JPS61265130A - Production of ultrasonic probe - Google Patents

Production of ultrasonic probe

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Publication number
JPS61265130A
JPS61265130A JP10735685A JP10735685A JPS61265130A JP S61265130 A JPS61265130 A JP S61265130A JP 10735685 A JP10735685 A JP 10735685A JP 10735685 A JP10735685 A JP 10735685A JP S61265130 A JPS61265130 A JP S61265130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
piezoelectric material
composite piezoelectric
electrodes
piezoelectric ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP10735685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
孝悦 斉藤
川淵 正己
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10735685A priority Critical patent/JPS61265130A/en
Priority to EP90104329A priority patent/EP0379229B1/en
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Priority to EP86303833A priority patent/EP0210723B1/en
Priority to DE3650004T priority patent/DE3650004T2/en
Publication of JPS61265130A publication Critical patent/JPS61265130A/en
Priority to US07/455,797 priority patent/US5030874A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、医用超音波診断装置に用いる超音波探触子に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasound probe used in a medical ultrasound diagnostic apparatus.

従来の技術 最近、医用超音波診断装置々どの分野において複合圧電
材料を使用した超音波探触子が盛んに利用されるように
なってきた。以下、第3図及び第4図を参照して従来の
複合圧電材料を使用したアレイ型超音波探触子について
説明する。第3図は要部の斜視図、第4図はそのリード
線を取り出す21、−7・ 部分の拡大断面図である。第3図及び第4図において、
101は複合圧電材料で、−次元方向に延伸した圧電セ
ラミック102とこの圧電セラミック102を囲み三次
元方向に延伸した有機高分子材料103よシ構成されて
いる。この複合圧電材料101の一方の面に複数個の電
極104がマスクなどを介して蒸着によって設けられ、
複合圧電材料101の反対側の面ば共通電極106が蒸
着によって設けられ、共通電極105側(音波放射側)
に音波を能率よく被検体に導くために、エポキシ樹脂な
どの音響整合層106が接着により設けられている。各
電極104からはワイヤポンディングなどによりリード
線108が取り出され、電気端子(図示せず)に接続さ
れている。
2. Description of the Related Art Recently, ultrasonic probes using composite piezoelectric materials have come into widespread use in various fields such as medical ultrasonic diagnostic equipment. Hereinafter, an array type ultrasonic probe using a conventional composite piezoelectric material will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a perspective view of the main part, and FIG. 4 is an enlarged sectional view of the portion 21, -7, from which the lead wires are taken out. In Figures 3 and 4,
A composite piezoelectric material 101 is composed of a piezoelectric ceramic 102 stretched in the -dimensional direction and an organic polymer material 103 surrounding the piezoelectric ceramic 102 and stretched in the three-dimensional direction. A plurality of electrodes 104 are provided on one surface of this composite piezoelectric material 101 by vapor deposition through a mask or the like.
A common electrode 106 is provided on the opposite side of the composite piezoelectric material 101 by vapor deposition, and the common electrode 105 side (sound wave emission side)
In order to efficiently guide sound waves to the subject, an acoustic matching layer 106 made of epoxy resin or the like is provided by adhesive. A lead wire 108 is taken out from each electrode 104 by wire bonding or the like and connected to an electrical terminal (not shown).

而して複合圧電材料1010両側の電極104゜105
に外部から制御された電極信号を印加することによって
、超音波を音響整合層106側から放射することができ
る。
Therefore, the electrodes 104° 105 on both sides of the composite piezoelectric material 1010
By applying an externally controlled electrode signal to the acoustic matching layer 106, ultrasonic waves can be emitted from the acoustic matching layer 106 side.

