JPH0865793A

JPH0865793A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH0865793A
Application number: JP22417794A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Wakabayashi; 勝裕若林; Yukihiko Sawada; 之彦沢田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-08
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: JP3459846B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で、結線が容易な、信頼性が高く、高感
度な超音波探触子とその製造方法を提供することを目的
とする。【構成】少なくとも一つ以上の音響整合層と、圧電素
子と、背面負荷材の積層体から構成されるトランスデュ
ーサ部を持つ超音波探触子において、前記積層体３１Ｅ
の側面部に設けた導電材料３６，３７が少なくとも成膜
方法が２種類以上である多層構造からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用などで用いる超
音波内視鏡用などにおいて利用される超音波探触子に関
し、より詳細には超音波探触子のトランスデューサ部の
電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波探触子は非破壊検査装置の
ほか、医療用の超音波診断装置として需要の伸びをみせ
ている。超音波内視鏡などの探触子は、超音波トランス
デューサから高周波の音響振動を生体中に放射し、反射
して戻ってきた超音波のエコー波を超音波トランスデュ
ーサで受信し、わずかな界面特性の違いによって異なる
情報を処理することで、生体内部の断面像を得ている。

【０００３】超音波探触子のトランスデューサ部は、大
別すると圧電素子、音響整合層、および背面負荷材から
構成される。超音波探触子は、圧電素子表面に形成され
た電極を使用して圧電素子に高周波の電圧パルスを印加
し、圧電素子を共振させて急速に変形を起こし、超音波
パルスを発生させるものである。

【０００４】ところが、血管用超音波探触子のように高
周波化、小型化が必要なものでは、圧電素子３の形状は
小さくなり、厚さも非常に薄いものとなり、結線方法い
わゆる電極の取り方が非常に困難になってきた。

【０００５】従来例としては、図２３に示した特開平３
−１７３５４７号公報のような非導電性のケース３２に
取付けた分極をしていない圧電素子３の一方の平面に導
電性を持たせた背面負荷材７を充填し電極としての役割
も持たせ、他方の平面に薄膜状の電極２２を非導電性ケ
ース３２にまで延長して形成した後、分極を行ない圧電
セラミックス１に圧電性を持たせた超音波探触子１７が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報の
超音波探触子は、背面負荷材７が圧電素子３の片側の電
極を兼ねている構成となっている。一般に、超音波内視
鏡などでは、超音波を効率よく放射するため、その超音
波探触子は媒体中に浸漬した形で使用する。しかし、こ
の媒体は時間とともに、樹脂を膨潤させてしまう。そし
て、電極を兼ねた背面負荷材７の樹脂中にフィラーとし
て混入してある導電性物質同士の接触を断ってしまう。
そのため、初期は抵抗値が上がることに起因する感度の
低下が起り、そして最後には導通が取れなくなってしま
い、画像が出なくなるという欠点がある。

【０００７】また、一つずつ振動子部分を作製するタイ
プは、ハウジングなどのプラスチックや金属などのハウ
ジングにより、媒体の侵入が少なく、前述の不具合は少
ないが、非常に製作コストが高くなってしまう欠点があ
った。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、小型で、結線が容易な、信頼性が高く、高感度な超
音波探触子とその製造方法を提供することを目的とす
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
に請求項１に係る本発明の超音波探触子は、少なくとも
一つ以上の音響整合層もしくは音響レンズと、圧電素子
と、背面負荷材の積層体から構成されるトランスデュー
サ部を持つ超音波探触子において、前記積層体の側面部
に設けた導電材料が少なくとも成膜方法が２種類以上で
ある多層構造からなることを特徴としている。

【００１０】この場合、請求項２に記載したように、圧
電素子と接触する内側の導電層をスパッタ、もしくは蒸
着などの乾式メッキにより設け、最外層を電気メッキ、
無電解メッキなどの湿式メッキにより形成するとよい。

【００１１】さらに、請求項３に記載したように、トラ
ンスデューサ側面部に設けた導電材料が、圧電素子と接
触する内側の導電層が２μｍ以下であり、導電材料全体
で４μｍ以上とするのが好ましい。

【００１２】

【作用】上記構成からなる本発明の超音波探触子の作用
は以下の通りである。

【００１３】請求項１では、音響整合層もしくは音響レ
ンズと、圧電素子と、背面負荷材の積層体から構成され
るトランスデューサ部側面部に設けた導電材料が多層構
造であることで、選択する材料の種類と付与する順によ
り、高い密着強度と低抵抗値である導電材料の実現が可
能となる。

