JPS60235600A - 超音波探触子とその製造方法 - Google Patents
超音波探触子とその製造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
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- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は超音波探触子とその製造方法に関する。
（ロ）従来技術
一般に、リニア走査形の超音波探触子においては、アレ
イ状に配列された多数の圧電素子を備え、これらの圧電
素子の表面に被検体との音響整合用の整合層か、また圧
電素子の背面に超音波吸収用の背面層かそれぞれ設けら
れる。圧電素子については、これらの各ピッチ間隔を狭
くすることにより超音波ビームの走査線密度を向上させ
るとともに、圧電素子の厚み振動の単モート化を図り、
サイトローブの発生を抑えるようにした構造のものか広
く採用されている。整合層については圧電素子と被検体
との音響的整合をとるために、たとえば二層構造の場合
、圧電素子側の第１整合層では１０〜２０ Ｘ １０６
鞘 Ｓ、被検体側の第２整合層では３〜１０ｙ１０６％
・Ｓの音響インピーダンスが要求され、このため第１整
合層には石英ガラス等か、また、第２整合層にはエポキ
シ樹脂等がそれぞれ選定使用されている。一方、整合層
の構造上からは圧電素子と同じく短冊状にカッティング
したアレイ配列とするのが音響特性上好筐しいが、上記
のようにガラスを整合層に用いるものではこれを細かく
カッティングすることは加工上極めて困難である。この
ため従来の整合層は、各層とも１つの基板を個々の圧電
素子に対して共通に接合する構造が採られている。とこ
ろがこのような構造のものでは圧電素子が励振されたと
きにクロストークが発生し、分解能が低下してアレイ配
列した圧電素子の性能か充分に発揮されないという不具
合がある。
イ状に配列された多数の圧電素子を備え、これらの圧電
素子の表面に被検体との音響整合用の整合層か、また圧
電素子の背面に超音波吸収用の背面層かそれぞれ設けら
れる。圧電素子については、これらの各ピッチ間隔を狭
くすることにより超音波ビームの走査線密度を向上させ
るとともに、圧電素子の厚み振動の単モート化を図り、
サイトローブの発生を抑えるようにした構造のものか広
く採用されている。整合層については圧電素子と被検体
との音響的整合をとるために、たとえば二層構造の場合
、圧電素子側の第１整合層では１０〜２０ Ｘ １０６
鞘 Ｓ、被検体側の第２整合層では３〜１０ｙ１０６％
・Ｓの音響インピーダンスが要求され、このため第１整
合層には石英ガラス等か、また、第２整合層にはエポキ
シ樹脂等がそれぞれ選定使用されている。一方、整合層
の構造上からは圧電素子と同じく短冊状にカッティング
したアレイ配列とするのが音響特性上好筐しいが、上記
のようにガラスを整合層に用いるものではこれを細かく
カッティングすることは加工上極めて困難である。この
ため従来の整合層は、各層とも１つの基板を個々の圧電
素子に対して共通に接合する構造が採られている。とこ
ろがこのような構造のものでは圧電素子が励振されたと
きにクロストークが発生し、分解能が低下してアレイ配
列した圧電素子の性能か充分に発揮されないという不具
合がある。
（ハ） 目的
本発明は従来のかかる問題点を解決し、音響的整合性を
損なわず、しかもアレイ配列された圧電素子の特性か充
分発揮できる整合層を形成し、これによって音響特性の
優れた超音波探触子を提供することを目的とする。
損なわず、しかもアレイ配列された圧電素子の特性か充
分発揮できる整合層を形成し、これによって音響特性の
優れた超音波探触子を提供することを目的とする。
に）構成
本発明の超音波探触子はアレイ状に配列された複数個の
圧電素子とこの圧電素子の表面に設けられた整合層とを
備え、少なくとも圧電素子側の１つの整合層はガラス基
板上にニッケル・クロム合金、アルミニウムなどの金属
層を櫛歯状に形成し、かつ、各金属層のアレイ配列方向
の幅を前記各圧電素子のピッチ幅よりも小さく設定して
構成されていることを特徴としている。また、この超音
波探触子の製作にあたってはガラス基板を準備し、この
ガラス基板上にフォトエツチング法を適用してニッケル
・クロム合金、アルミニウムなどの金属層を櫛歯状に形
成し、これにより得られた整合層をアレイ状に配列され
た複数個の各圧電素子にわたって共通に接着することを
特徴としている。
圧電素子とこの圧電素子の表面に設けられた整合層とを
備え、少なくとも圧電素子側の１つの整合層はガラス基
板上にニッケル・クロム合金、アルミニウムなどの金属
層を櫛歯状に形成し、かつ、各金属層のアレイ配列方向
