JPH023599B2 - - Google Patents
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- JPH023599B2 JPH023599B2 JP10500280A JP10500280A JPH023599B2 JP H023599 B2 JPH023599 B2 JP H023599B2 JP 10500280 A JP10500280 A JP 10500280A JP 10500280 A JP10500280 A JP 10500280A JP H023599 B2 JPH023599 B2 JP H023599B2
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- Japan
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- lead wires
- piezoelectric material
- electrodes
- electrode
- lead
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波探触子、特に高分子圧電体を用
いた超音波探触子に関する。
いた超音波探触子に関する。
一般に超音波探触子は医療診断装置あるいは構
造物の非破壊検査装置などに用いられるものであ
り、その構成は圧電体と、その圧電体の両面に形
成された金属電極と、上記金属電極に接続された
リード線とからなり、上記金属電極に上記リード
線を介して電気パルスを印加し、上記圧電体から
音波を放射せしめるものである。
造物の非破壊検査装置などに用いられるものであ
り、その構成は圧電体と、その圧電体の両面に形
成された金属電極と、上記金属電極に接続された
リード線とからなり、上記金属電極に上記リード
線を介して電気パルスを印加し、上記圧電体から
音波を放射せしめるものである。
最近、ある種の合成高分子を延伸し、これに直
流高電場を加えて高温である時間保つた後、高電
場を加えたまま室温に冷却し、その後直流高電場
を除くと（この操作をボーリングという）、高分
子は安定な圧電体となることが明らかにされてい
る。また、強誘電体の粉末、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛の粉末を高分子に混入した膜をボーリン
グすることによつても圧電体が得られることが知
られている。本発明では、このように高分子に無
機粉末を混入した圧電体をも高分子圧電体と呼ぶ
ことにする。
流高電場を加えて高温である時間保つた後、高電
場を加えたまま室温に冷却し、その後直流高電場
を除くと（この操作をボーリングという）、高分
子は安定な圧電体となることが明らかにされてい
る。また、強誘電体の粉末、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛の粉末を高分子に混入した膜をボーリン
グすることによつても圧電体が得られることが知
られている。本発明では、このように高分子に無
機粉末を混入した圧電体をも高分子圧電体と呼ぶ
ことにする。
この高分子圧電体は、(1)音響インピーダンスが
４〜10×106Kg／m2／ｓと小さいため生体とのマ
ツチングをとりやすい、(2)大面積のものを容易に
作製できる、(3)可撓性に優れ、凹面状など任意形
状に容易に成形できる、などの利点を有するの
で、従来から用いられている水晶などの圧電性結
晶やチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）などのセラ
ミツクス圧電体のかわりに用い得るとともに、こ
れらでは不可能であつた分野への応用も可能にな
つてきた。
４〜10×106Kg／m2／ｓと小さいため生体とのマ
ツチングをとりやすい、(2)大面積のものを容易に
作製できる、(3)可撓性に優れ、凹面状など任意形
状に容易に成形できる、などの利点を有するの
で、従来から用いられている水晶などの圧電性結
晶やチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）などのセラ
ミツクス圧電体のかわりに用い得るとともに、こ
れらでは不可能であつた分野への応用も可能にな
つてきた。
しかしながら、かかる高分子圧電体を用いた探
触子においては、圧電体上に形成された電極とリ
ード線との接続に問題があつた。すなわち、高分
子圧電体は、それ自体が120℃程度以上になると
変形してしまうので、セラミツクス圧電体などに
おいて従来から用いられているハンダ付けを適用
することはできない。また、ハンダ付けのかわり
に導電性接着剤を用いた場合、リニア走査あるい
はセクタ走査形超音波診断装置用の探触子のよう
に、複数個の振動子エレメントを並置した探触子
に於ては、隣接するリード線が電極との接合部で
導電性接着剤により短絡してしまう危険性があつ
た。
触子においては、圧電体上に形成された電極とリ