【００１４】請求項２では上記作用に加え、トランスデ
ューサ部に付与する導電材料を、圧電素子を含めたトラ
ンスデューサと接触する内側の導電層をスパッタ、もし
くは蒸着などの乾式メッキにより設け、最外層を電気メ
ッキ、無電解メッキなどの湿式メッキにより形成するこ
とで、短時間に安定した特性が得られる電極構造の超音
波探触子を作製する。

【００１５】圧電素子と接触する内側の薄い導電層と外
層の厚い導電層を形成することにより、短時間で確実
に、高い密着強度と低抵抗値を得ることができる。

【００１６】請求項３では、請求項１および請求項２の
作用に加え、圧電素子と接触する内側の薄い導電層と外
層の厚い導電層を形成することにより、短時間で確実
に、高い密着強度と低抵抗値を得る。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る超音
波探触子の実施例を説明する。

【００１８】（実施例１）図１〜図７を用いて本実施例
を説明する。図１は圧電素子３、音響整合層６、背面負
荷材７、アルミナ基板１０の積層体の斜視図、図２〜図
６は製造方法の概略を示した断面および斜視図、図７は
超音波探触子１７の先端部分の概略図である。

【００１９】以下、本発明の超音波探触子１７の製造方
法について説明する。

【００２０】（構成）まず、長方形の圧電セラミックス
薄板１の主平面の表裏にＧＮＤ電極４、プラス電極５が
それぞれ全面に形成された圧電素子３を用意する。この
圧電素子３には、厚さ０．１１mmで共振周波数２０MHz
のチタン酸鉛（ＰＴ）系（自発分極が消失する温度は３
２０℃程度）の圧電素子をラップ研磨仕上げにより作製
し、銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥、
焼付けたものを使用した。

【００２１】この圧電素子３に、図１にあるように約３
５μｍのエポキシ樹脂製の音響整合層６を付与し、平均
粒径１０μｍと５０μｍのタングステンフィラー入りの
エポキシ樹脂からなる厚さ３００μｍの背面負荷材７を
接着により形成し、さらに５００μｍの厚さのアルミナ
基板１０を接着して積層体３１を作製した。

【００２２】次いで、図１にある切断位置１９の位置
で、精密裁断機を用いて幅Ｌ＝０．７mmに裁断し、図２
のような断面の積層体３１ａを作製した。この積層体３
１ａのアルミナ基板１０部分の片側の角部を研磨により
面取りし、そして、音響整合層６の表面にはポリイミド
製テープでマスキングした後、絶縁樹脂であるパリレン
８にて絶縁コーティングし、音響整合層６の面以外の部
分に絶縁層を形成、図３のような積層体３１ｂを作製し
た。

【００２３】次に、図４のように積層体３１ｃの圧電素
子３のプラス電極５、ＧＮＤ電極４の裁断面部分に図の
ような切込み２を入れる。なお、この切込み２は、先端
を尖らせた形状のブレードを用いて、精密裁断機により
加工した。その後、洗浄を実施して、音響整合層６表面
とアルミナ基板１０の一部にポリイミドテープをマスキ
ングテープ２６として貼付けた。

【００２４】こうして得られた図４のような積層体に、
薄膜の電極２１，２２として、チタンを約２００nm、真
空スパッタにより、積層体の温度が１３０℃を越えない
ように調節して形成し、図５の斜視図のような積層体３
１ｄを作製した。次いで、電気メッキにより、前に蒸着
で形成した導電層の上に銅を約５μｍ、そして最後にク
ロムを１μｍ形成して、洗浄後、マスキングテープ２６
を剥がし、図６のような積層体３１ｅを作製した。

【００２５】そして、前記のようにして作製した積層体
３１ｅを、再び精密裁断機を用いて、図６の裁断位置１
９の位置で幅Ｗ＝０．６mmに裁断して０．７×０．６の
トランスデューサユニット２０を作製した。

【００２６】このようにして作製したトランスデューサ
ユニット２０を、厚さ０．１mmの金属板の先端部を約４
５度に曲げたハウジング１４に、半田１８により半田付
けして固定し、トランスデューサユニット２０のＧＮＤ
側の電極と同軸ケーブル２７の周線１２とを、低融点の
半田１８にて結線固定し、図７のような超音波探触子１
７を作製した。なお、ハウジング１４は耐食性のあるス
テンレス鋼に、半田付けをする部分のみ無電解ニッケル
メッキを施したものである。

