JPS6378700A - Composite piezoelectric ultrasonic probe - Google Patents

Composite piezoelectric ultrasonic probe

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Publication number
JPS6378700A
JPS6378700A JP22196086A JP22196086A JPS6378700A JP S6378700 A JPS6378700 A JP S6378700A JP 22196086 A JP22196086 A JP 22196086A JP 22196086 A JP22196086 A JP 22196086A JP S6378700 A JPS6378700 A JP S6378700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous ceramic
piezoelectric body
ceramic piezoelectric
ultrasonic probe
piezoelectric material
Prior art date
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Pending
Application number
JP22196086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nagao Kaneko
金子 長雄
Shiro Saito
斉藤 史郎
Hiroki Honda
本多 博樹
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP22196086A priority Critical patent/JPS6378700A/en
Publication of JPS6378700A publication Critical patent/JPS6378700A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an ultrasonic probe with a high sensitivity and a wide band by employing a porous ceramic piezoelectric body as a piezoelectric body. CONSTITUTION:The hole ratio of the porous ceramic piezoelectric body can be varied by freely changing the mixture ratio of ceramic fine powder and a binder, or the foaming condition of polyurethane and calcination conditions. The hole ratio can be selected within a range of 0.10-0.75, preferably 0.30-0.65. It is acceptable that the porous ceramic piezoelectric body contains holes including high molecular compounds, or gas holes. One of manufacture is introduced. The PZT-based porous ceramic piezoelectric body with the hole ratio of 65% and a dielectric constant of 250 is provided with silver electrodes 3 and 3'. After the body is polarized, it is cut into parts in 8 mm X 8 mm. The porous ceramic piezoelectric body 1 and a tungsten plate about 500 mum in thickness are bonded with adhesives 9 and 9'. A packing member 10 made of ferrite rubber is jointed with a similar adhesive. Thus the direction in which an ultrasonic wave is transmitted is the direction of an arrow (a).

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は超音波診断装置などに用いる複合圧電型超音波
探触子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a composite piezoelectric ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic device or the like.

(従来の技術) セラミックス圧電体と高分子圧電体とを組み合わせ、両
方の特徴を具備したいわゆる複合圧電体を用いた超音波
探触子の検討が盛んにおこなわれてきている。
(Prior Art) Ultrasonic probes using a so-called composite piezoelectric material, which is a combination of a ceramic piezoelectric material and a polymeric piezoelectric material and has the characteristics of both, have been actively studied.

複合圧電体の特徴は、用途に応じた複合モデルを選択し
うるのに加え、超音波の発生に直接関与する圧電歪み定
数(d定数)を低下させることなく、超音波を受けて電
気出力に直接関与する電圧出力定数(g定数)を増加さ
せることができる点にある。更にこの圧電体は、セラミ
ックス圧電体にくらべ音響インピーダンスが小さく生体
との音響的整合が図)やすぐなるため超音波の伝播が良
くなる。
A feature of composite piezoelectric materials is that in addition to being able to select a composite model according to the application, it is also possible to receive ultrasonic waves and generate electrical output without reducing the piezoelectric strain constant (d constant), which is directly involved in the generation of ultrasonic waves. The point is that the directly related voltage output constant (g constant) can be increased. Furthermore, this piezoelectric material has a lower acoustic impedance than a ceramic piezoelectric material, and has a better acoustic matching with the living body (see Figure), which improves the propagation of ultrasonic waves.

複合圧電体を用いた超音波探触子として特開昭58−2
1883号公報記載のものがある。この超音波探触子は
1−3型の複合圧電体を用層ておシ、セラミックス圧電
体を平担な面を有する基板上に接着した後この圧電体を
完全に分離する多数の溝を形成し、次にこの溝の中に有
機物を充填固化したものを用いている。この超音波探触
子は、七う之ツクス圧電体を用いた場合に比ベセラミッ
クス圧電体棒と充填有機物が交互に配置されているとい
う構造のため配列周期による不要共振が起こυ、感度低
下を紹くとともにエコー波形のリンギングが長くなる七
いう欠点がある。
JP-A-58-2 as an ultrasonic probe using composite piezoelectric material
There is one described in Publication No. 1883. This ultrasonic probe uses a 1-3 type composite piezoelectric material layer, and after bonding the ceramic piezoelectric material onto a substrate with a flat surface, a number of grooves are formed to completely separate the piezoelectric material. The grooves are then filled with organic matter and solidified. When this ultrasonic probe uses a seven-piece piezoelectric material, it has a structure in which ceramic piezoelectric rods and filling organic matter are arranged alternately, which causes unnecessary resonance due to the arrangement period, resulting in a decrease in sensitivity. However, the ringing of the echo waveform becomes longer.

(発明が解決しようとする間浬点) 以上のように複合圧電型超音波探触子では感度が悪い、
エコー波形のリンギングが長いという問題点があった。
(Points to be solved by the invention) As mentioned above, the composite piezoelectric ultrasonic probe has poor sensitivity.
There was a problem in that the ringing of the echo waveform was long.

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであシ、
高感度かつ広帯域の複合圧電型超音波探触子を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems.
The purpose is to provide a composite piezoelectric ultrasonic probe with high sensitivity and wide band.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するだめの手段と作用)本発明は圧電体
と電極を有する振動子を備えた超音波探触子において、
圧電体として多孔質セラミックス圧電体を用いることを
特徴とする複合圧電型超音波探触子である。
(Means and effects for solving the problems) The present invention provides an ultrasonic probe equipped with a vibrator having a piezoelectric body and an electrode.
This is a composite piezoelectric ultrasonic probe characterized by using a porous ceramic piezoelectric material as a piezoelectric material.

本発明で用いられる多孔質セラミックス圧電体は、空孔
を有するセラミックス圧電体であればいかなるものであ
ってもよく、格別に限定されるものではない。
The porous ceramic piezoelectric body used in the present invention may be any ceramic piezoelectric body having holes, and is not particularly limited.

本発明で用すられる、多孔質セラミックス圧電体の空孔
率は、セラミックス微粉末とバインダーとの混合比、あ
るいはポリウレタンによる発泡状況、焼成条件などによ
シ任意に変えることが可能であシ、空孔率0.10〜0
.75望ましくは0.30未満の場合は、#五字聾複合
圧電体の特徴を生かしきれず、従来のセラミックス圧電
体に類似した性質(誘電率、d定数、g定数、ヤング率
など)を示し、また0、65を超える空孔率の場合は、
多孔質セラミックス圧電体が破損しやすくかつ誘電率が
極めて小さくなるなどの性質を示すためである。
The porosity of the porous ceramic piezoelectric material used in the present invention can be arbitrarily changed depending on the mixing ratio of the fine ceramic powder and the binder, the foaming state of polyurethane, the firing conditions, etc. Porosity 0.10~0
.. 75 Preferably, if it is less than 0.30, the characteristics of the composite piezoelectric material cannot be fully utilized, and it exhibits properties (dielectric constant, d constant, g constant, Young's modulus, etc.) similar to conventional ceramic piezoelectric materials. , and in the case of a porosity exceeding 0.65,
This is because the porous ceramic piezoelectric material exhibits properties such as being easily damaged and having an extremely low dielectric constant.

