JPH031880B2 - - Google Patents

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JPH031880B2
JPH031880B2 JP58185178A JP18517883A JPH031880B2 JP H031880 B2 JPH031880 B2 JP H031880B2 JP 58185178 A JP58185178 A JP 58185178A JP 18517883 A JP18517883 A JP 18517883A JP H031880 B2 JPH031880 B2 JP H031880B2
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波変換素子として高分子圧電体
膜を用いるアレイ型超音波探触子の製造方法に関
する。
超音波走受波装置は、従来より、測深機、魚群
探知器、探傷器などとして広く用いられているが
最近、医療用診断装置への応用が急速に進展して
いる。その動作原理は、超音波探触子より発生し
た超音波が生体の音響インピーダンス（音速×密
度）の異なる境界で反射され、この超音波エコー
を超音波探触子で受け、信号処理を行つてブラウ
ン管に画像を表示するものである。このような目
的で用いる超音波探触子の超音波発生部には、圧
電素子の振動体が使用されているが、生体断層像
の深さ方向の解像度を上げるために、超音波の高
周波化が進むにつれ、探触子に使用される圧電素
子の厚さ、素子寸法が小さく、数多く分割されて
基体上に配列されたアレイ型の探触子が好ましく
用いられる。圧電素子の分割配列構造としては、
一般に、径の異なる年輪状の微細素子を、半径方
向に小間隔をもつて組合せ配列したアニユラー型
と、直線状の微細素子を小間隔をもつて平行に配
列したりリニアー型が用いられている。
このうち、例えば、アニユラー型超音波探触子
の詳細構造としては、第１図ａ，ｂ、または第２
図ａ，ｂ（いずれもａは部分側断面、ｂは平面図）
に示すようなものが従来より用いられている。そ
の詳細構造と関連して製造法を説明すれば、第１
図ａ，ｂに示すものの場合、プラスチツク等から
なる基板１の凹面状の素子接合面に、その凹面に
合つた湾曲形状を有する金属反射板２、背面電極
３および表面電極４を設けたセラミツク圧電体、
５を順次貼設後素子を離間させるべく、年輪状の
溝６を、ダイヤモンドカツター、ワイヤーソー、
レーザー光、金剛砂等により、切削加工して形成
する方法が採られていた。また、第２図ａ，ｂに
示す構造の場合は、基体１上に反射板２ａを貼設
した後、この反射板のみに年輪状の溝６ａを切削
形成し、その上から表面電極４のみを有するセラ
ミツク圧電体５を貼設することにより形成され
る。
しかしながら、このような製造方法を採る場合
には、上記のように切削による微細加工を行うた
め、時間がかかること、切削加工に際して使用す
る冷却水、冷却オイルあるいは冷却溶剤等が後加
工ならびに得られる製品特性に悪影響を及ぼすこ
と、切削加工に際しての基体−反射板間あるいは
反射板−圧電体間での剥離、反射板あるいは圧電
板の浮き、欠け、折損、切削カスの除去不良によ
る分割溝での絶縁性不良、分割溝の加工精度の低
下ないしは限界等の不都合があつた。また上述し
たように、圧電体の薄層化の要求に応えるため、
高分子圧電膜を使用する場合には、切削熱により
圧電効果が低下するという難点もあつた。このよ
うな事情は、上述のようなアニユラー型配列に限
らず、リニアー型配列も含めて小間隔で単位圧電
素子を基体上に配列するアレイ型超音波探触子に
共通の問題である。
これに対し、上述の基体上に貼設した反射板の
切削加工に伴なう欠点を除くためには、第２図
ａ，ｂに示す構造を採用し、予め個々の背面電極
兼反射板２ａを別途切削加工等により形成し、こ
れを基体１の素子接合面に順次配列して行くこと
も考えられる。特にこの第２図の構造は、第１図
の構造と比較した場合、一様な表面電極を用いる
ため、分割溝６ａによる素子分割能が不足して特
性が低くなる傾向にある。一方、医療用診断装置
に用いられるアレイ型超音波探触子の場合には、
たとえば１mm巾の反射板を0.05mm程度の一様な間