【００２７】次いで、テーパを付けたアルミナ１０側の
プラス側電極３６と同軸ケーブル２７の芯線１１を低融
点の半田１８にて結線し、フレキシブルシャフト１３に
ケーブル２７を通し、図示しないパルスレーザにて、フ
レキシブルシャフト１３とトランスデューサユニット２
０を載置したハウジング１４を溶接した。そして、補強
と絶縁のために音響放射面である音響整合層６の表面以
外のトランスデューサユニット２０部分を覆うようにエ
ポキシ樹脂２３にて封止を行ない超音波探触子１７を作
製し、ポリエチレン製のシース２５とよばれるチューブ
に超音波媒体２８とともに差込んで、図７のようなシー
ス直径φ１．５mmのミラータイプの超音波探触子１７を
作製した。

【００２８】（作用）上述した方法で作製すると、圧電
素子３の表面電極４，５を露出するように入れた切込み
部２から、薄膜電極２１，２２およびメッキ層３５ａ，
３５ｂの電極から構成される導電層３６，３７を介し、
ケーブル２７に結線することができる。送信時には図示
しないパルサにより出力された電圧パルスが、プラス側
はケーブル芯線１１から薄膜電極２１とメッキ層３５ａ
からなるプラス側の導電層３６を介して圧電素子のプラ
ス電極５に伝わり、ＧＮＤ側はケーブル周線１２からハ
ウジング１４、そして薄膜電極２２とメッキ層３５ｂか
らなるＧＮＤ側の導電層３７を介して圧電素子のＧＮＤ
電極４に伝わり、電圧の加わった圧電素子３が変形し超
音波が音響整合層６を介して、金属板を曲げて作製した
ミラー１６の方向に放射される。

【００２９】放射された超音波は、シース２５内の音響
媒体２８に伝搬しミラー１６に当り、シース２５を透過
して被観測物へ放射される。観測物に当り反射した超音
波（エコー波）は再びシース２５を通過し、ミラー１６
に反射してトランスデューサに当る。このエコー波がト
ランスデューサユニット２０の圧電素子３に当った際、
機械的な圧力を受けた圧電素子３は電圧を発生し、この
電圧を電極４，５から導電層３６，３７、同軸ケーブル
２７を経て、図示しない観測装置に伝わり画像処理され
画像を観測することができる。

【００３０】（効果）上述した方法で作製すると、圧電
セラミックス１、樹脂、アルミナ１０と密着性の高いチ
タンをスパッタにより形成し、導電性の良い銅を電気メ
ッキし、そして最後に耐食性の強いクロムを電気メッキ
している。そのため、トランスデューサとの密着強度が
高く、抵抗値が低く、耐食性の高い導電層を２層目以降
に電気メッキを使用することで、短時間に必要な膜厚で
得ることができる。そして、超音波探触子１７として使
用する際に、高感度で信頼性が高く、耐久性のあるもの
が得られる。また、１mm角以下の小さなトランスデュー
サユニット２０でも安価にかつ容易に作製することがで
きる。

【００３１】そして、側面電極付きの圧電素子３を利用
して作製した超音波探触子よりも、精度の関係から正負
の電極４，５が対向する位置にある割合が高くできるた
めに、実駆動部が大きく同レベルの感度を得るには小さ
な形状でよく、細径化が可能になり、商品価値が向上す
る。

【００３２】なお、本実施例では、音響整合層６は一層
ものを作製したが、複数層でも同様な効果が得られる。
また、圧電素子３の電極４，５部への切込み２は、音響
整合層６、背面負荷材７を積層、裁断後に実施したが、
この方法が接着剤などの樹脂の電極部へのはみ出しを気
にせず作製できるという利点があり、簡単な装置で安価
に作ることができる。

【００３３】さらに、本実施例では、圧電素子３の電極
４，５として、銀の焼付け電極を使用したが、電極の材
料には何を使用しても、同様な効果が得られる。

【００３４】また、本実施例では導電層３６，３７とし
て、スパッタによりチタンを形成し、銅とクロムを電気
メッキにより重ねたが、その他には、熱や耐食性の心配
のない真空蒸着やイオンプレーティグなどの手段でトラ
ンスデューサの構成部材と密着性の良いＴｉ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｗなどを形成し、導電性の良い金属、もしくは合金
などを電気メッキなどの厚膜を簡単に形成できる方法で
作製すれば電気抵抗が小さく、密着性の強い導電層３
６，３７が得られる。また、最外層にＣｒをはじめとす
るＴｉ，Ｎｉなど耐食性の強い薄膜を形成しておけば、
超音波探触子の耐久性は大きく向上する。