また、本発明の多孔質セラミックス圧電体は空孔が高分
子化合物を含有していても、あるいは気孔であってもよ
い。
Further, in the porous ceramic piezoelectric body of the present invention, the pores may contain a polymer compound or may be pores.

更に本発明で用いられる圧電性セラミックスは一般に圧
電材料として用いられている圧電性セラミックスであれ
ばどのようなものであってもよく例えば、PZTで代表
されるpb(Zr−Ti )03系圧電セラミツクス、
BaTiQ3、PbTiO3等が挙げられる。
Further, the piezoelectric ceramic used in the present invention may be any piezoelectric ceramic that is generally used as a piezoelectric material, such as pb(Zr-Ti)03 piezoelectric ceramic represented by PZT. ,
Examples include BaTiQ3, PbTiO3, and the like.

また、本発明の複合圧電型超音波探触子は以下に示した
板材を設けてもよい。
Further, the composite piezoelectric ultrasonic probe of the present invention may be provided with the plate materials shown below.

板材として、多孔質セラミックス圧電体=の音響インピ
ーダンス(ZAO)と板材の音響インピーダンス(ZA
1)とが実質的に同一のものを接合してもよい、この場
合、多孔質セラミックス圧電体と板材とがみかけ上一体
の振動子として動作する。
As a plate material, the acoustic impedance of the porous ceramic piezoelectric material (ZAO) and the acoustic impedance of the plate material (ZA
1) may be joined. In this case, the porous ceramic piezoelectric material and the plate material apparently operate as an integrated vibrator.

このため多孔質セラミックス圧電体(厚みt)のみを振
動板として用いた場合、その基準振動時の波長λとする
とλ−2tなる関係となるが、このような板材を設けた
場合λ−2(to+t1)  となる(to’多孔質セ
ラミックス圧電体の厚め、tlI板材の厚み)、この場
合電極分の厚みがあるが、一般に十数μm以下と薄いた
め、無視できる。従って、同じ周R数で駆動する場合、
すなわち同じ波長λを得る場合、to+tl−t  な
る関係を満たせば良いので、多孔質セラミックス圧成体
の厚みtoはto−t−tl  となる。このように同
じ周波数を得る場合、電圧が印加される多孔質セラミッ
クス圧電体の厚みが(i−t xVt (<1)倍です
む。
Therefore, if only a porous ceramic piezoelectric material (thickness t) is used as a diaphragm, the relationship will be λ-2t when the wavelength λ at the time of its reference vibration is λ-2t, but if such a plate material is provided, the relationship will be λ-2( to+t1) (to' thickness of the porous ceramic piezoelectric material, thickness of the tlI plate material). In this case, there is a thickness for the electrodes, but it is generally thin, less than 10-odd micrometers, so it can be ignored. Therefore, when driving with the same number of laps,
That is, in order to obtain the same wavelength λ, it is sufficient to satisfy the relationship: to+tl-t, so the thickness to of the porous ceramic compact becomes to-t-tl. In order to obtain the same frequency in this way, the thickness of the porous ceramic piezoelectric material to which the voltage is applied only needs to be (it x Vt (<1) times).

静電容量は電圧が印加される多孔質セラミックス圧電体
の厚みに反比例するため、従来に比べ静電容量がt /
(t−t IX > 1 )倍とな力、同様に電気的人
力インピーダンスは約(t−t x)/l (< 1 
)倍と小さくなる。
Since capacitance is inversely proportional to the thickness of the porous ceramic piezoelectric material to which a voltage is applied, the capacitance is t /
(t-t IX > 1) times the force, similarly the electrical human power impedance is approximately (t-t
) becomes twice as small.

このように材料の特性とは関係なく電気的入力インピー
ダンスを低減することができる。
In this way, electrical input impedance can be reduced regardless of material properties.

また、材料変換だけでは達することができなかった領域
にまで電気的入力インピーダンスを低減することができ
るため、パルサーの出力インピーダンスを低減すること
ができS/N比の向上、消費電力の低減、インピーダン
ス整合の容易性、超音波探触子の発熱量の低下等、故多
くの効果を得るととができる。
In addition, it is possible to reduce the electrical input impedance to a range that could not be reached by material conversion alone, so the output impedance of the pulsar can be reduced, improving the S/N ratio, reducing power consumption, and reducing impedance. Therefore, many effects can be obtained, such as ease of alignment and reduction in the amount of heat generated by the ultrasonic probe.

擬似的に2板の板を1つの振動子として動作させるには
、ZAO(多孔質セラミックス圧電体の音響インピーダ
ンス)−ZAI  (接合する板材の音響インピーダン
ス)の時がもつとも好ましい。
In order to operate two plates as one vibrator in a pseudo manner, it is preferable to have ZAO (acoustic impedance of porous ceramic piezoelectric material) minus ZAI (acoustic impedance of plate materials to be joined).

ZAOに対しZAI  が小さくなると前述のto十t
lO内に1波長分が存在する周波数、すなわち所望の周
波数の2倍の周波数における感度が大きくなシ、所望の
周波数域における感度が低下してしまう。例えば音速を
一定として密度を変化させた場合、ZAI  が0.7
ZA0程度以下になると前述ごとく所望の周波数の2倍
の周波数における感度の上昇が現われ始め、また密度を
一定として音速を変化させた場合、ZAI  から0.
8ZA0程度以下になると前述と同様のことが現われ始
める。従ッテ、ZA1≧0.7ZAO,%にZAl、m
o、8ZAOで6ることか好ましい。
When ZAI becomes smaller than ZAO, the above-mentioned to tent
If the sensitivity is large at a frequency where one wavelength exists in lO, that is, twice the desired frequency, the sensitivity in the desired frequency range will be reduced. For example, if the density is changed while keeping the sound speed constant, ZAI is 0.7
When ZA0 or less, sensitivity begins to increase at frequencies twice the desired frequency as described above, and when the density is kept constant and the sound speed is varied, ZAI to 0.
When the temperature drops below about 8ZA0, the same phenomenon as described above begins to occur. Follow, ZA1≧0.7ZAO,% ZAl, m
o, 6 with 8ZAO is preferable.

またZAl が大きくなるとリンギングが生じやすくな
り、いわゆる尾引きが長くなる。例えば板材厚一定の冬
作で音速を一定にして密度を変化させてZAI  を変
化させた場合ZAI  が2.ZAOを越えると→振幅
が1 / I Oとなるまでに要する時間が30%程度
長くなシ、また密度を一定にして音速を変化させた場合
、ZAIが2.2ZAOを越えると同様に30%程度長
くなる。従ってZA!≦2.2ZA0、程度の範囲が好
ましい。
Furthermore, as ZAl increases, ringing tends to occur, and so-called tailing becomes longer. For example, if you change the ZAI by changing the density while keeping the sound speed constant in winter cropping with a constant board thickness, the ZAI will be 2. When ZAO is exceeded, the time required for the amplitude to become 1 / I O is approximately 30% longer, and when the density is kept constant and the sound speed is varied, when ZAI exceeds 2.2ZAO, the time required for the amplitude to become 1 / I O is approximately 30% longer. It becomes somewhat longer. Therefore ZA! A range of ≦2.2ZA0 is preferable.

