JPS6059899A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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Publication number
JPS6059899A
JPS6059899A JP58167433A JP16743383A JPS6059899A JP S6059899 A JPS6059899 A JP S6059899A JP 58167433 A JP58167433 A JP 58167433A JP 16743383 A JP16743383 A JP 16743383A JP S6059899 A JPS6059899 A JP S6059899A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
ultrasonic probe
plate
electrode pattern
insulating layer
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
Application number
JP58167433A
Other languages
English (en)
Inventor
Nagao Kaneko
金子 長雄
Kiyoko Ikeuchi
池内 潔子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58167433A priority Critical patent/JPS6059899A/ja
Publication of JPS6059899A publication Critical patent/JPS6059899A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods 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
    • B06B1/0622Methods 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)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、高分子圧′覗フィルムを振動子とする超音波
探触子に関する。
〔従来技術とその問題点〕
超音波診断、超音波探傷などの超音波を用いた映1 装
f+Qの超音波発・受信素子としては、例えばPbT+
Os、PZT&どの無機系圧N1体やボリブ化ビ −ニ
リデンなどの高分子圧電体振動子として用いられる。
特に高分子圧電体の場合は、ヤング率が小さく、振動の
減衰が大きいために5然機系圧電体に比較して短いパル
スを発・受信できる特長がある。このために、高分子圧
電体を用いて複数の単位超音波発・受信素子が配列され
てなる、いわゆるリニア・アレイ型超音波探触子におい
ては、PZTなとの無機系圧電体では必ず必要であった
圧電体素子の切断が不易”堤となり、一枚の連続した高
分子Tf電体に固有の電極を設けるだけで所期の機能を
達成することができる。即ちPZTなとの無機系圧電体
を用いたリニア・アレイ型超音波探触子は、第1図に示
す如(、市k (11、+2)を有する圧電体(3)全
支持材(4)に貼付した後、グイミングソウなどで必要
に応じた分割数まで分割している。この場合、分割時に
おいて、圧電体が割れたり、支持材から剥離したりする
などの問題金抱えるばかりでなく、作業性も著しく劣っ
ているなどの欠点がある。
−刃高分子圧電体の場合には、第2図に示す如く、電極
fl+ 、 (21金有する鵬分子圧電体(3)全支持
体(4)に貼付するだけで、PZTなどの無機系圧電体
を用いたリニア・アレイ減超音波探触子と同等の機能全
発揮することができる。
更に高分子圧電体は、固有音響インピーダンスがPZT
などの無機系圧電体に比較して小さい為、該高分子圧電
体よりも固有音響インピーダンスが大きく、かつ高分子
圧電体の発・受信する超音波波長の四分の1もしくはそ
の奇数倍の厚みのある中間基板(以下λ/4板という)
で音響動作面の反対!)1!lを裏打ちすることにより
更に効率よ(超音波を発・受信することが知ら1”して
いる(特開昭53−25390) この方法を高分子圧電体金柑いたリニアφアレイ型超音
波探触子に適用する場合は、第3図fa)に示すごとく
、音響動作面の電極(1)を短冊状に設置し、圧電体(
3)の非音響動作面の電極(2)全共通電極として設け
、更にこの面λ/4板(5)を介して支持体(4)全設
ける方法、もしくは、艶:3図fb)に示すごとく、音
響動作面の電極(1)を共通電極とし、圧電体(3)の
非音響動作面の電tM +21 ’lr短冊状とし、相
対する同形のλ/4板(5)ヲ介して支持体(4)ヲ設