【００３５】そして、本実施例では背面負荷材７の後方
にアルミナ１０を積層した構成とし、半田付けの際に熱
による樹脂部分の劣化をなくすような構成をしている
が、アルミナ１０以外でも熱に強いもので、薄膜電極２
１，２２の付きやすいものならよく、その他には、マシ
ナブルセラミックスなどでも同様な効果が得られる。

【００３６】（実施例２）図８〜図１６を用いて本実施
例を説明する。図８は本実施例に使用した圧電素子３の
斜視図で、図９は音響整合層６、圧電素子３ｂ、背面負
荷材３０ｂを積層後の断面図、図１０〜図１４は製造方
法を説明するためのトランスデューサユニットである積
層体３３の断面図である。そして、図１５および図１６
は超音波探触子の断面図、および側面図である。本実施
例の基本的な構成は実施例１と同様であり、同一な構成
部分には同一番号を付すとともに、相違点についてのみ
述べる。

【００３７】（構成）本実施例では、圧電セラミックス
板１主平面に、プラス側の電極が帯状になった電極５ａ
を有する圧電素子３を使用してトランスデューサユニッ
トのもととなる積層体３３を作製した。この圧電素子の
詳細は、厚さ０．１１mmで共振周波数２０MHz のジルコ
ン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系（自発分極が消失する温度
は２７０℃程度）の材料で、プラス側電極５ａが幅１．
４mm、電極間が０．１mmに分割されたものである。

【００３８】この圧電素子３を用いて前記実施例と同様
な方法で、図９のような音響整合層６、圧電素子３ｂ、
絶縁フィラー入りのエポキシ樹脂製の背面負荷材３０ｂ
を積層し、精密裁断機を用いて背面負荷材３０ｂに幅
０．２１mmの溝を加工して積層体３３を形成した。

【００３９】そして、厚さ０．０５mmのブレードを使用
して精密裁断機を用いて裁断位置１９で裁断し０．７mm
幅に裁断し、図１０のような積層体３３ａを作製する。
なお、本実施例の背面負荷材３０はエポキシ樹脂に７μ
ｍ，５０μｍの平均粒径をもつホウ化タングステン粉を
フィラーとして混ぜたものを使用した。そして、積層体
３３ａの背面負荷材３０ｂの角部を研磨して、図１１の
ような積層体３３ｂを作製した。

【００４０】次いで、両面に銅箔を形成してあり、片端
に予備半田１８のしてある厚さ０．２mmのガラスエポキ
シ基板（ガラエポ基板）２４を０．８mm幅に裁断したも
のを、背面負荷材３０ｂに設けた溝に差込みエポキシ樹
脂２３にて接着固定する。そして、音響整合層６および
ガラエポ基板２４の半田１８部分を水溶性樹脂２９にて
マスキングし、図１２のような積層体３３ｃを作製し
た。

【００４１】この積層体３３ｃに、スパッタリングによ
り、クロムを下地に銀の薄膜電極２１，２２をそれぞ
れ、１０nm，１μｍの厚さで形成した。次に、薄膜電極
２１，２２に積層する形で、３μｍの無電解ニッケルメ
ッキ３５ｃ，３５ｄを施し、洗浄しマスキングを確実に
除去し、図１３にあるような積層体を作製した。なお、
図１３の破線で示した面に無電解ニッケルメッキ３５
ｃ，３５ｄが付与されていることを示している。この積
層体を、前記実施例と同様に、長さ方向に裁断し幅０．
７mmのトランスデューサユニット２０を作製した。

【００４２】このトランスデューサユニット２０のガラ
エポ基板２４の予備半田１８を施した部分に半田１８に
より半田付けし、同軸ケーブル２７と結線したものが図
１４に示したものである。なお、同軸ケーブルは芯線１
１と周線１２からなり、それぞれ圧電素子３の電極のプ
ラス側、ＧＮＤ側と電気的に接続される位置に結線され
ている。

