JPS63115500A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents

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の
製造方法に関するものである。

従来の技術 最近、所定の曲率を有する凸面形状の超音波探触子が直
線電子走査型超音波探触子に比べ、被検領域を拡大でき
るという特徴から、医用超音波診断装置などの分野で盛
んに利用されるようになってきた。

従来の凸面状の超音波探触子の製造方法としては、例え
ば、特開昭５９−２０２０５８号公報に記載されている
製造方法が知られている。以下、第２図を参照して従来
の凸面状の超音波探触子の製造方法について説明する。

約１７ｎＩＬの厚さで、かつフラットなフェライトゴム
よりなる第１の背面負荷材２１に、電極を有する圧電振
動子アレイ２２を形成する。この圧電振動子アレイ２２
を形成するには、電極を有する圧電振動子２３を第１の
背面負荷材２１に接着する。

この圧電振動子２３をダイヤセントホイール−４［つ公
知の切断機によって、一定ピツチごとに切断する。切断
後、圧電振動子２３間に形成したギャップにポリウレタ
ン樹脂などの合成樹脂２４を充填する。この充填した合
成樹脂が硬化した後、圧電振動子アレイ２２上に音響整
合層２５を流し込みによって形成し、所定の厚さに研摩
する。次に第１の背面負荷材２１と同様、フェライトゴ
ムよりなり、最終的に形成する曲率の湾曲面を有する第
２の背面負荷材２６に第１の背面負荷材２１を接着する
。これにより第１の背面負荷材２１が第２の背面負荷材
２６の曲率面に沿って湾曲し、第１の背面負荷材２１上
の圧電振動子アレイ２２が一定間隔で湾曲し、音響整合
層２６も圧電振動子アレイ２２に沿って湾曲する。次に
第２の背面負荷材２６をアルミニウムなどからなる保持
台２７に接着する。その後、フレキシブル配線板（図示
省略）を圧電振動子アレイ２２に沿わせ、その各電気端
子を圧電振動子アレイ２２にろう付けなどによって持続
する。

圧電振動子アレイ２２を所望の曲率に形成する方法とし
ては、予め、所望の曲率を有した圧電振動子板を背面負
荷材に接着してから、アレイ状に複数個に切断する方法
もあるが、この方法によれば、曲率を有する圧電振動子
板を形成すること、及びアレイ状に切断分割することが
困難であるため、現在は、殆んど上記方法が用いられて
いる。

そしてこの方法は基本的には、直線走査型超音波探触子
の振動子アレイを製造する方法と同じであるが、所望の
曲率に湾曲し易くするため、第１の背面負荷材２１を薄
くして、所望の曲率を有する第２の背面負荷材２６面に
接着している点において大きく相違している。これは、
背面負荷材として、フェライトゴムを用いているためで
ある。すなわち、フェライトゴムの音波減衰係数が３　
ＭＨ２で、約１０ｄＢ、／１．、テアリ、ｔｇｌの背面
負荷材２１の厚み（１〜３ｍｍ）だけでは、この背面負
荷材２１に入射する不要の音波を減衰させることができ
ないため、同材料の第２の背面負荷材２６を必要とする
。

また従来の他の例としては、音波減衰係数が大きく、加
熱することにより硬度を下げて軟化する高分子材料を主
成分とする背面負荷材２１．２６を用い、この背面負荷
材２１．２６は従来のフェライトゴムの場合より、約２
６分の１に厚みを薄くすることができるので、平板の圧
電振動子板を背面負荷材２１に接着し、圧電振動子板を
アレイ状に切断した後、背面負荷材２１．２６を加熱し
てこれらを所望の曲面に構成する方法もある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第１の背面負荷材２１にフェライトゴム
を用いた従来の製造方法では、この背面負荷材２１が十
分な硬さを有していないため、圧電撮動子アレイ２２を
均一に配列することができず、所望の曲率の第２の背面
負荷材２８に接着しても、個々の圧電振動子２２ａを第
２の背面負荷材２６０曲率に沿わせることが困難である
。従って、超音波ビームを精度良く制御することができ
なくなり、Ｓ／Ｎの良好な超音波画像を得ることができ
ない。また第１と第２の背面負荷材２１と２６を接着し
た接着層の境界部分から音響的な不整合により、音波が
反射して圧電振動子２２　ａに戻り、この音波が超音波
画像の雑音となり、画像劣化が生じるなどの問題点を有
している。