ここで上記複合圧電材料101における圧電セラミック
102にはPZT系のものが用いられ、3、<7 有機高分子材料103にはエポキシ樹脂などが用いられ
、このような複合圧電材料101は電気機械結合係数に
おいて圧電セラミック102の電気機械結合係数のに3
3とほぼ同じ値の特性を得ることができると共に、音響
インピーダンスにおいて ・も圧電セラミック単体(P
ZT系の場合は、20〜35X10 f//cfl−s
 )の場合に比べて小さくすることができる。例えば、
体積比で圧電セラミック102が25%、エポキシ樹脂
の有機高分子103が75%の場合は、約8×105y
/cd・Bとなるため、水、或は人体のような被検体(
音響インピーダンス1.6〜1.8×105f!/cr
Ii・B)との整合が圧電セラミック単体の場合に比べ
かなり良くなり、音響整合層106が一層のみで良く、
送受信の効率(感度)を向上させることができる。
Here, the piezoelectric ceramic 102 in the composite piezoelectric material 101 is made of PZT, and the organic polymer material 103 is made of epoxy resin or the like. The electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric ceramic 102 is 3 in the coefficient
It is possible to obtain characteristics with almost the same value as 3, and in terms of acoustic impedance, the piezoelectric ceramic itself (P
For ZT series, 20-35X10 f//cfl-s
) can be made smaller than in the case of for example,
When the volume ratio is 25% piezoelectric ceramic 102 and 75% epoxy resin organic polymer 103, it is approximately 8 x 105y.
/cd・B, so water or an object such as a human body (
Acoustic impedance 1.6~1.8×105f! /cr
The matching with Ii・B) is considerably better than that of a single piezoelectric ceramic, and only one acoustic matching layer 106 is required.
Transmission and reception efficiency (sensitivity) can be improved.

また圧電セラミック102は一次元方向のみであるため
、音波の他の素子へのリーク(音響的なりロストーク)
が少ない。従って方位分解能が良いという特徴を有して
いる。
In addition, since the piezoelectric ceramic 102 is only one-dimensional, leakage of sound waves to other elements (acoustic loss talk) occurs.
Less is. Therefore, it has a feature of good azimuth resolution.

以上のようなことから、一層の音響整合層106付の複
合圧電材料101を使用した超音波探触子の有用性が明
らかになっている。
From the above, the usefulness of the ultrasonic probe using the composite piezoelectric material 101 with one layer of acoustic matching layer 106 has become clear.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の構成のように複合圧電材料1
01の一方の面に、マスキングなどによってアレイ状に
電極104を構成した後に、リード線を取シ出すと、半
導体製造技術を利用することによってアレイ状に電極1
04を精度良く形成することができるという長所はある
が、電極104の形成後にワイヤボンディングなどでリ
ード線108を取シ出す作業が実際かなり困難となる。
Problems to be Solved by the Invention However, as in the above conventional configuration, the composite piezoelectric material 1
After configuring electrodes 104 in an array on one surface of 01 by masking etc., the lead wires are taken out, and the electrodes 104 are formed in an array by using semiconductor manufacturing technology.
Although it has the advantage that the electrodes 104 can be formed with high precision, it is actually quite difficult to take out the lead wires 108 by wire bonding or the like after the electrodes 104 are formed.

