JPS58154995A - 高分子圧電凹面トランスデユ−サの製造方法 - Google Patents
高分子圧電凹面トランスデユ−サの製造方法Info
- Publication number
- JPS58154995A JPS58154995A JP57036583A JP3658382A JPS58154995A JP S58154995 A JPS58154995 A JP S58154995A JP 57036583 A JP57036583 A JP 57036583A JP 3658382 A JP3658382 A JP 3658382A JP S58154995 A JPS58154995 A JP S58154995A
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- Japan
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- polymer piezoelectric
- piezoelectric film
- high polymer
- concave surface
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- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明１は周波数が数ＭＨ！以上数十Ｍｌｌｚ以下の高
周波帯超音波の集束に用いられる凹面トランスデユーサ
の製造方法に関する。
周波帯超音波の集束に用いられる凹面トランスデユーサ
の製造方法に関する。
従来から超音波を液体中の一点（−焦束させて強力な超
音波音場を発生させるとか、あるいは超音波診断装置の
分解能を向上させるために凹面振動子な集束用トランス
デユーサに用いてきた。しかし従来の凹面振動子では水
晶板等の無機単結晶や、ＰＺＴ等の圧電磁器の両面を研
磨（：よって凹面状の湾曲板を作成するので、湾曲板の
厚さはあまり薄くできず発生できる超音波も数ＭＨｚど
まりであると云う欠点を有していた。更に湾曲板の厚さ
を薄（すればする程、生産性の歩留りが小さいと云う欠
点を有していた。他方、従来の凹面振動子として、湾曲
状基板上の凹面側あるいは凸面側１ニスバッタリング法
などの通常の製膜技術４−よって圧電膜トランスデユー
サを形成することも良く知られている。Ｃ特公昭５３−
２！Ｍ４８９）ＬかしＰＺＴやＺｎＯの圧電磁器ではス
パッタ速度が極めて遅いため、圧電膜の厚さをあまり厚
くできず、発生できる超音波も数百ＭＨｚ 以上−二
限られると云う欠点を有していた。更に超音波診断装置
用の探触子としては、生体との音響的なインピーダンス
が悪いと云う欠点も併せ持っていた。他方、Ｗ響インピ
ーダンスが水や生体のそれ一二近いため超音波の伝播ロ
スが少なく、機械的Ｑが小さいため短パルスが得られ距
離分解能が向上するＢｖＦ、で代表される高分子圧電材
でスパッタリングされたものは上記圧電膜の厚さをあま
り厚くできないことに加え、結晶構造を任意Ｃ二制御で
きないため、超晋波音場の発生源として、あるいは超音
波診断用の送波、或いは受波素子として満足なものが得
られていない。このため球殻の一部分をなす凹面状の１
／４波長厚の音波吸収板上に一軸延伸、或いは二軸延伸
された１７４波長厚のＰｖＦ、等の高分子圧電材料フィ
ルムを接着剤で接着することも知られている。しかしな
がら接着剤で接着する際、延伸温度以上（＝硬化温度を
要する接着剤は、β晶結晶の緩和による圧電機能の劣化
をきたすため用いることができず、耐熱性、耐湿性等の
信頼性が圧電材のそれよりも接着剤のそれに依存してく
る。
音波音場を発生させるとか、あるいは超音波診断装置の
分解能を向上させるために凹面振動子な集束用トランス
デユーサに用いてきた。しかし従来の凹面振動子では水
晶板等の無機単結晶や、ＰＺＴ等の圧電磁器の両面を研
磨（：よって凹面状の湾曲板を作成するので、湾曲板の
厚さはあまり薄くできず発生できる超音波も数ＭＨｚど
まりであると云う欠点を有していた。更に湾曲板の厚さ
を薄（すればする程、生産性の歩留りが小さいと云う欠
