JPH09238399A

JPH09238399A - 超音波探触子及びその製造方法

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Publication number: JPH09238399A
Application number: JP8067454A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ito; 由喜男伊藤; Yutaka Sato; 佐藤　　裕; Toshiro Kondo; 敏郎近藤; Takaya Osawa; 孝也大澤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: US5886454A; JP3625564B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子走査型の超音波探触子において、配列振動
子を高密度化しても感度が良く、かつ優れた指向性を有
しグレーティングローブも小さく、更に広帯域化が可能
な超音波探触子を実現する。【解決手段】吸音材１の上に圧電材料２を接着後、所定
の厚みのダイシングソーで圧電材料２に所定のピッチで
切込みを行い配列振動子を形成し、この切込み溝の中へ
微小中空体を混入した高分子樹脂を充填する。その後、
配列振動子の上に第１音響整合層３と第２音響整合層４
を積層するように接着し、これらの音響整合層を圧電振
動子の形成に用いたものより薄いダイシングソーで前記
各切断溝の中央部を切断する。この後、音響整合層の上
に音響レンズ５を接着する。これにより、圧電振動子の
上に振動子より広い送受信面積をもった音響整合層を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を用いて被検
体内を画像として描出する超音波装置の分野で用いられ
る超音波探触子に関するもので、特に良好な超音波画像
を得るための技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波装置、例えば医療画像診断に用い
られる超音波診断装置は超音波パルス反射法を用いて、
生体の軟部組織の断層像や生体内を流れる血流像等をほ
ぼリアルタイムでモニタに表示して観察でき、また、放
射線を用いる画像診断装置のような放射線被爆を被検体
に与えないことから安全性も高いとされ、更に、小型で
安価なことも加わり、広く医療の分野で利用されてい
る。超音波診断装置では、被検体内への超音波の送信と
被検体内からのエコー信号の受信のために、超音波探触
子を用いる。この超音波探触子には、細長い棒状の振動
子を多数配列した物と、単一の円盤状の振動子の物との
代表的な物がある。前者は所謂、電子走査型の超音波装
置で多く用いられ、後者は機械走査型の超音波装置で用
いられる場合が多い。

【０００３】電子走査型の装置では、前記細長い棒状の
振動子の複数個を一群として、その一群の中の各振動子
へそれぞれ所定の遅延時間を与えて駆動する。これによ
り、探触子から被検体内の所定深度及び所定方向へ、収
束する超音波ビームを送信する。また、受信時にも各振
動子へ時間とともに変化する遅延時間を与えて所定方向
から超音波ビームを受信する。そして、前記送受信の超
音波ビームを振動子の配列方向に移動して、被検体内を
走査することにより、超音波画像データを得る。

【０００４】前記走査により良好な超音波画像を得るに
は、超音波ビームの走査範囲全体にわたり、超音波ビー
ムの指向特性が優れ、かつ細い超音波ビームが形成され
る必要がある。このためには、配列振動子の隣接振動子
間での音響的結合が少ないことが重要である。

【０００５】超音波探触子の基本構成は一般に、吸音
材、圧電振動子、音響整合層及び音響レンズを順次積層
して形成されている。そして、前記隣接振動子間での音
響的結合を低減するために、すなわち、隣接振動子間の
アイソレーションを良くするために、振動子同志は音響
整合層を含めて切断分離されているとともに、この切断
分離のための切込みは吸音材に溝が形成される程度の深
さまで行われている。そして、その切込み溝の中に、振
動子へ外力が作用した時に、振動子が破損するのを防止
するために高分子樹脂を充填している。つまり、従来の
超音波探触子では、吸音材の上に圧電振動子、音響整合
層を接着した後、振動子素子を形成するためにダイシン
グソーで切込みを行う行程を経て製造されている。した
がって、上記従来の製法による超音波探触子では、当
然、振動子素子の幅と音響整合層の幅とが同一になって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、超音波
探触子は画像の空間分解能を上げるために振動子素子の
高密度化がなされる傾向にある。このため、振動子素子
の幅は約0.2mm程の狭いものとなっている。振動子素子
の厚みは超音波の周波数又は波長(実際はλ／２)で決ま
るため、例えば3.5MHzの超音波周波数の探触子の振動子
素子の厚みは約0.44mmであるが、周波数が2.5MHzではそ
れが約0.6mmとなる。したがって、超音波の周波数が低
くなるにつれ、振動子素子の厚みと幅の比が大きくな
る。このような振動子素子の高密度化を実施するに際
し、次のような課題が生じてきている。