ード線との接続に問題があつた。すなわち、高分
子圧電体は、それ自体が120℃程度以上になると
変形してしまうので、セラミツクス圧電体などに
おいて従来から用いられているハンダ付けを適用
することはできない。また、ハンダ付けのかわり
に導電性接着剤を用いた場合、リニア走査あるい
はセクタ走査形超音波診断装置用の探触子のよう
に、複数個の振動子エレメントを並置した探触子
に於ては、隣接するリード線が電極との接合部で
導電性接着剤により短絡してしまう危険性があつ
た。
さらに、電極に直接導電性ゴムを圧着しリード
線を引き出すことも考えられるが、この場合には
導電性ゴムが電極よりも前面にはり出すため、探
触子の振動面と被測定物の表面との接触が悪くな
るという欠点がある。
線を引き出すことも考えられるが、この場合には
導電性ゴムが電極よりも前面にはり出すため、探
触子の振動面と被測定物の表面との接触が悪くな
るという欠点がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので電極
とリード線との接続に伴なう欠点をことごとく除
去し得る探触子を提供することを目的とする。
とリード線との接続に伴なう欠点をことごとく除
去し得る探触子を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために本発明は、高分子
圧電体の可撓性を利用したもので、高分子圧電体
と、上記圧電体の相対向する二つの面に設けられ
た電極と、上記電極にそれぞれ接続されたリード
線とからなる超音波探触子において、上記リード
線を上記圧電体上に形成したことを特徴とする。
高分子圧電体としては、ポリフツ化ビニリデン、
ポリフツ化ビニル、フツ化ビニリデン−３フツ化
エチレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリシアン化
ビニリデン、シアン化ビニリデン共重合体、ナイ
ロン11などの一軸延伸物あるいは二軸延伸物など
を熱エレクトレツト化したものや、アセタール樹
脂、ポリ塩化ビニル、ポリフツ化ビニリデン、フ
ツ化ビニリデン共重合体、ニトリルブタジエンゴ
ム、エポキシ樹脂、ナイロンなどの高分子にチタ
ン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛などのセラミツク
ス粉末を混入したものを熱エレクトレツト化した
ものなどがある。
圧電体の可撓性を利用したもので、高分子圧電体
と、上記圧電体の相対向する二つの面に設けられ
た電極と、上記電極にそれぞれ接続されたリード
線とからなる超音波探触子において、上記リード
線を上記圧電体上に形成したことを特徴とする。
高分子圧電体としては、ポリフツ化ビニリデン、
ポリフツ化ビニル、フツ化ビニリデン−３フツ化
エチレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリシアン化
ビニリデン、シアン化ビニリデン共重合体、ナイ
ロン11などの一軸延伸物あるいは二軸延伸物など
を熱エレクトレツト化したものや、アセタール樹
脂、ポリ塩化ビニル、ポリフツ化ビニリデン、フ
ツ化ビニリデン共重合体、ニトリルブタジエンゴ
ム、エポキシ樹脂、ナイロンなどの高分子にチタ
ン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛などのセラミツク
ス粉末を混入したものを熱エレクトレツト化した
ものなどがある。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す概略図
であり、短冊状の振動子素子を複数個アレイ状に
配置したアレイ形の探触子の場合を示しているが
振動子素子は短冊状に限らず１個の場合でも本発
明を実現できるのは勿論である。第２図ａ及びｂ
はそれぞれ第１図の高分子圧電体を矢印Ａの方向
からみた図、矢印Ａの反対方向からみた図であ
る。第１図において、５１は高分子圧電体からな
る長方形状の薄膜である。この高分子圧電体５１
の表面には第２図ａに示すように、その中間部分
にほぼ同一形状の短冊状電極５３が複数個所定の
間隙をなしてほぼ平行に設けられ、右側端部分に
各電極５３とそれぞれ電気的に接続された複数の
リード線５７がほぼ平行に設けられている。電極
５３及びリード線５７はAl，AuあるいはCr等か
らなり、蒸着あるいはメツキ処理等により同時に
形成される。一方、圧電体５１の裏面には第２図
ｂに示すようにその中間部分に短冊状電極５３と
同じ形状の電極５５が電極５３と対向して複数個
設けられ、左側端部分には各電極５５とそれぞれ
電気的に接続された複数のリード線５９がほぼ平
行に設けられている。各リード線５９は左側端に
設けられた共通線５９′により接続されている。
電極５５，リード線５９及び共通線５９′は表面
に形成された電極５３及びリード線５７と同様に
蒸着あるいはメツキ処理等により同時に形成され
る。
であり、短冊状の振動子素子を複数個アレイ状に
