JP2000261891A - 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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- JP2000261891A JP2000261891A JP11059279A JP5927999A JP2000261891A JP 2000261891 A JP2000261891 A JP 2000261891A JP 11059279 A JP11059279 A JP 11059279A JP 5927999 A JP5927999 A JP 5927999A JP 2000261891 A JP2000261891 A JP 2000261891A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不要信号が低減された良好な画像を得ること
ができる超音波探触子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 電極引出し部500に非圧電材100を
配し、ここで生じる不要な送受信を防止する。圧電振動
子110に非圧電材100を接着するか、もしくは分極
後にレーザ加熱装置400などにより所定位置を加熱す
ることで非圧電材100を作り出すことにより実現する
ことができる。
ができる超音波探触子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 電極引出し部500に非圧電材100を
配し、ここで生じる不要な送受信を防止する。圧電振動
子110に非圧電材100を接着するか、もしくは分極
後にレーザ加熱装置400などにより所定位置を加熱す
ることで非圧電材100を作り出すことにより実現する
ことができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電振動子に関し、
特に詳しくは超音波画像診断装置や超音波探傷装置など
に用いられる超音波探触子およびその製造方法に関す
る。
特に詳しくは超音波画像診断装置や超音波探傷装置など
に用いられる超音波探触子およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来において、超音波を利用した画像描
出装置は様々な技術分野にて用いられており、たとえば
医療用途に関しては超音波探触子を備えて被検者の体内
に存在する診察対象部位を描出する超音波画像診断装置
が実用化され広く用いられている。
出装置は様々な技術分野にて用いられており、たとえば
医療用途に関しては超音波探触子を備えて被検者の体内
に存在する診察対象部位を描出する超音波画像診断装置
が実用化され広く用いられている。
【0003】これらの超音波画像診断装置が備える超音
波探触子は、その先端部分の被検者の体表と接触する部
分の内部に超音波トランスデューサが備えられている。
この超音波トランスデューサは圧電振動子を主体として
構成されており、超音波を被検者の診察対象部位に向け
て照射する。この照射された超音波は、その診察対象部
位に存在して、それぞれ音響インピーダンスが異なる複
数の境界面からの反射超音波となる。この反射超音波を
当該圧電振動子にて受信して電気信号に変換することに
より、診察対象部位の内部状態を画像として描出するこ
とができる。
波探触子は、その先端部分の被検者の体表と接触する部
分の内部に超音波トランスデューサが備えられている。
この超音波トランスデューサは圧電振動子を主体として
構成されており、超音波を被検者の診察対象部位に向け
て照射する。この照射された超音波は、その診察対象部
位に存在して、それぞれ音響インピーダンスが異なる複
数の境界面からの反射超音波となる。この反射超音波を
当該圧電振動子にて受信して電気信号に変換することに
より、診察対象部位の内部状態を画像として描出するこ
とができる。
【0004】図4は、従来の技術による超音波探触子の
一つの構造例を説明するための概略図を示す。
一つの構造例を説明するための概略図を示す。
【0005】上記のような従来の技術による超音波探触
子の構造は、概略として図4に示されるような構造を備
えており、ここで図示されるのは理解を容易にするため
に主に超音波の送受信に重要な部分のみを示している。
子の構造は、概略として図4に示されるような構造を備
えており、ここで図示されるのは理解を容易にするため
に主に超音波の送受信に重要な部分のみを示している。
【0006】この超音波探触子の先端部には音響レンズ
210が備わり、被検者の体表面に接触して超音波の送
受信の仲介を行う。この音響レンズにより所定の体表よ
りの深さに音響的な焦点を図示されるスライス方向に結
ぶ。また、図示されるアレイ方向の音響的な焦点は、ア
レイ方向に短冊状に配置された複数の圧電振動子110
の送信/受信のタイミングを切替え制御する事により、
電子的に作り出されている。
210が備わり、被検者の体表面に接触して超音波の送
受信の仲介を行う。この音響レンズにより所定の体表よ
りの深さに音響的な焦点を図示されるスライス方向に結
ぶ。また、図示されるアレイ方向の音響的な焦点は、ア
レイ方向に短冊状に配置された複数の圧電振動子110
の送信/受信のタイミングを切替え制御する事により、
電子的に作り出されている。
【0007】また、音響レンズ210の下には音響マッ
チング層310が備わり、この音響マッチング層310
を複数の層構造とすることで、前記音響レンズ210と
あいまって被検者の体表との音響インピーダンスの差分
による信号ロス分の発生を抑えている。この音響マッチ
ング層310の下には第1電極123と第2電極122
とに挟まれた圧電振動子110が設けられている。
チング層310が備わり、この音響マッチング層310
を複数の層構造とすることで、前記音響レンズ210と
あいまって被検者の体表との音響インピーダンスの差分
による信号ロス分の発生を抑えている。この音響マッチ
ング層310の下には第1電極123と第2電極122
とに挟まれた圧電振動子110が設けられている。
【0008】この圧電振動子110を挟んでいる両電極
123,122によって圧電振動を起こさせるための電