【０００７】すなわち、振動子配列の高密度化を計ると
いうことは、素子の幅を狭くすることであるので、単一
の振動子が送信する超音波のエネルギー及び受信する超
音波のエネルギーが従来の物より減少することを意味す
る。つまり、振動子の感度が低下することになる。この
感度の低下を受信回路で補償することはできなくはない
が、信号の増幅回路でノイズの混入を招いたり、それを
防ごうとすると複雑な回路を必要とする。

【０００８】また、前述のような0.2mmの幅の振動子素
子を形成する場合の振動子素子間の切断溝は約0.075mm
という狭さとなっている。この幅の切断溝をダイシング
ソーで切込むのであるが、従来のように音響整合層と圧
電材料とを接着した状態で切込むと、加工の困難さは従
来よりも格段に増すことになり、超音波の周波数が低下
するほど切断溝の深さが深くなるのでこの困難さは増す
ことになる。

【０００９】更に、振動子の高密度化は、振動子の幅が
非常に狭くなり強度が低下するので、素子間に高分子樹
脂を充填して強度を補っているが、その高分子樹脂を媒
体として、振動子が駆動する際に隣の振動子と音響的結
合を生じてしまうと言う問題があるとともに、振動子の
幅に対する切断溝の幅が大きくなるためグレーティング
ローブの問題も課題として残されていた。

【００１０】一方、振動子の高密度化とは別に、超音波
の広帯域化も従来より課題として挙げられているが、現
時点でもその解決の決め手は見い出されておらず、その
解決手段の提示が待たれている。

【００１１】本発明は、上記課題の少なくとも一つを解
決し、良好な超音波画像が得られる超音波探触子を提供
することを目的として成されたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の一つ
を解決するために、吸音材の上に所定の間隙をもって配
列された複数の微細振動子素子と、それらの振動子の厚
み方向に積層配置された音響整合体を有した超音波探触
子において、前記音響整合体は各振動子素子毎に別個に
配設され、かつ各振動子毎に設けられた音響整合体は振
動子素子の超音波送受信面より広い送受信面を有すこと
を第１番目の特徴としたものである。そして、前記配列
振動子素子の間隙に振動子の圧電材料よりも硬度が低い
高分子樹脂、好ましくは微細な中空体が混入された高分
子樹脂を充填したことを第２番目の特徴としたものであ
る。

【００１３】また本発明は上記課題の一つを解決するた
めに、吸音材の上に所定の間隙をもって配列された複数
の微細振動子素子と、それらの振動子の厚み方向に積層
配置された音響整合体を有した超音波探触子において、
前記音響整合体は各振動子毎に別個に配設され、かつ各
振動子毎に設けられた音響整合体の隣接する音響整合体
同志は前記振動子素子の配列間隙以下の間隙をもって配
設されているとともに、前記配列振動子素子の間隙にの
み振動子の圧電材料よりも硬度が低い高分子樹脂、好ま
しくは微細な中空体が混入された高分子樹脂を充填した
ことを第３番目の特徴としたものである。

