JPH0767199A - 超音波変換器装置 - Google Patents

超音波変換器装置

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JPH0767199A
JPH0767199A JP6189025A JP18902594A JPH0767199A JP H0767199 A JPH0767199 A JP H0767199A JP 6189025 A JP6189025 A JP 6189025A JP 18902594 A JP18902594 A JP 18902594A JP H0767199 A JPH0767199 A JP H0767199A
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transducer
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array
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JP6189025A
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Fritz Breimesser
ブライメツサー フリツツ
Bernd Gromoll
グロモル ベルント
Hans-Peter Heindel
ハインデル ハンス‐ペーター
Bertram Sachs
ザツクス ベルトラム
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に二次元のマトリクスアレイを形成するた
めに高実装密度で実装された変換器要素を有する変換器
装置の比較的簡単な構成を可能にし、かつ変換器装置の
擾乱のない駆動を保証する。 【構成】 変換器要素４j の一次元又は二次元アレイを
備えた超音波変換器装置は少なくとも１つの板状部品を
有する。この部品は、圧電振動子と電極とを備えた変換
器要素４j が狭幅面３ｃに配置されている音響減衰体３
と、電子回路部１７ａと、この電子回路部と電極との間
を接続する接続導線１０ａとを含んでいる。各変換器要
素４j では、電極８ａ、８ｂはその振動子と減衰体３と
の間に配置され、接続導線１０ａ用の広幅面３ａ上を案
内される接続部を有し、減衰体３には広幅面３ａ上に存
在する電子回路部１７ａと冷却通路２０、２１とを備え
た条帯状支持体１４が結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音響減衰体と、この減
衰体の狭幅面に配置されて、向き合う面に電極を備えた
圧電振動子をそれぞれ有する多数の変換器要素の列体
と、変換器要素に付設される電子回路部と、この電子回
路部と変換器要素の電極との間を接続する接続導線とを
含む少なくとも１つの板状部品を有する、変換器要素の
一次元又は二次元アレイを備えた超音波変換器装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種の変換器装置は刊行物「ウルトラ
ソニックス（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ）」（１９８１年
３月発行、第８１頁〜第８６頁参照）及び英国特許出願
公開第２０５２９１８号公報に記載されている。
【０００３】結像式超音波技術の分野では診察するべき
特に人体が超音波パルスで治療される。この人体の境界
面で反射された超音波エコーパルスから電子式信号処理
装置によって超音波像が形成される。その場合情報とし
てエコー振幅及びエコー有効時間が使われる（例えば刊
行物「プロシーディングス・オブ・アイトリプルイー
（Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ）」第６７巻、第４号、１９７９
年４月発行、第６２０頁〜第６４１頁参照）。このパル
ス−エコー法に基づいて超音波パルスを送信及び受信す
るために、特に圧電変換器要素が使用される。この変換
器要素は直線状（一次元）の列体又は連鎖、いわゆる直
線状アレイに配置され、方向作用を得るために電子式制
御装置によって個々に又はグループで駆動される。音響
ビームの制御は送信の場合には個別変換器要素の時間遅
れ送信によって行われ、その際ホイヘンスの原理に基づ
いて変換器要素から放射された波を重畳させることによ
って所望のビーム方向が得られる。受信の場合には角度
