JPS60112399A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents
超音波探触子の製造方法Info
- Publication number
- JPS60112399A JPS60112399A JP21997083A JP21997083A JPS60112399A JP S60112399 A JPS60112399 A JP S60112399A JP 21997083 A JP21997083 A JP 21997083A JP 21997083 A JP21997083 A JP 21997083A JP S60112399 A JPS60112399 A JP S60112399A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- matching layer
- matching
- ultrasonic probe
- layers
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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】
本発明は、電気音響変換手段として圧電セラミックを用
いた超音波診断装ｆｌ用探触子の製造方法に関するもの
である。
いた超音波診断装ｆｌ用探触子の製造方法に関するもの
である。
超音波診断装置に用いられ超音波探触子には距離方向の
感度及び分解能を向上させるために広帯域でかつ低損失
、低リップルであることが要求されてｂる。ポリ弗化ビ
ニＩＪ ｆンなどの高分子圧電材料で形成された振動子
本体を有する超音波探触子では人体及び水などの被検体
と良好な音響インピーダンス整合が得られ周波数帯域幅
を広く設定することができるが、その反面電気音響変換
効率特に送信時におりる電気音響変換効率が低いという
致命的な欠点がある。そのため、圧電セラミックスを振
動子本体として用い、単層あるいは複数層の音響インピ
ーダンス整合層を有する超音波探触子が一般に用いられ
ている。
感度及び分解能を向上させるために広帯域でかつ低損失
、低リップルであることが要求されてｂる。ポリ弗化ビ
ニＩＪ ｆンなどの高分子圧電材料で形成された振動子
本体を有する超音波探触子では人体及び水などの被検体
と良好な音響インピーダンス整合が得られ周波数帯域幅
を広く設定することができるが、その反面電気音響変換
効率特に送信時におりる電気音響変換効率が低いという
致命的な欠点がある。そのため、圧電セラミックスを振
動子本体として用い、単層あるいは複数層の音響インピ
ーダンス整合層を有する超音波探触子が一般に用いられ
ている。
圧電セラミック振動子と被検体（人体、水）との間に１
つの整合層を有する探触子におしては比帯域幅４０％
程度が得られ、２重の整合層を有する探触子におしては
比帯域幅約７０ ％、３重の整合層を有する探触子にお
いては比帯域幅約９０チが得られる。次に３重の整合層
を有する超音波探触子の一例を第１図に示し、以下この
３重整合層を有する超音波探触子を例にと夛、音響整合
層を振動子本体に形成した超音波探触子の製造方法につ
いて述べる。
つの整合層を有する探触子におしては比帯域幅４０％
程度が得られ、２重の整合層を有する探触子におしては
比帯域幅約７０ ％、３重の整合層を有する探触子にお
いては比帯域幅約９０チが得られる。次に３重の整合層
を有する超音波探触子の一例を第１図に示し、以下この
３重整合層を有する超音波探触子を例にと夛、音響整合
層を振動子本体に形成した超音波探触子の製造方法につ
いて述べる。
従来、あらかじめ厚み方向に分極処理された圧電セラミ
ック振動子本体１０を、後方に抜は出た超音波を吸収し
、さらに振動子保持の機能を有するバッキング１４の上
に接着する。振動子ｌＯは周知の如く主面が平行平面研
磨され、その主面に電極１５．１６が形成されておシ、
バッキング１４に接着する前に、振動子単体の２分の１
波長反共振周波数ｆａ１共振周波数ｆｒが測定される。
ック振動子本体１０を、後方に抜は出た超音波を吸収し
、さらに振動子保持の機能を有するバッキング１４の上
に接着する。振動子ｌＯは周知の如く主面が平行平面研
磨され、その主面に電極１５．１６が形成されておシ、
バッキング１４に接着する前に、振動子単体の２分の１
波長反共振周波数ｆａ１共振周波数ｆｒが測定される。
次に第１整合層１工を振動子１０の音場側に接着する。
このときとの単一整合層のついた振動子は、２重モード
振動子となり、２つの共振が検出される。整合層１１の