【００１４】更に、本発明は上記課題の一つを解決する
ために、吸音材の上に圧電振動体ブロックを固着するス
テップと、この圧電振動子ブロックを前記固着面に交差
する方向から所定の第１の厚みをもった工具を用いて予
め設定したピッチで切断し複数の振動子素子を形成する
ステップと、次いで、それらの振動子素子の上に一体の
音響整合体を固着するステップと、この音響整合体へ前
記振動子素子の切断溝のピッチに合わせて前記第１の厚
みより薄い工具を用いて前記振動子素子の配列間隙より
狭い配列間隙を形成するステップを含んで超音波探触子
の製造行程を実施することを第４番目の特徴としたもの
である。そして、前記振動子素子の切断形成ステップの
次に、振動子素子同志の間隙溝に圧電材料よりも硬度の
低い高分子樹脂を充填するステップを含んで前記製造行
程を実施することを第５番目の特徴としたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
用いて説明する。図２は超音波探触子のケースと接続コ
ードを取り外した状態の内部構造を、構成要素の一部を
切断して示したものである。図２において、１は吸音材
で、バリウムフェライトの粉末をゴムに混入して固めた
もの、２は吸音材１の上に接着剤を用いて固着された超
音波振動子で、PZT圧電材料と、紙面の上方向と下方向
の２面及び両側面に焼き付け又は印刷技術を用いて形成
された電極とから成る。この超音波振動子２は図に示す
ように、その横断面が矩形をしている細長い棒状の振動
子素子をそれぞれ所定の間隙を置いて配列したものであ
る。３は第１音響整合層、４は第２音響整合層でそれぞ
れ振動子2の長さと同じ長さを有し、第１音響整合層３
はタングステン粉末を混入したエポキシ樹脂の成形材か
ら成り、第２音響整合層４はポリウレタン系樹脂の成形
材から成り、これらの音響整合層は公知のように、各々
の材質の超音波伝播速度から決まる波長(λ)の１／４の
厚みに形成されている。５は音響レンズで、第２音響整
合層４の上に接着剤で接着され、超音波振動子２から送
信された超音波を振動子の配列方向と直交する面内(配
列振動子の短軸方向)にて超音波をある深さに収束する
ものである。以上述べた構成は従来より公知となってい
る超音波探触子と同様である。

【００１６】次に、図２に示す構成における本発明の特
徴部を図１を用いて説明する。超音波振動子２の各振動
子素子の間の隙間６には、圧電材料よりも硬度が低くか
つ中空体を混入した高分子樹脂７が充填されている。そ
して、超音波振動子２の上に設けられた第１音響整合層
３及び第２音響整合層４は、前記間隙６の中央部にて間
隙６より狭い間隙８で切断されている。これによって、
超音波の送受信方向から見た場合の振動子の送受信面の
面積よりも音響整合層の送受信面の面積を広くしてい
る。そして、前記中空体を混入した高分子樹脂７は振動
子素子間の切断溝６のみに充填し、第１音響整合層３と
第２音響整合層４の切断溝８には高分子樹脂７を充填し
ないようにしている。

【００１７】ここで従来の探触子の本発明の対象部分を
説明すると、従来の探触子では振動子素子間の間隙と音
響整合層同志の間隙は同一幅で形成されていた。したが
って、従来の探触子では、振動子の送受信面積と音響整
合層の送受信面積とが同一となっていた。また、従来も
振動子素子の間隙６に高分子樹脂を充填することは行わ
れていたが、従来は、高分子樹脂は探触子の外部より振
動子に診断時に予測される以上の外力が作用した時の振
動子の破損防止のために充填されているのであって、高
分子樹脂の充填は、電極を形成した圧電材料と音響整合
層とを同時に切断した後に行うために、振動子素子間の
間隙溝と音響整合層の間隙溝との両方に充填していた。

【００１８】以上本発明の特徴と従来技術との差異を説
明したが、以下本発明の特徴部の作用について詳細に説
明する。先ず初めに、本発明の第１の特徴点である振動
子と音響整合層の送受信面積の大小関係について説明す
る。超音波診断装置の画像の方位分解能は、超音波ビー
ムの密度(走査線密度)に密接に関係し、また超音波ビー
ムの密度は超音波探触子の振動子配列、中でも配列ピッ
チに深く関係する。近年、超音波画像の高分解能化を計
るため、探触子の高精細化、すなわち振動子の配列ピッ
チをより小さくする傾向にある。このため、振動子素子
自体も微細化されている。振動子素子が微細化されると
いうことは、従来の物に比べ、振動子素子が送信できる
超音波エネルギーが減少し、また受信できる超音波エネ
ルギーも減少し、探触子の感度が低下することになる。
この感度低下を極力防ぐには、振動子を切断する溝の幅
を出来るだけ狭くすることが必要であるが、圧電材料は
セラミックであるから工具の強度との兼ね合いで限度が
ある。一例を挙げると、現在の3.5MHzの高精細の探触子
では、振動子の配列ピッチが0.22mmの場合、切断溝幅は
0.075mmで、振動子素子の幅は0.145mmというオーダーで
ある。従って、配列ピッチ0.22mmに対し約66%の部分し
か送受信に貢献していない。