に依存する所望の感度は同様に個別変換器要素によって
受信された時間的信号変化を時間一致もしくは位相一致
にて重畳させることによって得られる。それゆえこの種
の超音波変換器要素のアレイは“フェイズド・アレイ”
と称されている。
【０００４】このような位相遅れで駆動される直線状ア
レイを用いると、アレイ表面の法線からアレイの長手方
向に広がる平面では、回転可能かつ集束可能な超音波ビ
ームを送信及び受信することができる。法線に対して相
対的に測定された超音波ビームの回転角度は変換器要素
間の間隔が小さければ小さい程大きくなる。その間隔は
回折パターンを抑制するために一般に超音波の波長λの
半分にほぼ等しくなるように選定され、例えば３．５Ｍ
Ｈｚの中心周波数の場合には約０．２ｍｍである。他方
では、ビームの充分な音響振幅及び精密な集束を達成す
るために、直線状アレイには所定の最低長さが必要であ
る。変換器要素の相互間隔とアレイの最低長さとに対す
るこの両要求からアレイを構成する変換器要素の最低個
数が算出され、一般に６４個又はそれ以上の個数とな
る。
【０００５】例えば心臓又は血管内の血流のような動い
ている身体を結像させるための前提である３つの全ての
空間軸における超音波ビームの任意のビーム方向を得る
ためには、一次元の直線状アレイは二次元マトリクスい
わゆる２Ｄアレイ装置に拡張されなければならない（例
えば刊行物「ウルトラソニックス・イメージング（Ｕｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｉｍａｇｉｎｇ）」第１４巻、１
９９２年発行、第２１３頁〜第２３３頁参照）。三次元
ビーム制御を行うためのかかるマトリクスアレイ（例え
ば刊行物「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎ．
Ｆｅｒｒｅｌ．，Ｆｒｅｑｕ．Ｃｏｎｔｒ．」第３８
巻、第４号、１９９１年７月発行、第３２０頁〜第３３
３頁参照）は、診断目的に合うように、その横方向及び
軸線方向の解像度に関して所定の条件を満たさなければ
ならない。軸線方向の解像度は先ず第１に放射された周
波数と必要なエレクトロニクス部の帯域幅とによって決
定されるのに対して、横方向の解像度は周波数とアレイ
の有効アパーチュアーとによって決定される。市販され
ている適当な超音波変換器装置に関しては次の値すなわ
ち中心周波数３．５〜１０ＭＨｚ、有効アパーチュアー
１９〜１０ｍｍ、帯域幅≧中心周波数に対して５０％
（６ｄＢ）が一般に用いられている。
【０００６】それによって達成可能な解像度を２Ｄマト
リクスアレイに対しても基礎とすると、上述したλ／２
条件に基づいて０．２〜０．０７５ｍｍの個別変換器要
素間隔と最低６４×６４、特に１００×１００個の変換
器要素のマトリクスとが得られる。この１００００個の
変換器要素は例えば５０ｍｍ×５０ｍｍの面に据付ける
ことができ、その超音波放射面はそれぞれ約０．２ｍｍ
×０．２ｍｍの大きさにすることができる。個々の変換
器要素の厚みは周波数及び使用された圧電セラミックス
に応じて０．３５ｍｍ（３．５ＭＨｚに対して）〜０．
２ｍｍ以下（１０ＭＨｚに対して）である。さらに、個
々の変換器要素とそれに付設される電子式送信及び受信
チャネルとの間のクロストーク減衰は音響的にもまた電
子的にも約３０ｄＢを達成しなければならない。このこ
とは適正な音響減衰体いわゆる裏当てと個々の電気リー
ド線の絶縁とに関して多大な努力を必要とする。大多数
の個別変換器要素は相応する個数の電子式送信及び受信
チャネルに向かい合うことができず、そのために最大に
可能なチャネルの有効使用が必要であり、この有効利用
はマルチプレクサ回路によって達成することができる。
従って両駆動様式（送信／受信）のために電子回路部は
圧電変換器要素の近くに必要である。この電子回路部を
集積回路として実施し、変換器要素の音響的陰領域に配
置することは好ましいことである。その際に、変換器要
素の高い実装密度が電気的接続及び構成技術に関する問
題と電子回路部の排出するべき損失パワーに関する問題
とを生ずる。
【０００７】冒頭で述べた刊行物「ウルトラソニックス
（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ）」及び英国特許出願公開第
２０５２９１８号公報によって、二次元マトリクスに配
置された多数の超音波変換器要素を備えた超音波変換器