圧が印加され、圧電現象の発生により機械的な振動に変
換される。この図4に示されている第1電極123には
共通電極板120が接続されており、この図4の例では
図示されない駆動手段の信号グランド側に接続されてい
る。
123,122によって圧電振動を起こさせるための電
圧が印加され、圧電現象の発生により機械的な振動に変
換される。この図4に示されている第1電極123には
共通電極板120が接続されており、この図4の例では
図示されない駆動手段の信号グランド側に接続されてい
る。
【0009】また、第2電極122は短冊状に並んだ圧
電振動子110の数と同じく設けられており、それぞれ
独立にフレキシブル印刷配線板121の対応する所定の
信号線パターンにそれぞれ接続されている。この第2電
極122はこのようにしてフレキシブル印刷配線板12
1を介して図示しない駆動手段の駆動信号出力端および
図示しない受信信号処理手段に接続されている。
電振動子110の数と同じく設けられており、それぞれ
独立にフレキシブル印刷配線板121の対応する所定の
信号線パターンにそれぞれ接続されている。この第2電
極122はこのようにしてフレキシブル印刷配線板12
1を介して図示しない駆動手段の駆動信号出力端および
図示しない受信信号処理手段に接続されている。
【0010】また、これらの圧電振動子110、第1電
極123、第2電極122、共通電極板120、フレキ
シブル印刷配線板121とにより概略構成される電極引
出し部500が成り立っている。
極123、第2電極122、共通電極板120、フレキ
シブル印刷配線板121とにより概略構成される電極引
出し部500が成り立っている。
【0011】バッキング材300は圧電振動子110か
ら発振された超音波振動や受信時の超音波振動のうち、
超音波画像診断装置の画像描出にとって必要でない超音
波振動成分を減衰吸収する。また、超音波送受信に係る
圧電振動子110を主体とした構成を機械的に位置決め
している。
ら発振された超音波振動や受信時の超音波振動のうち、
超音波画像診断装置の画像描出にとって必要でない超音
波振動成分を減衰吸収する。また、超音波送受信に係る
圧電振動子110を主体とした構成を機械的に位置決め
している。
【0012】図5は、従来の技術による電極引出し部を
説明するための一つの構造例を示す。
説明するための一つの構造例を示す。
【0013】電極引出し部500は、図1にて示された
破線にて指示された部分の一部断面を概略図にて示され
ており、図5においては音響マッチング層310は説明
のために省略している。
破線にて指示された部分の一部断面を概略図にて示され
ており、図5においては音響マッチング層310は説明
のために省略している。
【0014】圧電振動子110は前述の通り第1電極1
23と第2電極122とによって挟まれており、この構
造の端部にてやはり前述の共通電極板120およびフレ
キシブル配線板121とが接続されている。このそれぞ
れの接続部分を、その接続部分の間に挟まれる圧電振動
子110も含めて、電極引出し部500と呼称する。
23と第2電極122とによって挟まれており、この構
造の端部にてやはり前述の共通電極板120およびフレ
キシブル配線板121とが接続されている。このそれぞ
れの接続部分を、その接続部分の間に挟まれる圧電振動
子110も含めて、電極引出し部500と呼称する。
【0015】この電極引出し部500の上には音響レン
ズ210の端部が位置しており、この当該端部の上には
先端キャップ200が位置している。この先端キャップ
200は超音波探触子の体表接触面において接触面積を
決定し、かつ音響レンズ210をはじめとする部材を保
持しつつ外部からの意図しない衝撃から内部構造を保護
している。また音響レンズ210は接着層220を介し
て図示しない音響マッチング層310や、あるいは先端
キャップ200および電極引出し部500などと接着さ
れている。
ズ210の端部が位置しており、この当該端部の上には
先端キャップ200が位置している。この先端キャップ
200は超音波探触子の体表接触面において接触面積を
決定し、かつ音響レンズ210をはじめとする部材を保
持しつつ外部からの意図しない衝撃から内部構造を保護
している。また音響レンズ210は接着層220を介し
て図示しない音響マッチング層310や、あるいは先端
キャップ200および電極引出し部500などと接着さ
れている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術によ
る超音波探触子の構成は、圧電振動子の圧電効果を生じ
る部分が先端キャップおよび音響レンズの直下に位置す
る電極引出し部にまで配置されている。
る超音波探触子の構成は、圧電振動子の圧電効果を生じ
る部分が先端キャップおよび音響レンズの直下に位置す
る電極引出し部にまで配置されている。
【0017】このため、超音波を発振する際には先端キ
ャップの内側から反射してくる不要な反射超音波成分が
発生したり、またあるいは超音波受信時においても電極
引出し部にて挟持されている圧電振動子部分においても
受信が行われて、不要な受信信号が生じる可能性があっ
た。
ャップの内側から反射してくる不要な反射超音波成分が
発生したり、またあるいは超音波受信時においても電極
引出し部にて挟持されている圧電振動子部分においても
受信が行われて、不要な受信信号が生じる可能性があっ
た。
【0018】また、短冊状に配列された圧電振動子の構
成を製造するために、圧電振動子の第1電極および第2
電極にそれぞれ共通電極板、フレキシブル印刷配線板を
それぞれ接続した状態で、バッキング材上に接着し、そ
の後に所定の圧電振動子数となるように切断していた。
成を製造するために、圧電振動子の第1電極および第2
電極にそれぞれ共通電極板、フレキシブル印刷配線板を
それぞれ接続した状態で、バッキング材上に接着し、そ
の後に所定の圧電振動子数となるように切断していた。
【0019】しかしながら、このような従来の技術の製
造方法ではアレイ方向に連続的に切断する際において、
その切断時に発生する熱等の負荷により圧電振動子のキ
ュリー点を越えてしまい、分極が外れる脱分極現象が生
じてしまうので、必要な部分において設計の意図した超
音波の送受信が行われなくなってしまう。特に、近年に