隔で配列する必要があり、貼設工程でこのような
配列精度を実現することは殆んど不可能なことで
ある。この傾向は、超音波送受波能を高めるべく
基体１の素子接合面を凹面化する際には、特に大
きい。
また別の方法として、第２図に示す構造を得る
ために、基体１に一様な反射板２ａを貼設し後、
エツチングにより分割溝６ａを形成することも考
えられる。しかしながら、この場合には、エツチ
ング液による接着剤の侵蝕、エツチング熱による
接合面への応力の作用等による反射板の剥離、浮
き、オーバーエツチング、アンダーカツト等によ
る分割溝の精度低下等の問題が起る。
本発明の主要な目的は、上述の問題点を解決
し、個々の圧電素子が精密に配列されたアレイ型
超音波探触子を容易に製造する方法を提供するこ
とにある。
本発明者らは、上述の目的で研究した結果、本
質的には、第２図に示すような構造の超音波探触
子を製造する際に、予め、一様な導体板から反射
板兼用の背面電極２ａの個々の電極形状が殆んど
形成されているが一体取扱いを妨げない程度に相
互に結合された一体加工板を用意し、これを基体
の素子接合面上に貼設後、結合部の除去のみを基
体上で行うことにより探触子の製造工程が全体と
して著しく効率化し、且つ精度良く分離された圧
電素子配列構造が得られることを見出した。
本発明のアレイ型超音波探触子の製造方法は、
このような知見に基づくものであり、より詳しく
は、基体上に、互いに離間して配列された複数の
背面電極兼反射板、高分子圧電体膜および表面電
極を順次貼設してなる、アレイ型超音波探触子を
製造するにあたり、複数の背面電極兼反射板構造
が結合部を介して結合された一体加工板を基体上
に貼設し、その後、結合部を除去して互いに分離
した背面電極を形成することを特徴とするもので
ある。
以下、本発明を、図面を参照しつつ、実施例に
ついて更に詳細に説明する。
本発明法に従えば、例えばアニユラー型配列構
造について第３図ａに示すように、殆んど最終製
品としての超音波探触子におけると同様な配列を
有するが、結合部７ａにより一体構造を保持した
背面電極兼反射板（一体加工板）７を形成する。
このような背面電極兼反射板は、一様な電極板か
ら、溝部７ｂに相当する部分を、機械加工、放電
加工、レーザー加工、エツチング等により除去す
ることにより形成される。この際、いずれの加工
方法を用いるにせよ、一様な電極板を基体上に貼
設後、同じ加工法を実施する際に起るような本質
的な問題は起らず、容易に且つ精度良く加工が可
能である。なかでも比較的薄い電極板に変形を与
える問題の少ないレーザー加工、放電加工、エツ
チング等が好ましく用いられる。特にエツチング
の場合には、基体上で行う場合のように、片面エ
ツチングでなく両面エツチングが可能であり、且
つ液状であれ、気体状であれエツチヤントの加工
部への流動による更新が行なわれるため、速やか
に且つアンダーカツト等の問題もなく、精度良い
加工が可能である。
次いでこのようにして得た一体加工板７を、基
体１ａの素子接合面１０（第３図ｂ）の凹面形状
に沿うようにプレスして曲面構造を与える。この
ような曲面構造は、前記の溝部７ｂの除去前に一
様な電極板に付与しておいてもよい。次いでこの
ような一体加工板７の個々の背面電極に、基体１
ａに設けられた孔９を通して、リード線８を結合
し、これを基体１ａの接合面１０に接着剤により
接合する（第４図）。この際、基体１ａの接合面
１０の端部に、一体加工板７の外周部が内接する
ように、加工板７の厚さだけ高い稜部１１を形成
しておけば（第３図ｂ）、接合面に正確に一体加
工板７を配置し接合することができる。
リード線８の背面電極への取付の好ましい態様
を、より詳しく説明すると、一体加工板７を曲面
構造とする前あるいは後に、一体加工板７を構成
する個々の電極にリード線８の取付用の孔９ａを
形成する。一方、この孔９と連通するように、基
体１ａにも孔９ａが形成され、第４図に示すよう
に、リード線８がこれら孔９，９ａを通じて個々
の背面電極に結合される。
得られた接合構造の平面図は、第５図に示すよ
うであり、ここで接合部７ａを、簡単な機械加工
あるいはレーザー加工等により除去したのち、第
６図に側断面図を示すような表面電極４のみを有