装置が公知である。この変換器装置は多数の板状部品か
ら構成されている。この各部品は狭幅面に変換器要素の
一次元の列体（行）が配置される板状音響減衰体を含ん
でいる。この変換器要素は条帯状圧電素体を適当に細分
化することによって形成される。変換器要素のこのよう
にして形成された各振動子においては必要な両電極は互
いに向き合う側面に設けられ、それゆえ電極は音響放射
方向に対して平行に向けられる。電極に接続された電気
的接続導線は減衰体の両広幅面上を案内されて、減衰体
に設けられた電子回路部へ導かれる。変換器装置の各部
品の電子回路部はそれゆえ公知の例においては減衰体の
向き合っている広幅面上に設けられた２つの回路サブア
センブリから構成されている。各減衰体上に回路サブア
センブリをこのように両側から配置するために、個々の
部品から成る変換器装置全体の実装密度は相応して制限
される。この制限は、減衰体上の電子回路部が冷却され
ず、そのためにエレクトロニクス部の制限された損失パ
ワーしか許容することができないということにも起因し
ている。さらに、公知の変換器装置用に企図された構成
は０．１ｍｍ以上のシリコンの最低厚みのために高周波
数に対しても、従って相応して小さい寸法の変換器要素
に対しても容易に適用することができない。さらに、音
響放射変換器要素はその下面にそれぞれ部品を介して減
衰体が結合されるので、それによってその放射挙動が不
利に妨害される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、特に二次元マトリクスアレイを形成するために高い
実装密度で実装された変換器要素を有する変換器装置の
比較的簡単な構成を可能にし、かつ変換器装置の擾乱の
ない駆動を保証するように超音波変換器装置を構成する
ことにある。その場合解像度に関する上述の要求は少な
くとも殆んどが満たされる必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、少なくとも１つの部品において
は、各変換器要素では電極が減衰体と振動子との間に配
置され、その電気接続部は減衰体の狭幅面とこれに接す
る広幅面との間の稜線を回って案内されて所属の接続導
体に接続され、減衰体の変換器要素とは反対側に位置す
る狭幅面側には、広幅面上に部品の全ての変換器要素に
付設される電子回路部を含む条帯状支持体が固定され、
この支持体は冷却手段が設けられているものとする。
【００１０】
【作用効果】本発明による変換器装置においては、部品
に所属する接続導線及びこの接続導線に接続された電子
回路部はこの部品の広幅面上にしか配置されていない。
それにより公知例に比較して実装密度を高めることがで
きる。電子回路部は固有の支持体上に取付けられる、特
にこの支持体内に集積されるので、この支持体を冷却技
術及び電気的・電子的観点から大面積に実施することは
有利である。さらに接続導線の最小長さを保証すること
ができ、それゆえその接続導線はそれに相応して僅かな
放射損失しか生ぜず、同様に僅かな照射しか生じない。
【００１１】本発明による変換器装置の有利な実施態様
は請求項２以降に記載されている。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
【００１３】図面において対応する部分には同一符号が
付されている。
【００１４】本発明による超音波変換器装置は“アプリ
ケータ”と称されるか又はそのアプリケータの一部分を
形成し、所定個数の板状部品から構成されている。変換
器装置全体の各部品は個々に製作され、試験され、その
後変換器装置全体に組み立てられるのが有利である。こ
れらの各部品は長手方向に連続的に配置された超音波変
換器要素の一次元の列体（行、連鎖）を含み、この場合
その列体は特に変換器装置の全変換器要素の一般に矩形
状、特に正方形状のマトリクス配置の列又は行を構成す
る。特に優れた実施例によれば、２つの隣接する部品は
超音波変換器要素の２列体を有する１つの部品系として
形成することができる。この部品系に相当する実施例が
図１に斜視図として示されている。全体に符号２を付さ
れたこの部品系は背中合わせに接合された２つの部品と
して考えることができ、これらの部品の個々の部分は共
通基体を形成することができる。部品系２は上側狭幅面
３ｃ上に超音波変換器要素４j の２つの列体４ａ、４ｂ
が配置されている音響減衰体３を含んでいる。なお、ｊ
＝１・・・Ｍであり、Ｍは２列体４ａ、４ｂの全変換器