ける方法が考えられる。高分子圧電体全円いたリニア・
アレイ型超音波探触子の製造に関しては、前述した第3
図(atの構成は簡単で容易に製造できるが、音響動作
側、即ち超音波診断装置においては被検体側(生体1則
)に圧電体の励振のため100〜600■程度の高゛セ
、圧パルスが印加されるため、万一の電気漏洩全考慮す
れば実用的とはいえない。このため、リニア・アレイ型
超音波探触子の構成においては、専ら、第3図(blに
示す超音波探触子が用いられている。この場合、超音波
探触子のλ/4板は、高分子圧電体に設置した短冊状電
極と同形状に分割されているため、([a音波探触子の
製造に際して短冊状電極とλ/4板との)くターン合せ
力;困離であったり、短冊状λ/4板の間隔にそって高
分子圧電体が変形しゃすくな・す、そのA吉憫告高分子
圧電体から発・受信する超音波が散乱し屓音波診断装置
の画像低下會招(などの問題が発生するなどの不都合が
生じている。
更に、第3)1ス(al 、 (blに示した超音波探
触子は、圧電体(3)上に固有の′市(・火)くターン
を形成してし)るだめ、この電極よりリード線を取り出
すのが極めて煩雑であり、例えば圧電体(3)上に真空
蒸着により全面に付与した電極を必要に応じて短冊状(
でエツチング加工した短冊状電極からリード線ヲ取り出
す際は、リード線全直接ハンダ付けで取り出すことは高
分子圧電体の軟化(170℃程度)や脱分極などで不可
能であり、例えば銀粉などの導電性粉末を接着剤などに
混合したドータイトペイントを用いてリード線を固着し
ながら取り出す方法がH]いられる。この方法は、短冊
状電極間の短絡を招いたり、リード線固着部分の剥離な
どリード線接続の信頼性を低下せしめるばかりでなく、
作業性の低下を招(などの問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は、高分子圧電体と固有電極パターンを有した絶
縁性のλ/4板を設けた超音波探触子に係るもので、上
述した被検体(生体) 1flllの電気漏洩の危険を
なくし、リード線の接続の信頼を改善せしめかつ製造コ
ストヲ下げ高分解能をもたらす超音波探触子を提供する
こと全目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、分1享してなる高分子圧電体の少くともいず
れか一方に薄膜状電極を形成し前記圧電体の音響’gT
)3作面の反対側に前記圧電体の固有音響インピータン
スより高くかつ使用する超音波の波長のほぼ四分の1あ
るいはその奇数倍の厚み金有するλ/4板を設け、かつ
該λ/4板上に固有の電極パターン金形成すること全特
徴としている。
本ボ明について第4図全周いて説明する。
高分子圧電体(3)の音響動作側にはl、i、Nl。
Crなどの金属薄膜電極(1)が蒸着法、スパッタ法あ
るいはメッキ法などにより全面に設けられており、対向
する非音響動作面には、予め固有な電極パターン(2)
を形成したλ/4板(5)が接着剤(図示せず)により
支持材(4)に貼付されている。この場合λ/4に設け
た固有な電極パターン(2)は、例えばS i 02 
、 A11t’sなどを主成分としたガラス基板やSi
C,Si3N4などの焼成基板もしくは絶縁体粉末全プ
ラスチックに混入して固有音響インピーダンスを高分子
圧電体よりも高くしたプラスチックス掻板上に固有な電
極パターンを得るために適宜マスクを施してAI!、’
A/、Ni、Cr などを真空蒸着、スパッター法、メ
ッキ法などにより設けるか直接該基板上に導電性ペース
トにスクリーン印刷などによって 缶、もしくはその後
必要に応じて焼成することによって設けることができる
。この結果高分子圧電体(3)は、被検体に直接もしく
は水などを媒介として接触する音響動作側″電極(1)
全共通電極即ち接地側電極とし、絶R注λ/4板(5)
上に設けた固有パターン電極(2)側を圧電体励振の為
の高電圧パルス印加電極とすることにより、被検体側へ
の万一の電気漏洩全完全に防ぐことができる。この場合
、圧゛電体(3)に接する絶縁性のλ/4板(5)は、
固有パターン状に電極(2)が形成されているために、
隣接する電極への電気的漏洩も阻止できる。
次に本発明による超音波探触子のリード線接続について
説明する。第5図は、本発明に係る超音波探触子の一実
施例を示すもので、圧電体(3)に貼付した固有パター
ン電極(2)はλ/4板の両端を通じてその裏面にまで
接続している例を示す。この場合、λ/4板はA 12
0s ’t”主成分とするセラミックス基板であり、固
有パターン電極は、両面並びに両端を印刷スクリーンに
より導電性ペースト含塗布しその後焼成することにより
得た銀電極パターンである。リード線接続は、先ず圧電
体(3)全固有パターン電極(2)を有するλ/4板(
5)に貼付した後、λ/4板(5)の裏面に設けた電極