【００１９】本発明は、振動子の切断溝よりも音響整合
層の切断溝を狭くする。換言すれば、前述の様に、振動
子の送受信面積より音響整合層の送受信面積を広くす
る。例えば、前記振動子の配列ピッチ0.22mmの配列振動
子は、圧電材料は切断溝を0.075mmで切断し、音響整合
層は0.015mmで切断する。こうすれば、単一の振動子を
見た場合、振動子の幅は0.145mmであるが、音響整合層
の幅は0.205mmとなり、振動子の幅方向の両端面より音
響整合層が0.03mずつせりだしたＴ字状断面の形とな
り、配列ピッチ0.22mmの93%余りが送受信に貢献できる
ことになる。

【００２０】このＴ字状断面の振動子が駆動する場合、
超音波エネルギーの送信と受信は音響整合層の表面から
行われる。したがって、送信時の振動子の振動は音響整
合層の広い面積から行われ、また生体内のエコー信号は
音響整合層の広い面積で受信され面積の狭い振動子へ伝
達される。つまり、狭い振動子の送受信面積と広い音響
整合層の送受信面積との関係を用いて、送信エネルギー
の増幅と受信エネルギーの増幅を行って探触子の感度を
向上させることができる。

【００２１】次に、振動子の圧電振動子の切断溝にのみ
充填された中空体が混入した高分子樹脂の作用を説明す
る。前にも述べたように、従来も振動子の間隙に高分子
樹脂を充填している例はあるが、その場合には振動子の
間隙だけでなく、音響整合層の切断溝にまで高分子樹脂
を充填していた。このため折角切断した音響整合層が高
分子樹脂で繋げられてしまい、かつ、振動子の切断溝の
高分子樹脂が振動子同志の音響的結合をもたらすのと相
俟って、振動子の振動が隣接した振動子へ漏れ伝わる原
因となっていた。そこで本発明は、充填する高分子樹脂
に中空体、例えばビニリデン系微小中空球体を混入した
ポリウレタン系樹脂を用れば音響的絶縁性を良くできる
ので、隣接振動子素子間の音響的結合すなわちクロスト
ークを低減できることに着眼した。そして振動子の保護
のためならば音響整合層の切断溝に樹脂を充填する必要
はないので、振動子の切断溝にのみ樹脂を充填すること
とした。この結果、隣接する振動子間には音響的絶縁性
の良い高分子樹脂が充填されると共に音響整合層は振動
子毎に分離されているので、従来の探触子より振動子間
のクロストークを減少することができる。これは図４を
用いて説明することができる。すなわち、図４は、水中
ハイドロフォンを用いて振動子素子の送波感度の角度依
存性を測定したグラフであり、本発明を適用した単一振
動子から送波された超音波ビームの45°方向における感
度を0°方向のものに対し相対値で表すと-4.2dBであっ
た。これは振動子間の空隙を空気にした場合の値-3.8dB
に比べ遜色なく、良好な指向特性が確保されていること
になる。