要素の総数である。例えば２×６４個の変換器要素４j
が設けられる。この変換器要素のための裏当てとして使
われる減衰体３は例えば特殊なエポキシ樹脂から構成さ
れている。その厚みｄは２列体４ａ、４ｂの対応する横
幅に整合している。
【００１５】この２列体に関して少なくともほぼ全て同
じように形成されているこの超音波変換器要素４j の内
の２つの個々の超音波変換器要素４j が図２に示されて
いる。この各変換器要素４j 、４j+1 は例えばＰＺＴの
ような圧電材料から成る柱状又は直方体状振動子６ａ、
６ｂを含んでいる。振動子６ａ、６ｂの自由端面と、こ
の自由端面の反対側に位置して減衰体３に面する底面と
にはこの振動子の振動励起のために必要である２つの電
極７と電極８ａ、８ｂとが設けられている。これらの電
極は太い実線で示されている。例えばＴｉ−Ａｕ膜から
成るこれらの電極はそれゆえ超音波放射線Ｓの放射方向
に対して直角に向けられている、すなわち電極面の法線
はこの放射方向に位置する。図２にさらに示されている
ように、２列体の全ての振動子は端面に例えば箔の形態
で貼着されることによって共通の全面電極７が設けられ
ている。この電極は一般にアース電位を印加され、必要
に応じて整合膜によって被覆される。この電極の電気接
続部は２列体の縁部に設けられている。底面側電極８
ａ、８ｂはそれぞれ電気接続部９ａ、９ｂを有してい
る。この接続部は減衰体３の上側狭幅面３ｃとそれぞれ
この上側狭幅面にそれぞれ隣り合う広幅面３ａ、３ｂと
の間の稜線を回って案内され、広幅面３ａ、３ｂのとこ
ろで電気的接続導体１０ａ、１０ｂに電気的に接続され
ている。
【００１６】さらに図１から分かるように、列体４ａ又
は４ｂに所属して減衰体３の広幅面３ａもしくは３ｂの
一方の上を案内される全ての接続導体１０ａもしくは１
０ｂは、フレキシブルプリント回路の様式に基づいて例
えばポリイミド内に埋設されるか又はポリイミド上に配
置された導体から成るフレキシブルシート導体１１ａも
しくは１１ｂへ纏められる。各接続導体はチャネルｉ
（ｉ＝１・・・Ｎ。但し、Ｎは１つの列体におけるチャ
ネル又は変換器要素の個数であり、それゆえＮ＝Ｍ／２
である。）の内部において所属の変換器要素４j とエレ
クトロニクス部１３i との間の電気的接続を行う。図に
は１つのチャネルに所属するエレクトロニクス部１３i
だけが支持体１４の面に示されている。この支持体は同
様に板状又は条帯状に形成され、その厚みは少なくとも
減衰体３の厚みｄに広範囲に亘って一致している。支持
体１４はその上側狭幅面が減衰体３の下側狭幅面に例え
ば減衰体３の両側面に配置されたシート導体１１ａ、１
１ｂによって機械的に固定されている。その際に減衰体
３と支持体１４との間には音響的な理由から必要に応じ
て狭い間隙１５が形成される。支持体１４上のエレクト
ロニクス部１３i を設けられた面は部品系２の長手方向
（主拡張方向）に変換器要素４j の２列体４ａ、４ｂの
面積に比べて一般に大きな面積を必要とするので、各シ
ート導体１１ａ、１１ｂが変換器要素の領域からエレク
トロニクス部の領域へ向かって広がるように形成される
と有利である。
【００１７】電子チャネル内に付設されるエレクトロニ
クス部１３i は一般に送信用にも受信用にも設計されて
いる。しかしながら、必要に応じて、これらの両駆動様
式に対して別々のエレクトロニクス部を例えば異なった
技法によって設けることは可能であり、その場合これら
のエレクトロニクス部は同様に直列に配置することがで
きる。１つの変換器要素に所属する全てのエレクトロニ
クス部は少なくとも１つの電子回路部を形成する。その
場合、変換器要素列体４ａに付属して図１では１つのチ
ャネルに所属するエレクトロニクス部１３i しか詳細に
示されていない電子回路部には１７ａが付されている。
支持体１４が主としてＳｉのような半導体材料から構成
される場合には、その電子回路部をその支持体１４内に
集積すると有利である。この電子回路部は変換器装置の
音響的陰領域に設けられるのが有利であり、音響放射方
向Ｓに対して垂直に向けられる。変換器要素列体４ｂに
関しては同様な電子回路部を支持体１４の図示されてい
ない後側広幅面上に設けることができる。エレクトロニ
クス部１３i と接続面１８との接続手段は図１において
は１９で示されている。この接続面を介して電子回路部
１７ａは後方配置された電子回路、特にマルチプレクサ
に接続される。
【００１８】図１には概要を理解し易くするという理由