厚さはあらかじめ厚く設定されておシ、この２つの共振
周波数とあらかじめ測定しておいた振動子本体ＪＯの２
分の１波長共振周波数ｆｒの位置関係を基単にして、整
合層１１のの上に第２詰合層１２を形成する。このとき
２重整合層のついた振動子が得られるわけであるが、こ
の振動子は３重モード振動子となシ３つの共振が検出さ
れる。このときも同様に振動子本体ｌＯの２分の１波長
共振周波数ｆ、と３つの共振の位置関係を基準に、研磨
加工によシ整合層１２の最適な厚みが実現される。最後
に整合層１２の上に第３層合層１３が形成され、この３
重整合層の付いた振動子は４重モード振動子となり４つ
の共振が検出される。このときも、前記ｆｒ と４つの
共振の位置関係を基準にして、最適な整合層の厚みが研
磨によシ実現されていた。
振動子となり、２つの共振が検出される。整合層１１の
厚さはあらかじめ厚く設定されておシ、この２つの共振
周波数とあらかじめ測定しておいた振動子本体ＪＯの２
分の１波長共振周波数ｆｒの位置関係を基単にして、整
合層１１のの上に第２詰合層１２を形成する。このとき
２重整合層のついた振動子が得られるわけであるが、こ
の振動子は３重モード振動子となシ３つの共振が検出さ
れる。このときも同様に振動子本体ｌＯの２分の１波長
共振周波数ｆ、と３つの共振の位置関係を基準に、研磨
加工によシ整合層１２の最適な厚みが実現される。最後
に整合層１２の上に第３層合層１３が形成され、この３
重整合層の付いた振動子は４重モード振動子となり４つ
の共振が検出される。このときも、前記ｆｒ と４つの
共振の位置関係を基準にして、最適な整合層の厚みが研
磨によシ実現されていた。
このように、多重モード振動子の共振周波数を規準に各
整合１ｖｉ！ｌｌ、１２．１３の厚みを研磨により仕上
げることは確実な方法ではあるが多大の工数がかがシ必
然的に極めて高価なものになる。また研磨に熟錬を要す
るといった欠点がある。さらに超音波ハノンスの応答特
性を良くするために、バッキング材料に音響インピーダ
ンス密度がかな力大きく、かつ損失の大きな材料を用い
ることが通常行なわれているが、このような場合前記多
重共振の共振ピークがなまってしまｂ共振周波数が不明
瞭になってしまい、このため共振周波数の検出に時間が
かかり量産性に乏しいといった欠点がある。
整合１ｖｉ！ｌｌ、１２．１３の厚みを研磨により仕上
げることは確実な方法ではあるが多大の工数がかがシ必
然的に極めて高価なものになる。また研磨に熟錬を要す
るといった欠点がある。さらに超音波ハノンスの応答特
性を良くするために、バッキング材料に音響インピーダ
ンス密度がかな力大きく、かつ損失の大きな材料を用い
ることが通常行なわれているが、このような場合前記多
重共振の共振ピークがなまってしまｂ共振周波数が不明
瞭になってしまい、このため共振周波数の検出に時間が
かかり量産性に乏しいといった欠点がある。
本発明は従来のこのような欠点を解消するためになされ
たものであシ、量産性に優れ高性能かつ低廉価の超音波
探触子を提供することを目的とするものである。本発明
の超音波探触子は整合層のうち少なくとも一つは高分子
材料を用いる。この高分子材料をキャスティング法（溶
液流延法・溶融押出法）あるいｔまカレンダー等の方法
によシ、圧電セラミック振動子本体１（＋の共振周波数
ｆｒに対して４分の１波長近傍となるように均一の厚み
を有する薄膜シートを形成し、その後隣接する整合層と
前記同一の高分子材料を用いて接着することにより、整
合層の片面研磨という極めてやつかｂでかつ熟錬を要す
る工程を省略して製造することができるという優れた特
性を有するものである。また、高分子材料以外にも結晶
化ガラス及びセラミックスは同様にキャスティング法、
カレンダー法により均一な厚みを有する薄膜シートか、
可能であシ、一般のガラスも溶融した錫を用いることに
より高精度でかつ均−人薄膜シートが製造可能であり、
本発明の製造方法ではこれらの材料も容易に利用可能で
ある。
たものであシ、量産性に優れ高性能かつ低廉価の超音波
探触子を提供することを目的とするものである。本発明
の超音波探触子は整合層のうち少なくとも一つは高分子
材料を用いる。この高分子材料をキャスティング法（溶
液流延法・溶融押出法）あるいｔまカレンダー等の方法
によシ、圧電セラミック振動子本体１（＋の共振周波数
ｆｒに対して４分の１波長近傍となるように均一の厚み
を有する薄膜シートを形成し、その後隣接する整合層と
前記同一の高分子材料を用いて接着することにより、整
合層の片面研磨という極めてやつかｂでかつ熟錬を要す
