JPS61101200A - 超音波探触子およびその製造方法 - Google Patents
超音波探触子およびその製造方法Info
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- JPS61101200A JPS61101200A JP22205884A JP22205884A JPS61101200A JP S61101200 A JPS61101200 A JP S61101200A JP 22205884 A JP22205884 A JP 22205884A JP 22205884 A JP22205884 A JP 22205884A JP S61101200 A JPS61101200 A JP S61101200A
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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
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—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
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波診断装置などに用いる電子走査型超音
波探触子に関するものである。
波探触子に関するものである。
従来、超音波探触子用圧電材料としてジルコン・チタン
酸鉛（ＰＺＴ）系圧電セラミックが多く使用されており
、電子走査型ではこれを多数の細い振動子に機械的に切
断して用いている。しかし。
酸鉛（ＰＺＴ）系圧電セラミックが多く使用されており
、電子走査型ではこれを多数の細い振動子に機械的に切
断して用いている。しかし。
最近超音波診断装置の高分解能化の要求が強くなってお
り、超音波探触子の高周波化が進むにつれ振動子の加工
が困難になっている。特に、ＰＺＴ系セラミックではそ
の圧電特性上、所望の超音波ビームを得るための振動子
の畿内学的形状に制限があり、探触子の高周波化の妨げ
になっている。
り、超音波探触子の高周波化が進むにつれ振動子の加工
が困難になっている。特に、ＰＺＴ系セラミックではそ
の圧電特性上、所望の超音波ビームを得るための振動子
の畿内学的形状に制限があり、探触子の高周波化の妨げ
になっている。
すなわち、ＰＺＴ系セラミックを用いる場合、振動子の
幅Ｗと厚みｔの比ｗ ／ ｔ （１という制限があるた
め、周波数が高くなり厚みｔが薄くなるにつれ振動子の
幅は狭くなり機械的に加工することが困難になる。
幅Ｗと厚みｔの比ｗ ／ ｔ （１という制限があるた
め、周波数が高くなり厚みｔが薄くなるにつれ振動子の
幅は狭くなり機械的に加工することが困難になる。
そこで、最近、所望の超音波ビームを得るための振動子
の幾何学的形状に制限のないチタン酸鉛系圧電セラミッ
クか高周波超音波探触子用圧電材料どして開発されてい
る。しかし、依然として機械的に切断して振動子列を形
成しており、将来、電子走査型探触子の高密度化が進む
につれやはり加工形状の問題点が出てくることが予想さ
れる、〔発明の目的〕 そこで、本発明の目的は超音波探触子の高周波化や高密
度化が進んでも加工上の問題がない超音波探触子および
その製造方法を提供することにある。
の幾何学的形状に制限のないチタン酸鉛系圧電セラミッ
クか高周波超音波探触子用圧電材料どして開発されてい
る。しかし、依然として機械的に切断して振動子列を形
成しており、将来、電子走査型探触子の高密度化が進む
につれやはり加工形状の問題点が出てくることが予想さ
れる、〔発明の目的〕 そこで、本発明の目的は超音波探触子の高周波化や高密
度化が進んでも加工上の問題がない超音波探触子および
その製造方法を提供することにある。
本発明の超音波探触子は、圧電材料として硼酸リチウム
Ｌｉ、Ｂ４Ｏ７単結晶を用いることを特徴としている６
硼酸リチウムは１弾性表面波素子用材料として開発され
た圧電結晶で、比較的大きな表面波の電気ｆｉ械結合係
数をもちかつ遅延時間温度係数が零になる伝播方向が存
在することで注目されている（ Ｎ 、 Ｍ 、５ｈｏ
ｒｒｏｋｓら、 Ｐｒｏｃ、 １９８１ ＩＥＥＥＵｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ＋ｎ、ｐ、３３
７（１９１３１））、硼酸リチウムはさらに酸に腐蝕さ
れやすいという性質があり、この点は弾性表面波素子プ
ロセス上問題点となっている。本発明は、硼酸リチウム
のこの性質を逆に利用したもので細い振動子列を酸によ
る腐蝕で形成することを特徴としている。硼酸リチウム
単結晶はＺ軸（Ｃ軸）方向の縦振動の電気機械結合係数
ｋ。が０．４５と大きいため、振動子の上下面をＺ軸と
垂直にすることにより充分効率良く超音波を送受できる
。
Ｌｉ、Ｂ４Ｏ７単結晶を用いることを特徴としている６
硼酸リチウムは１弾性表面波素子用材料として開発され
た圧電結晶で、比較的大きな表面波の電気ｆｉ械結合係
数をもちかつ遅延時間温度係数が零になる伝播方向が存
在することで注目されている（ Ｎ 、 Ｍ 、５ｈｏ
ｒｒｏｋｓら、 Ｐｒｏｃ、 １９８１ ＩＥＥＥＵｌ
ｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ＋ｎ、ｐ、３３
７（１９１３１））、硼酸リチウムはさらに酸に腐蝕さ
れやすいという性質があり、この点は弾性表面波素子プ
ロセス上問題点となっている。本発明は、硼酸リチウム
のこの性質を逆に利用したもので細い振動子列を酸によ
る腐蝕で形成することを特徴としている。硼酸リチウム
単結晶はＺ軸（Ｃ軸）方向の縦振動の電気機械結合係数
ｋ。が０．４５と大きいため、振動子の上下面をＺ軸と
垂直にすることにより充分効率良く超音波を送受できる
。
硼酸リチウムが、酸、特に硝酸に腐蝕されやすいことは
１例えば電子通信学会超音波研究会資料ＵＳ８４−１３
． ＬＳＡＷ用ＬｉｚＢ＊Ｏｔ ａ結晶基板” （１
９８４，６，２１）に報告されているが、この性質を用
いて電子走査型超音波探触子を構成するという着想は知
られていなかった。以下本発明を実施例を参照しながら
詳しく説明する。
１例えば電子通信学会超音波研究会資料ＵＳ８４−１３
． ＬＳＡＷ用ＬｉｚＢ＊Ｏｔ ａ結晶基板” （１
９８４，６，２１）に報告されているが、この性質を用
いて電子走査型超音波探触子を構成するという着想は知
られていなかった。以下本発明を実施例を参照しながら
詳しく説明する。
実施例１
チョクラルスキー法で育成した硼酸リチウム単結晶から
１幅８ｎｎ、長さ３０ｒａｎのＺＦｉ（Ｚ軸が板面に垂
直な板）を切り出した。ここでＸ軸、Ｙ軸は板の稜に一
致するように切り出されている。これを厚み０．２ ｍ
ｍまで研磨し、片面全面にアース電極を蒸着した後バッ
キング材に接着した。次に単結晶板上に第１図に示した
ように、マスク蒸着により矩形の電！＠膜アレイ１３を
形成した。ここで、電極としてクロムと金の二層膜を用
いた。各矩形電極の幅は０．３ｎｙｎであり、電極間の
ギャップは０．０５１ｍである。単結晶板１２の側面に
、アビニシングリースを塗布し、単結晶板１２とバッキ
ング材１１一体となったものを市販の硝酸に約２０秒間
浸した後、水洗し乾燥させた。その結果、Ｌｉ、Ｂ４Ｏ
１単結晶１２は電極１３間のギャップの部分から腐蝕さ
れており、各電極部分は隣接部からほとんど完全に分離
されていることが判った。実際に、アース電極１４と上
部電極１３間にパルス電圧を印加して、水中で超音波の
送受実験およびビーム形成実験を行なった結果、ここで
作成した超音波探触子は、はぼ電極幅に対応した幅をも
つ独立な短冊状振動子が配列した超音波探触子と等価で
あることが明らかとなった６なお、ここで作成した超音
波探触子の周波数は約１２ＭＨｚであり、このような高
周波の電子走査型超音波探触子が加工上の問題もなく容
易に実現できたことになる。
１幅８ｎｎ、長さ３０ｒａｎのＺＦｉ（Ｚ軸が板面に垂
直な板）を切り出した。ここでＸ軸、Ｙ軸は板の稜に一
致するように切り出されている。これを厚み０．２ ｍ
ｍまで研磨し、片面全面にアース電極を蒸着した後バッ
キング材に接着した。次に単結晶板上に第１図に示した
ように、マスク蒸着により矩形の電！＠膜アレイ１３を
形成した。ここで、電極としてクロムと金の二層膜を用
いた。各矩形電極の幅は０．３ｎｙｎであり、電極間の
ギャップは０．０５１ｍである。単結晶板１２の側面に
、アビニシングリースを塗布し、単結晶板１２とバッキ
ング材１１一体となったものを市販の硝酸に約２０秒間
浸した後、水洗し乾燥させた。その結果、Ｌｉ、Ｂ４Ｏ
１単結晶１２は電極１３間のギャップの部分から腐蝕さ
れており、各電極部分は隣接部からほとんど完全に分離
されていることが判った。実際に、アース電極１４と上
部電極１３間にパルス電圧を印加して、水中で超音波の
送受実験およびビーム形成実験を行なった結果、ここで
作成した超音波探触子は、はぼ電極幅に対応した幅をも
つ独立な短冊状振動子が配列した超音波探触子と等価で
あることが明らかとなった６なお、ここで作成した超音
波探触子の周波数は約１２ＭＨｚであり、このような高
周波の電子走査型超音波探触子が加工上の問題もなく容
易に実現できたことになる。
実施例２
硼酸リチウム単結晶から幅７ ｎｕ 、長さ２０誼のＺ
板を切り出し厚み０．１３ ｒｒｍまで研磨した。ここ
では、片面を鏡面研磨し、フォトリソグラフィにより第
１図に示したような矩形のｆｆｉ極膜アレイ１３を形成
した。電極膜はクロムと金の二層膜で。
板を切り出し厚み０．１３ ｒｒｍまで研磨した。ここ
では、片面を鏡面研磨し、フォトリソグラフィにより第
１図に示したような矩形のｆｆｉ極膜アレイ１３を形成
した。電極膜はクロムと金の二層膜で。
リフトオフ法でパターンを形成した。各矩形電極の幅は
０．２ ｍであり、電極１３間のギャップは０．０３ｍ
＋であるｅ裏面にアース電極１４を蒸着し。
０．２ ｍであり、電極１３間のギャップは０．０３ｍ
＋であるｅ裏面にアース電極１４を蒸着し。
バッキング材１１に接着した。単結晶板１２の画面にア
ビニシングリースを塗布し、単結晶板１２とバッキング
材コ１一体となったものを硝酸に約１５秒間浸した後、
水洗し乾燥させた。その結果、実施例１の場合と同様に
、Ｌｉ、Ｂ２Ｏ，単結晶は電極間のギャップの部分から
腐蝕されており、各電極部分は隣接部からほとんど完全
に分離されていることが判った。ここで作成した超音波