から、例えば面３ｃにおいて２列体４ａ、４ｂの取付け
られていない部分によって電気的に接続される共通の端
面側アース電極７（図２参照）は示されていない。また
隣接する部品系２の相互の電気的減結合又は遮蔽のため
に使うことのできる少なくとも１つの遮蔽面は示されて
いない。一般にアース電位を印加され隣接導電部に対し
て絶縁されるこの遮蔽面は少なくともシート導体１１ａ
の領域を覆い、必要に応じて電子回路部１７ａも一緒に
覆うように大面積に構成することができる。必要な場合
には、部品系２の両外面上にも少なくとも１つのこの種
の遮蔽面を設けることができる。
【００１９】さらに図１に示されているように、支持体
１４を２つの板状部材１４ａ、１４ｂから構成すると有
利であり、それらの板状部材１４ａ、１４ｂの互いに向
き合う表面は冷却媒体Ｍの冷却通路２０、２１が形成さ
れるように構成パターン化されている。この冷却媒体に
よって電子回路部から発生した損失熱を排出することが
できる。各板１４ａ、１４ｂが電子回路部１７ａ、１７
ｂを設けられたＳｉチップであると有利である。このチ
ップ内への冷却通路の形成はドイツ連邦共和国特許出願
公開第４３１１８３９号明細書に記載されている。
【００２０】２つの冷却通路２０、２１を備えたＳｉ製
支持体１４の実施例が図３に断面図にて示されている。
電子回路部１７ａ、１７ｂから生ぜしめられた損失熱を
排出するための熱交換器要素としてこの支持体を構成す
るためには、少なくとも互いに接合される表面が適当
な、特に同一の方法でパターン化された２つの薄い条帯
又は板（チップ）が必要である。各Ｓｉ板のパターン化
は公知の方法で各板の一般に最初は平坦状をしている平
坦面に空所を形成することによって行われる。この平坦
面は図３には鎖線で示されている電子回路部に対して板
の裏面を構成する。図３では適当にパターン化された第
１Ｓｉ板に１４ａが付されている。この板は例えば電子
回路部１７ａと共に特に少なくとも音響減衰体の厚みｄ
のほぼ半分の大きさである厚みｓを有している。その１
つの平坦面には、角錐台形体２５が得られるように空所
２４が異方性エッチングされる。この角錐台形体はパタ
ーン化するべき面に規則的に分配されて互い違いに配置
され、その底部領域がそれぞれ反対側に位置している。
空所２４の深さｔは角錐台形体２５の高さに一致し、板
厚ｓよりも小さい。第２Ｓｉ板１４ｂは第１Ｓｉ板１４
ａと同様にパターン化される。両Ｓｉ板１４ａ、１４ｂ
はそれらの先端を切断された角錐頂部の面が接合され、
そこが特別な結合材を用いて剛体の熱交換器要素を構成
するように結合される。両Ｓｉ板内の空所が合体するこ
とにより、比較的大きな流れ断面積を有する冷却通路２
７が得られる。図３に太い実線で示されているＳｉ板１
４ａ、１４ｂ間の結合材２８として、熱良導性の粘着又
は接着材、特に銀接着材が使用される。
【００２１】Ｓｉ板をパターン化する際に同様に条帯状
側方終端部を形成することは好ましいことであり、この
終端部は断面を見るとそれぞれパターン化されたＳｉ板
１４ａ、１４ｂに溝を生じさせ、それにより支持体１４
から冷却媒体Ｍが側方へ溢出するのが防止される。
【００２２】２つの板から構成された支持体１４を用い
て同様にマイクロヒートパイプシステムを形成すること
ができる。このために図３に示された構成は全ての面に
終端条帯が設けられ、そしてこのようにして全面を閉鎖
可能な内室は真空下にて冷却液体、例えば水又は特殊な
フッ化炭素が充填される。
【００２３】かかるヒートパイプシステムは図４に斜視
図で示されている多数のＳｉ支持体から成る支持体装置
において採用される。本発明による変換器装置の変換器
要素アレイの列体又は２列体の個数と同様に、支持体装
置３０は個数Ｋの支持体１４k を有する。各支持体１４
k は変換器装置の長手方向に見ると支持体によって個々
に支持するべきか又は支持体内に集積された電子回路部
（１７ａ、１７ｂ）の面３１によって示された熱発生領
域よりも延びると共に、この方向へ若干の長さの部分１
４´が延長されている。隣接する支持体１４k を位置を
ずらせて接合することにより櫛状構成が得られ、その際
互いに反対側に位置する延長部分１４´がこの延長部分
のところを外部へ向けて流動する例えば周囲空気のよう
な冷却媒体Ｍ´用の冷却フィンを構成する。特に冷却フ
ィンを形成する延長部分１４´からの周囲空気による熱
放出を助成するために、各外面に表面拡大手段を設ける