部分をハンダによりリード線を固着する。この場合、ハ
ンダ操作によりλ/4板(5)は高温に熱せられるが、
セラミクス製のλ/4板(51は熱伝導率が悪く、高分
子圧電体(3)ヲ軟化せしめたり、あるいは脱分極せし
めることは少な(、圧電体(3)の特h’を低下せしめ
ることはない。従って、従来高分圧電体からリード線を
取り出す方法が困難であったことが、本発明により解消
することができる。
尚本発明によるリード線の取り出しについては、上述し
た裏面筐で固有パターン電極全役ける方法の他1こ、単
にλ/4板の少な(とも一方の端部に電極を形成してこ
の部分でリード線を固着する方法(図−6)、あるいは
、λ/4板の必要部分をスルーホール化しこの部分より
電極部分を裏面に設けた電極部分と固着する方法(図−
7)などを用いても良いことはいうまでもない。
〔発明の効果〕
本発明は、分極してなる高分子圧電体の少なくともいず
れか一方に薄膜状電極を形成し、前記圧1威体の音響動
作面の反対側に前記圧電体の固有音響インピーダンスよ
り高(かつ使用する超音波の波長のほぼ四分の1あるい
はその奇数倍の厚みを有するλ/4板ヲ設け、かつλ/
4板上に固有の電極パターンを形成することにより次の
様な効果音生み出すことができる。
即ち、本発明による超音波探触子は、非音響動作面に励
振用高雷1圧パルスを印加することができるので、音響
動作面である被検体1jl11 (生体側)の%t、 
f&は、共通電極として接地することが出来るので、万
−等の生体側の定、気漏洩の危険全防止することができ
る。更にこのλ/4板には予め固有の電極がパターン化
されているだめに、圧電体側には固有の電極パターンを
形成する必要がなく、従来、困難であった圧電体電極と
λ/4板電極とのパターン位置合せ合することが必要で
なくなり、単に圧電、体企貼伺することだけで機能をは
たすことが可能となりこのことは超音波探触子の製造上
大幅な作業工数の低減化と簡易化合もたらし大幅なコス
ト低下ケもたらすことができる。
史に、λ/4板上に設けた固有パターン電極はλ/4板
の端部を通じて裏面に設けたり、スルーオール化によっ
て裏面に゛成極を設けることが可能となり、この結呆該
電極部分とリード線とのノ\ンダによる同着が可能とな
り、従来困難であった高分子圧電体からめリード線接続
方法全簡単かつ信頼性良く可能にすることができる。
〔発明の実施例〕
実施例1゜ 予め分極処理を施した厚さ65μの一軸延伸のポリフッ
化ビニリデンフィルムの一方の電極をエツチングにより
剥離して高分子圧電体全用意した。
次に研摩により厚さを100μにした石英ガラス板、 
120.板、(財)に厚さ130μのSiC焼成基板に
Agペースト(昭栄化学製4510) 全全面に塗布(
厚さlOμ8度)した後焼成し、笛1極を形成した後、
フォトエツチング法により該基板面上に固有パターン電
極ケ形成した。この場合宜憧の形状は、畏さ13mm、
幅0.9mm、電極間間隔をQ、3mmとする短冊状と
し、該電極全64本院列となっている。
高分子圧電体の電極付子側を音響動作側とし、固有パタ
ーン電極を形成せしめたλ/4板基板とをエポキシ系接
着剤(エボテック社製301−2)で接層せしめ、その
後λ/4板の裏面の電極部分子ハンダ付けによりリード
線を固着し、更にこの部分をエポキシ樹脂(セメダイン
ff1565)で固定し3種のリニア・アレイ型超音波
探触子を作成した。
このリニア・アレイ型超音波探触子を短冊状電極8素子
全同時に駆動する様にし、エアロチック社製U’l”A
−3(入出力インピーダンス50Ω)に接続し、150
Vのストライクパルスで駆動した時、水中7Qmmの深
さに設けたメタアクリル樹脂ブロックからの超音波反射
波(エコー波)はいずれも43 dB〜45dBの強度
を示した。
実施例2゜ 絶縁性λ/4としてA l tOs a S ’ Ot
等の微粉末を混入したエポキシ系樹脂(エマーンンアン
ドカミング社製スタイキャスト2651MM)’t−厚
さ250μの板状に形成、Si3N、粉末全80係混入
したエポキシ系樹脂(セメダイン製1s65)1厚さ2
00μの板状に形成した2種全用意し、それぞれ全面に
Agを蒸着法により設は更に固有パターン状にフォトエ
ツチング法で電極を形成した。この場合、固有パターン
状電極は実施例1と同様とした。次ζこ高分子圧電体と
絶縁性λ/4板全実施例1と同様の方法により、接着し
、リード線を固着した後更ζこエポキシ樹脂で固定し2
種のりニア−アレイ型超音波探触子を作成した。この超
音波探触子を実施例1で用いた測定法でエコー波を測定
したところ、エコー波感度はそれぞれtidn、42a
nであった。
また、本実施例で得た超音波探触子の短冊状電極の1素
子に300Vの直流電圧を30秒間印加し7ても隣接す
る短冊状電極への電気的漏洩は認められなかった。
実施例3 実施例1で用いた3種の絶縁性λ/4板の対向する短冊