おいて実用化され用いられている圧電単結晶により構成
された圧電振動子はこの脱分極現象が顕著に生じる傾向
がある。
造方法ではアレイ方向に連続的に切断する際において、
その切断時に発生する熱等の負荷により圧電振動子のキ
ュリー点を越えてしまい、分極が外れる脱分極現象が生
じてしまうので、必要な部分において設計の意図した超
音波の送受信が行われなくなってしまう。特に、近年に
おいて実用化され用いられている圧電単結晶により構成
された圧電振動子はこの脱分極現象が顕著に生じる傾向
がある。
【0020】この脱分極による圧電振動子の変性を回復
するために、従来においては切断加工後に再分極処理を
する必要があった。しかしながら、電極引出し部にて挟
持された圧電振動子部分にまで一緒に再分極を施さざる
を得ず、このため圧電性を必要としない電極引出し部ま
でもが再分極されてしまう。
するために、従来においては切断加工後に再分極処理を
する必要があった。しかしながら、電極引出し部にて挟
持された圧電振動子部分にまで一緒に再分極を施さざる
を得ず、このため圧電性を必要としない電極引出し部ま
でもが再分極されてしまう。
【0021】また、再分極処理時には電界をかけるため
に共通電極板およびフレキシブル印刷配線板に電圧を印
加するが、この電圧印加が電極引出し部にて行われない
様に、たとえば第2電極のフレキシブル印刷配線板が接
続される部分に図示しないダミー電極を設ける方法がと
られている。このダミー電極は完全にフレキシブル印刷
配線板から絶縁されており、比較的に電極引出し部分の
再分極がなされないようにするのに効果があるものの、
決して満足のいくものではなかった。
に共通電極板およびフレキシブル印刷配線板に電圧を印
加するが、この電圧印加が電極引出し部にて行われない
様に、たとえば第2電極のフレキシブル印刷配線板が接
続される部分に図示しないダミー電極を設ける方法がと
られている。このダミー電極は完全にフレキシブル印刷
配線板から絶縁されており、比較的に電極引出し部分の
再分極がなされないようにするのに効果があるものの、
決して満足のいくものではなかった。
【0022】これらの再分極により電極接合部分の圧電
振動子が圧電性を示すことで、設計の意図した超音波探
触子の送受信に用いられる口径に対して、実際の口径が
大きくなってしまい、たとえば超音波送受信においての
スライス方向送受信音場が設計の意図した音場パターン
と合致しないものとなってしまう。なお、口径とは個々
の圧電振動子が所定の数で同時に超音波送信の駆動、あ
るいは超音波受信に用いられる時の送信あるいは受信面
の総面積を指しており、以下においても同義に用いる。
振動子が圧電性を示すことで、設計の意図した超音波探
触子の送受信に用いられる口径に対して、実際の口径が
大きくなってしまい、たとえば超音波送受信においての
スライス方向送受信音場が設計の意図した音場パターン
と合致しないものとなってしまう。なお、口径とは個々
の圧電振動子が所定の数で同時に超音波送信の駆動、あ
るいは超音波受信に用いられる時の送信あるいは受信面
の総面積を指しており、以下においても同義に用いる。
【0023】さらに、圧電振動子およびその他の構成部
材を保持する先端キャップ等との音響適な干渉により、
所謂アーチファクトなどの発生原因の一部となる可能性
がある。
材を保持する先端キャップ等との音響適な干渉により、
所謂アーチファクトなどの発生原因の一部となる可能性
がある。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、音響エネルギーと電気信号とを相
互に変換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記
音響エネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極
に対向して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電
極構造部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引
出す一組の電極引出し部とを有する超音波探触子におい
て、一組の前記電極引出し部に挟持された間隙が非圧電
部材にて形成されていることを特徴とする超音波探触子
をもって解決手段とする。
に本発明においては、音響エネルギーと電気信号とを相
互に変換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記
音響エネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極
に対向して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電
極構造部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引
出す一組の電極引出し部とを有する超音波探触子におい
て、一組の前記電極引出し部に挟持された間隙が非圧電
部材にて形成されていることを特徴とする超音波探触子
をもって解決手段とする。
【0025】また、前記音響エネルギー変換手段は、分
極処理による分極軸方向に圧電振動するペロブスカイト
相構造を有し、前記非圧電部材は分極処理により分極さ
れず圧電振動しないパイロクロア相構造よりなり、少な
くともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−XT
iX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であり、前
記Xは0.05〜0.55であり、前記B1はZn、M
g、Ni、Sc、In、Ybのうちのいずれか一つであ
り、前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方である
ことを特徴とする請求項1記載の超音波探触子をもって
解決手段とする。
極処理による分極軸方向に圧電振動するペロブスカイト
相構造を有し、前記非圧電部材は分極処理により分極さ
れず圧電振動しないパイロクロア相構造よりなり、少な
くともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−XT
iX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であり、前
記Xは0.05〜0.55であり、前記B1はZn、M
g、Ni、Sc、In、Ybのうちのいずれか一つであ
り、前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方である
ことを特徴とする請求項1記載の超音波探触子をもって
解決手段とする。
【0026】また、音響エネルギーと電気信号とを相互
に変換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記音
響エネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極に
対向して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電極
構造部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引出
す一組の電極引出し部とを有してなる超音波探触子の製
造方法において、前記電極引出し部に挟持された間隙を
非圧電部材にて形成し、前記音響エネルギー変換手段は
分極処理による分極軸方向に圧電振動するペロブスカイ
ト相構造に形成し、前記非圧電部材は分極処理により分
極されず圧電振動しないパイロクロア相構造に形成し、
少なくともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−
XTiX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であ
り、前記Xは0.05〜0.55であり、前記B1はZ
n、Mg、Ni、Sc、In、Ybのうちのいずれか一
つであり、前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方
であり、前記パイロクロア相構造は熱処理手段による加
熱にて前記ペロブスカイト相構造の相構造を変換させる
ことにより形成することを特徴とする超音波探触子の製
造方法をもって解決手段とする。
に変換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記音
響エネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極に
対向して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電極
構造部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引出
す一組の電極引出し部とを有してなる超音波探触子の製
造方法において、前記電極引出し部に挟持された間隙を
非圧電部材にて形成し、前記音響エネルギー変換手段は
分極処理による分極軸方向に圧電振動するペロブスカイ
ト相構造に形成し、前記非圧電部材は分極処理により分
極されず圧電振動しないパイロクロア相構造に形成し、
少なくともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−
XTiX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であ
り、前記Xは0.05〜0.55であり、前記B1はZ
n、Mg、Ni、Sc、In、Ybのうちのいずれか一
つであり、前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方
であり、前記パイロクロア相構造は熱処理手段による加
熱にて前記ペロブスカイト相構造の相構造を変換させる
ことにより形成することを特徴とする超音波探触子の製
造方法をもって解決手段とする。
【0027】以上のように構成された解決手段により、
陽極側の電極引出し部と陰極側の電極引出し部との間隙
にある圧電振動子の圧電効果が生じないことにより、超
音波の送受信時において不要な超音波発信および受信信
号の発生を防ぐことを目的とする。
陽極側の電極引出し部と陰極側の電極引出し部との間隙
にある圧電振動子の圧電効果が生じないことにより、超
音波の送受信時において不要な超音波発信および受信信
号の発生を防ぐことを目的とする。
【0028】また、陽極側の電極引出し部と陰極側の電
極引出し部との間隙にある圧電振動子を、非圧電部材の
配置あるいは加熱処理などにより形成することで、圧電
振動子のカッテイング後などにおける再分極処理におい
ても圧電特性の発生が無い超音波探触子および製造方法
を提供することを目的とする。
極引出し部との間隙にある圧電振動子を、非圧電部材の
配置あるいは加熱処理などにより形成することで、圧電
振動子のカッテイング後などにおける再分極処理におい
ても圧電特性の発生が無い超音波探触子および製造方法
を提供することを目的とする。
【0029】また、再分極による意図しない部位の分極
を防ぎ、製造効率が良く、不要な信号による画質への影
響の少ない超音波探触子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
を防ぎ、製造効率が良く、不要な信号による画質への影
響の少ない超音波探触子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0030】
【発明の実施の形態】<第一の実施の形態>図1は、本
発明の実施の形態に係る電極引出し部の概略図であっ
て、(a)および(b)はそれぞれ独立した一つの実施
例を示す。
発明の実施の形態に係る電極引出し部の概略図であっ
て、(a)および(b)はそれぞれ独立した一つの実施
例を示す。
【0031】図1(a)には電極引出し部500の構成
を模式的に示しており、この図においては理解を容易に
するために音響マッチング層310(図4参照)を省略
している。圧電振動子110は第1電極123と第2電
極122とに挟まれており、本図の例においては、この
第1電極123には共通電極板120によって図示され
ない超音波送受信回路の信号グランド側が接続されてい
る。また、第2電極122にはやはりフレキシブル印刷