即ち、複合圧電材料101は上記のように圧電セラミッ
ク102とエポキシ樹脂の有機高分子103で構成され
ておシ、この部分を拡大すると、第4図に示すようにな
っている。これから明らかなように圧電セラミック1o
2、有機高分子1o3の硬さ及び熱膨張係数の差などか
ら有機高分子103が平坦ではなく、凹凸になるもので
あり、これを防止することは難しい。このような凹凸面
に蒸着などで1ミクロン前後の厚みの電極104を形成
5ページ すると、この電極104は複合圧電材料101の凹凸面
に沿って凹凸面に形成される。このように平坦でない凹
凸面に均一に強くワイヤボンディングしてリード線10
8を取シ出すことは至難である。特に有機高分子103
位置でのワイヤボンディングは困難であるため、圧電セ
ラミック102位置でワイヤボンディングしてリード線
108を取り出さなければならない。しかしながら、高
い周波数になると、圧電セラミック102の形状は70
ミクロン以下になり、殆んどワイヤボンディングは不可
能となってくる。従って複数個に配列した電極104に
ワイヤボンディングによシリード線108を取シ出すと
強度的に弱いだめ、信頼性に欠け、更には、高い周波数
ではリード線108を取り出すのが困難である々どの問
題点を有している。
That is, the composite piezoelectric material 101 is composed of the piezoelectric ceramic 102 and the organic polymer 103 of epoxy resin as described above, and when this part is enlarged, it is as shown in FIG. 4. As is clear from this, piezoelectric ceramic 1o
2. Due to the difference in hardness and coefficient of thermal expansion of the organic polymers 103, the organic polymer 103 is not flat but uneven, and it is difficult to prevent this. After 5 pages of forming an electrode 104 with a thickness of about 1 micron on such an uneven surface by vapor deposition or the like, this electrode 104 is formed on an uneven surface along the uneven surface of the composite piezoelectric material 101. In this way, the lead wire 10 is bonded uniformly and strongly to the uneven surface.
It is extremely difficult to get 8. Especially organic polymer 103
Since wire bonding at the piezoelectric ceramic 102 position is difficult, wire bonding must be performed at the piezoelectric ceramic 102 position and the lead wire 108 must be taken out. However, at higher frequencies, the shape of the piezoelectric ceramic 102 becomes 70
As the thickness becomes smaller than microns, wire bonding becomes almost impossible. Therefore, if the series lead wires 108 are taken out by wire bonding to a plurality of arranged electrodes 104, the strength will be weak and the reliability will be lacking.Furthermore, it will be difficult to take out the lead wires 108 at high frequencies. There are problems.

そこで、本発明は、従来技術の以上のような問題を解決
するもので、電気端子の取り出しを容易に行なうことが
でき、また信頼性を向上させることができるようにした
超音波探触子の製造方法を6ベーノ 提供しようとするものである。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides an ultrasonic probe that allows easy removal of electrical terminals and improves reliability. It is intended to provide six manufacturing methods.

問題点を解決するだめの手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、圧電セラミックと有機高分子よりなる複合圧電材
料の一生面に電極と、この電極に導通する電気端子を設
け、これら電極と電気端子を複数個に分割するものであ
る。
Means for solving the problems and technical means of the present invention for solving the above problems are as follows: An electrode is provided on one surface of a composite piezoelectric material made of a piezoelectric ceramic and an organic polymer, and an electric current is conducted to the electrode. A terminal is provided, and these electrodes and electrical terminals are divided into a plurality of parts.

作  用 本発明は、上記の構成により、電極に対する電気端子の
取シ出しを容易に行なうことができ、従って高い周波数
の場合においても電気端子を容易に、且つ確実に取シ出
すことができ、信頼性を向上させることができる。
Effects of the present invention With the above configuration, it is possible to easily take out the electric terminal from the electrode, and therefore, even in the case of high frequency, the electric terminal can be taken out easily and reliably. Reliability can be improved.

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。第1図は、本発明の超音波探触子の断面図、
第2図は、第1図の正面図である。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the ultrasonic probe of the present invention;
FIG. 2 is a front view of FIG. 1.

第1図に示すように複合圧電材料1は一次元方向に延伸
したPZT系の圧電セラミック2とこの圧電セラミック
と隣接し三次元方向に延伸したエポ7ベーノ キシ樹脂などの有機高分子材料3より構成する。
As shown in FIG. 1, a composite piezoelectric material 1 is composed of a PZT-based piezoelectric ceramic 2 stretched in one dimension and an organic polymer material 3 such as Epo-7 benoxy resin, which is adjacent to the piezoelectric ceramic and stretched in three dimensions. do.