の幅を前記各圧電素子のピッチ幅よりも小さく設定して
構成されていることを特徴としている。また、この超音
波探触子の製作にあたってはガラス基板を準備し、この
ガラス基板上にフォトエツチング法を適用してニッケル
・クロム合金、アルミニウムなどの金属層を櫛歯状に形
成し、これにより得られた整合層をアレイ状に配列され
た複数個の各圧電素子にわたって共通に接着することを
特徴としている。
（ホ）実施例
以下、本発明を図面に示す一実施例に基ついて詳細に説
明する。
明する。
第１図はこの実施例の超音波探触子の側断面図、第２図
は第１図の■−■線ＫＧう断面図である。
は第１図の■−■線ＫＧう断面図である。
この実施例の超音波探触子１はアレイ状に配列された複
数個の圧電素子２を備える。すなわち各圧電素子２は所
定の空隙４を存して互いに並列配置されている。−また
、各圧電素子２はチタン酸ジルコン酸鉛ＰＺＴなどの圧
電基板６の対向主表面上に電極８ａ、８ｂを形成して構
成されている。これらの圧電素子２の表面（図上、上側
）には音響整合用の第］と第２の各整合層１０，１２、
音響レンズ１４が順次積層され、捷だ、圧電素子２の背
面には超音波吸収用の背面層１６か設けられている。上
記第１．第２の各整合層１０．１２は共にλ波長近傍の
厚さを有する。また、第１整合層１０は第３図に示すよ
うに、石英ガラス系あるいはノリコン系のガラス基板１
８上にニッケル・クロム合金、アルミニウムなどの金属
層２０か所定の隙間２４を存して櫛歯状に形成されてお
り、各金属層２０のアレイ配列方向の幅ｄは各圧電素子
２のピッチ幅ｐよりも充分小さくなるように設定きれて
いる。また各金属層２０間の隙間２４にはエポキシ樹脂
等の接着剤（図示省略）か充填されている。一方、第２
整合層１２はエポキ／樹脂などでできた一つのプラスチ
ック板で構成される。
数個の圧電素子２を備える。すなわち各圧電素子２は所
定の空隙４を存して互いに並列配置されている。−また
、各圧電素子２はチタン酸ジルコン酸鉛ＰＺＴなどの圧
電基板６の対向主表面上に電極８ａ、８ｂを形成して構
成されている。これらの圧電素子２の表面（図上、上側
）には音響整合用の第］と第２の各整合層１０，１２、
音響レンズ１４が順次積層され、捷だ、圧電素子２の背
面には超音波吸収用の背面層１６か設けられている。上
記第１．第２の各整合層１０．１２は共にλ波長近傍の
厚さを有する。また、第１整合層１０は第３図に示すよ
うに、石英ガラス系あるいはノリコン系のガラス基板１
８上にニッケル・クロム合金、アルミニウムなどの金属
層２０か所定の隙間２４を存して櫛歯状に形成されてお
り、各金属層２０のアレイ配列方向の幅ｄは各圧電素子
２のピッチ幅ｐよりも充分小さくなるように設定きれて
いる。また各金属層２０間の隙間２４にはエポキシ樹脂
等の接着剤（図示省略）か充填されている。一方、第２
整合層１２はエポキ／樹脂などでできた一つのプラスチ
ック板で構成される。
なお、２２ａ、２２ｂは圧電素子２の各電極Ｑａ。
８ｂに接続されたリード線である。
次に、この超音波探触子２の製造方法について説明する
。
。
まず、ＰＺＴなどの圧電親基板の対向面上に電極とＩＪ
−）線２２ ａ、２２１）を設けてなる圧電振動板を準
備し、この圧電振動板を背面層１６に固着する。次いで
、この圧電振動板を砥石で所定の間隔ごとにカッティン
グし、これによって、アレイ配列された各圧電素子２を
形成する。一方、第１整合層１０は、第４図に示すよう
な工程により製作する。この第１整合層１０は基本的に
はフォトエツチング法を適用して形成される。すなわち
、石英ガラス系やノリコン系のガラス基板１８を準備し
く工程■）、このガラス基板１Ｂの表面全体に、＝：１
．７ケル クロム合金、アルミニウムなどの金鵬膜を蒸
着する（工程ＩＩ ）。この蒸着に代え化学めっき、ス
パツタリング等を適用して金属膜を形成してもよい。次
いでこの金属膜全面にわたってレジスト膜を塗布し、こ
れを乾燥させる（工程ＩＩＩ）。続いて、形成すべき金
属層２０間の隙間２４に合せたマスクをレジスト膜上に
配置し、位置合せを行なった後、露光しレジスト膜を感
光させる（工程■）。感光した部分のレジスト膜は硬化
するので、次いでこれを現象するとマスクで遮光された
部分、すなわち隙間２４となる位置でのレジスト膜は溶
解し、金属層２０となる位置でのレジスト膜のみ残存す
る（工程Ｖ）。引き続いて、感光されて残存したレジス
ト膜を焼付けして安定させてから、全体に腐食液を吹き
つける。これによりレジスト膜のなくなった個所の金属
膜がエツチングされる（工程■）。次に、残存するレジ
スト膜を溶解除去すると、ガラス基板１８上に所定の隙
間２４を存する金属層２ｏが形成されることになる。但
し、上記工程を一度行なっただけでは充分な厚さの金属
層２０が得られないので、工程Ｈ〜工程■まで複数回繰