配線板121によって図示されない超音波送受信回路の
入出力端子が接続されている。
を模式的に示しており、この図においては理解を容易に
するために音響マッチング層310(図4参照)を省略
している。圧電振動子110は第1電極123と第2電
極122とに挟まれており、本図の例においては、この
第1電極123には共通電極板120によって図示され
ない超音波送受信回路の信号グランド側が接続されてい
る。また、第2電極122にはやはりフレキシブル印刷
配線板121によって図示されない超音波送受信回路の
入出力端子が接続されている。
【0032】電極引出し部500部分の第1電極123
と第2電極122とに挟まれているのは、本発明の実施
の形態による製造方法により製造された非圧電材100
が配されている。なお、この製造方法についての詳細は
後述する。
と第2電極122とに挟まれているのは、本発明の実施
の形態による製造方法により製造された非圧電材100
が配されている。なお、この製造方法についての詳細は
後述する。
【0033】また、電極引出し部500の上には図示さ
れるように音響レンズ210の端部を挟み込むように先
端キャップ200が設けられている。なお、接着層22
0は音響レンズ210と圧電振動子110とを接着して
いる。
れるように音響レンズ210の端部を挟み込むように先
端キャップ200が設けられている。なお、接着層22
0は音響レンズ210と圧電振動子110とを接着して
いる。
【0034】この図1(a)の構造においては、圧電素
子110に超音波を発振させるための信号が印加される
と、圧電振動子110の部分のみが図中にも示すように
有効部分として超音波の発振を行う。一方で非圧電材1
00は信号の印加が行われても圧電特性を示さないの
で、振動する事はなく従って超音波の発振も行わない。
図中にも示される通り非振動部として電極引出し部50
0の構造を実現している一部分となる。
子110に超音波を発振させるための信号が印加される
と、圧電振動子110の部分のみが図中にも示すように
有効部分として超音波の発振を行う。一方で非圧電材1
00は信号の印加が行われても圧電特性を示さないの
で、振動する事はなく従って超音波の発振も行わない。
図中にも示される通り非振動部として電極引出し部50
0の構造を実現している一部分となる。
【0035】非圧電材100から超音波が発振されない
ので、従来の技術による超音波探触子において問題とな
っていた、設計の意図する発振口径への影響を最小限度
に抑える事ができる。先端キャップ200との間にて主
に発生する不要な乱反射超音波の発生を抑える事によ
り、被検者の体内より反射してくる超音波信号に混入す
る事を防止できる。
ので、従来の技術による超音波探触子において問題とな
っていた、設計の意図する発振口径への影響を最小限度
に抑える事ができる。先端キャップ200との間にて主
に発生する不要な乱反射超音波の発生を抑える事によ
り、被検者の体内より反射してくる超音波信号に混入す
る事を防止できる。
【0036】圧電振動子110が超音波の受信を行う場
合には、圧電振動子110のみで超音波の受信が行わ
れ、非圧電材100においては受信がされない。従来の
電極引出し部の構造では非圧電材100が位置する部分
においても超音波の受信が行われて(図5参照)しまう
ので、設計の意図する受信時の有効受信口径に対して大
きくなってしまう。これに対して非圧電材100におい
ては、受信信号による電気信号の発生が無いので、従っ
て不要な信号成分が圧電振動子110にて受信した信号
成分に混入する事が無いので良好な超音波断層画像を得
る事ができる。
合には、圧電振動子110のみで超音波の受信が行わ
れ、非圧電材100においては受信がされない。従来の
電極引出し部の構造では非圧電材100が位置する部分
においても超音波の受信が行われて(図5参照)しまう
ので、設計の意図する受信時の有効受信口径に対して大
きくなってしまう。これに対して非圧電材100におい
ては、受信信号による電気信号の発生が無いので、従っ
て不要な信号成分が圧電振動子110にて受信した信号
成分に混入する事が無いので良好な超音波断層画像を得
る事ができる。
【0037】図1(b)は、前述の図1(a)に比較し
て圧電振動子110の第2電極122側の面の構造に相
違点がある場合であり、やはり本発明に係る実施の形態
の一つの例である。
て圧電振動子110の第2電極122側の面の構造に相
違点がある場合であり、やはり本発明に係る実施の形態
の一つの例である。
【0038】この図示された構造は圧電振動子110の
短冊状に配列された圧電振動子110の構成を製造する
ために、圧電振動子110の第1電極123および第2
電極122にそれぞれ共通電極板120、フレキシブル
印刷配線板121をそれぞれ接続した状態で、バッキン
グ材300(図4参照)上に接着し、その後に所定の圧
電振動子数となるように切断している。
短冊状に配列された圧電振動子110の構成を製造する
ために、圧電振動子110の第1電極123および第2
電極122にそれぞれ共通電極板120、フレキシブル
印刷配線板121をそれぞれ接続した状態で、バッキン
グ材300(図4参照)上に接着し、その後に所定の圧
電振動子数となるように切断している。
【0039】しかしながら、このような従来の技術の製
造方法ではアレイ方向に連続的に切断する際において、
その切断時に発生する熱等の負荷により圧電振動子11
0のキュリー点を越えてしまい、分極が外れる脱分極現
象が生じてしまうので、必要な部分において設計の意図
した超音波の送受信が行われなくなってしまう。特に、
圧電単結晶により構成された圧電振動子110はこの脱
分極現象が顕著に生じる傾向がある。
造方法ではアレイ方向に連続的に切断する際において、
その切断時に発生する熱等の負荷により圧電振動子11
0のキュリー点を越えてしまい、分極が外れる脱分極現
象が生じてしまうので、必要な部分において設計の意図
した超音波の送受信が行われなくなってしまう。特に、
圧電単結晶により構成された圧電振動子110はこの脱
分極現象が顕著に生じる傾向がある。
【0040】この脱分極による圧電振動子110の変性
を回復するために、従来においては切断加工後に再分極
処理をする必要があった。しかしながら、電極引出し部