る工程を省略して製造することができるという優れた特
性を有するものである。また、高分子材料以外にも結晶
化ガラス及びセラミックスは同様にキャスティング法、
カレンダー法により均一な厚みを有する薄膜シートか、
可能であシ、一般のガラスも溶融した錫を用いることに
より高精度でかつ均−人薄膜シートが製造可能であり、
本発明の製造方法ではこれらの材料も容易に利用可能で
ある。
以下、実施例に基すき本発明について詳述する。
本発明の一実施例として厚みたて結合係数ｋｌ＝０．５
６、比誘電率ε８．／ε。＝７４０ のジルコン・チタ
ン酸鉛系正直セラミックスを振動子本体１０に、第１整
合層１１ として音響インピーダンス密度が１ ｓ、ｓ
Ｘ ］ ０６Ｋｇ／ ｓ−一の結晶化ガラス、第２整
合層１２として音響インピーダンス密度が４．５Ｘ１０
’Ｋｙ／ ｓ・ｎ＋’のエポキシ樹脂、第３整合層１３
として音響インピーダンス密度が２．ｏ Ｘ １０’
Ｋｙ／ｓ −ｒｒ？のウレタン樹脂、バッキング１４と
して音響インピーダンス密ｖ４．２ Ｘ １０６に９／
６ 、 ｍ’のエポキシ樹脂を用すた中心周波数３．
５ＭＨｚの超音波探触子について説明する。
６、比誘電率ε８．／ε。＝７４０ のジルコン・チタ
ン酸鉛系正直セラミックスを振動子本体１０に、第１整
合層１１ として音響インピーダンス密度が１ ｓ、ｓ
Ｘ ］ ０６Ｋｇ／ ｓ−一の結晶化ガラス、第２整
合層１２として音響インピーダンス密度が４．５Ｘ１０
’Ｋｙ／ ｓ・ｎ＋’のエポキシ樹脂、第３整合層１３
として音響インピーダンス密度が２．ｏ Ｘ １０’
Ｋｙ／ｓ −ｒｒ？のウレタン樹脂、バッキング１４と
して音響インピーダンス密ｖ４．２ Ｘ １０６に９／
６ 、 ｍ’のエポキシ樹脂を用すた中心周波数３．
５ＭＨｚの超音波探触子について説明する。
振動子１０は平行平面研磨によｐ仕上げられＡｕ／Ｃｒ
蒸着電極１５．１６が形成され共振周波数３．５ＭＨ
ｚである。各整合層１１．１２．１３は最終的には何れ
も３．５ＭＨ２に対して４分の１波長となるように厚み
が定められる。整合層１１はキャスティング法によシ平
行平面に仕上げられ厚みは０．２９５±０．０５ Ｍ、
整合層１２はあらかじめ表面処理されたキャリアフィル
ムの上に、ドクターブレードを用込たキャスティング法
よシ液状のエポキシ樹脂を均一な厚さ０１７９±０．０
４關の薄膜シートを形成し、硬化した後エポキシ樹脂の
上に整合層】３となるウレタン樹脂を０．１１８±０．
０４闘の厚さに薄膜シートを形成した。ウレタン樹脂が
十分固化した後、キャリ７フイルムから剥離させ整合層
３２．１３を同時に形成した。そして、どのようにして
作製した整合層１２．１３を第１整合層１１に、整合層
１２と同一エポキシ樹脂を用すて接着して、３重整合層
形超音波探触子が得られるわけである。本実施例におけ
るエポキシ樹脂接着層１７の厚みは約７μｍであるが、
一定の条件（温度、加圧力、時間など）下で接着を行う
ことにょシ接着層の厚みはほとんど一定にすることがで
きあらかじめ接着層の厚さを考慮して設計可能である。
蒸着電極１５．１６が形成され共振周波数３．５ＭＨ
ｚである。各整合層１１．１２．１３は最終的には何れ
も３．５ＭＨ２に対して４分の１波長となるように厚み
が定められる。整合層１１はキャスティング法によシ平
行平面に仕上げられ厚みは０．２９５±０．０５ Ｍ、
整合層１２はあらかじめ表面処理されたキャリアフィル
ムの上に、ドクターブレードを用込たキャスティング法
よシ液状のエポキシ樹脂を均一な厚さ０１７９±０．０
４關の薄膜シートを形成し、硬化した後エポキシ樹脂の
上に整合層】３となるウレタン樹脂を０．１１８±０．
０４闘の厚さに薄膜シートを形成した。ウレタン樹脂が
十分固化した後、キャリ７フイルムから剥離させ整合層
３２．１３を同時に形成した。そして、どのようにして
作製した整合層１２．１３を第１整合層１１に、整合層
１２と同一エポキシ樹脂を用すて接着して、３重整合層
形超音波探触子が得られるわけである。本実施例におけ
るエポキシ樹脂接着層１７の厚みは約７μｍであるが、
一定の条件（温度、加圧力、時間など）下で接着を行う
ことにょシ接着層の厚みはほとんど一定にすることがで
きあらかじめ接着層の厚さを考慮して設計可能である。
接着後の最終的な音響整合層の厚みは、通過帯域内に大
きなリップルを生ぜしめないために、設計値からのずれ
を少なくとも５チ以内にしなければならない。本製造方
法ではキャスティング法あるいはこれと同等かそれ以上
の精度を有するカレンダー法を有効に利用しているため
、設計値からのずれを５チ以内とすることは極めて容易