また、従来の背面負荷材を加熱して硬度を低下させ、所
望の曲面に形成する製造方法では、背面負荷材の厚みは
、周波数が３　ＭＨ２の場合、３．５〜６朋となり、フ
ェライトゴムの場合より２分の１以上薄くなっているた
め、ある程度曲率が大きい場合については、背面負荷材
が単層でも容易に曲面を形成することが可能であるが、
曲率が小さくなった場合は、背面負荷材への歪みが大き
くなるため、割れ、あるいは破断が生じ、所望の曲面を
有する超音波探触子を得ることができないという問題点
を有している。

そこで、本発明は、分解能の高い超音波画像が得ること
ができ、また簡単に、かつ容易に製造することができ、
更には背面負荷材の損傷を防止することができるように
した超音波探触子の製造方法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、少なくとも圧電振動子アレイの一面側に背面負荷
材が設けられた積層体を背面負荷材における圧電振動子
アレイの反対側の面に設けられた一本以上の溝の変形を
利用して保持台の曲面に沿うように湾曲させて接着する
ようにしたものである。

作　　　用 上記技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、少なくとも圧電振動子アレイと背面負荷材よ
りなる積層体を保持台の曲面に沿うように湾曲させる際
、背面負荷材に設けた溝の変形を利用するので、背面負
荷材に発生する歪みを溝の部分で緩和することができる
。従って圧電振動子アレイを所望の曲面に沿って容易に
、精度良く構成することができる。しかもこのように容
易に湾曲させるようにすることによって背面負荷材を単
層の構成にすることができるので、従来の二層構造のよ
うな境界部分での不用な音波の反射もなくなり、従って
分解能の高い超音波画像を得ることができる。

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（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実弗例における超音
波探触子の製造方法を示す。

第１図（ａ）に示すように、圧電素子１の両面に電極２
．３を蒸着、あるいは焼付けなどにより設けて板状の圧
電振動子４を構成し、この圧電振動子４の一方の電極２
．３面にフレキシブルな電気端子６．６をハンダ付また
は導電性接着剤などにより接続する。次に、エポキシ樹
脂にタングステン金属粉末などを充填し、音響インピー
ダンス値を調整した第１の音響整合層７を電気端子６，
６の接続側の面と反対側の圧電振動子４の面に流し込み
、あるいは接着剤により接着する。次に、圧電振動子４
における電気端子５．６の接続側の面に電気端子６，６
の一部を覆って背面負荷材８を接着、あるいは流し込み
により形成する。なお、圧電振動子４には先に背面負荷
材８を設け、その後。

第１の音響整合層７を設けても良い。

上記背面負荷材８には、フェライト粉末を充填したゴム
、いわゆるフェライトゴム、または高分子材料を主成分
として、タングステン金属粉末とマイクロバルーンを充
填したものなどを用いる。

次に、第１図（ｂ）に示すように背面負荷材８における
圧電振動子４とは反対側の面に横断方向、すなわち後述
する圧電振動子アレイの配列方向に対してほぼ直角方向
に１本以上の溝９を形成する。

この溝９の数及び形状は、後述する圧電振動子アレイを
曲面にする曲率の大きさによって変えるが、曲率が小さ
くなるに従い、溝９の数を多くし、また溝９の深さを深
くし、くさび形の形状にする。

なお、背面負荷材８に設ける溝９は、背面負荷材８端而
からの音波反射を防止するためのものではなく、圧電振
動子アレイを精度良く曲面に構成することを目的として
いるものであり、従って溝９は、背面負荷材８を曲面に
湾曲することにより発生する歪みを緩和して容易に曲面
に湾曲することができ、しかも背面負荷材８が割れるの
を防止することができる形状であれば、くさび形の形状
に限らず、その他、いかなる形状でも良い。

次に、第１図（ｃ）に示すようにダイシングソーなどに
より第１の音響整合層子と圧電振動子４と電気端子６．
６の一部及び背面負荷材８の一部を所望の間隔で切断し
、背面負荷材８上に圧電振動子アレイを形成する。

次に、背面負荷材８を加熱（７０〜１ｏｏ℃）し、その
硬度をある程度下げて軟化した状態にし、第１図（ｄ）
に示すように所望の曲面を有するアルミニウムなどの保
持台１ｏの曲面に沿わせて接着する。これにより圧電振
動子アレイ、第１の音響整合層７及び背面負荷材８より
なる積層体を保持台１ｏの曲面に沿って湾曲させること
ができる。なお、上記接着の際には、保持台１ｏも背面
負荷材８と同様に加熱しておいても良い。