500にて挟持された圧電振動子110部分にまで一緒
に再分極を施すと、圧電性を必要としない電極引出し部
500までもが再分極されてしまう。
を回復するために、従来においては切断加工後に再分極
処理をする必要があった。しかしながら、電極引出し部
500にて挟持された圧電振動子110部分にまで一緒
に再分極を施すと、圧電性を必要としない電極引出し部
500までもが再分極されてしまう。
【0041】再分極処理時には電界をかけるために共通
電極板120およびフレキシブル印刷配線板121に電
圧を印加するが、この電圧印加が電極引出し部500に
て行われない様に、図1(b)に示すように第2電極1
22のフレキシブル印刷配線板121が接続される部分
にダミー電極124を設ける方法がとられる。このダミ
ー電極124は完全にフレキシブル印刷配線板121か
ら絶縁されており、比較的に電極引出し部分500の再
分極がなされないようにするのに効果があるものの、決
して満足のいくものではない。
電極板120およびフレキシブル印刷配線板121に電
圧を印加するが、この電圧印加が電極引出し部500に
て行われない様に、図1(b)に示すように第2電極1
22のフレキシブル印刷配線板121が接続される部分
にダミー電極124を設ける方法がとられる。このダミ
ー電極124は完全にフレキシブル印刷配線板121か
ら絶縁されており、比較的に電極引出し部分500の再
分極がなされないようにするのに効果があるものの、決
して満足のいくものではない。
【0042】そこで、本発明に係る実施の形態において
は以上のような構造をもつ電極引出し部500に対して
も非振動部である非圧電材100を設けることで、より
一層の不要な信号が超音波送信および超音波受信信号に
混入する事を効果的に防止する事ができる。
は以上のような構造をもつ電極引出し部500に対して
も非振動部である非圧電材100を設けることで、より
一層の不要な信号が超音波送信および超音波受信信号に
混入する事を効果的に防止する事ができる。
【0043】図2は、本発明の第一の実施の形態に係る
製造方法を説明するための概略図を示す。
製造方法を説明するための概略図を示す。
【0044】まず、白金坩堝においてPbフラックス中
育成されたPZIV−PT単結晶を、X線回折を行うこと
により結晶構造を調べる。この結果から、所定の結晶軸
に対して分極を行うために電界をかけることで、大きな
機械振動をするぺロブスカイト相構造と、一方で、分極
を行うために電界をかけても圧電特性を持たず、したが
って機械振動をしないパイロクロア相構造とを分離す
る。その分離後、前記ぺロブスカイ卜相構造の単結晶を
ラウエカメラを用いて結晶軸(100)軸の方位を出
し、たとえば本実施の形態においては、有効口径約15
mm×25mm厚み3mmの圧電単結晶板を作成する。
育成されたPZIV−PT単結晶を、X線回折を行うこと
により結晶構造を調べる。この結果から、所定の結晶軸
に対して分極を行うために電界をかけることで、大きな
機械振動をするぺロブスカイト相構造と、一方で、分極
を行うために電界をかけても圧電特性を持たず、したが
って機械振動をしないパイロクロア相構造とを分離す
る。その分離後、前記ぺロブスカイ卜相構造の単結晶を
ラウエカメラを用いて結晶軸(100)軸の方位を出
し、たとえば本実施の形態においては、有効口径約15
mm×25mm厚み3mmの圧電単結晶板を作成する。
【0045】また、パイロクロア相構造の単結晶にて電
極接合部500に挟持される部分の大きさ1.5mm×
25mm厚み3mmの板を2枚作成する。本実施の形態
においては、たとえばエポキシ樹脂を用いて3枚を貼り
合わせることとした。なお、エポキシ樹脂は粘性の低い
ものを用い、貼り合わせ厚みは極力小さくした。
極接合部500に挟持される部分の大きさ1.5mm×
25mm厚み3mmの板を2枚作成する。本実施の形態
においては、たとえばエポキシ樹脂を用いて3枚を貼り
合わせることとした。なお、エポキシ樹脂は粘性の低い
ものを用い、貼り合わせ厚みは極力小さくした。
【0046】図2に示すように、パイロクロア相構造の
単結晶を非圧電材100として用い、ぺロブスカイ卜相
構造の単結晶を圧電振動子110として用いる。相互の
接着は非圧電材100の接着端面460と圧電振動子1
10の接着端面とをそれぞれ接着剤を用いて接着する。
単結晶を非圧電材100として用い、ぺロブスカイ卜相
構造の単結晶を圧電振動子110として用いる。相互の
接着は非圧電材100の接着端面460と圧電振動子1
10の接着端面とをそれぞれ接着剤を用いて接着する。
【0047】貼り合わせにより作成した圧電板を、分極
軸に垂直方向に、たとえばカッターなどを用いて約1m
m厚に切断する。その切断面を#2000の研磨材で厚
さ300μmに研磨後、スパッタ法によりTi/Au電
極を両面に形成したのち、この単結晶による圧電板を常
温にて、1kV/mの電界を印加し分極処理を施した。
軸に垂直方向に、たとえばカッターなどを用いて約1m
m厚に切断する。その切断面を#2000の研磨材で厚
さ300μmに研磨後、スパッタ法によりTi/Au電
極を両面に形成したのち、この単結晶による圧電板を常
温にて、1kV/mの電界を印加し分極処理を施した。
【0048】次に、この圧電振動板を用いて、たとえば
アレイ型超音波トランスデューサを製作する。第1電極
123(Ti/Au)および第2電極122をそれぞれ
の面に形成した圧電単結晶による圧電振動板に、フレキ
シブル印刷配線板121と共通電極板120とを導電ペ
ーストなどを用いて接続し、超音波放射両側に音響マッ
チング層310を形成した後、バッキング材300にエ
ポキシ樹脂で接着する。次にダイシングソーにより厚さ
50μmのブレードで、200μmピッチで切断し、こ
れに音響レンズ210を接着層220にて接着した。
アレイ型超音波トランスデューサを製作する。第1電極
123(Ti/Au)および第2電極122をそれぞれ
の面に形成した圧電単結晶による圧電振動板に、フレキ
シブル印刷配線板121と共通電極板120とを導電ペ
ーストなどを用いて接続し、超音波放射両側に音響マッ
チング層310を形成した後、バッキング材300にエ
ポキシ樹脂で接着する。次にダイシングソーにより厚さ