【００４３】このトランスデューサユニット２０ｃを絶
縁、および耐媒体性能を向上させるために、ＮＢＲ系樹
脂中に浸漬、ディッピングコートし、図１５および図１
６にあるような外径φ約１mmのＳＵＳパイプを加工した
ハウジング１５にシリコン系の接着剤２３にて封止固定
し、超音波探触子１７ｂを作製した。なお、ハウジング
１５は金属製フレキシブルシャフト１３とレーザ溶接に
より固定されており、先端にはミラー１６となる金属鏡
が付いていて、超音波の出ていく面にはパイプに切込み
が入っており窓ができている。

【００４４】（作用）上述した方法で超音波探触子を作
製すると、前記実施例と異なり薄膜電極２１，２２付与
前に絶縁層８を形成する必要がなく、背面負荷材３０も
絶縁性のため、工程数を減らした構成で超音波探触子１
７を駆動できる。

【００４５】その上、スパッタによるクロムの成膜によ
り、背面負荷材３０ｂと導電層の密着強度が上がる。そ
して、銀の成膜により低い抵抗値の導電層が可能で、一
般的な無電解ニッケルメッキにより腐食性の低い電極が
形成される。

【００４６】そして、前記実施例にも言えることだが、
円板状セラミックを用いて超音波探触子１７を作製する
よりも、トランスデューサユニット２０の作製工程が容
易で、一度に数十〜百個以上のものが作製できる。

【００４７】また、圧電素子に音響整合層６を積層後裁
断するため、所望な厚みで均一な厚みの、圧電素子３と
同形状の音響整合層６が作製できるとともに、積層体を
作製後、裁断した面に側面電極である導電層３６，３７
を付与するため、接着剤や、音響整合層６、背面負荷材
３０ｂを構成する樹脂などの側面電極部への回り込みが
ない。

【００４８】さらに、圧電素子３の側面電極から直接結
線しないため、圧電素子３の大きさを最大限に大きくす
ることができる。

【００４９】（効果）本発明の超音波探触子１７のトラ
ンスデューサユニット２０に付与された導電層３６，３
７は、密着強度が高く、抵抗値も低いもので、超音波探
触子の低インピーダンス化を図ることが容易である。ま
た、無電解ニッケルのメッキ層は、耐食性向上の他、導
電層３６，３７の低抵抗値化にも寄与しているととも
に、短時間で数μｍの成膜が可能なため、仕掛時間も減
少する。

【００５０】そして、ハウジング１５にパイプ状のもの
を使用し導波路効果を有するために、伝達ロスの少ない
感度のよいミラータイプの超音波探触子１７が作製でき
る。

【００５１】また、ケーブル２７との結線はトランスデ
ューサユニット２０後部で半田付けにより行なうため、
圧電素子３の割合を大きくとれ感度向上の要因となると
ともに、導電性樹脂を使用しないために寿命が長く、信
頼性の高い超音波探触子１７が得られる。

【００５２】その上、円板状セラミックを用いて超音波
探触子１７を作製するよりも、トランスデューサ部作製
工程が非常に容易で、音響整合層６、圧電素子３、背面
負荷材３０を積層後裁断してトランスデューサ部を作製
するため、一度に数十〜百個以上のものがつくれ、量産
効果から非常に安価に超音波探触子１７が作製できる。

【００５３】さらに、本実施例では絶縁性のフィラーで
あるホウ化タングステンを混入したエポキシ樹脂を背面
負荷材３０に使用したが、アルミナやジルコニアなど絶
縁材で樹脂との混合後に減衰効果の高いものならば、同
様な効果が期待できる。

【００５４】本実施例では音響整合層６は１層構造のも
のであるが、少なくとも音響整合層６もしくは、音響レ
ンズが１つ以上あれば同様な効果が得られる。

【００５５】なお、銅、ニッケル、クロムのように密着
強度は比較的強く、低抵抗値化を達成するために膜厚を
かせぐ場合、成膜を２段階として、外層の厚い層を無電
解、もしくは電気メッキにより形成することにより、同
材料の多層導電層であっても、仕掛時間の低減に繋がる

【００５６】（実施例３）図１７〜図２０は本実施例に
おける超音波探触子１７の製造方法を表した断面図、お
よび斜視図である。本実施例の基本的な構成は実施例１
と同様であり、同一な構成部分には同一番号を付すとと
もに、相違点についてのみ述べる。