点を有していた。他方、従来の凹面振動子として、湾曲
状基板上の凹面側あるいは凸面側１ニスバッタリング法
などの通常の製膜技術４−よって圧電膜トランスデユー
サを形成することも良く知られている。Ｃ特公昭５３−
２！Ｍ４８９）ＬかしＰＺＴやＺｎＯの圧電磁器ではス
パッタ速度が極めて遅いため、圧電膜の厚さをあまり厚
くできず、発生できる超音波も数百ＭＨｚ 以上−二
限られると云う欠点を有していた。更に超音波診断装置
用の探触子としては、生体との音響的なインピーダンス
が悪いと云う欠点も併せ持っていた。他方、Ｗ響インピ
ーダンスが水や生体のそれ一二近いため超音波の伝播ロ
スが少なく、機械的Ｑが小さいため短パルスが得られ距
離分解能が向上するＢｖＦ、で代表される高分子圧電材
でスパッタリングされたものは上記圧電膜の厚さをあま
り厚くできないことに加え、結晶構造を任意Ｃ二制御で
きないため、超晋波音場の発生源として、あるいは超音
波診断用の送波、或いは受波素子として満足なものが得
られていない。このため球殻の一部分をなす凹面状の１
／４波長厚の音波吸収板上に一軸延伸、或いは二軸延伸
された１７４波長厚のＰｖＦ、等の高分子圧電材料フィ
ルムを接着剤で接着することも知られている。しかしな
がら接着剤で接着する際、延伸温度以上（＝硬化温度を
要する接着剤は、β晶結晶の緩和による圧電機能の劣化
をきたすため用いることができず、耐熱性、耐湿性等の
信頼性が圧電材のそれよりも接着剤のそれに依存してく
る。
更に圧電材と前肢吸収板間（二、不要な静電容量をもっ
たジンデンサが入るため、出力感度の低下を阻止するこ
とができない。更に、接着剤を使わす≦二１／４波長厚
の高分子圧電フィ（ムと１７４波長厚の音波吸収板を熱
圧着することも考えられるが、上紀接看剤の場合と同様
に、延伸温度以上、特にこの場合は高分子圧電材の軟化
点付近まで温度が上昇するため、β型結晶のα型結晶へ
の転移は避けられず圧電機能を大きく低下させている。
たジンデンサが入るため、出力感度の低下を阻止するこ
とができない。更に、接着剤を使わす≦二１／４波長厚
の高分子圧電フィ（ムと１７４波長厚の音波吸収板を熱
圧着することも考えられるが、上紀接看剤の場合と同様
に、延伸温度以上、特にこの場合は高分子圧電材の軟化
点付近まで温度が上昇するため、β型結晶のα型結晶へ
の転移は避けられず圧電機能を大きく低下させている。
本発明はこれ等の欠点を除去するためになされたもので
、あらかじめ球殻の一部分をなす支持体面にβ型結晶を
含む高分子圧電フィルムを一体化し、メッキ、真空蒸着
、スパッタリングなどの通常の製膜技術によって１７４
波長厚の音波吸収材を設けた後、球殻の一部分をなす支
持体面から音波吸収材を付着した球殻の一部分をなす形
状の高分子圧電フィルムを離脱することによって形成さ
れる高分子圧電凹面トランスデユーサの製造方法に関す
るものである。
、あらかじめ球殻の一部分をなす支持体面にβ型結晶を
含む高分子圧電フィルムを一体化し、メッキ、真空蒸着
、スパッタリングなどの通常の製膜技術によって１７４
波長厚の音波吸収材を設けた後、球殻の一部分をなす支
持体面から音波吸収材を付着した球殻の一部分をなす形
状の高分子圧電フィルムを離脱することによって形成さ
れる高分子圧電凹面トランスデユーサの製造方法に関す
るものである。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。第１Ｉ！ｉ
！１ｌ（ａ−ｄ）は球殻の一部分をなす支持体面に高分
子圧電フィルムを一体化し、支持体面形状と同様な形状
を菌分子圧電フィルムに与えておき、通常の製膜技術、
例えばメッキ等によって１７４波長厚の音波吸収層を設
け、次いで支持体と高分子圧電フィルム間で剥離した場
合の実施例の断面図を示すものである。これ等の実施例
では球殻は円形に切りとった湾曲板であるので構造は中
心線に対して対称である。
！１ｌ（ａ−ｄ）は球殻の一部分をなす支持体面に高分
子圧電フィルムを一体化し、支持体面形状と同様な形状
を菌分子圧電フィルムに与えておき、通常の製膜技術、
例えばメッキ等によって１７４波長厚の音波吸収層を設