このようにZA l−ZA0 の場合がもつとも好まし
いが、0.7ZA0≦ZAI≦2.2ZA0 の範囲で
あれば実質的にZA 1−ZA Oと同様の挙動を示す
。特KO,7ZAo≦ZA1≦1.4ZAo cD範囲
テアれば、ZA 1−ZA0 と同様に一体的な振動を
生じ、有効である。
As described above, the case of ZA 1 -ZA0 is preferable, but if it is in the range of 0.7ZA0≦ZAI≦2.2ZA0, it exhibits substantially the same behavior as ZA 1 -ZA O. Special KO, 7ZAo≦ZA1≦1.4ZAo If the cD range is torn, an integral vibration is generated like ZA 1 -ZA0, and it is effective.

また板材の厚さくll)であるが、擬似的に1つの振動
子として動作させているとはいえ、実際に超音波の送受
波を行なうのは、電極を有する多孔質セラミックス圧電
体であるので、基準周波数共振時にこの多孔質セラミッ
クス圧電体の厚み方向のひずみが最大となるようにtl
mtoであることが好ましい。
In addition, although the thickness of the plate material is 11), although it is operated as a pseudo-oscillator, what actually transmits and receives ultrasonic waves is a porous ceramic piezoelectric material with electrodes. , tl so that the strain in the thickness direction of this porous ceramic piezoelectric material is maximum at the time of reference frequency resonance.
Preferably it is mto.

本発明では、多孔質セラミックス圧電体の音響インピー
ダンスの10倍以上の音響インピーダンスを有する反射
板を設けることにより、入力インピーダンスを低減化す
る゛ことができる。
In the present invention, the input impedance can be reduced by providing a reflector having an acoustic impedance ten times or more that of the porous ceramic piezoelectric material.

多孔質セラミックス圧電体の音響インピーダンスは一般
1c5X15X10  Kg/dSでlyる。5〜10
10xlo  h/s/Sの音響インピーダンスを有す
る多孔質セラミックス圧電体とそのlθ倍程度の音響イ
ンピーダンスを有する反射板を接着材等で接合した場合
を考える。反射板を構成する材料としては鋼やタングス
テン等の金属や、例えばタングステン粉末とエポキシ樹
脂等の混合物等が基けられる。
The acoustic impedance of a porous ceramic piezoelectric material is generally 1c5×15×10 Kg/dS. 5-10
Consider a case in which a porous ceramic piezoelectric material having an acoustic impedance of 10 x lo h/s/S and a reflecting plate having an acoustic impedance approximately lθ times that of the porous piezoelectric material are bonded with an adhesive or the like. The material constituting the reflecting plate may be metal such as steel or tungsten, or a mixture of tungsten powder and epoxy resin.

この超音波接触子の両端の電極にパルス電圧を印加する
と共振が起こる。最低次のいわゆる基準周波数における
共振が通常用いられる。その概念を示したのが第2図で
ある。多孔質セラミックス圧電体(1)と反射板0との
接合面が振動の節となる。
Resonance occurs when a pulse voltage is applied to the electrodes at both ends of this ultrasonic contactor. Resonance at the lowest order, the so-called reference frequency, is usually used. Figure 2 shows the concept. The joint surface between the porous ceramic piezoelectric body (1) and the reflection plate 0 becomes a node of vibration.

これは反射板■の音響インピーダンスが多孔質セ2゜ミ
ックス圧電体(1)に比べ十分大きいためであも一方、
基準周波数を考えているため他端が振動の腹になる(第
2図(b))。第2図よシ多孔質セ2ミックス圧電体(
1)の厚さ大と波長λとの関係はt−λ/4である。と
ころで多孔質セラミックス圧電体のみでこの波長λを得
るには、第3図に示した7、7.ように多孔質″″ミ′
ハ圧電体の厚さは2゛と方向の中点が振動の節になって
いる。通常のセラミックス圧電体の基準振動がこの第2
図である。
This is because the acoustic impedance of the reflector ■ is sufficiently larger than that of the porous semi-mixed piezoelectric material (1), but on the other hand,
Since we are considering the reference frequency, the other end becomes the antinode of vibration (Figure 2 (b)). Figure 2 shows a porous semi-mixed piezoelectric material (
The relationship between the large thickness and the wavelength λ in 1) is t-λ/4. By the way, in order to obtain this wavelength λ using only a porous ceramic piezoelectric material, steps 7, 7, and 7 shown in FIG. Porous ″″Mi′
The thickness of the piezoelectric body is 2゜, and the midpoint of the direction is the node of vibration. The standard vibration of ordinary ceramic piezoelectric material is this second
It is a diagram.

第2図と第3図を比較すると、同一の周波数を得るのに
第2図に示した機械の圧1!素子の厚さが第3図の場合
のイでよいことになる。従って入力インピーダンスを考
えた場合にイになるため、インピーダンスの低減化が図
られたことになる。
Comparing Figures 2 and 3, we can see that to obtain the same frequency, the pressure of the machine shown in Figure 2 is 1! This means that the thickness of the element may be equal to A in the case of FIG. Therefore, considering the input impedance, it becomes A, which means that the impedance has been reduced.

本発明に用いられる多孔質セラ建ツクス圧電体は、例え
ば予め微粉末化したPZTセラミックスをアクリル樹脂
、ポリビニルアルコール等ヲバインダーとして混練し、
成形(ブロック状、シート状)した後焼成して得る方法
、あるいはPZTセラミックス微粉末を予めポリウレタ
ン原液に混合しておき、ポリウレタン発泡を行なって任
意の形状を得た後これを焼成することによりポリウレタ
ン成分を気化除去するなどの方法によシ得た多孔質セラ
ミックスを分極処理することで容易に得られる。
The porous ceramic piezoelectric body used in the present invention is made by kneading PZT ceramics, which has been pulverized in advance, with a binder such as acrylic resin or polyvinyl alcohol.
Polyurethane can be obtained by molding it into a block or sheet shape and then firing it, or by mixing PZT ceramic fine powder with a polyurethane stock solution in advance, foaming the polyurethane to obtain a desired shape, and then firing it. It can be easily obtained by polarizing porous ceramics obtained by a method such as vaporizing components.