【００２２】また、本発明の上記実施の形態における振
動子と、音響整合層と、中空体の混入した高分子樹脂と
の関係を視点を変えて観ると、高分子樹脂は振動子素子
間にのみ充填されているので、各々の振動子は両側を高
分子樹脂でサンドイッチされた複合構造となる。この複
合構造化により振動子の音響インピーダンスが圧電セラ
ミックの20Mrayl(メガライル)から中空体入り高分子樹
脂の約1Mraylまでの範囲で音響インピーダンスを下げる
ことが可能であり、探触子の生体への整合性を良くする
ことが可能である。更に、高分子樹脂に中空体を混合し
かつその混合比率を変えると、前記インピーダンスの合
成値を任意に設定することもでき、圧電振動子のＱ値も
任意にかつ小さくできるので、高帯域な周波数特性を持
った超音波探触子を実現できる。この振動子の切断溝に
微小中空体を混入した高分子樹脂を充填したことによる
圧電材料の複合化がもたらす効果を図５を用いて説明す
る。図５において、縦軸は音響インピーダンス、横軸は
音響整合層の幅に対する圧電振動子の幅の比を取ったも
のである。ここで、横軸の音響整合層の幅を用いている
理由は、音響整合層の直下の高分子樹脂が振動子の振動
性能に寄与すると仮定していることによる。図５から明
らかなように、圧電素子の幅を小さくしてゆくと音響イ
ンピーダンスの値は小さくなる。ただし、実施に際して
は図５の適宜な範囲で振動子の幅と音響整合層の幅とを
設定しなければならないことは言うまでもない。また、
圧電材料の複合化の効果の一つとして、本発明の実施の
形態の探触子を用いて、パルスエコー法による周波数特
性を測定したところ、中心周波数3.5MHz,-6dB比帯域75%
が得られ、従来の構成品に比べ帯域幅が広がることが判
明した。

【００２３】また更に本発明の振動子素子と音響整合層
との配列状態を従来の物と比較すると、従来の物は振動
子と音響整合層が同じ幅で切断されているので、振動子
同志の隙間が大きく、言い換えると音源同志の間隔が大
きい。このため従来の物はグレーティングローブが発生
し易い構造であると言える。これに対し、本発明によれ
ば、各音響整合層を音源と見做すことができるので、音
源同志の間隔が従来の物より非常に小さいのでグレーテ
ィングローブの大きさを小さくすることができる。これ
を図６を用いて説明する。図６は振動子の配列ピッチが
0.2mmで圧電振動子を0.075mmの溝で切断した配列振動子
を有する周波数3.5MHzのフェーズドアレイ型超音波探蝕
子から45°方向へ超音波ビームを送受信したときのビー
ムパターンをシミュレーションしたものを示している。
図６(a)は本発明のように音響整合層を0.015mmで切断し
た場合、図６(b)は従来通り振動子と音響整合層とを同
一幅の0.075mmで切断した場合を示している。また、こ
れらの図の横軸は配列振動子の正面方向を０°とし、ビ
ーム方向にマイナス記号を、ビーム方向と反対側をプラ
スとした角度を、そして縦軸はビームの各角度方向にお
ける音圧をdBで表わしている。これらの二つの図面か
ら、本発明を適用すると、ビーム方向とは反対側の角度
50°の周辺においてビームの音圧が著しく低下している
ことが読み取れる。図６(b)の50°近辺でのビーム音圧
の盛り上がり部がグレーティングローブによるもので、
本発明によりこれが減少できる。

【００２４】次に上記のごとき超音波探触子を製造する
方法について説明する。図３は本発明の特徴部分の製造
ステップを示す図である。先ず、図３(a)に示すよう
に、吸音材１に圧電振動子ブロック２０をエポキシ系接
着剤で接着する。接着剤が乾燥して吸音材１と圧電振動
子ブロック２０が固着した後、図３(b)に示すようにダ
イシングソーで振動子ブロック２０と吸音材1に対しミ
ゾ切り加工を行って配列振動子２を形成する。切込み溝
６の一例を示すと。厚みが0.44mmの圧電材料を用いた場
合、溝の幅は0.075mmで、そのピッチは0.22mm、その深
さは吸音材1と圧電振動子２の接着面より0.4mmに到るま
で切り込む。

【００２５】この溝切り加工後、各振動子間の溝６に高
分子樹脂７を充填し真空脱気を行い、切込み溝６の底面
まで高分子樹脂７を充填する(図３(c)参照)。充填する
高分子樹脂としては、ポリウレタン樹脂の中に微小中空
球体を体積分率で所定割合混入したもの、例えばポリウ
レタン樹脂に塩化ビニリデン系の微小中空球体(平均粒
径20〜50μm)を体積分率で50%混入したものが挙げられ
る。