配置したアレイ形の探触子の場合を示しているが
振動子素子は短冊状に限らず１個の場合でも本発
明を実現できるのは勿論である。第２図ａ及びｂ
はそれぞれ第１図の高分子圧電体を矢印Ａの方向
からみた図、矢印Ａの反対方向からみた図であ
る。第１図において、５１は高分子圧電体からな
る長方形状の薄膜である。この高分子圧電体５１
の表面には第２図ａに示すように、その中間部分
にほぼ同一形状の短冊状電極５３が複数個所定の
間隙をなしてほぼ平行に設けられ、右側端部分に
各電極５３とそれぞれ電気的に接続された複数の
リード線５７がほぼ平行に設けられている。電極
５３及びリード線５７はAl，AuあるいはCr等か
らなり、蒸着あるいはメツキ処理等により同時に
形成される。一方、圧電体５１の裏面には第２図
ｂに示すようにその中間部分に短冊状電極５３と
同じ形状の電極５５が電極５３と対向して複数個
設けられ、左側端部分には各電極５５とそれぞれ
電気的に接続された複数のリード線５９がほぼ平
行に設けられている。各リード線５９は左側端に
設けられた共通線５９′により接続されている。
電極５５，リード線５９及び共通線５９′は表面
に形成された電極５３及びリード線５７と同様に
蒸着あるいはメツキ処理等により同時に形成され
る。
かくして、圧電体５１の中間部分にはその両面
に設けられた複数組の対向電極５３，５５によつ
てアレイ状に配置された複数個の短冊状振動子素
子が構成され、圧電体の両端部分にはそれぞれそ
の片方の面上にリード線が構成される。このよう
に、本発明では高分子圧電体５１が振動子素子の
振動子板とリード線の基板を兼ねている。なお、
高分子圧電体は弾性率が小さく、伝播損失が大き
いので、本実施例のように圧電体を切断しなくて
も短冊状電極の設けられた部分だけを振動させる
ことができるのである。高分子圧電体５１は全面
ボーリングしてもよいが、短冊状電極の設けられ
た部分だけをボーリングすることもできる。
に設けられた複数組の対向電極５３，５５によつ
てアレイ状に配置された複数個の短冊状振動子素
子が構成され、圧電体の両端部分にはそれぞれそ
の片方の面上にリード線が構成される。このよう
に、本発明では高分子圧電体５１が振動子素子の
振動子板とリード線の基板を兼ねている。なお、
高分子圧電体は弾性率が小さく、伝播損失が大き
いので、本実施例のように圧電体を切断しなくて
も短冊状電極の設けられた部分だけを振動させる
ことができるのである。高分子圧電体５１は全面
ボーリングしてもよいが、短冊状電極の設けられ
た部分だけをボーリングすることもできる。
電極及びリード線が設けられた高分子圧電体５
１を第１図に示すように中間部分でバツキング部
材３０の主面に固定支持し、この支持部分を振動
部とする。圧電体５１のバツキング部材３０から
はみ出した部分すなわちリード線部はバツキング
部材の側面に折り曲げられる。高分子圧電体は可
撓性があるので容易に折り曲げることができ、振
動部の表面（振動面）だけを被測定物の表面に接
触あるいは密着させることができる。しかも、振
動面上には従来の如きハンダ付け、導電性接着剤
あるいは導電性ゴムなどによるリード線と電極の
接合部がなく平面であるので、被測定物との密着
性に優れている。
１を第１図に示すように中間部分でバツキング部
材３０の主面に固定支持し、この支持部分を振動
部とする。圧電体５１のバツキング部材３０から
はみ出した部分すなわちリード線部はバツキング
部材の側面に折り曲げられる。高分子圧電体は可
撓性があるので容易に折り曲げることができ、振
動部の表面（振動面）だけを被測定物の表面に接
触あるいは密着させることができる。しかも、振
動面上には従来の如きハンダ付け、導電性接着剤
あるいは導電性ゴムなどによるリード線と電極の
接合部がなく平面であるので、被測定物との密着
性に優れている。
表面のリード線５７は電子回路（図示せず）に
ケーブル４を介して接続される。リード線５７と
ケーブル４０との接続部は振動面よりバツキング
部材側に位置するので、従来から用いられている
導電性接着剤、導電性ゴムあるいは圧着ピンなど
を用いて接続できる。裏面のリード線５９は共通
線５９′に導電性接着剤などで接続されたリード
線（図示せず）等により接地される。
ケーブル４を介して接続される。リード線５７と
ケーブル４０との接続部は振動面よりバツキング
部材側に位置するので、従来から用いられている
導電性接着剤、導電性ゴムあるいは圧着ピンなど
を用いて接続できる。裏面のリード線５９は共通
線５９′に導電性接着剤などで接続されたリード
線（図示せず）等により接地される。
なお、本実施例では、圧電体５１を接地される
方の電極５５を下側にして、バツキング部材３０
上に固定支持したが、圧電体５１を裏返して、す
なわち電極５５を上側にしてもよいことは勿論で
ある。また、本実施例において、表面のリード線
５７と裏面のリード線５９をそれぞれ互いに振動
部の反対側に設けたのは次の理由による。即ち、
高分子圧電体の比誘電率は６〜100と小さいので、