多孔質セラミックス圧電体を得るためのPZTセラミッ
クス微粉末の形状(サイズ)は特に限定されるものでは
ないが、粉子径20μ〜150μ福度が広く用いられる
。またバインダーについても特に限定されるものではな
(、PZTセラミックス微粉末を良く分散し、かつ焼成
時において気化除去可能な中から選択することが可能で
ある。
Although the shape (size) of PZT ceramic fine powder for obtaining a porous ceramic piezoelectric body is not particularly limited, a powder diameter of 20 μm to 150 μm is widely used. The binder is also not particularly limited (it can be selected from among those that can disperse the PZT ceramic fine powder well and can be vaporized and removed during firing).

多孔質セラミックス圧電体を用いた超音波探触子は、従
来のセ之ミックス超音波探触子、高分子超音波探触子と
同様の方法で裏作することができる。
An ultrasonic probe using a porous ceramic piezoelectric material can be manufactured in the same manner as a conventional semi-mix ultrasonic probe or a polymer ultrasonic probe.

(5A施例) 次に本発明の実施例について詳述する。(5A example) Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

1)実施例1 PZTセラミックス粉末を水溶性アクリル樹脂及びPV
Aをバインダーとする分散液を作成し、(バインダー比
0.04)、これをシート状に成型した後焼成し、空孔
率43%、比誘電率520の多孔質上2ミックス圧電体
を得た0次にこの多孔質セラミックス圧電体の両面に電
極として銀粉を混入したエポキシ樹脂(ドータイト社製
、商品名D−753)を塗布し、硬化させ、その後分極
した。形状は8X8m、厚みは超音波探触子の周波数が
5MHzとなるように調整した。
1) Example 1 PZT ceramic powder was mixed with water-soluble acrylic resin and PV
A dispersion liquid using A as a binder was prepared (binder ratio 0.04), and this was formed into a sheet shape and fired to obtain a porous 2-mix piezoelectric material with a porosity of 43% and a relative permittivity of 520. Next, an epoxy resin mixed with silver powder (manufactured by Dortite, trade name D-753) was applied as an electrode to both surfaces of this porous ceramic piezoelectric material, hardened, and then polarized. The shape was 8 x 8 m, and the thickness was adjusted so that the frequency of the ultrasonic probe was 5 MHz.

奪嚇鴻   301−2)で接着し、更に音響動作側に
はポリイミドフィルム(東し製、商品名カプトンを貼付
し、音#整合層とした。
A polyimide film (manufactured by Toshi Co., Ltd., trade name: Kapton) was attached to the sound operation side to form a sound #matching layer.

次に比較例として第4図に示すような圧電体をさ550
μm1溝幅200μmに網目状に分割切断し、この溝に
エポキシ樹脂(7)(商品名エコボンド24)を注入・
充填した。この複合圧電体の電極(図示せず)には銀粉
を混入したエポキシ樹脂(ドータイト社製、商品名D−
753)を両面に塗布し硬化させた。得に圧電体は、8
X8Mの形電体の主な音響特性を示す。
Next, as a comparative example, a piezoelectric material as shown in FIG.
The epoxy resin (7) (trade name Ecobond 24) was injected into the grooves by cutting them into mesh-like pieces with a width of 200 μm.
Filled. The electrodes (not shown) of this composite piezoelectric material are made of epoxy resin mixed with silver powder (manufactured by Dotite, trade name: D-
753) was applied to both sides and cured. Especially piezoelectric material is 8
The main acoustic characteristics of the X8M electric body are shown.

各種圧電体は、全てλ/2型超音波探触子となる作側に
は必要に応じ音#整合層a3niを設けた。
For each of the various piezoelectric bodies, a sound #matching layer a3ni was provided as necessary on the working side that would become a λ/2 type ultrasonic probe.

以上の超音波探触子について、正アロテクク社製商品名
UTA−3を用いて超音波探触子の性能評価を実施した
。評価は、水中70励に設けたアクリルブロックからの
反射波を解析し、超音波探触子の動作中心周波数(fo
)、感度(d13・・・但しオシロスコープに表示され
るパルスエコー波が100mVとなる様に調整した際の
7テネータレベルをdB光表示、帯域(foに対し一1
0dBの周波数範囲をΔf / f oで定義)を求め
た。
Regarding the above ultrasonic probe, performance evaluation of the ultrasonic probe was carried out using Sei Arotechku Co., Ltd. product name UTA-3. The evaluation was performed by analyzing the reflected waves from an acrylic block placed at 70° in the water, and determining the operating center frequency (fo
), sensitivity (d13...However, the 7 tenator level when adjusted so that the pulse echo wave displayed on the oscilloscope is 100 mV is displayed in dB, and the band (11 for fo)
The frequency range of 0 dB was defined as Δf/fo).

この評価結果を第2表上に示す。The evaluation results are shown in Table 2.

第1表 各種圧電体の主な音響特性 第2表 各種圧電体による超音波探触子の評価以上の結
果よシ明らかな様に、本発明の実施例では高感度かつ広
帯域の超音波探触子が得られた。
Table 1: Main acoustic properties of various piezoelectric materials Table 2: Evaluation of ultrasonic probes using various piezoelectric materials I got a child.

l1)実施例2(音響インピーダンスが10倍以上の反
射板を設けた例) 空孔率659g、比誘電率(ε黒/”o) 250のP
ZT系の多孔質セラミックス圧電体に銀電極(3).(
3’)を設置し、分極処理を行った後、8++aX8m
に切断した。本多孔質セラミックス圧電体(1)の厚み
tを測定したところ216μmであった。この多孔質セ
ラミックス圧電体(1)と厚み約500μmのタングス
テン板を接着剤(商品名工ボテツク301、室町化学工
業Gt!m製)で接合した。さらに同様の接着剤を用い
てフェライトゴムからなるバクキング材a0を接合した
。従って、超音波の送波方向は矢印aの方向となる。(
第5図参照) このようにして形成された超音波探触子の電極(31,
(3’)より取シ出したi!電極リード両端す。
l1) Example 2 (example in which a reflector with an acoustic impedance of 10 times or more is provided) P with a porosity of 659 g and a relative permittivity (ε black/”o) of 250
Silver electrode (3) on ZT-based porous ceramic piezoelectric material. (
3') and after polarization treatment, 8++aX8m
It was cut into The thickness t of the present porous ceramic piezoelectric body (1) was measured and found to be 216 μm. This porous ceramic piezoelectric body (1) and a tungsten plate having a thickness of approximately 500 μm were bonded together using an adhesive (trade name Kobo Botech 301, manufactured by Muromachi Kagaku Kogyo Gt!m). Furthermore, a backing material a0 made of ferrite rubber was bonded using the same adhesive. Therefore, the transmission direction of the ultrasonic wave is the direction of arrow a. (
(See Figure 5) The electrodes (31,
i! extracted from (3') Both ends of the electrode lead.

b′をインピーダンスアナライザ(YHP製商品名4)
92A)に接続して水負荷の状態で入力インピーダンス
を測定した。その結果を第6図に示す(同図曲線a)。
b′ with an impedance analyzer (product name 4 manufactured by YHP)
92A) and measured the input impedance under water load. The results are shown in FIG. 6 (curve a in the figure).