【００５７】（構成）本実施例では、圧電セラミックス
板１主平面に、表裏でずれた位置に帯状の電極４，５を
有する圧電素子３ｂを使用してトランスデューサユニッ
ト２０を作製した。この圧電素子３ｂは、前記実施例と
同じジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系材料で、電極幅
が１．４mm、電極間は０．１mmで、圧電素子３ｂ表裏の
電極４，５は、半分のピッチでずれている圧電素子３ｂ
である。

【００５８】この圧電素子３ｂを用いて前記実施例と同
様な方法で、図１７のような音響整合層６ａ，６ｂ、圧
電素子３ｂ、背面負荷材７，３０の積層体４０を形成す
る。なお、音響整合層６ａ，６ｂは圧電素子側の第１音
響整合層６ａがアルミナフィラー入りのエポキシ樹脂
で、第２音響整合層６ｂがエポキシ樹脂から形成された
２層構造である。

【００５９】また、背面負荷材は２種類の平均粒系をも
つタングステン粉（１０μｍ，５０μｍ）をフィラーと
した耐熱性の高いエポキシ樹脂で、絶縁層としてプラス
側電極５ｂ側の電極未形成部にアルミナをフィラーとし
た絶縁層３０が形成されている。

【００６０】この積層体４０を、裁断位置１９で精密裁
断機により裁断し、絶縁性の背面負荷材３０のエポキシ
樹脂系接着剤をもちいて、０．８mm幅の両面に銅箔を擁
した厚さ０．２mmガラエポ基板２４に垂直に接着固定
し、図１８の断面図のような積層体を作製した。なお、
ガラエポ基板２４の銅箔は背面負荷材７側のみ除去した
ものを使用した。

【００６１】ついで、第２音響整合層６ｂの主平面にポ
リイミド製のマスキングテープ２６ａを貼り、ガラエポ
基板２４の端面にも同様にマスキングテープ２６ｃを貼
付ける。さらに、ガラエポ基板２４の銅箔には、図１９
のように後工程で半田付けの行ないやすいように、裁断
ピッチで両面マスキング２６ｂする。

【００６２】この積層体にスパッタリングにより、銅の
薄膜電極２１，２２を２５０nm形成した。そして、マス
キングテープ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを除去し、電気メ
ッキにより銅の薄膜電極上に５μｍのニッケルをメッキ
し、最後にクロムメッキを２５０nm付けて、図２０にあ
るようなトランスデューサユニット２０ｆを得た。

【００６３】このトランスデューサユニット２０ｆに前
記実施例同様、半田により半田付けして、フッ素系のコ
ーティング材にて絶縁処理を施し、同軸ケーブル２７と
結線、ハウジング１５に固定し超音波探触子１７を作製
した。

【００６４】（作用）上述した方法で作製すると、ケー
ブル２７から伝わる電圧パルスはガラエポ基板２４を通
し、導電層３６，３７を経て、圧電素子３の電極５ａ，
５ｂへと伝わり、圧電素子３に電圧が印加され超音波を
発生する。放射された超音波はパイプの中を反射しなが
ら伝わり、ミラーに反射し、垂直に方向を変え出てい
く。被検体に当ってはねかえってきたエコー波は再びミ
ラー１６で反射し、トランスデューサユニット２０に圧
力を加え、圧電素子３において機械的振動が電圧に変換
され、画像処理装置により画像化される。

【００６５】なお、ガラエポ基板２４の銅箔上に設けた
導電層のない部分は、同軸ケーブル２７の半田付けに使
用すると、容易に半田付けが可能となる。

【００６６】さらに本実施例では、導電体のフィラーを
背面負荷材７に使用することが可能で、減衰効果の高い
ものを使用できる。

【００６７】（効果）導電層３６，３７の最外層が半田
付けできない材質の場合、ガラエポ基板２４上に設けた
マスキング２６の形状により、半田１８がのる部分が限
定される。そのため、小型化されたトランスデューサユ
ニット２０ｆに簡単に正確な位置に半田付けでき、作業
性が向上する。また、半田時の位置ずれにより、パイプ
状ハウジング１５と接触し短絡してしまうという品質事
故も減少し、信頼性が向上する。