【００２６】各振動子間に充填した高分子樹脂７が硬化
したら、図３(d)に示すように配列振動子２の表面に、
配列振動子の長さと同じ幅を有した第１音響整合層３と
第２音響整合層４から成る層をエポキシ系接着剤を用い
て接着する。

【００２７】そして、第１音響整合層３と第２音響整合
層４とが配列振動子上に固着された後、それらの第１音
響整合層３と第２音響整合層４とを前記振動子ブロック
２０の切断に用いたダイシングソーより薄いダイシング
ソーを用いて、図３(e)に示すように前記振動子間の間
隙毎に振動子の配列ピッチでその中央部を切断する。切
断に際しては、音響整合層の上に治具を装填するとか、
音響整合層を冷却するなどして加工の行い易い状態にす
ると良い。この切断溝８の幅は、例えば、前記振動子の
切断溝６の幅が0.075mmとしたら、0.015mmのオーダーと
する。なお、これらの音響整合層の切断時に前記高分子
樹脂７を若干切断しても良い。こうして、各振動子の上
に振動子の送受信面積よりも広い送受信面積を持った音
響整合層を持った振動子素子が形成される。

【００２８】音響整合層を切断した後、第２音響整合層
４の上にホットメルト(熱溶融性)接着フィルム９を熱圧
着する。このホットメルト接着フィルム９は探触子の外
部より水分や薬液が内部に侵入して振動子に悪影響を与
えないようにするもので、材質としてはポリウレタン系
ホットメルトフィルムで、厚さが0.02mmの物を用いる。
なお、このホットメルトフィルム９は本発明の目的のた
めには特に必要はないので、図３の工程では図示を省略
している。その後、同じく図示を省略しているが、ホッ
トメルト接着フィルム９の上にシリコンゴム製の音響レ
ンズ５をシリコン系接着剤で接着する。そして最後に、
吸音材１の側面に配列振動子の各電極を超音波診断装置
本体へ接続するための接続端子板(図示省略)を設けるこ
とにより、超音波探触子のアッセンブリーができ上が
る。

【００２９】上記製造方法によれば、圧電材料の切断は
音響整合層を圧電材料に接着する前に行うため、切断溝
の深さが浅くなるのでダイシングソーの小型化をもたら
し、また加工時の磨耗を考慮した場合にもダイシングソ
ーの長寿命化をもたらす。

【００３０】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能で
ある。例えば振動子の切断溝の幅や、振動子の配列ピッ
チ、音響整合層の切断幅等の数値は必要に応じた値とす
ることができる。例えば、探触子の感度向上よりも振動
子同志の音響的結合を少なくすることを主目的とするな
らば、圧電材料と音響整合層の切断溝幅を等しくして加
工の段取りを少なくすることもできる。また高分子樹脂
はポリウレタン系以外にエポキシ系、シリコンゴム系の
樹脂でも使用することができる。そして、高分子樹脂に
混入する微小中空体については、塩化ビニリデン系有機
物の微小中空球体以外に他の有機物のものでも良く、例
えばシリカ系等の無機系の微小中空球体を用いても良
い。

【００３１】又本発明は上記実施の形態にて説明した様
な細長い棒状の振動子を平面上に一方向に配列して成る
探触子の他に、細長い棒状の振動子を円弧上に配列して
成る探触子は勿論のこと、振動子を平面又は曲面上に２
次元配列して成る探触子にも適当できることは言うまで
もない。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、配列
振動子を有した探触子において、音響整合層の素子間切
断空隙幅を振動子の素子間空隙幅より小さくし、かつ振
動子素子間の空隙部分に高分子樹脂を充填することによ
り、探触子の感度を向上することができ、また周波数特
性の帯域幅を広げることができるので、診断能の高い良
好な超音波画像が得られる探触子を提供することができ
る。また、振動子の配列ピッチに比べて音響整合層の切
断溝幅を小さくしたので、従来品よりグレーティングロ
ーブの大きさを小さくすることができ、SN比の良い画像
が得られる。更に、音響整合層を切断し、圧電振動子間
に充填する高分子樹脂に、微小中空体を混入したものを
用いることにより、隣接する超音波振動子同志の音響的
結合が小さくできるので、超音波ビームの指向性に優れ
た高性能な探触子を実現できる。