返される。このようにして、得られた第１整合層１０は
、ガラス基板１８を各圧電素子２にわたって共通に接着
し、また、金属層２０間の隙間２４にはエポキシ樹脂な
どの接着剤を充填する。そして、この上に第２整合層１
２を接合し、さらに、第２整合層１２の上に音響レンズ
１４を設ける。
−）線２２ ａ、２２１）を設けてなる圧電振動板を準
備し、この圧電振動板を背面層１６に固着する。次いで
、この圧電振動板を砥石で所定の間隔ごとにカッティン
グし、これによって、アレイ配列された各圧電素子２を
形成する。一方、第１整合層１０は、第４図に示すよう
な工程により製作する。この第１整合層１０は基本的に
はフォトエツチング法を適用して形成される。すなわち
、石英ガラス系やノリコン系のガラス基板１８を準備し
く工程■）、このガラス基板１Ｂの表面全体に、＝：１
．７ケル クロム合金、アルミニウムなどの金鵬膜を蒸
着する（工程ＩＩ ）。この蒸着に代え化学めっき、ス
パツタリング等を適用して金属膜を形成してもよい。次
いでこの金属膜全面にわたってレジスト膜を塗布し、こ
れを乾燥させる（工程ＩＩＩ）。続いて、形成すべき金
属層２０間の隙間２４に合せたマスクをレジスト膜上に
配置し、位置合せを行なった後、露光しレジスト膜を感
光させる（工程■）。感光した部分のレジスト膜は硬化
するので、次いでこれを現象するとマスクで遮光された
部分、すなわち隙間２４となる位置でのレジスト膜は溶
解し、金属層２０となる位置でのレジスト膜のみ残存す
る（工程Ｖ）。引き続いて、感光されて残存したレジス
ト膜を焼付けして安定させてから、全体に腐食液を吹き
つける。これによりレジスト膜のなくなった個所の金属
膜がエツチングされる（工程■）。次に、残存するレジ
スト膜を溶解除去すると、ガラス基板１８上に所定の隙
間２４を存する金属層２ｏが形成されることになる。但
し、上記工程を一度行なっただけでは充分な厚さの金属
層２０が得られないので、工程Ｈ〜工程■まで複数回繰
返される。このようにして、得られた第１整合層１０は
、ガラス基板１８を各圧電素子２にわたって共通に接着
し、また、金属層２０間の隙間２４にはエポキシ樹脂な
どの接着剤を充填する。そして、この上に第２整合層１
２を接合し、さらに、第２整合層１２の上に音響レンズ
１４を設ける。
このように形成された超音波探触子１では各圧電素子１
２から放射された超音波のうち、被検体方向（第１．第
２図の上方向）へ放射された超音波は第１整合層１０を
そのまま通過するが、これと直交するアレイ配列方向に
放射された超音波は第１整合層１０の各金属層２０か隙
間２４により分離されているため音響インピーダンスか
差異し、音か減衰される。この事情は被検体からの反射
波を受波する場合も同様である。従って、各圧電素子２
は実質的にそれぞれ独立して機能し、相互のクロストー
クか低減され、また、サイドロープの発生か抑えられる
。
２から放射された超音波のうち、被検体方向（第１．第
２図の上方向）へ放射された超音波は第１整合層１０を
そのまま通過するが、これと直交するアレイ配列方向に
放射された超音波は第１整合層１０の各金属層２０か隙
間２４により分離されているため音響インピーダンスか
差異し、音か減衰される。この事情は被検体からの反射
波を受波する場合も同様である。従って、各圧電素子２
は実質的にそれぞれ独立して機能し、相互のクロストー
クか低減され、また、サイドロープの発生か抑えられる
。
（へ）効果
以上のように本発明によれば、整合層はアレイ配列され
た圧電素子のピッチ間隔よりも細かいアレイ配列構成と
することができるので、各圧電素子は独立して機能し、
個々の特性が充分に発揮される。つ１す、従来よりもク
ロストークか低減され、サイトローブも小さくなるので
良質な診断画像が得られる。また、近年は分解能向上の
ため高周波化の傾向にあるか、この場合、振動子の厚み
が周波数に依存するので、振動子の厚みか薄くなる。従
って、整合層も４波長とするには薄くせねばならないが
、本発明はこれについても対処できる。さらに、圧電素
子に振動異方向性をもつチタン酸鉛系の素材を使用すれ
ばさらに良好な効果を示す。
た圧電素子のピッチ間隔よりも細かいアレイ配列構成と
することができるので、各圧電素子は独立して機能し、
個々の特性が充分に発揮される。つ１す、従来よりもク
ロストークか低減され、サイトローブも小さくなるので
良質な診断画像が得られる。また、近年は分解能向上の
ため高周波化の傾向にあるか、この場合、振動子の厚み
が周波数に依存するので、振動子の厚みか薄くなる。従
って、整合層も４波長とするには薄くせねばならないが
、本発明はこれについても対処できる。さらに、圧電素
子に振動異方向性をもつチタン酸鉛系の素材を使用すれ
ばさらに良好な効果を示す。
図面は本発明の実施例を示し、第１図は超音波探触子の