探触子の周波数は約１７ Ｍ Ｈｚであり、実際にビー
ム形成実験により電子走査型超音波探触子として動作す
ることを確認した。
ビニシングリースを塗布し、単結晶板１２とバッキング
材コ１一体となったものを硝酸に約１５秒間浸した後、
水洗し乾燥させた。その結果、実施例１の場合と同様に
、Ｌｉ、Ｂ２Ｏ，単結晶は電極間のギャップの部分から
腐蝕されており、各電極部分は隣接部からほとんど完全
に分離されていることが判った。ここで作成した超音波
探触子の周波数は約１７ Ｍ Ｈｚであり、実際にビー
ム形成実験により電子走査型超音波探触子として動作す
ることを確認した。
以上の実施例では短冊状振動子を配列した超音波探触子
について述べたが、振動子の形状は短冊状に限らず１例
えば円環状振動子を同心円状に配列した高密度の多重リ
ング探触子なども同様な技術で容易に製造できることは
明らかである。
について述べたが、振動子の形状は短冊状に限らず１例
えば円環状振動子を同心円状に配列した高密度の多重リ
ング探触子なども同様な技術で容易に製造できることは
明らかである。
以上説明したように、圧電材料として硼酸リチウムＬｉ
２Ｂ、Ｏ，単結晶を用いることにより容易に高周波もし
くは高密度の電子走査型超音波探触子が得られることは
明らかである。またＬｉ、Ｂ４０□単結晶のＺ板を用い
ることにより超音波の送受波感度も充分高くなる。さら
にＬｉ２Ｂ４ｏ７は音響インピーダンスが１３ Ｘ １
０’ｋｇ／ ｍ” ｓと無機材料としては小さいため、
生体との音響的な整合をとるための技術が圧電セラミッ
クを用いた超音波探触子に比較して容易という利点もあ
る。
２Ｂ、Ｏ，単結晶を用いることにより容易に高周波もし
くは高密度の電子走査型超音波探触子が得られることは
明らかである。またＬｉ、Ｂ４０□単結晶のＺ板を用い
ることにより超音波の送受波感度も充分高くなる。さら
にＬｉ２Ｂ４ｏ７は音響インピーダンスが１３ Ｘ １
０’ｋｇ／ ｍ” ｓと無機材料としては小さいため、
生体との音響的な整合をとるための技術が圧電セラミッ
クを用いた超音波探触子に比較して容易という利点もあ
る。
第１図は本発明の一実施例になる超音波探触子の製造工
程の一部を示す斜視図である。 １１・・・バッキング材、１２・・・硼酸リチウムＬｉ
、 Ｂ２Ｏ。
程の一部を示す斜視図である。 １１・・・バッキング材、１２・・・硼酸リチウムＬｉ
、 Ｂ２Ｏ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数個の圧電振動子を配列した超音波探触子におい
て、該圧電振動子が硼酸リチウム Ｌｉ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７単結晶からなり、且つその結晶格
子のＺ軸（Ｃ軸）が圧電振動子の上下面（超音波放射面
）にほぼ垂直であることを特徴とする超音波探触子。 ２、短冊状圧電振動子を直線状に配列したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の超音波探触子。 ３、円環状圧電振動子を同心円状に配列したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波探触子。 ４、超音波探触子における圧電振動子列を一枚の硼酸リ
チウム単結晶板から、酸による選択化学エッチングによ
り形成することを特徴とした超音波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22205884A JPS61101200A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22205884A JPS61101200A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101200A true JPS61101200A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16776439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22205884A Pending JPS61101200A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101200A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120416A (ja) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子音響集積回路とその製造方法 |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP22205884A patent/JPS61101200A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120416A (ja) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子音響集積回路とその製造方法 |
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