【００６８】そして、ガラエポ基板２４の表裏でマスキ
ングの形状を変えると、正負の区別が明確になり作業ミ
スがなくなるという効果がある。

【００６９】また、背面負荷材７に導電性のあるフィラ
ーを使用できるため、材料選択の幅が広がる。このた
め、例えば減衰特性の優れたタングステンフィラーなど
の金属フィラーを用いることが可能になるため、背面負
荷材７の厚さを薄くでき、超音波探触子の硬質部長を短
くすることができる。なお、本実施例ではタングステン
をフィラーとして使用した背面負荷材７を用いたが、バ
リウムフェライトやサマリウムコバルトのような磁力を
有するものを軟質のエポキシ樹脂に混入し、磁気ダンパ
としたものなど、導電性のある背面負荷材７でも、絶縁
材３０と挟み込んだ複合背面負荷材を利用することで同
様に作製可能である。この場合は、減衰効率が高く、短
パルスになるため、画像精度がさらに良い超音波探触子
１７を得ることができる。

【００７０】（実施例４）図２１は本実施例における超
音波探触子１７で用いるトランスデューサユニット２０
ｇの斜視図である。本実施例の基本的な構成は実施例３
と同様であり、同一な構成部分には同一番号を付すとと
もに、相違点についてのみ述べる。

【００７１】（構成）本実施例のトランスデューサユニ
ット２０ｇは、実施例３と同様な方法にて作製した。マ
スキングはガラエポ基板２４の中央部に行ない、銅をス
パッタにより形成後、ニッケルをメッキし、ガラエポ基
板２４部分のみを電鋳の液中に浸漬し肉厚化させ、最後
にクロム層をメッキし積層体を作製、裁断して、図２１
のようなトランスデューサユニット２０ｇを作製した。

【００７２】このトランスデューサユニット２０のガラ
エポ基板２４で銅箔が露出した部分に、ケーブルを差込
み半田１８により半田付けし、電鋳にて作製したメッキ
層３５ｂのＧＮＤ側以外の部分をシリコン系の樹脂にて
絶縁処理を施して、ハウジング１５に接着固定し、超音
波探触子１７を作製した。

【００７３】（作用）上述した方法で作製すると、ケー
ブルの芯線１１、周線１２の位置決めを電鋳により形成
された凹部に差込むだけでよくなる。

【００７４】また、ハウジング１５をＧＮＤに落とすこ
とにより対ノイズ性を向上させる際、電鋳により作製し
たメッキ製凸部３５ｂとハウジング１５との接触で行な
うことが可能となり、探触子先端で、ハウジング１５を
グランドに落とすことが可能となる。

【００７５】さらに、この凸部を利用し、パイプ状のハ
ウジング１５への位置決めが可能となり、音響放射軸を
容易に合せることができるようになる。

【００７６】（効果）ケーブルの芯線１１、周線１２の
位置決めが容易となり、配線ミスがなくなり、生産性、
信頼性が向上する。

【００７７】また、半田付けなどの作業なしで、硬質部
長を長くすることなくハウジング１５をＧＮＤ化するこ
とが可能となり、大幅な工数削減となる。

【００７８】さらに、電鋳により形成した凸部を利用
し、パイプ状のハウジング１５への位置決めが可能で、
音響放射軸を機械的に合せることができ、品質安定性が
確保しやすくなる。

【００７９】なお、位置決め、およびハウジング１５を
ＧＮＤ化するための突起はガラエポ基板２４上の他、背
面負荷材７，３０側面であっても、電圧パルス印加時の
圧電素子３の動作に影響がないため構わない。

【００８０】図２２は、背面負荷材３０側面に電鋳によ
りメッキの突起３５ｇを形成した例であり、同軸ケーブ
ル２７との結線は、音響放射軸の適正化とワッシャ９へ
の突き当てによる位置決め機能を兼ねたコネクタ３８の
金属端子３９ａ，３９ｂを介して半田１８による半田付
けにより行なった。

【００８１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果がある。

【００８２】請求項１および請求項３によれば、２種類
以上の成膜方法で多層構造の導電層とすることで、電極
層とトランスデューサ積層体との密着強度を高めるとと
もに、トランスデューサの面積縮小化により伝達効率の
向上が要求される電気抵抗値を低く抑えることが可能と
なり、感度の良い超音波探触子を作製できる。

【００８３】また、導電層の最外層に耐久性のあるもの
を付与することにより、超音波探触子の信頼性を向上さ
せることができる。

【００８４】そして、高周波化し、小型小径化の要求に
より、形状の小さくなった超音波トランスデューサにお
いても、結線方法いわゆる電極の取り方が容易で、実使
用時に断線することがなく信頼性が高く、量産が可能で
安価な超音波探触子が得られる。