この複合圧電材料1の両面全面に電極4,5を蒸着、或
はめっきなどによシ設ける。次に基板6に希望する電極
間隔と同じパターンに形成したフレキシブルケーブルな
どのような電気端子7の一側連設部7aを導電性接着剤
8、或はノ・ノダなどの導体により複合圧電材料3の一
方の電極4の一側部に接着し、電気端子7と複合圧電材
料1の電極4との短絡を行なう。次に第2図に示すよう
に希望する間隔で、電気端子7の一側連設部7aと複合
圧電材料1の電極4にダイシングマシーンなどで溝9を
形成して分割する。次に第1図に示すように電気端子7
を接続した電極4と反対側の電極(共通電極)5にエポ
キシ樹脂などのような音響整合層1oを接着あるいは流
し込みなどによシ形成し、この音響整合層10上に必要
に応じて超音波を集束するだめのシリコンゴムのような
音響レンズ11を形成する。
Electrodes 4 and 5 are provided on both surfaces of the composite piezoelectric material 1 by vapor deposition or plating. Next, one side connecting part 7a of the electric terminal 7, such as a flexible cable, formed in the same pattern as the desired electrode spacing on the substrate 6, is attached to a composite piezoelectric material using a conductive adhesive 8 or a conductor such as No-Noda. 3 to one side of the electrode 4 of the composite piezoelectric material 1 to short-circuit the electrical terminal 7 and the electrode 4 of the composite piezoelectric material 1. Next, as shown in FIG. 2, grooves 9 are formed in the one side connecting portion 7a of the electric terminal 7 and the electrode 4 of the composite piezoelectric material 1 at desired intervals using a dicing machine or the like to divide it. Next, as shown in FIG.
An acoustic matching layer 1o made of epoxy resin or the like is formed on the electrode (common electrode) 5 on the opposite side to the electrode 4 to which the An acoustic lens 11 made of silicone rubber is formed to focus the light.

このように複合圧電材料1の全面に電極4を設け、この
電極4の一部に電気端子7を導電性接着剤8などで接着
して短絡させた後、複合圧電材料1の電極4と電気端子
7の連設部7aをアレイ状に分割するため、従来のよう
にアレイ状に電極を配列するだめのマスキングが不要と
なり、しかも高い周波数になり、圧電セラミック2の形
状が小さくなり、アレイの電極間隔が狭くなっても全く
問題なく容易に端子7を取り出すことができる。
The electrode 4 is provided on the entire surface of the composite piezoelectric material 1 in this way, and the electrical terminal 7 is bonded to a part of the electrode 4 with a conductive adhesive 8 to short-circuit it, and then the electrode 4 of the composite piezoelectric material 1 and the electrical Since the connecting portions 7a of the terminals 7 are divided into arrays, there is no need for masking to arrange the electrodes in an array as in the past.Moreover, the frequency is high, the shape of the piezoelectric ceramic 2 is small, and the size of the array is reduced. Even if the electrode spacing becomes narrow, the terminal 7 can be easily taken out without any problem.

また電気端子7はリード線を介さず直接電極と接着して
短絡させているため、電気端子7の取シ出し部分は強度
的に強く、信頼性を向上させることができる。なお上記
実施例では、複合圧電材料1に電極4を設けた後導電性
接着剤8などで、電気端子7を接着して両者を導通させ
るようにした場合について説明したが、本発明は、この
他、複合圧電材料1に電極4を設ける前に、電気端子7
をエポキシ樹脂のよう゛な絶縁物で複合圧電材料1の一
部に接着し、その後に電気端子7の一部と複合圧電材料
1に、電極4を蒸着して導通させ、アレイ状に電極4を
分割させて形成するようにすることもできる。また上記
実施例においては、直線状94−ジ に配列した、所謂アレイ型超音波探触子に適用した場合
について説明したが、本発明は、この他、二次元配列型
超音波探触子や弧状配列型超音波探触子等、種々の形式
の超音波探触子に適用することができることは明らかで
ある。
In addition, since the electrical terminal 7 is directly bonded to the electrode and short-circuited without using a lead wire, the lead-out portion of the electrical terminal 7 is strong and reliability can be improved. In the above embodiment, the electrode 4 is provided on the composite piezoelectric material 1, and then the electrical terminal 7 is bonded to the composite piezoelectric material 1 using a conductive adhesive 8 or the like to make the two electrically conductive. In addition, before providing the electrode 4 on the composite piezoelectric material 1, the electric terminal 7
is adhered to a part of the composite piezoelectric material 1 with an insulating material such as epoxy resin, and then the electrode 4 is vapor-deposited on a part of the electrical terminal 7 and the composite piezoelectric material 1 for electrical conduction, and the electrodes 4 are arranged in an array. It can also be formed by dividing it. In addition, in the above embodiment, the case where the application is applied to a so-called array type ultrasonic probe arranged in a linear 94-zig was explained, but the present invention is also applicable to a two-dimensional array type ultrasonic probe or It is clear that the present invention can be applied to various types of ultrasound probes, such as arcuate array ultrasound probes.