圧電体の両面に対向させてリード線を設けた場
合、これら対向リード線によるキヤパシタンスを
無視できないことがあるのである。例えば、高分
子圧電体として比誘電率が８、厚みが0.1mmのポ
リフツ化ビニリデンを用いて、その両面に長さ12
mm、幅0.5mmの短冊状電極と長さ50mm，幅0.1mmの
リード線を対向させて設けた場合を考えると、短
冊状電極によつて構成される振動子素子のキヤパ
シタンスは4.25pFとなりリード線間のキヤパシタ
ンスは3.54pFとなてしまう。リード線間のキヤパ
シタンスは素子のキヤパシタンスに比べ無視でき
ない大きさである。このような外部キヤパシタン
スは感度の低下及び波形の劣化をまねくので、で
きる限り小さい方が望ましいのである。そこで、
本実施例では表面のリード線７と裏面のリード線
５９とがキヤパシタンスを形成しないように、こ
れらのリード線をそれぞれ振動部の反対側に設け
たのである。つまり、リード線５７と５９が高分
子圧電体をはさんで対向しない位置に設けたので
ある。
方の電極５５を下側にして、バツキング部材３０
上に固定支持したが、圧電体５１を裏返して、す
なわち電極５５を上側にしてもよいことは勿論で
ある。また、本実施例において、表面のリード線
５７と裏面のリード線５９をそれぞれ互いに振動
部の反対側に設けたのは次の理由による。即ち、
高分子圧電体の比誘電率は６〜100と小さいので、
圧電体の両面に対向させてリード線を設けた場
合、これら対向リード線によるキヤパシタンスを
無視できないことがあるのである。例えば、高分
子圧電体として比誘電率が８、厚みが0.1mmのポ
リフツ化ビニリデンを用いて、その両面に長さ12
mm、幅0.5mmの短冊状電極と長さ50mm，幅0.1mmの
リード線を対向させて設けた場合を考えると、短
冊状電極によつて構成される振動子素子のキヤパ
シタンスは4.25pFとなりリード線間のキヤパシタ
ンスは3.54pFとなてしまう。リード線間のキヤパ
シタンスは素子のキヤパシタンスに比べ無視でき
ない大きさである。このような外部キヤパシタン
スは感度の低下及び波形の劣化をまねくので、で
きる限り小さい方が望ましいのである。そこで、
本実施例では表面のリード線７と裏面のリード線
５９とがキヤパシタンスを形成しないように、こ
れらのリード線をそれぞれ振動部の反対側に設け
たのである。つまり、リード線５７と５９が高分
子圧電体をはさんで対向しない位置に設けたので
ある。
第３図は本発明の他の実施例の要部を示す図で
あり、リード線５７の間隔をケーブル４０との接
続部で広げた場合を示す。高分子圧電体５１は長
方形と、その長方形の一辺と上辺で接触する台形
とを組み合わせた断面盃状の薄膜であり、その長
方形部分にはその両端に第２図と同様に短冊状電
極５３，５５リード線５７，５９及び共通線５
９′が設けられ、台形部分にはリード線５７が延
在する。しかもリード線５７は電極５３から遠ざ
かるに従いその間隔が増大するように設けられ
る。即ち、台形部分において、リード線７は隣接
リード線との間隔が電極５３から最も遠い部分
（右側最端部）で最も大きくなるように放射状に
設けられている。なお、図において点線は裏面の
リード線５９及び共通線５９′を示す。これは第
４図においても同様である。本実施例によれば、
リード線５７の間隔はケーブル４０との接続部で
広げられているので、ケーブル４０との接続が容
易にできる。
あり、リード線５７の間隔をケーブル４０との接
続部で広げた場合を示す。高分子圧電体５１は長
方形と、その長方形の一辺と上辺で接触する台形
とを組み合わせた断面盃状の薄膜であり、その長
方形部分にはその両端に第２図と同様に短冊状電
極５３，５５リード線５７，５９及び共通線５
９′が設けられ、台形部分にはリード線５７が延
在する。しかもリード線５７は電極５３から遠ざ
かるに従いその間隔が増大するように設けられ
る。即ち、台形部分において、リード線７は隣接
リード線との間隔が電極５３から最も遠い部分
（右側最端部）で最も大きくなるように放射状に
設けられている。なお、図において点線は裏面の
リード線５９及び共通線５９′を示す。これは第
４図においても同様である。本実施例によれば、
リード線５７の間隔はケーブル４０との接続部で
広げられているので、ケーブル４０との接続が容
易にできる。
第４図は、本発明の他の実施例の要部を示す図
であり、表面のリード線５７と裏面のリード線５
９を同じ側に設けた場合を示す。図に示すよう
に、リード線５７と５９が高分子圧電体５１をは
さんで対向しないように位置をずらして設けられ
ている。
であり、表面のリード線５７と裏面のリード線５
９を同じ側に設けた場合を示す。図に示すよう
に、リード線５７と５９が高分子圧電体５１をは
さんで対向しないように位置をずらして設けられ
ている。
以上の説明においては、両面の電極形状を短冊
状にして短冊状振動子素子を構成したが、接地さ
れる方の電極を短冊状にしないで、振動部全面に
設けてもよい。また、振動部の圧電体を電極の長