本実施例の超音波探触子をパルスエコー法によりエコー
波形およびその周波数スペクト2ムを測定シタ、バルブ
・レシーバとしては商品名UTA−3(aerotec
h 社製)を用い、水中7画に設置したアクリルブロッ
クよシのエコーを測定した。エコー波の周波数スペクト
ラムよシ中心周波数を求めたところ2.28MHzが得
られた。この周波数における超音波探触子の入力インピ
ーダンスは第6図(a)よシ88Ωであった。
The ultrasonic probe of this example was used to measure the echo waveform and its frequency spectrum by the pulse echo method.
The echoes of the acrylic blocks placed in the 7th section of the water were measured. When the center frequency was determined from the frequency spectrum of the echo wave, 2.28 MHz was obtained. The input impedance of the ultrasonic probe at this frequency was 88Ω as shown in FIG. 6(a).

次に比較のため同様の中心周波数を有するλ/2展構成
プローブを試作した。構造は多孔質セラミックス圧電体
とフェライトゴムを前記接着剤で接合したものである。
Next, for comparison, a λ/2 expansion probe with a similar center frequency was prototyped. The structure is such that a porous ceramic piezoelectric body and ferrite rubber are bonded together using the adhesive described above.

この超音波探触子の水負荷における入力インピーダンス
が第6図(b)である。
The input impedance of this ultrasonic probe under water load is shown in FIG. 6(b).

2、28 M Hzにおけるインピーダンスは、173
Ωであシ、本実施例の場合が約イとなった。なお超音波
の送受波面には音′□#整合層を設けても同様な結果が
得られることは言うまでもない。
2, the impedance at 28 MHz is 173
In the case of this example, it was approximately A. It goes without saying that similar results can be obtained even if a sound matching layer is provided on the ultrasonic wave transmitting/receiving surface.

このように同一周波数では達し得なかった低インピーダ
ンス化を図ることができたため、S/N比の向上、イン
ピーダンス整合の容易性、超音波探触子の発熱量の低減
等の効果を得ることができる。
In this way, we were able to achieve a lower impedance that could not be achieved with the same frequency, resulting in improvements in the S/N ratio, ease of impedance matching, and reduction in the amount of heat generated by the ultrasonic probe. can.

111)実施例3(音響インピーダンスが実質的に同等
の板材を設けた例) 空孔率38%、比誘電率(ε五/ε0)471のPZT
系多孔質セラミックス圧電体に銀電極(3)。
111) Example 3 (an example in which a plate material with substantially the same acoustic impedance was provided) PZT with a porosity of 38% and a relative dielectric constant (ε5/ε0) of 471
Silver electrode (3) on porous ceramic piezoelectric body.

(3)′を設置し、分極処理を行った後、8■×8Nに
切断した、本多孔質セラミックス圧電体(1)の厚みt
を測定したところ216μmであった。この多孔質セラ
ミックス圧電体(1)と同材料かつ同厚である板材(2
)を多孔質セラミックス圧電体(1)の一方の面に接着
層(9)(商品名工ボテツク301、室町化学工業■裂
)を介して接合した。またこの板材(4)には前述と同
様の接着/1lit91’を介してフエ2イこのように
して形成された超音波探触子の1極(31,(3) ’
よシ取シ出した電極リードの両端す、b/をインピーダ
ンスアナライザ(YHPfi商品名4)92A)に接続
して水負荷の状態で入力インピーダンスを測定した。そ
の結果を第7図に示す(同図曲yma>。
(3) The thickness of the porous ceramic piezoelectric body (1), which was cut into 8×8N after being installed and polarized, is t.
When measured, it was 216 μm. A plate material (2) made of the same material and the same thickness as this porous ceramic piezoelectric body (1)
) was bonded to one surface of the porous ceramic piezoelectric body (1) via an adhesive layer (9) (trade name Kobotech 301, Muromachi Chemical Industry Co., Ltd.). In addition, one pole (31, (3) '
Both ends of the electrode lead taken out were connected to an impedance analyzer (YHPfi product name 4) 92A), and the input impedance was measured under water load. The results are shown in Figure 7 (song yma in the figure).

共振周波数は2.45 M Hzとなった。なお、比較
例として本実施例における板材(4)を用いずに共振周
波数2.45 MHzと々るように厚み(385μm)
を設定した超音波探触子を用いて、同様の測定を行った
(第7図中曲線b)。
The resonant frequency was 2.45 MHz. In addition, as a comparative example, a thickness (385 μm) was used so that the resonance frequency reached 2.45 MHz without using the plate material (4) in this example.
Similar measurements were carried out using an ultrasonic probe set to (curve b in Fig. 7).

第7因から明らかなように、本実施例の方が比較例に比
べ同一周波数では低インピーダンス化が実現されてお、
り、2.65MHzでは本実施例が、37Ω、比較例が
690とほぼ%となった。なお超音波の送受波面には音
qj整合層を設けても同様な結果が得られることは言う
までもない。
As is clear from the seventh factor, lower impedance is achieved in this example than in the comparative example at the same frequency.
At 2.65 MHz, the resistance of this example was 37Ω, and that of the comparative example was 690, which was approximately %. It goes without saying that similar results can be obtained even if a sound qj matching layer is provided on the ultrasonic wave transmitting/receiving surface.

このように同一周波数では従来達し得なかった低インピ
ーダンス化を図ることができたため、S/N比の向上、
インピーダンス整合の容易性、超音波探触子の発熱量の
低減等の効果を得ることができる。
In this way, we were able to achieve a low impedance that was previously unattainable at the same frequency, improving the S/N ratio and
Effects such as ease of impedance matching and reduction in the amount of heat generated by the ultrasonic probe can be obtained.

IV) 実施例4 実施例1と同様の方法で空孔率は39チで、電気機械結
合係数kt49%、比誘電率ε4./ε0547、厚さ
300μm、形状は20 w X 15 mの多孔質セ
ラミックス圧電体を作製した。この多孔質セラミックス
圧電体を用いて次の第8図から第13図の模式図に示す
ような超音波探触子を作製した。各図ではりニアアレイ
型探触子の模式図を示しておシ、駆動用電極は高分子薄
膜上もしくはフレキシブルプリント基板のベース材料上
に設けられているものとして示しである第8因から第1
3図において図の上方が音響伝搬体の位置する側であシ
、音響動作側に相当する。
IV) Example 4 Using the same method as in Example 1, the porosity was 39 cm, the electromechanical coupling coefficient kt was 49%, and the relative permittivity was 4. /ε0547, a thickness of 300 μm, and a shape of 20 w x 15 m. A porous ceramic piezoelectric body was manufactured. Using this porous ceramic piezoelectric material, ultrasonic probes as shown in the schematic diagrams of FIGS. 8 to 13 were fabricated. Each figure shows a schematic diagram of a linear array type probe, and the driving electrodes are shown as being provided on a thin polymer film or a base material of a flexible printed circuit board.
In FIG. 3, the upper side of the figure is the side where the acoustic propagation body is located, and corresponds to the acoustic operation side.