そして上記接着に際し、背面負荷材８に設けた１個以上
の溝９によって曲面にした時に発生する背面負荷材８の
歪みを緩和することができるため、背面負荷材８が割れ
るおそれはない。しかも、保持台１ｏの曲面に沿って精
度良く接着することができるため、所望の曲率を有した
圧電振動子アレイを構成することができる。

次に、第１図（ｅ）に示すように第１の音響整合層７上
に、エポキシ樹脂などよりなる第２の音響整合層１１を
接着し、更に、その上に音波を集束させるため、シリコ
ーンゴムなどのような音響レンズ１２を設ける。また、
図示していないが、電気端子６，６はケーブルに接続す
る。このようにして振動子アレイを湾曲させた超音波探
触子を製造することができる。

上記製造方法によれば、背面負荷材８に所望する曲面に
応じて、溝９の数及び形状を選定することにより小さい
曲率から大きい曲率まで、自由に圧電振動子アレイを構
成することができる。従って、背面負荷材８を単層に構
成することができるので、従来の二層構造のような境界
での音波の多重反射がなくなり、超音波画像の分解能劣
化がない。しかも１曲面にすることによる背面負荷材８
の歪みで割れることもないため、精度良く圧電振動子ア
レイを曲面に構成することができる。

なお、上記実施例では、圧電振動子４面に背面負荷材８
を接着した後、背面負荷材８に溝９を形成するように説
明したが、この他、圧電振動子４に接着する前、または
圧電振動子４をアレイ状に切断した後に、背面負荷材８
に溝９を形成しても良い。また上記実施例では、圧電振
動子アレイを凸面形状に配列した、いわゆるコンベック
ス型の超音波探触子の場合について述べたが、この他、
凹面形状、波形形状などの超音波探触子の製造に用いる
ことができることは明らかである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、少なく
とも圧電振動子アレイの一面側に背面負荷材が設けられ
た積層体を背面負荷材における圧電振動子アレイの反対
側の面に設けられた一本以上の溝の変形を利用して保持
台の曲面に沿うように湾曲させて接着するようにしてい
る。このように積層体を湾曲させる際に背面負荷材に設
けた溝の変形を利用するので、容易に、精度良く湾曲さ
せることができる。しかもこのように容易に湾曲させる
ようにすることにより背面負荷材を単層に構成すること
ができるため、不用な音波の反射がなくなり、従って分
解能の高い超音波画像を得ることができる。また背面負
荷材を単層に構成できるので、容易に、かつ簡単に製造
することができる。

更に曲率の小さい圧電振動子アレイを構成する場合にお
いても、背面負荷材を曲面に湾曲した時発生する歪みを
溝の部分で緩和できるため、背面負荷材が割れて破断す
るのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例における超音
波探触子の製造方法を示し、同図（ａ）は圧電振動子の
電極に電気端子を接続し、圧電振動子に第１の音響整合
層と背面負荷材を積層した状態の横断面図、同図（ｂ）
はその背面側からの斜視図、同図（Ｃ）は圧電振動子を
アレイ状に形成した状態の縦断面図、同図（ｄ）は同図
（ｃ）に示す積層体を曲面を有する保持台に接着した状
態の概略縦断面図、同図（ｅ）は第１の音響整合層上に
第２の音響整合層と音響レンズを設けた製造完成状態の
概略縦断面図、第２図は従来の製造方法により製造した
超音波探触子の概略縦断面図である。 １・・・圧電素子、２，３・・・電極、４・・・圧電振
動子、５．６・・・電気端子、７・・・第１の音響整合
層、８・・・背面負荷材、９・・・溝、１ｏ・・・保持
台、１１・・・第２の音響整合層、１２・・・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（ａン 第１図（こ） 第１図（ｄ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも圧電振動子アレイの一面側に背面負荷
   材が設けられた積層体を背面負荷材における圧電振動子
   アレイの反対側の面に設けられた一本以上の溝の変形を
   利用して保持台の曲面に沿うように湾曲させて接着する
   ことを特徴とする超音波探触子の製造方法。
2. （２）溝を圧電振動子アレイの配列方向に対してほぼ直
   角方向に形成している特許請求の範囲第１項記載の超音
   波探触子の製造方法。
3. （３）溝を深さ方向に対して、くさび形の形状に形成し
   てある特許請求の範囲第１項記載の超音波探触子の製造
   方法。