【００３３】それらに加えて、無機セラミックスからな
る圧電振動子材料の切断工程と音響整合層の切断工程が
同時でなく別々に行われるので、ダイシングソーが小型
のもので良く、ダイシングソーの寿命も長くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の探触子の振動子の詳細を示す図

【図２】本発明を適用した探触子のケースと接続コード
を取り外した探触子の内部構造を一部切断して示した図

【図３】本発明の超音波振動子の製造行程を示す図

【図４】本発明の超音波探触子の送波感度の角度依存性
を示す図

【図５】振動子を圧電材料と微小中空体入り高分子樹脂
とを複合構造化したときのその厚み比と振動子の音響イ
ンピーダンスの関係を示す図

【図６】本発明と従来技術とによるグレーティングロー
ブの比較を示す図

【符号の説明】

１…吸音材２…超音波振動子３…第１音響整合層４…第２音響整合層５…音響レンズ６…振動子素子切断溝(間隙) ７…微小中空体入り高分子樹脂８…音響整合層切断溝(間隙) ９…ホットメルト接着フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大澤孝也東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸音材の上に所定の間隙をもって配列され
た複数の微細振動子素子と、それらの振動子の厚み方向
に積層配置された音響整合体を有した超音波探触子にお
いて、前記音響整合体は各振動子素子毎に個別に配設さ
れ、かつ各振動子毎に設けられた音響整合体は振動子素
子の超音波送受信面より広い送受信面積を有すことを特
徴とする超音波探触子。
【請求項２】前記配列振動子素子間の間隙に振動子の圧
電材料よりも硬度が低い高分子樹脂が充填されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】前記高分子樹脂には微細な中空体が混入さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触
子。
【請求項４】複数の微細振動子素子は平面又は曲面上に
１方向に配列されている請求項１乃至請求項３に記載の
超音波探触子。
【請求項５】複数の微細振動子素子は平面又は曲面上に
２次元配列されている請求項１乃至請求項３に記載の超
音波探触子。
【請求項６】吸音材の上に所定の間隙をもって配列され
た複数の微細振動子素子と、それらの振動子の厚み方向
に積層された音響整合体を有した超音波探触子におい
て、前記音響整合体は各振動子毎に別個に配設され、か
つ各振動子毎に設けられた音響整合体の隣接する音響整
合体同志は、前記振動子素子の配列間隙以下の間隙をも
って配設されているとともに、前記配列振動子素子間の
間隙にのみ振動子の圧電材料よりも硬度が低い高分子樹
脂が充填されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項７】前記高分子樹脂には微細な中空体が混入さ
れていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探触
子。
【請求項８】複数の微細振動子素子は平面又は曲面上に
１方向に配列されている請求項６乃至請求項７に記載の
超音波探触子。
【請求項９】複数の微細振動子素子は平面又は曲面上に
２次元配列されている請求項６乃至請求項７に記載の超
音波探触子。
【請求項１０】吸音材の上に圧電振動体ブロックを固着
するステップと、この圧電振動子ブロックを前記固着面
に交差する方向から所定の第１の厚みをもった工具を用
いて予め設定したピッチで切断し複数の振動子素子を形
成するステップと、次いで、それらの振動子素子の上に
一体の音響整合体を固着するステップと、この音響整合
体へ前記振動子素子の切断溝のピッチに合わせて前記第
１の厚みより薄い工具を用いて前記振動子素子の配列間
隙より狭い配列間隙を形成するステップとを有する超音
波探触子の製造方法。
【請求項１１】前記振動子素子の切断形成ステップの次
に、振動子素子同志の間隙溝に高分子樹脂を充填するス
テップを有することを特徴とする請求項１０に記載の超
音波探触子の製造方法。
【請求項１２】前記高分子樹脂には微小中空体が混入さ
れていることを特徴とする請求項１１に記載の超音波探
触子の製造方法。