響整合層を介して、
   又は介さずに音響レンズとを設け、 前記第１電極及び前記第２電極は、前記圧電振動子との
   積層部分より延出して電極取出し部が形成されているこ
   とを特徴とする超音波探触子。
3. 【請求項３】 前記接着層は、加圧された絶縁性接着剤
   で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の超音波探触子。