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、複合
圧電材料の一主面に電極と、この電極に導通する電気端
子を設け、これら電極と電気端子を複数個に分割して電
気端子を取シ出すようにしている。従って高い周波数に
なることによって複合圧電材料の圧電セラミックの大き
さが小さくなシ、またアレイの電極間隔が狭くなっても
、容易に電気端子を取シ出すことができ、また電極と電
気端子の短絡している部分は強度的に強くすることがで
き、信頼性を向上させることができる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the present invention, an electrode and an electrical terminal electrically connected to the electrode are provided on one main surface of a composite piezoelectric material, and these electrodes and electrical terminals are divided into a plurality of pieces. to remove the electrical terminal. Therefore, even if the piezoelectric ceramic of the composite piezoelectric material becomes smaller and the spacing between the electrodes of the array becomes narrower due to the higher frequency, the electrical terminals can be easily taken out, and the electrodes and electrical terminals can be The short-circuited portion can be made stronger and reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は本発明の一実施例による製造方法に
より製造した超音波探触子の一例を示し第1図は断面図
、第2図は一部平面図、第3図及10.7 び第4図は従来の製造方法により製造した超音波探触子
を示し、第3図は斜視図、第4図は一部拡大断面図であ
る。 1・・・・・・複合圧電材料、2・・・・・・圧電セラ
ミック、3・・・・・・有機高分子、4・・・・・・電
極、5・・・・・・共通電極、7・・・・・・電気端子
、10・・・・・・音響整合層、11・・・・・・音響
レンズ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図
1 and 2 show an example of an ultrasonic probe manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view, FIG. 2 is a partial plan view, and FIGS. 7 and 4 show an ultrasonic probe manufactured by a conventional manufacturing method, with FIG. 3 being a perspective view and FIG. 4 being a partially enlarged sectional view. 1...Composite piezoelectric material, 2...Piezoelectric ceramic, 3...Organic polymer, 4...Electrode, 5...Common electrode , 7... Electrical terminal, 10... Acoustic matching layer, 11... Acoustic lens. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  圧電セラミックと有機高分子よりなる複合圧電材料の
一主面に電極と、この電極に導通する電気端子を設け、
これら電極と電気端子を複数個に分割して電気端子を取
り出すことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
An electrode is provided on one main surface of a composite piezoelectric material made of a piezoelectric ceramic and an organic polymer, and an electrical terminal that conducts to this electrode is provided.
A method of manufacturing an ultrasonic probe characterized by dividing these electrodes and electrical terminals into a plurality of parts and taking out the electrical terminals.
JP10735685A 1985-05-20 1985-05-20 Production of ultrasonic probe Pending JPS61265130A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10735685A JPS61265130A (en) 1985-05-20 1985-05-20 Production of ultrasonic probe
EP90104329A EP0379229B1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Ultrasonic probe
DE8686303833T DE3678635D1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 ULTRASONIC CONVERTER.
EP86303833A EP0210723B1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Ultrasonic probe
DE3650004T DE3650004T2 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Ultrasound probe.
US07/455,797 US5030874A (en) 1985-05-20 1989-12-28 Ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10735685A JPS61265130A (en) 1985-05-20 1985-05-20 Production of ultrasonic probe

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ID=14456992

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