さ方向に沿つて切断し、各短冊状振動子素子を分
離してもよい。
状にして短冊状振動子素子を構成したが、接地さ
れる方の電極を短冊状にしないで、振動部全面に
設けてもよい。また、振動部の圧電体を電極の長
さ方向に沿つて切断し、各短冊状振動子素子を分
離してもよい。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
２図ａ及びｂは第１図の高分子圧電体の詳細を示
す平面図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の
他の実施例の要部を示す平面図である。
２図ａ及びｂは第１図の高分子圧電体の詳細を示
す平面図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の
他の実施例の要部を示す平面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高分子圧電体の一部分の相対向する二つの面
に電極がそれぞれ形成されて振動部を構成する超
音波探触子において、前記圧電体の前記振動部以
外の部分には上記電極にそれぞれ接続されたリー
ド線が形成され、かつ前記振動部はバツキング部
材の主面に固定支持され、前記圧電体の前記リー
ド線が形成された部分は、前記バツキング材の側
面に折り曲げられていることを特徴とする超周波
探触子。 ２ 前記電極の少なくとも一方は短冊状に分割さ
れ、分割された電極のそれぞれに接続されたリー
ド線はその間隔が前記電極から離れるに従がい広
がつている特許請求の範囲第１項に記載の超音波
探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10500280A JPS5731298A (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10500280A JPS5731298A (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Ultrasonic probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5731298A JPS5731298A (en) | 1982-02-19 |
| JPH023599B2 true JPH023599B2 (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=14395869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10500280A Granted JPS5731298A (en) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5731298A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59300A (ja) * | 1982-06-26 | 1984-01-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子 |
| US4773140A (en) * | 1983-10-31 | 1988-09-27 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Phased array transducer construction |
| JPS60143358U (ja) * | 1984-03-05 | 1985-09-24 | 呉羽化学工業株式会社 | アレイ型超音波探触子 |
| DE3678635D1 (de) * | 1985-05-20 | 1991-05-16 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Ultraschallwandler. |
| JPH02122532A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | テープキャリア |
| JP6203537B2 (ja) * | 2013-05-24 | 2017-09-27 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | フレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置 |
-
1980
- 1980-08-01 JP JP10500280A patent/JPS5731298A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5731298A (en) | 1982-02-19 |
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