け、次いで支持体と高分子圧電フィルム間で剥離した場
合の実施例の断面図を示すものである。これ等の実施例
では球殻は円形に切りとった湾曲板であるので構造は中
心線に対して対称である。
第１図１ａｌは、支持体となる湾曲板（１）にあらかじ
め両表面にＸ ！ ＋３１を設けた１／４波長厚の高分
子圧電フィルム（２）を一体化した場合で、第１図−１
は一体化された高分子圧電フィルム（２）上にメッキ等
の通常の製膜技術によって１／４波長の厚さの無機物か
ら成る音波吸収材（４）をメッキによって設けたもので
、第１図１ｃｌは球殻の一部分をなす支持体即ち湾曲板
１）から高分子圧電フィルムを剥離したものを、第１図
１ｄｌは打ち抜き加工の工程によってプレス成形した状
態を示している。この場合、凹面側カ晋波放射面となる
。
め両表面にＸ ！ ＋３１を設けた１／４波長厚の高分
子圧電フィルム（２）を一体化した場合で、第１図−１
は一体化された高分子圧電フィルム（２）上にメッキ等
の通常の製膜技術によって１／４波長の厚さの無機物か
ら成る音波吸収材（４）をメッキによって設けたもので
、第１図１ｃｌは球殻の一部分をなす支持体即ち湾曲板
１）から高分子圧電フィルムを剥離したものを、第１図
１ｄｌは打ち抜き加工の工程によってプレス成形した状
態を示している。この場合、凹面側カ晋波放射面となる
。
次に員体的な実施例を説明する。動作させる超音波の鳩
波数は５． ＯＭＨｚ付近とし、材料５二は高分子圧電
フィルムとして一軸延伸のＰｖＦ、フィルムを、また電
極６二は良導電性の金を、モして１／４波長厚の音波吸
収材として銅をとり上げ焦点距離が７５諺の場合につい
て述べる。第１図１ａｌしたと同様の方法でまず球殻の
一部分をなす支持体面の曲率半径（ｒ）は焦点距離ｆの
２倍、即ちｒ−２ｆの関係より１５０箇とした。両表面
じ厚さ８００又の金電−（５）を低温スパッタで設けた
厚さ１３０μｍのあらかじめ分極されたＰｖＦ、フィル
ム（６）を球殻の一部分をなす凸面状の支持体面に一体
化或いは密着させ。
波数は５． ＯＭＨｚ付近とし、材料５二は高分子圧電
フィルムとして一軸延伸のＰｖＦ、フィルムを、また電
極６二は良導電性の金を、モして１／４波長厚の音波吸
収材として銅をとり上げ焦点距離が７５諺の場合につい
て述べる。第１図１ａｌしたと同様の方法でまず球殻の
一部分をなす支持体面の曲率半径（ｒ）は焦点距離ｆの
２倍、即ちｒ−２ｆの関係より１５０箇とした。両表面
じ厚さ８００又の金電−（５）を低温スパッタで設けた
厚さ１３０μｍのあらかじめ分極されたＰｖＦ、フィル
ム（６）を球殻の一部分をなす凸面状の支持体面に一体
化或いは密着させ。
背後（−音波吸収材の１／４波長厚の銅板（７）を、メ
ッキ一二よって設けた後、支持体面から離脱させ直径３
５ｍの円形狐；打ち抜いた１、そして第２図に示すよう
６；會轡放射面側の金電＆（５）（二接続した金属体（
１Ｂからアースを取り音波吸収材の銅板（７）からそれ
ぞれリード線ａの及び端子（９）を介して接続して集束
超音波の実験を行なった。却も、水を會場媒憤とし、焦
点付近Ｃ：ターゲットａ場として小球を置いて実験を行
なったところ、凹面トランスデューサとして電気音響変
換動作が正しく行なわれていることが確められた。なお
（＋２１ 、 ａ３１は絶縁体である。
ッキ一二よって設けた後、支持体面から離脱させ直径３
５ｍの円形狐；打ち抜いた１、そして第２図に示すよう
６；會轡放射面側の金電＆（５）（二接続した金属体（
１Ｂからアースを取り音波吸収材の銅板（７）からそれ
ぞれリード線ａの及び端子（９）を介して接続して集束
超音波の実験を行なった。却も、水を會場媒憤とし、焦
点付近Ｃ：ターゲットａ場として小球を置いて実験を行
なったところ、凹面トランスデューサとして電気音響変
換動作が正しく行なわれていることが確められた。なお
（＋２１ 、 ａ３１は絶縁体である。
第３図は実験結果の一例で、上記のよう≦ニして作成し
た凹面トランスデユーサαηの焦点付近でターゲットａ
樽をｃａ図）はＺ方向（−１Ｃｂ図）はＸ方向に移動さ
せながらそれぞれの移動距離■、乃に対するそれぞれの
超音波の反射強度ＱＢ及び（ハ）をプロットしたもので