側断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第
３図は第１整合層の一部を示す斜視図、第４図は第１整
合層の形成方法を説明するだめの工程図である。 １・・超音波探触子、２・圧電素子、１０・・第１゛″
−１１・出 願 人 株式会社島津製作所代 理 人
弁理士岡田和秀 第１図 １ ■ｍ。 １ 第２図 〜＼ 第３図 埠 第４！ □ｊ荏 □□□□−−］ □□□□−」 ニ泪 閣 一■ −■
側断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第
３図は第１整合層の一部を示す斜視図、第４図は第１整
合層の形成方法を説明するだめの工程図である。 １・・超音波探触子、２・圧電素子、１０・・第１゛″
−１１・出 願 人 株式会社島津製作所代 理 人
弁理士岡田和秀 第１図 １ ■ｍ。 １ 第２図 〜＼ 第３図 埠 第４！ □ｊ荏 □□□□−−］ □□□□−」 ニ泪 閣 一■ −■
Claims (1)
- （１） アレイ状に配列された複数個の圧電素子とこの
圧電素子の表面に設けられた整合層とを備え、少なくと
も圧電素子側の１つの整合層はガラス基板上にニッケル
・クロム合金、アルミニウムなどの金属層を櫛歯状に形
成し、かつ、各金属層のアレイ配列方向の幅を前記各圧
電素子のピッチ幅よりも小さく設定して構成されている
ことを特徴とする超音波探触子。 ｔ２） ｆｊ ラス基板を準備し、このガラス基板上に
フォトエツチング法を適用してニッケル・クロム合金、
アルミニウムなどの金属層を櫛歯状に形成し、これによ
り得られた整合層をアレイ状に配列された複数個の各圧
電素子にわたって共通に接着するとさを特徴とする超音
波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9261384A JPS60235600A (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 超音波探触子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9261384A JPS60235600A (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 超音波探触子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60235600A true JPS60235600A (ja) | 1985-11-22 |
Family
ID=14059283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9261384A Pending JPS60235600A (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 超音波探触子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60235600A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261500A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-18 | Omron Tateisi Electronics Co | 超音波探触子 |
| US6917139B2 (en) * | 2000-12-05 | 2005-07-12 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Film bulk acoustic resonator |
| WO2012011243A1 (en) * | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Acoustic wave detector and acoustic wave measurement apparatus |
| WO2020004097A1 (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波センサー |
-
1984
- 1984-05-08 JP JP9261384A patent/JPS60235600A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261500A (ja) * | 1985-09-12 | 1987-03-18 | Omron Tateisi Electronics Co | 超音波探触子 |
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