第8図ないしfiX9図は振動子が1層タイプの複合圧
電型超音波探触子の実施例の模式図である。
FIGS. 8 to 9 are schematic diagrams of embodiments of a composite piezoelectric ultrasonic probe having a single-layer vibrator.

第8図に示した探触子では共通?IE極(31は多孔質
セラミックス圧電体上に形成されておシ、もう一方の音
響非動作側には接着剤層(9)を介して駆動用電極(3
)が形成された高分子薄膜もしくはFPC基板のベース
(8Jが設置されている。なおここで金属箔のみを用い
てももちろんよい。第2図に示した探触子では共通電極
(31は高分子薄膜もしくはFPC基板のベース(8)
上に形成され接着剤層(9)を介して多孔質セラミック
ス圧電体と接合されている。音響非動作側は第8図の場
合と同様である。
Is it common for the probe shown in Figure 8? The IE electrode (31 is formed on a porous ceramic piezoelectric material), and the drive electrode (31 is formed on the other non-acoustic side through an adhesive layer (9)).
) is formed on the base of a polymer thin film or FPC board (8J). Of course, it is also possible to use only metal foil here. In the probe shown in Figure 2, the common electrode (31 is a high Base of molecular thin film or FPC board (8)
The porous ceramic piezoelectric material is bonded to the porous ceramic piezoelectric material via an adhesive layer (9) formed thereon. The acoustic non-operating side is the same as the case in FIG.

第1O図から第13図は多孔質セラミックス圧電体が2
層の場合の実施例の模式図である。2層をはじめ多層と
するのは電気的には並列に音響的には直列にし、探触子
のインピーダンスの低下を図シ、駆動系とのマツチング
をとるためである。
Figures 10 to 13 show two porous ceramic piezoelectric bodies.
It is a schematic diagram of an example in the case of a layer. The reason for using multiple layers, including two layers, is to connect them electrically in parallel and acoustically in series to reduce the impedance of the probe and to match it with the drive system.

これらの実施例では、同一の基板の表裏に電極を設ける
ため、パターン形成した駆動用ttf&間の位動タイプ
の実施例の模式図、第13図はλ/4型駆動タイプの実
施例の模式図である。第10図に示した探触子は2枚の
多孔質セラミックス圧電体t1)、 ill ’の片面
に必ず共通電極131.131 ’が設置されである場
合である。これに対して第11図に示し九探触子は2枚
の多孔質セラミックス圧電体(1)。
In these examples, since electrodes are provided on the front and back sides of the same substrate, a patterned driving ttf& is a schematic diagram of a positioning type example, and FIG. 13 is a schematic diagram of a λ/4 type driving type example. It is a diagram. The probe shown in FIG. 10 has a common electrode 131 and 131' installed on one side of two porous ceramic piezoelectric bodies t1) and ill'. On the other hand, the nine probes shown in FIG. 11 have two porous ceramic piezoelectric bodies (1).

(1)′のいずれか一方に共通電極(図の場曾は共通電
極(3)’)が設置されている場合である。さらに第1
2図は2枚の多孔質セラミックス圧電体1゜1′のいず
れにも共通電極が設置されていなり場合である。第13
図に示した探触子は第5図の場合に対して音響非動作側
に共通電極を兼ねたλ/4板を設置した例である。
This is a case where a common electrode (the common electrode (3)' in the figure) is installed on either one of (1)'. Furthermore, the first
FIG. 2 shows a case where a common electrode is not provided on either of the two porous ceramic piezoelectric bodies 1°1'. 13th
The probe shown in the figure is an example in which a λ/4 plate, which also serves as a common electrode, is installed on the non-acoustic side of the probe shown in FIG.

以上の第9図から第13図は予め高分子薄膜上もしくは
FPC基板上に予め駆動用!!極パターンが構成されて
いる例である。それ以外に!14図に示したように高分
子薄膜上もしくはFPC基板上に予め駆動用電極パター
ンが構成されていなくても、多孔質圧電性セラミックス
とFPC基板等を接着剤によシ接合した後、切断して駆
動用電極パターンを形成してもかまわない。(第14図
参照)本実施例で用いられる駆動用電極としては、格別
に限定されるものではなく、例えば金属箔ないしは高分
子薄膜上に蒸着やスパッタリング等に1伍を設けたもの
や、フレキシブルプリント基板等ヲ挙げることができる
。金4)T3としては特に限定はしないが、金、銀、銅
、アルミニウム等を用いることができる。また駆動用電
極に用いる高分子薄膜の材料も特に限定はしないが、た
とえばポリニレ ステル、ポリエチ宙ン、ポリプロピレン、ポリイミド、
芳香族ポリアミド、ポリエーテル、ポリ塩化ビニル、P
VDF、PVDF系共重合体、ポリスチレンなどが挙げ
られる。これらの高分子材料の薄膜化はキャスティング
法、押し出しロール法など公知の方法によシ行なうこと
ができる。またフレキシブルプリント基板も特に限定は
しないがベースとしてはポリイミド、ポリエステル等を
用ル9紙エポキシ、ガラスエポキシ→よフできた補強剤
等ポリイミド、ポリエステル、インク等よりできたカバ
ーレイを設けてもよい。
The above figures 9 to 13 are for driving on the polymer thin film or FPC board in advance! ! This is an example of a polar pattern. Besides that! As shown in Figure 14, even if a driving electrode pattern is not formed on the polymer thin film or FPC board in advance, porous piezoelectric ceramics and the FPC board, etc. can be bonded with adhesive and then cut. Alternatively, the driving electrode pattern may be formed using the same method. (Refer to Figure 14) The drive electrode used in this example is not particularly limited, and may be, for example, one formed by vapor deposition or sputtering on a metal foil or polymer thin film, or a flexible electrode. Examples include printed circuit boards, etc. Gold 4) Although T3 is not particularly limited, gold, silver, copper, aluminum, etc. can be used. The material of the polymer thin film used for the drive electrode is not particularly limited, but examples include polynylene ester, polyethylene ester, polypropylene, polyimide,
Aromatic polyamide, polyether, polyvinyl chloride, P
Examples include VDF, PVDF copolymers, and polystyrene. These polymeric materials can be made into thin films by known methods such as casting and extrusion roll methods. Furthermore, the flexible printed circuit board is not particularly limited, but the base may be made of polyimide, polyester, etc. 9 Paper epoxy, glass epoxy → a reinforced reinforcing agent, etc. A coverlay made of polyimide, polyester, ink, etc. may be provided. .