ことができる。支持体１４k の互いに接して位置しかつ
熱発生領域３１を含む部分は図１に従って形成される。
その熱発生領域３１は各変換器装置部品又は部品系
（２）のその他の部分に結合される。
【００２４】勿論、図４に示された支持体装置３０のた
めに、空気の如き冷却媒体を支持体の通路系へ流入させ
そしてこの通路系から再び流出させ得るような側方へ開
いた支持体１４k を使用することも可能である。
【００２５】本発明による変換器装置においては、この
変換器装置が変換器要素の二次元マトリクスアレイを有
し、多数の部品もしくは部品系から構成されることが基
礎となっている。勿論、電子回路部を変換器要素の電極
に結合しかつ冷却するための本発明による手段は変換器
要素のたった１つの列体しか有していない直線状（一次
元）アレイにおいても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波変換器装置の２つの部品か
ら構成された部品系を示す概略図。
【図２】その部品系の２つの変換器要素を示す概略断面
図。
【図３】変換器装置の電子回路部用の支持体を示す概略
図。
【図４】変換器装置の一部分として多数の支持体から成
る支持体装置を示す概略図。
【符号の説明】
２ 超音波変換器装置の部品系 ３ 減衰体 ３ａ、３ｂ 減衰体の広幅面 ３ｃ 減衰体の狭幅面 ４ａ、４ｂ 変換器要素の列体 ４j 変換器要素 ６ａ、６ｂ 振動子 ７、８ａ、８ｂ 電極 ９ａ、９ｂ 電極接続部 １０ａ、１０ｂ 接続導体 １１ａ、１１ｂ シート導体 １３i エレクトロニクス部 １４、１４k 支持体 １４ａ、１４ｂ 支持体の板 １４´ 支持体の延長部分 １５ 間隙 １７ａ、１７ｂ 電子回路部 １８ 接続面 １９ 接続手段 ２０、２１ 冷却通路 ２４ 空所 ２５ 角錐台形体 ２７ 冷却通路 ２８ 結合材 ３０ 支持体装置 ３１ 熱発生領域 ｄ 減衰体の幅 Ｓ 超音波放射 Ｍ、Ｍ´ 冷却媒体 ｓ 板の厚み ｔ 空所の深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス‐ペーター ハインデル ドイツ連邦共和国 90765 フユルト カ ルロ‐シユミツト‐シユトラーセ ９ (72)発明者 ベルトラム ザツクス ドイツ連邦共和国 91056 エルランゲン ドルフシユトラーセ 30

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 音響減衰体と、この減衰体の狭幅面に配
    置されて、向き合う面に電極を備えた圧電振動子をそれ
    ぞれ有する多数の変換器要素の列体と、変換器要素に付
    設される電子回路部と、この電子回路部と変換器要素の
    電極との間を接続する接続導線とを含む少なくとも１つ
    の板状部品を有する、変換器要素の一次元又は二次元ア
    レイを備えた超音波変換器装置において、 少なくとも１つの部品においては、 各変換器要素（４j ）では電極（８ａ、８ｂ）が減衰体
    （３）と振動子（６ａ、６ｂ）との間に配置され、その
    電気接続部（９ａ、９ｂ）は減衰体（３）の狭幅面（３
    ｃ）とこれに接する広幅面（３ａ、３ｂ）との間の稜線
    を回って案内されて所属の接続導体（１０ａ、１０ｂ）
    に接続され、 減衰体（３）の変換器要素（４j ）とは反対側に位置す
    る狭幅面側には、広幅面上に部品の全ての変換器要素
    （４j ）に付属する電子回路部（１７ａ、１７ｂ）を含
    む条帯状支持体（１４、１４k ）が固定され、 この支持体（１４、１４k ）に冷却手段が設けられてい
    ることを特徴とする超音波変換器装置。
  2. 【請求項２】 変換器要素（４j ）の二次元マトリクス
    アレイを形成するように多数の板状部品が組み立てられ
    ることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 ２つの部品が２列体（４ａ、４ｂ）を形
    成する２つの変換器要素（４j ）を備えた変換器装置の
    １つの部品系（２）に集成され、列体（４ａ、４ｂ）に
    所属する接続導体（１０ａ、１０ｂ）と電子回路部（１
    ７ａ、１７ｂ）とは部品系（２）の向き合っている広幅
    面上に設けられていることを特徴とする請求項２記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 変換器要素（４j ）の列体（４ａ、４