50μmのブレードで、200μmピッチで切断し、こ
れに音響レンズ210を接着層220にて接着した。
【0049】この後フレキシブル印刷配線板121の信
号側端子を一括し、共通電極120によるGNDとの問
に300Vの電圧を約10s間印可し、再分極を行っ
た。
号側端子を一括し、共通電極120によるGNDとの問
に300Vの電圧を約10s間印可し、再分極を行っ
た。
【0050】以上のような工程を経て製作された超音波
探触子の要部に、静電容量110pF/m、長さ2mの
同軸ケーブルを前記フレキシブル配線板121に接続し
て中心周波数3MHzの腹部用アレイ型トランスデュー
サを製作する。
探触子の要部に、静電容量110pF/m、長さ2mの
同軸ケーブルを前記フレキシブル配線板121に接続し
て中心周波数3MHzの腹部用アレイ型トランスデュー
サを製作する。
【0051】<第二の実施の形態>図3は、本発明の第
二の実施の形態に係る製造方法を説明するための概略図
を示す。
二の実施の形態に係る製造方法を説明するための概略図
を示す。
【0052】第一の実施の形態と同様の工程を経て作成
された圧電単結晶を用いて、X線回折による手法を用
い、当該圧電単結晶の結晶構造を調べる。所定の結晶軸
に対して分極し電界をかけると、機械的な振動を示すペ
ロブスカイト相構造を選択する。その後、たとえばラウ
エカメラを用いて結晶軸(100)軸の方位を出し、有
効口径約18mm×25mm厚み3mmの圧電単結晶板
を作成する。
された圧電単結晶を用いて、X線回折による手法を用
い、当該圧電単結晶の結晶構造を調べる。所定の結晶軸
に対して分極し電界をかけると、機械的な振動を示すペ
ロブスカイト相構造を選択する。その後、たとえばラウ
エカメラを用いて結晶軸(100)軸の方位を出し、有
効口径約18mm×25mm厚み3mmの圧電単結晶板
を作成する。
【0053】超音波探触子とした場合の、たとえば図4
に示されるようなスライス方向の両端部分を、1.5m
m幅にてレーザ加熱装置400によりレーザ光線410
の照射を行い、局部的な熱処理を行う。その後、この圧
電振動子110を用いて第一の実施の形態と同様に中心
周波数3MHzの腹部用アレイ型トランスデューサを製
作する。
に示されるようなスライス方向の両端部分を、1.5m
m幅にてレーザ加熱装置400によりレーザ光線410
の照射を行い、局部的な熱処理を行う。その後、この圧
電振動子110を用いて第一の実施の形態と同様に中心
周波数3MHzの腹部用アレイ型トランスデューサを製
作する。
【0054】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。
【0055】
【発明の効果】以上述べた本発明による超音波探触子お
よびその製造方法によれば、超音波の送受信時において
不要な超音波発信および受信信号の発生を防ぐことがで
きる。
よびその製造方法によれば、超音波の送受信時において
不要な超音波発信および受信信号の発生を防ぐことがで
きる。
【0056】また、電極引出し部を非圧電部材の配置、
あるいは加熱処理などにより形成することで、圧電振動
子のカッテイング後などにおける再分極処理においても
圧電特性の発生が無い超音波探触子および製造方法を提
供することができる。
あるいは加熱処理などにより形成することで、圧電振動
子のカッテイング後などにおける再分極処理においても
圧電特性の発生が無い超音波探触子および製造方法を提
供することができる。
【0057】また、再分極による意図しない部位の分極
を防ぎ、製造効率が良く、不要な信号による画質への影
響の少ない超音波探触子およびその製造方法を提供する
ことができる。
を防ぎ、製造効率が良く、不要な信号による画質への影
響の少ない超音波探触子およびその製造方法を提供する
ことができる。
【図1】本発明の実施の形態に係る電極引出し部の概略
図であって、(a)および(b)はそれぞれ独立した一
つの実施例を示す。
図であって、(a)および(b)はそれぞれ独立した一
つの実施例を示す。
【図2】本発明の第一の実施の形態に係る製造方法を説
明するための概略図を示す。
明するための概略図を示す。
【図3】本発明の第二の実施の形態に係る製造方法を説
明するための概略図を示す。
明するための概略図を示す。
【図4】従来の技術による超音波探触子の一つの構造例
を説明するための概略図を示す。
を説明するための概略図を示す。
【図5】従来の技術による電極引出し部を説明するため
の一つの構造例を示す。
の一つの構造例を示す。
100…非圧電材(パイロクロア相構造) 110…圧電振動子(ペロブスカイト相構造) 120…共通電極板 124…ダミー電極 200…先端キャップ 210…音響レンズ 400…レーザ加熱装置 410…レーザ光線 500…電極引出し部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年3月16日(1999.3.1
6)
6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
Claims (3)
- 【請求項1】 音響エネルギーと電気信号とを相互に変
換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記音響エ
ネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極に対向
して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電極構造
部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引出す一
組の電極引出し部とを有する超音波探触子において、 一組の前記電極引出し部に挟持された間隙が非圧電部材
にて形成されていることを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項2】 前記音響エネルギー変換手段は、 分極処理による分極軸方向に圧電振動するペロブスカイ
ト相構造を有し、 前記非圧電部材は分極処理により分極されず圧電振動し
ないパイロクロア相構造よりなり、 少なくともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−