以上の金JA箔、高分子薄膜、フレキシブルプリント基
板は多孔質セラミックス圧電体に接着剤を用いて接合さ
れるが、その際多孔質セラミックス圧電体の振動形態に
大きな影響を与えないようにする必要がある。従って金
属箔、高分子薄膜ないしはフレキシブルプリント基板の
厚みは数μm−数10μmの範囲が望ましい。
The above-mentioned gold JA foil, polymer thin film, and flexible printed circuit board are bonded to the porous ceramic piezoelectric body using an adhesive, but at this time it is necessary to avoid having a large effect on the vibration form of the porous ceramic piezoelectric body. There is. Therefore, the thickness of the metal foil, polymer thin film or flexible printed circuit board is preferably in the range of several μm to several tens of μm.

■)実施例5 酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタンを原料としこれ
を調合焼成によシ得た焼成物を粉砕し、これにアクリル
樹脂、ポリビニルアルコールを粘結剤として薄膜を形成
し更に焼成することによシ密度: 4.54)1515
 、空孔率:0.43.平担窓孔径:20μmを有する
形状40 m X 25關、厚さ約0.3簡の多孔質セ
ラミックスを得た。
■) Example 5 Lead oxide, zirconium oxide, and titanium oxide are used as raw materials, and the fired product obtained by compounding and firing is crushed, and a thin film is formed on it using acrylic resin and polyvinyl alcohol as a binder, and then fired. Especially density: 4.54) 1515
, porosity: 0.43. A porous ceramic having a diameter of 20 μm, a size of 40 m×25 mm, and a thickness of about 0.3 mm was obtained.

この多孔質セラミックスには、エポキシ樹脂(商品名エ
コボンド24)あるいはウレタン樹脂(商品名フィンネ
ート94−8CB))、を均一に塗布し、多孔質セラミ
ックスの空孔をそれぞれの樹脂で注入・充填し平滑な面
となる様にした。次にこの表面に銀粉を混入した導電性
エポキシ樹脂(ドータイト社製、商品名D−753)を
スクリーン印刷によF) 35 sa X 20 mの
寸法で厚さ20μmになるように均一に塗布し、120
℃2時間の加熱によシ、電極層を形成した。(第15図
参照)。
Epoxy resin (product name: Ecobond 24) or urethane resin (product name: Finnate 94-8CB) is applied uniformly to this porous ceramic, and the pores of the porous ceramic are injected and filled with each resin to make it smooth. I made it look like this. Next, a conductive epoxy resin mixed with silver powder (manufactured by Dotite Co., Ltd., trade name D-753) was applied uniformly to this surface by screen printing to a thickness of 20 μm with dimensions of 35 sa x 20 m. , 120
An electrode layer was formed by heating at °C for 2 hours. (See Figure 15).

次にこの基板をシリコーン油(東芝シリコーン社製、商
品名TSF451−50)に浸漬し温度100℃にて両
電極間に3 K V/urとなる様に直流電界を20分
間印加し分極処理をおこなった。エポキシ樹脂塗布、ウ
レタン樹脂塗布共に分極処理した10個余丁が絶縁破壊
を示すことはなかった。
Next, this substrate was immersed in silicone oil (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., trade name TSF451-50), and a DC electric field of 3 KV/ur was applied between both electrodes for 20 minutes at a temperature of 100°C to perform polarization treatment. I did it. More than 10 pieces coated with epoxy resin and coated with urethane resin were subjected to polarization treatment, and no dielectric breakdown occurred.

更に、実施例1と同様の方法で超音波探触子を作製し、
同様の方法で中心周波数、感度、帯域を調べた。得られ
た結果を第3表に示す。
Furthermore, an ultrasonic probe was produced in the same manner as in Example 1,
The center frequency, sensitivity, and band were investigated using the same method. The results obtained are shown in Table 3.

第3表 前述の多孔質セラミックスを用い、この基板にS iO
z (モルキーラシープ)微分末、平均粒径2μmのP
ZT粉末をそれぞれウレタン樹脂に50!量チ加えて充
分に分散させた塗料を作成し、同様に塗布した。
Table 3 Using the above-mentioned porous ceramics, SiO
z (Morkyra Sheep) differential powder, P with an average particle size of 2 μm
50 each ZT powder to urethane resin! A sufficiently dispersed paint was prepared by adding the same amount and applied in the same manner.

得た多孔質セラミックスの表面は極めて平滑であった。The surface of the obtained porous ceramic was extremely smooth.

この基板の両面を真空蒸着によシAyを平均1μm蒸着
し、電極層を形成し、更に前述の分極装置により130
℃で電極間に4 K V/Mの直流電圧を印加し20分
間分極した。分極時における多孔質セラミックス基板の
絶縁破壊は全く認められず、分極処理に供した10個の
基板全てを得ることができる。
On both sides of this substrate, Ay was deposited to an average thickness of 1 μm by vacuum evaporation to form an electrode layer, and then with the above-mentioned polarization device,
A DC voltage of 4 K V/M was applied between the electrodes at 0.degree. C. for 20 minutes of polarization. No dielectric breakdown of the porous ceramic substrate was observed during polarization, and all 10 substrates subjected to polarization treatment could be obtained.

更に実施例1と同様に超音波探触子を作製し評価した。Furthermore, an ultrasonic probe was produced and evaluated in the same manner as in Example 1.

結果を第4表に示す。The results are shown in Table 4.

第4表 本実施例のように多孔質セラミックス圧電体に直接電極
を設けず、樹脂層を介して!極を設備すると感度、帯域
が一層良好になる。また、直接設置する場合に比べ1!
極の材質が制限されないのではんだづけしやすい材料で
電極を構成しリード線をと)出しやすくすることができ
る。
Table 4: Do not provide electrodes directly on the porous ceramic piezoelectric body as in this example, but through a resin layer! If a pole is installed, the sensitivity and band will be even better. Also, compared to direct installation, 1!
Since the material of the electrode is not limited, the electrode can be made of a material that is easy to solder, and the lead wire can be easily removed.

以上の実施例ではエポキシ樹脂、ウレタン樹脂を用いて
いるが、これ以外にも例えば、ネオブロレン、クロロプ
レン、シリコンなどのゴム管、アクリル樹脂、酢酸ビニ
ルなどの接着質、スナレン。
In the above embodiments, epoxy resin and urethane resin are used, but other resins include rubber tubes such as neobrolene, chloroprene, and silicone, adhesives such as acrylic resin and vinyl acetate, and sunalene.

アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニル、塩化ビニル
共重々体などの高分子質などが挙げられ、水もしくは他
の有機溶剤に溶解し、塗料、ペースト状で用いる。この
場合、高分子基材は絶縁性を有することが必要で体積固
有抵抗が10 Ωm以上であることが望ましい、また高
分子基材は、絶縁特性、弾性率、流布特性などの点から
一種もしくは混合物で用いることが可能でアや混合成分
等に限定されるものではない。
Examples include polymers such as acrylic, polycarbonate, vinyl chloride, and vinyl chloride copolymers, which are dissolved in water or other organic solvents and used in the form of paints or pastes. In this case, the polymer base material must have insulation properties, and it is desirable that the volume resistivity is 10 Ωm or more. It can be used as a mixture and is not limited to A or mixed components.