【００８５】さらに、成膜速度に問題があり、コストの
かかる成膜法と、成膜速度は高いものの樹脂への密着強
度の望めない成膜法を組合せることで、短時間に比較的
安価に超音波探触子を作製できる。

【００８６】また、請求項２によれば、上記請求項１お
よび請求項３の効果に加え、圧電素子と接触する内側の
導電層をスパッタ、もしくは蒸着などの乾式メッキによ
り設け、最外層を電気メッキ、無電解メッキなどの湿式
メッキにより形成することで確実な密着強度と、電気抵
抗値の制御、低コスト化の全てを満たす超音波探触子が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第１の図である。

【図２】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第２の図である。

【図３】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第３の図である。

【図４】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第４の図である。

【図５】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第５の図である。

【図６】本発明の実施例１による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第６の図である。

【図７】本発明の実施例１により得られたミラータイプ
の超音波探触子を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例２による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第１の図である。

【図９】本発明の実施例２による超音波探触子の製造方
法を工程順に示した第２の図である。

【図１０】本発明の実施例２による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第３の図である。

【図１１】本発明の実施例２による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第４の図である。

【図１２】本発明の実施例２による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第５の図である。

【図１３】本発明の実施例２による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第６の図である。

【図１４】本発明の実施例２による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第７の図である。

【図１５】本発明の実施例２により得られたミラータイ
プの超音波探触子を示す断面図である。

【図１６】本発明の実施例２により得られたミラータイ
プの超音波探触子を示す断面図である。

【図１７】本発明の実施例３による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第１の図である。

【図１８】本発明の実施例３による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第２の図である。

【図１９】本発明の実施例３による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第３の図である。

【図２０】本発明の実施例３による超音波探触子の製造
方法を工程順に示した第４の図である。

【図２１】本発明の実施例４による超音波探触子に用い
られるトランスデューサユニットを示す斜視図である。

【図２２】実施例４のトランスデューサユニットの変形
例を示す正面図である。

【図２３】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１圧電セラミックス２切込み３圧電素子３ｂ圧電素子４ＧＮＤ電極５プラス電極５ａ電極５ｂ電極６音響整合層６ａ第１音響整合層６ｂ第２音響整合層７背面負荷材８絶縁層９ワッシャ１０アルミナ基板１１芯線１２周線１３フレキシブルシャフト１４ハウジング１５ハウジング１６ミラー１７超音波探触子１７ｂ超音波探触子１８半田１９裁断位置２０トランスデューサユニット２０ｃトランスデューサユニット２０ｆトランスデューサユニット２０ｇトランスデューサユニット２１薄膜電極２２薄膜電極２３エポキシ樹脂２４ガラエポ基板２５シース２６マスキングテープ２６ａマスキングテープ２６ｂマスキングテープ２６ｃマスキングテープ２７同軸ケーブル２８媒体２９水溶性樹脂３０背面負荷材３０ｂ背面負荷材３１積層体３１ａ積層体３１ｂ積層体３１ｃ積層体３１ｄ積層体３１ｅ積層体３２非導電性ケース３３積層体３３ａ積層体３３ｂ積層体３３ｃ積層体３４溝３５ａメッキ層３５ｂメッキ層３５ｃ無電解ニッケルメッキ３５ｄ無電解ニッケルメッキ３５ｇ突起３６導電層（＋電極）３７導電層（ＧＮＤ電極）３８コネクタ３９ａ金属端子３９ｂ金属端子４０積層体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つ以上の音響整合層もしく
は音響レンズと、圧電素子と、背面負荷材の積層体から
構成されるトランスデューサ部を持つ超音波探触子にお
いて、前記積層体の側面部に設けた導電材料が少なくと
も成膜方法が２種類以上である多層構造からなることを
特徴とする超音波探触子。
【請求項２】請求項１記載の超音波探触子において、
圧電素子と接触する内側の導電層をスパッタ、もしくは
蒸着などの乾式メッキにより設け、最外層を電気メッ
キ、無電解メッキなどの湿式メッキにより形成したこと
を特徴とする超音波探触子。
【請求項３】請求項１および請求項２記載の超音波探
触子において、トランスデューサ側面部に設けた導電材
料が、圧電素子と接触する内側の導電層が２μｍ以下で
あり、導電材料全体で４μｍ以上であることを特徴とす
る超音波探触子。