JPS6222634A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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Publication number
JPS6222634A
JPS6222634A JP16240485A JP16240485A JPS6222634A JP S6222634 A JPS6222634 A JP S6222634A JP 16240485 A JP16240485 A JP 16240485A JP 16240485 A JP16240485 A JP 16240485A JP S6222634 A JPS6222634 A JP S6222634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric material
composite piezoelectric
piezoelectric ceramic
electrodes
composite
Prior art date
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Pending
Application number
JP16240485A
Other languages
English (en)
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
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP16240485A priority Critical patent/JPS6222634A/ja
Priority to EP86303833A priority patent/EP0210723B1/en
Priority to DE3650004T priority patent/DE3650004T2/de
Priority to DE8686303833T priority patent/DE3678635D1/de
Priority to EP90104329A priority patent/EP0379229B1/en
Publication of JPS6222634A publication Critical patent/JPS6222634A/ja
Priority to US07/455,797 priority patent/US5030874A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2437Piezoelectric probes

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】 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。
従来の技術 最近、医用超音波診断装置な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。
従来、この複合圧電材料を使用した超音波探触子として
は、例えば、A、A、5haulov et、 a+、
著の論文プロシーディングズオブザアイ イーイーイー
ウルトラソニックスシンポジウム(Proc。
IEEE TJT、TRASONIC8SYMPO8I
UM ) 1984に記載されている構成が知られてい
る。
以下、第4図及び第5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4図は要部を示す斜視図、第5図はそのリード線を取
り出す部分の一部拡大断面図である。第4図及び第5図
において、101は複合圧電材料で、3ヘ−ノ 一次元方向に延伸する圧電セラミック102と圧電セラ
ミック102を囲み三次元方向に延伸する有機高分子材
料103より構成されている。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
面に共通電極105が蒸着によって設けられ、共通電極
105側(音波放射側)屹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からはワイヤボンデ
ィングなどによってリード線108が取り出され、電気
端子(図示せず)に接続されている。
而して複合圧電材料101の両側の電極104,105
に外部から制御された電気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。
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、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R33とほぼ同じ値
の特性を得ることができる吉共に、音響インピーダンス
においても圧電セラミック単体(PZT系の場合、20
〜35 X 105 、鮫軸2.S)の場合に比べ小さ
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チ、エポキシ樹脂の有機高分子材料103
が75チの場合、約8×105、jil/cm2.sと
なるため、水あるいは人体のような被検体(音響インピ
ーダンス1.5〜1.8 X 1.CJ5j;!/ム2
.S)との整合が圧電セラミック単体の場合に比べてか
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)の向上させることができる。
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。
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。
発明が解決しようとする問題点 5ヘーゾ 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、リード線を取り出すと、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を取り出すことが実際かなり困難となる。
すなわち、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材料103で
構成されており、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102、有機高分子材料103の硬さ及び熱膨張係
数の差などから有機高分子材料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
してす6  /、’ 一ド線108を取り出すことは至難である。特に、有機
高分子材料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1
02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りリード線
108を取り出すと、強度的に弱いため、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
が困難であるなどの問題点を有している。
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(リード線)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を提供しようとするものであ
る。
問題点を解決するための手段 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、圧電セラミック及び有機高分子材7 ・、 7 料よりなり、圧電セラミックに電気端子取出し用部分が
設けられた複合圧電材料と、この複合圧電材料の一方の
面にアレイ状に設けられた電極と、上記複合圧電材料の
他方の面に設けられた共通電極と、上記複合圧電材料に
おける電気端子取出し用部分に相当する個所で上記アレ