状電極にQ、3mmφの穴をあけ、メッキにより上下の
電極全スルーホール化した。このλ/4板を用い実施例
1と同様なリニアーアレイ型超音波探触子を作成し、実
施例1と同様な方法によりエコー波測定したところそれ
ぞれ43dB、43dB、45dB の感度を示した。
以上、本発明はリニア・アレイ型超音波探触子について
説明したが、他に固有パターン電極が複数の円形状に分
割されているアニュアルアレイ型超音波探触子について
も適用できることは言うまでもなく、また絶驚注λ/4
板は、円筒状もしくは円殻状に加工し、いわゆる音響動
作面から発信する超音波を特定位置に集束せしめる、い
わゆる集束型超音波探触子についても適用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のPZTなとの無機系圧電体を用いたIJ
 ニア・アレイ型超音波探触子の断面図、第2図は従来
の高分子圧電体上用いたリニア参アレイ型超音波探触子
の断面図、第3図はλ/4板を用いた場合の高分子圧電
体からなるリニア・アレイ型超廿波探触子の断面図を示
す。第4図は本発明による高分子圧電体を用いたリニア
・アレイ型超音波探触子の断面図を示し、第5図乃至第
7図は本発明によるリード線接続方法全示す断面図であ
る。 1.2・・・電極、3・・・圧電体、4・・・支持材、
5・・・λ/4板、6・・・リード繊。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)分極処理してなる高分子圧電体の少くともいずれ
    か一方に薄膜状電極全形成し、前記圧電体の音響動作面
    の反対側に前記圧電体の固有音響インピーダンスより窩
    (、かつ使用する超音波の波長のほぼ四分の1あるいは
    その奇数倍の厚みを有する絶縁層を設けた超音波探触子
    において、絶縁層に固有の電W パターン全形成するこ
    とを特徴とする超音波探触子。
  2. (2)絶縁層としてS i O,、Al1tO,などを
    主成分とするガラス基板もしくはS I C、S 1+
    +N4 、 BCなどの焼結基板を用い、該基板上に固
    有の電極パターンを形成すること全特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の超音波探触子。
  3. (3)栖縁層として絶縁性粉体全混入したプラスチック
    を用い、該基板上に固有の電極パターンを形成すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超音波探触子
  4. (4)絶縁層に固有の電極パターンが、該基板上に真空
    蒸着、スパッタリング方法、メッキ方法、導電註ペース
    トの塗布もしくは焼成法により形成されたものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲@1項記載の超音波探触
    子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0176030A2 (en) * 1984-09-26 1986-04-02 TERUMO KABUSHIKI KAISHA trading as TERUMO CORPORATION Ultrasonic transducer and method of manufacturing same
US5203362A (en) * 1986-04-07 1993-04-20 Kaijo Denki Co., Ltd. Ultrasonic oscillating device and ultrasonic washing apparatus using the same
US6784600B2 (en) * 2002-05-01 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic membrane transducer for an ultrasonic diagnostic probe
JP2018046512A (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 株式会社東芝 圧電デバイスおよび超音波装置

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US5203362A (en) * 1986-04-07 1993-04-20 Kaijo Denki Co., Ltd. Ultrasonic oscillating device and ultrasonic washing apparatus using the same
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