する高分子圧電膜５を接着剤により接着すれば、
本質的に第２図ａ，ｂに示すような構造の本発明
によるアニユラーアレイ型超音波探触子が得られ
る。背面電極と圧電体間の接着剤層は、薄い程超
音波の減衰が少ないので、接着剤としては、たと
えばポリフツ化ビニリデン圧電膜を用いる場合、
エポキシ系、ニトリル系、アクリレート系接着剤
等であつて粘度の低いものが好適に用いられる。
上記においては、本発明をアニユラー・アレイ
型超音波探触子の製造について説明したが、本発
明法は、ほぼ同様にして、リニアー・アレイ型超
音波探触子の製造に用いることもできる。この場
合には、第７図に平面図を示すように結合部２７
ａおよび２７aaを除いて、本質的に背面電極構
造と同様な配列状態に分割溝２７ｂの除去加工を
行つた一体加工板２７を、第８図に部分斜視図を
示すような基体２１の接合面２１０に貼設後、不
要な結合部２７ａ，２７aaをレーザー加工、機
械加工等により除去したのち、リード線の結合、
高分子圧電膜の貼設を順次行えばよい。
また上記においては、超音波送受波面の形状と
して、凹面形状のみを示したが、本発明法の本質
的効果は、送受波面が平面あるいは凹面の場合に
も同様に得られることは容易に理解できよう。
上述したように本発明の方法によれば、アレイ
型超音波探触子の製造において問題であつた、
個々の圧電素子、特にその背面電極の微細離間配
列構造が容易に形成されるだけでなく、必要なら
ばエツチング、レーザー加工あるいはこれらの組
合せにより機械加工を完全に除くことが可能であ
り、得られる配列構造が精密で、加工欠陥も残存
しにくいため、初期ならびに継続使用条件下での
特性も優れた超音波探触子が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図ａおよび第２図ａは、それぞれ典型的な
アニユラー、アレイ型超音波探触子の要部側断面
図、第１図ｂおよび第２図ｂはそれぞれ対応する
平面図、第３図〜第６図は、本発明法によるアニ
ユラー型探触子製造の中間工程の説明図であり、
第３図ａおよびｂはそれぞれ、一体加工板（反射
板兼背面電極板）および、基体要部の斜視図、第
４図は、リード線を取り付けた一体加工板と基体
の接合体の側断面図、第５図は同平面図、第６図
は表面電極のみを設けた高分子電圧膜、第７図お
よび第８図はそれぞれリニアー型探触子の製造工
程を説明するための一体加工板の平面図および、
基体要部の斜視図である。 １，１ａ，２１……基体、２……反射板、２ａ
……反射板兼裏面電極、３……裏面電極、４……
表面電極、５……圧電体、６，６ａ……分割溝、
７……一体加工板（反射板兼裏面電極板）、７ａ，
２７ａ，２７aa……結合部、８……リード線、
９，９ａ……リード線挿通用孔、１０，２１０…
…基体の素子接合面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基体上に、互いに離間して配列された複数の
    背面電極兼反射板、高分子圧電体膜および表面電
    極を順次貼設してなる、アレイ型超音波探触子を
    製造するにあたり、複数の背面電極兼反射板構造
    が結合部を介して結合された一体加工板を基体上
    に貼設し、その後、結合部を除去して互いに分離
    した背面電極兼反射板を形成することを特徴とす
    るアレイ型超音波探触子の製造方法。 ２ 前記一体加工板を、一様な背面電極兼反射板
    の両面エツチング加工により形成する特許請求の
    範囲第１項に記載のアレイ型超音波探触子の製造
    方法。
JP58185178A 1983-10-05 1983-10-05 アレイ型超音波探触子の製造方法 Granted JPS6077600A (ja)

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EP84306700A EP0136908B1 (en) 1983-10-05 1984-10-01 Process for producing array-type ultrasonic probe
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