に達成できる。また、整合層と整合層の間に典雅の音響
インピーダンスを有する接着層が全く介在しないため良
好な特性を有する超音波探触子が得られるわけである。
きなリップルを生ぜしめないために、設計値からのずれ
を少なくとも５チ以内にしなければならない。本製造方
法ではキャスティング法あるいはこれと同等かそれ以上
の精度を有するカレンダー法を有効に利用しているため
、設計値からのずれを５チ以内とすることは極めて容易
に達成できる。また、整合層と整合層の間に典雅の音響
インピーダンスを有する接着層が全く介在しないため良
好な特性を有する超音波探触子が得られるわけである。
尚、本実施例においてガラスでできた第１整合層１１
と圧電セラミック振動子１０とは、整合層１２との接着
前に、超音波溶着法によυ接着を行った。
と圧電セラミック振動子１０とは、整合層１２との接着
前に、超音波溶着法によυ接着を行った。
次に本製造法に基ずく探触子を水面につけて、水面下３
儒のところにあるＡ／’ブロックに向けて超音波を送信
し、反射し工返ってくる超音波を同一探触子で受信する
ことによυ、往復挿入損失特性を測定した。その特性を
第２図に実線で示す。
儒のところにあるＡ／’ブロックに向けて超音波を送信
し、反射し工返ってくる超音波を同一探触子で受信する
ことによυ、往復挿入損失特性を測定した。その特性を
第２図に実線で示す。
また、点線で示した特性は従来の整合層を片面研磨する
ことによって得られた超音波探触子の往復」１１１人損
失特性である。まったく同等の特性が得られていること
が明らかである。３Ｎυ外に２層あるいは単層の整合層
を有する超音波探触子に対しても本製造方法がそのまま
適用できることは言う１でもない。
ことによって得られた超音波探触子の往復」１１１人損
失特性である。まったく同等の特性が得られていること
が明らかである。３Ｎυ外に２層あるいは単層の整合層
を有する超音波探触子に対しても本製造方法がそのまま
適用できることは言う１でもない。
以上詳述した如く本発明は極めて安価に高性能の超音波
探触子全行ることができ工業的制置も多大である。
探触子全行ることができ工業的制置も多大である。
第１図は３重整合層形超音波探触子の構成図、第２図は
従来及び本発明の製造方法を用い大探触子の往復挿入損
失特性図。 図において、１０は圧電セラミック振動子本体、１１．
１２．１３は整合層、１４はバッキング、１５゜１６は
電極、１７は接着層。 第１図 １７ 第２図 Ｊ１ζ１ ラ１５ε 数 （ＫＨｚ）
従来及び本発明の製造方法を用い大探触子の往復挿入損
失特性図。 図において、１０は圧電セラミック振動子本体、１１．
１２．１３は整合層、１４はバッキング、１５゜１６は
電極、１７は接着層。 第１図 １７ 第２図 Ｊ１ζ１ ラ１５ε 数 （ＫＨｚ）
Claims (1)
- 圧電セラミック振動子本体の上に少なくとも１層以上の
音響整合層を形成する超音波探触子の製造方法において
、音響整合層はあらかじめ前記圧電セラミック振動子本
体自身の共振周波数に対して４分の１波長近傍の均一な
厚さを有する薄膜シートに形成し、前記音響整合層のう
ち少なくとも１つは高分子材料を用い、この高分子利料
ででき
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21997083A JPS60112399A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 超音波探触子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21997083A JPS60112399A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 超音波探触子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112399A true JPS60112399A (ja) | 1985-06-18 |
Family
ID=16743877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21997083A Pending JPS60112399A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 超音波探触子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60112399A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016136365A1 (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147397A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-11 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe |
| JPS58171665A (ja) * | 1982-04-01 | 1983-10-08 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子の製造方法 |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP21997083A patent/JPS60112399A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147397A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-11 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe |
| JPS58171665A (ja) * | 1982-04-01 | 1983-10-08 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016136365A1 (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置 |
| JPWO2016136365A1 (ja) * | 2015-02-27 | 2017-12-07 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6014898A (en) | Ultrasonic transducer array incorporating an array of slotted transducer elements | |
| JPS61144565A (ja) | 高分子圧電型超音波探触子 | |
| JPS60100950A (ja) | 超音波探触子 | |
| CA1252558A (en) | Ultrasonic transducer | |
| CN102130293A (zh) | 一种耐高温双层压电复合材料元器件制备方法 | |
| JPS60112399A (ja) | 超音波探触子の製造方法 | |
| JPS58175314A (ja) | 薄膜圧電振動子 | |
| US7030542B2 (en) | Composite piezoelectric body | |
| JPS60113599A (ja) | 超音波探触子 | |
| JP2791588B2 (ja) | 超音波探触子の製造方法 | |
| JPS60113600A (ja) | 超音波探触子アレイ | |
| JPS61195000A (ja) | 複合圧電体の製造方法 | |
| JPH0131728B2 (ja) | ||
| US4990818A (en) | Method of making a transducer from a boule of lithium tetraborate and transducer so made | |
| JPS6093899A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH049000B2 (ja) | ||
| CN218868611U (zh) | 一种压电复合陶瓷材料制作结构 | |
| WO2024130820A1 (zh) | 一种声学传感器声头及其制作方法 | |
| JPS60102098A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPS58170200A (ja) | 多層圧電トランスデュ−サとその製造方法 | |
| JPH10285694A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPS6098799A (ja) | 積層型超音波トランスデユ−サ | |
| JP2993811B2 (ja) | 超音波探触子の製造方法 | |
| JPH0211079B2 (ja) | ||
| JPH02200099A (ja) | 超音波送受波プローブ及びその製造方法 |