ある。焦点距離７５諺の点＠あるいはＸ＝Ｏの点ａ鴨の
近傍で反射強度はターゲットの位置によって鋭い変化を
示しており、本発明による凹面トランスデユーサは優れ
たビームの集束特性を有するものであることがわかる。
た凹面トランスデユーサαηの焦点付近でターゲットａ
樽をｃａ図）はＺ方向（−１Ｃｂ図）はＸ方向に移動さ
せながらそれぞれの移動距離■、乃に対するそれぞれの
超音波の反射強度ＱＢ及び（ハ）をプロットしたもので
ある。焦点距離７５諺の点＠あるいはＸ＝Ｏの点ａ鴨の
近傍で反射強度はターゲットの位置によって鋭い変化を
示しており、本発明による凹面トランスデユーサは優れ
たビームの集束特性を有するものであることがわかる。
以上本発明は、所定の焦点距離によって決められる曲率
半径の凹面を別の支持体の凸面を転写し、順次メッキ、
注形な積ねることによって得られる高信頼性の高周波用
の高分子圧電凹面トランスデユーサの製造方法で成形す
ることＣ二よってすぐれた特性のものを得ることが出来
た。
半径の凹面を別の支持体の凸面を転写し、順次メッキ、
注形な積ねることによって得られる高信頼性の高周波用
の高分子圧電凹面トランスデユーサの製造方法で成形す
ることＣ二よってすぐれた特性のものを得ることが出来
た。
図はいずれも本発明方法を説明するもので、第１図（ａ
）ｗｃｄ）は製造手順を説明するトランスデユーサの断
面図、第２図及び第３図はその評価測定を説明する装置
及びトランスデユーサの断面図である。 （１１湾曲板 （２Ｘ６１ 高分子フィル
ム（３）（５） 電＠ （４Ｘ７）
背面吸音体代理人 弁理士 則 近 璽 佑 （ほか１名） 第 １ 図 （Ｑン
（Ｃ）（ｂ）（ｄ−］ 第 ２ 図
）ｗｃｄ）は製造手順を説明するトランスデユーサの断
面図、第２図及び第３図はその評価測定を説明する装置
及びトランスデユーサの断面図である。 （１１湾曲板 （２Ｘ６１ 高分子フィル
ム（３）（５） 電＠ （４Ｘ７）
背面吸音体代理人 弁理士 則 近 璽 佑 （ほか１名） 第 １ 図 （Ｑン
（Ｃ）（ｂ）（ｄ−］ 第 ２ 図
Claims (1)
- 球殻の一部分をなす支持体面Ｃ１７４波長の厚さの高分
子圧電フィルムを一体化する工程と、該一体化された高
分子圧電フィルム上−二極膜技術ｉ：よって１／４波長
の厚さの音波吸収材を設ける工程と、上記球殻の一部分
をなす支持体から、高分子圧電フィルムを除去する工程
とを具備した高分子圧電凹面トランスデユーサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036583A JPS58154995A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 高分子圧電凹面トランスデユ−サの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036583A JPS58154995A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 高分子圧電凹面トランスデユ−サの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154995A true JPS58154995A (ja) | 1983-09-14 |
Family
ID=12473788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036583A Pending JPS58154995A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 高分子圧電凹面トランスデユ−サの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154995A (ja) |
-
1982
- 1982-03-10 JP JP57036583A patent/JPS58154995A/ja active Pending
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