また、高分子基材に無機、有機物質粉末等を混合する場
合は、例えばAt20s、8i02.CaCO5゜等の
金属酸化物、ガラスピーズ、PbT103PbZrOs
、PZTなどのガラス、もしくはセラミックスの微粒状
粉末、ポリエチレン、ポリスチレン等の高分子製微粒状
粉末の中から適宜必要に応じて選択すれば良く、必要に
応じてこれら粉末を混合して用いても良い。無機・有機
物質粉末の望ましい粒径は、使用する多孔質セラミック
スの空孔部分を埋めるものであれば良く特に限定される
凡のではなく、通常10μm以下のものを用いるのが良
い。
In addition, when mixing inorganic or organic substance powder with the polymer base material, for example, At20s, 8i02. Metal oxides such as CaCO5°, glass beads, PbT103PbZrOs
, fine-grained glass or ceramic powder such as PZT, fine-grained polymer powder such as polyethylene, polystyrene, etc., as appropriate, or a mixture of these powders may be used as necessary. good. The desired particle size of the inorganic/organic substance powder is not particularly limited as long as it fills the pores of the porous ceramic used, and it is usually preferable to use a particle size of 10 μm or less.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば高感度かつ広帯域な複合圧電属超音波探
触子を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a composite piezoelectric ultrasonic probe with high sensitivity and wide band.

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

第1図、第2図(a)、第5図、第8図乃至第15図は
本発明の模式的な断面図、第3図(a)は超音波探触子
の断面図、第2図(b)及びig3図(b)は振幅図、
第4図        従来の超音波探触子の断面図、
第6図及び第7図はインピーダンス−周波数特性曲縁図
である。 1.1′・・・・・・多孔質セラミックス圧電体2 ・
・・・・・空孔 3、3’、 3’、3’・・・・・・電極4.4′・・
・・・・板材 5 ・・・・・・圧電体 6 ・・・・・・セラミックス粉末もしくは柱状セラミ
ックス 7 ・・・・・・高分子母体 S、 S / 、 S //・・・・・・電極設置材9
.9′・・・・・・接着剤層 lO・・・−・バッキング材 11 ・・・・・・樹脂層 12 ・・・・・・反射板 13 ・・・・・・音#整合層 第1図 第3図 第4図 第5図 第8図   第9図 第10図   $11図 第1z図   第13図 第15図
1, 2(a), 5, 8 to 15 are schematic cross-sectional views of the present invention, FIG. 3(a) is a cross-sectional view of the ultrasonic probe, and FIG. Figure (b) and ig3 diagram (b) are amplitude diagrams,
Figure 4: Cross-sectional view of a conventional ultrasonic probe.
FIGS. 6 and 7 are impedance-frequency characteristic curve diagrams. 1.1'... Porous ceramic piezoelectric body 2 ・
...Vacancy 3, 3', 3', 3'...Electrode 4.4'...
...Plate material 5 ...Piezoelectric body 6 ...Ceramic powder or columnar ceramics 7 ...Polymer matrix S, S / , S / / ... Electrode installation material 9
.. 9'...Adhesive layer lO...-Backing material 11...Resin layer 12...Reflector plate 13...Sound #matching layer 1st Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 1z Figure 13 Figure 15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電体と電極を有する振動子を備えた超音波探触
子において、圧電体として多孔質セラミックス圧電体を
用いることを特徴とする複合圧電型超音波探触子
(1) A composite piezoelectric ultrasonic probe equipped with a vibrator having a piezoelectric material and an electrode, characterized in that a porous ceramic piezoelectric material is used as the piezoelectric material.
(2)前記多孔質セラミックス圧電体としてPZT系圧
電性セラミックスを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の複合圧電型超音波探触子
(2) The composite piezoelectric ultrasonic probe according to claim 1, wherein a PZT-based piezoelectric ceramic is used as the porous ceramic piezoelectric body.
(3)前記多孔質セラミックス圧電体の空孔率が、0.
10〜0.75であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項又は第2項記載の複合圧電型超音波探触子
(3) The porous ceramic piezoelectric body has a porosity of 0.
10 to 0.75, the composite piezoelectric ultrasonic probe according to claim 1 or 2, wherein
(4)音響インピーダンス(Z_A_1)が0.7Z_
A_0≦Z_A_1≦2.2Z_A_0(但し、Z_A
_0は多孔質セラミックス圧電体の音響インピーダンス
)の板材を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項又は第2項又は第3項記載の複合圧電型超音波探触子
(4) Acoustic impedance (Z_A_1) is 0.7Z_
A_0≦Z_A_1≦2.2Z_A_0 (however, Z_A
Claim 1, characterized in that _0 is provided with a plate material having an acoustic impedance of a porous ceramic piezoelectric material.
Composite piezoelectric ultrasonic probe according to paragraph 2 or paragraph 3
(5)Z_A_1がZ_A_1≧10Z_A_0の反射
板を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項又は第3項記載の複合圧電型超音波探触子
(5) A composite piezoelectric ultrasonic probe according to claim 1, 2, or 3, characterized in that Z_A_1 is provided with a reflecting plate of Z_A_1≧10Z_A_0.
JP22196086A 1986-09-22 1986-09-22 Composite piezoelectric ultrasonic probe Pending JPS6378700A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0257099A (en) * 1988-08-23 1990-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Complex piezoelectric vibrator
JPH06269094A (en) * 1993-03-16 1994-09-22 Japan Radio Co Ltd Ultrasonic wave transmitter-receiver
DE10137424A1 (en) * 2001-07-27 2003-04-24 Holmberg Gmbh & Co Kg Piezoelectric element for converting pressure signals into electrical signals and vice versa comprises a ceramic body with open pores and elastic coating
KR100924618B1 (en) * 2001-07-27 2009-11-02 홀름베르크 게엠베하 운트 코. 카게 A piezoelectric element and an oscillation transducer with a piezoelectric element
WO2020017478A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 清 永井 Porous piezoelectric material molded body, method of manufacturing same, and probe using said molded body

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0257099A (en) * 1988-08-23 1990-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Complex piezoelectric vibrator
US5142187A (en) * 1988-08-23 1992-08-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric composite transducer for use in ultrasonic probe
JPH06269094A (en) * 1993-03-16 1994-09-22 Japan Radio Co Ltd Ultrasonic wave transmitter-receiver
DE10137424A1 (en) * 2001-07-27 2003-04-24 Holmberg Gmbh & Co Kg Piezoelectric element for converting pressure signals into electrical signals and vice versa comprises a ceramic body with open pores and elastic coating
DE10137424C2 (en) * 2001-07-27 2003-07-31 Holmberg Gmbh & Co Kg vibration transducer
KR100924618B1 (en) * 2001-07-27 2009-11-02 홀름베르크 게엠베하 운트 코. 카게 A piezoelectric element and an oscillation transducer with a piezoelectric element
WO2020017478A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 清 永井 Porous piezoelectric material molded body, method of manufacturing same, and probe using said molded body

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