    ｂ）に所属する接続導体（１０ａ、１０ｂ）はフレキシ
    ブルシート導体（１１ａ、１１ｂ）によって形成される
    ことを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の装置。
  5. 【請求項５】 シート導体（１１ａ、１１ｂ）は変換器
    要素（４j ）の列体（４ａ、４ｂ）の長手方向から電子
    回路部（１７ａ、１７ｂ）の同一方向へ向かって拡張し
    て形成されていることを特徴とする請求項４記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 部品の少なくとも１つの外面上には少な
    くとも接続導体（１０ａ、１０ｂ）の領域を覆う少なく
    とも１つの遮蔽面が設けられていることを特徴とする請
    求項１乃至５の１つに記載の装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの支持体（１４、１
    ４k ）は冷却媒体（Ｍ）の冷却通路（２０、２１）を含
    むことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 支持体（１４、１４k ）は２つの板（１
    ４ａ、１４ｂ）から構成され、これらの板の接合される
    表面は形成されるべき冷却通路に応じてパターン化され
    ることを特徴とする請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 支持体（１４、１４k ）は冷却通路（２
    ０、２１）内の冷却媒体を用いる全面閉鎖形ヒートパイ
    プシステムを形成することを特徴とする請求項７又は８
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの支持体（１４、１４
    k ）の少なくとも１つの外面にはその熱交換面を拡大す
    る手段が設けられることを特徴とする請求項１乃至９の
    １つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 変換器装置の少なくとも１つの支持体
    （１４、１４k ）は長手方向へその電子回路部（１７
    ａ、１７ｂ）の領域（３１）から延長部分（１４´）が
    延長して形成されていることを特徴とする請求項１乃至
    １０の１つに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 変換器要素（４j ）のアレイを備えた
    変換器装置において、隣接する支持体（１４k ）は、そ
    の延長部分（１４´）が外部冷却媒体（Ｍ）用の冷却フ
    ィンを形成するように位置をずらせて配置されることを
    特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１つの支持体（１４、１４
    k ）は少なくとも一部分がシリコン（Ｓｉ）から構成さ
    れることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の
    装置。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１つの電子回路部（１７
    ａ、１７ｂ）は少なくとも一部分が各支持体（１４、１
    ４k ）のシリコン内に集積されることを特徴とする請求
    項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 電子回路部（１７ａ、１７ｂ）は送信
    器用及び受信器用の別々のエレクトロニクス部（１
    ３i ）を含むことを特徴とする請求項１乃至１４の１つ
    に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１つの列体（４ａ、４ｂ）
    の変換器要素（４j）はその振動子（６ａ、６ｂ）の端
    面に共通電極（７）を有することを特徴とする請求項１
    乃至１５の１つに記載の装置。
JP6189025A 1993-07-26 1994-07-20 超音波変換器装置 Withdrawn JPH0767199A (ja)

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