XTiX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であ
り、 前記Xは0.05〜0.55であり、 前記B1はZn、Mg、Ni、Sc、In、Ybのうち
のいずれか一つであり、 前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方であること
を特徴とする請求項1記載の超音波探触子。 - 【請求項3】 音響エネルギーと電気信号とを相互に変
換する略板状の音響エネルギー変換手段と、前記音響エ
ネルギー変換手段の片面に配設の陽極と前記陽極に対向
して反対側の面に配設の陰極とからなる一組の電極構造
部材と、前記両電極面より導電部材をそれぞれ引出す一
組の電極引出し部とを有してなる超音波探触子の製造方
法において、 前記電極引出し部に挟持された間隙を非圧電部材にて形
成し、 前記音響エネルギー変換手段は分極処理による分極軸方
向に圧電振動するペロブスカイト相構造に形成し、 前記非圧電部材は分極処理により分極されず圧電振動し
ないパイロクロア相構造に形成し、 少なくともチタン酸鉛を含みPb[(B1、B2)1−
XTiX]O3にて表わされる固溶系圧電単結晶であ
り、 前記Xは0.05〜0.55であり、 前記B1はZn、Mg、Ni、Sc、In、Ybのうち
のいずれか一つであり、 前記B2はNbあるいはTaのどちらか一方であり、 前記パイロクロア相構造は熱処理手段による加熱にて前
記ペロブスカイト相構造の相構造を変換させることによ
り形成することを特徴とする超音波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11059279A JP2000261891A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP11059279A JP2000261891A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000261891A true JP2000261891A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13108803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11059279A Pending JP2000261891A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 超音波探触子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000261891A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009072605A (ja) * | 2003-09-29 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 音響レンズ組成物、超音波プローブおよび超音波診断装置 |
| US8292818B2 (en) | 2003-09-29 | 2012-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Acoustic lens composition, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus |
| KR101456925B1 (ko) * | 2012-08-22 | 2014-11-03 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 디폴링된 압전체를 이용한 초음파 프로브 제조방법 |
| JP2016045321A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 株式会社デンソー | 光走査装置 |
| JP2021010611A (ja) * | 2019-07-05 | 2021-02-04 | 日本電波工業株式会社 | 超音波プローブ |
| CN112839591A (zh) * | 2018-10-19 | 2021-05-25 | 奥林巴斯株式会社 | 超声波探头和超声波内窥镜 |
-
1999
- 1999-03-05 JP JP11059279A patent/JP2000261891A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009072605A (ja) * | 2003-09-29 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 音響レンズ組成物、超音波プローブおよび超音波診断装置 |
| US8292818B2 (en) | 2003-09-29 | 2012-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Acoustic lens composition, ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic apparatus |
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| JP2016045321A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 株式会社デンソー | 光走査装置 |
| CN112839591A (zh) * | 2018-10-19 | 2021-05-25 | 奥林巴斯株式会社 | 超声波探头和超声波内窥镜 |
| JP2021010611A (ja) * | 2019-07-05 | 2021-02-04 | 日本電波工業株式会社 | 超音波プローブ |
| JP7262161B2 (ja) | 2019-07-05 | 2023-04-21 | 日本電波工業株式会社 | 超音波プローブ |
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