イ状の電極より取出された電気端子を備えたものである
作    用 本発明は、上記の構成により、電気端子を圧電セラミッ
ク上でアレイ状の電極より容易に取り出すことができ、
強度的にも強くすることができる。
実施例 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。第1図は本発明の一実施例における超音
波探触子の一部斜視図、第2図はその断面図、第3図は
複合圧電材料の一部斜視図である。
第3図に示すように複合圧電材料1は一次元方向に延伸
する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するエポキシ樹脂などの有
機高分子材料3より構成される。圧電セラミック2は電
気端子取り出し用部分4を残してダイシングマシーンな
どにより格子状に分割溝5が形成されて分割され、電気
端子取り出し用部分4も後述するアレイ状の電極4と同
じ間隔となるように分割溝6により分割されている。
各分割溝5.6には有機高分子材料3が充填されて硬化
されている。この時、有機高分子材料3は気泡を少なく
均一に充填させるため、真空によりて脱泡すると良い。
これら圧電セラミック2及び有機高分子材料3が研摩な
どにより希望する周波数の厚みに加工されて複合圧電材
料1が構成されている。従って電気端子取り出し用部分
4は、殆んど圧電セラミックにより形成されているので
、複合圧電材料としての機能は有しない。第1図及び第
2図に示すように複合圧電材料1の一方の面には、分割
溝6の間隔でマスクなどを介して複数個のアレイ状電極
7が蒸着などによって設けられ、     1他方の面
には、電気端子取り出し用部分4を除いて蒸着などによ
り共通電極8が設けられている。
9 ヘーゾ 共通電極8の外面には4分の1波長の厚みのエポキシ樹
脂などよりなる音響整合層9が接着、あるいは流し込み
によって設けられている。更に必要に応じて音響整合層
9の外面に超音波を集束するため、シリコーンゴムなど
の音響レンズ10が接着、あるいは流し込みによって設
けられている。
複数個のアレイ状に配列された各電極7には電気端子取
り出し用部分4に相当する個所からワイヤボンディング
などにより電気端子11が取り出されている。
このように複合圧電材料1の製作時に電気端子取り出し
用部分4を殆んど圧電セラミック2により構成している
ので、ワイヤボンディングなどによる電気端子11の取
り出しを容易に、且つ強度的に強く行なうことができる
。従って信頼性の高い取り出しを行なうことができる。
また複合圧電材料1におけるアレイ状の電極7の反対側
には電気端子取り出し用部分4に相当する個所に共通電
極8を設けていないので、この部分は振動しないように
なっている。従って電気端子取り出し用部分101・−
ン゛ 4以外の複合圧電材料1のみが振動するので、希望する
超音波ビームを得ることができる。しかも圧電セラミッ
ク2の電気端子取り出し用部分4は複数個に配列された
アレイ状の電極7と同じ間隔で分割しているので、隣接
する素子への音響的なりロスト−りも小さくすることが
でき、方位分解能の高い超音波探触子を得ることができ
る。
なお、上記実施例においては、圧電セラミック2の電気
端子取り出し用部分4をアレイ状の電極7と同じ間隔で
分割した後、マスクなどζこよりアレイ状の電極7を蒸
着する場合について説明したが、この他、電気端子取り
出し用部分4を設けた複合圧電材料1の一方の全面にア
レイ状の電極7を構成するための電極を設け、他方の面
に共通電極8を設け、更に共通電極8面上に音響整合層
9、を設けた後、ダイシングマシーンなどで電極及び複
合圧電材料1をアレイ状に分割してアレイ状の電極7を
構成し、その後、電気端子11をワイヤボンディングな
どで取り出すようにしても良い。
またこの他、電気端子取り出し用部分4を設けた11ハ
・−−7 複合圧電材料1の一方の全面にアレイ状の電極7を構成
するための電極を設け、他方の面に共通電極8を設け、
共通電極8面上に音響整合層9を設け、板状の電気端子
】1を半田付け、あるいは導電性接着剤などにより複合
圧電材料1の電気端子取り出し用部分4に相当する個所
で電極上に設けた後、電気端子、電極及び複合圧電材料
1をアレイ状に分割して電気端子11を取り出すように
しても良い。
また上記実施例においては、直線上に配列した、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。
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
電材料の圧電セラミックに電気端子取り出し用部分を設
け、この複合圧電材料の一方の面にアレイ状の電極を設
け、他方の面に共通電極を設け、電気端子取り出し用部
分に相当する個所でアレイ状の電極より電気端子を取り
出している。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が小さくなった場合、またア
レイ状の電極の間隔が狭くなった場合においても容易に
電気端子を取り出すことができる。また電気端子を取り
出した部分は強度的に強いため、信頼性を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の一実施例における超音波探
触子を示し、第1図は超音波探触子の一部斜視図、第2
図は第1図の断面図、第3図は複合圧電材料の一部斜視
図、第4図は従来の超音波探触子の一部斜視図、第5図
はその要部の拡大断面図である。 1・・・複合圧電材料、2・・・圧電セラミック、3・
・・有機高分子材料、4・・・電気端子取り出し用部分
、7・・・電極、8・・・共通電極、11・・・電気端
子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか1名第3
図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電セラミック及び有機高分子材料よりなり、圧
    電セラミックに電気端子取出し用部分が設けられた複合
    圧電材料と、この複合圧電材料の一方の面にアレイ状に
    設けられた電極と、上記複合圧電材料の他方の面に設け
    られた共通電極と、上記複合圧電材料における電気端子
    取出し用部分に相当する個所で上記アレイ状の電極より
    取出された電気端子を備えていることを特徴とする超音
    波探触子。
  2. (2)電気端子取出し用部分の圧電セラミックがアレイ
    状の電極と同じ間隔で分割され、分割溝に有機高分子材
    料が充填されている特許請求の範囲第1項記載の超音波
    探触子。
  3. (3)共通電極が複合圧電材料における電気端子取出し
    用部分を除いた部分に設けられている特許請求の範囲第
    1項記載の超音波探触子。
JP16240485A 1985-05-20 1985-07-23 超音波探触子 Pending JPS6222634A (ja)

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EP86303833A EP0210723B1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Ultrasonic probe
DE3650004T DE3650004T2 (de) 1985-05-20 1986-05-20 Ultraschallsonde.
DE8686303833T DE3678635D1 (de) 1985-05-20 1986-05-20 Ultraschallwandler.
EP90104329A EP0379229B1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Ultrasonic probe
US07/455,797 US5030874A (en) 1985-05-20 1989-12-28 Ultrasonic probe

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