JPH05253224A - 超音波トランスデューサ製造方法 - Google Patents

超音波トランスデューサ製造方法

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JPH05253224A
JPH05253224A JP12248792A JP12248792A JPH05253224A JP H05253224 A JPH05253224 A JP H05253224A JP 12248792 A JP12248792 A JP 12248792A JP 12248792 A JP12248792 A JP 12248792A JP H05253224 A JPH05253224 A JP H05253224A
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之彦 沢田
Takenao Fujimura
毅直 藤村
Katsuhiro Wakabayashi
勝裕 若林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 音響整合層・背面負荷材を容易かつ高精度に
形成し、電気的接続を導電性樹脂を用いて容易かつ確実
に行い、高性能な超音波トランスデューサを製造する。 【構成】 圧電素子13の全表面のうち、音響整合層,
背面負荷材およひ電極端子のいずれかの樹脂層を形成す
る面以外の部分を保護樹脂3で被覆する。こののち、目
的とする樹脂(未硬化・液状)2を塗布し、硬化させ
る。硬化した樹脂のうち圧電素子の外側に出た部分1を
切断・切削等により除去する。樹脂層の除去加工が終了
した後または同時に、保護樹脂3を溶解又は剥離するこ
とにより除去し、音響整合層,背面負荷材および電極端
子等の目的とする樹脂層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用等の超音波内視
鏡用等に使用される、超音波トランスデューサに関し、
詳しくは音響整合層・背面負荷材の製造方法およびトラ
ンスデューサの電気的接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波内視鏡・探傷機は、超音波トラン
スデューサから発振した超音波ビームを走査し、内蔵の
内壁・病変部等や、材質内の構造欠陥により反射された
超音波を再度超音波トランスデューサで受信し、この情
報を処理する事により物体内の欠陥に関する情報や超音
波断層像を得る。
【0003】上記の超音波トランスデューサは、一般に
圧電セラミックスを用いて構成されており、その表面に
形成された電極を使用して圧電セラミックスに高周波の
電圧パルスを印加して圧電セラミックスを急速に変形さ
せ、超音波パルスを発振させる。この圧電セラミックス
は、生体の音響インピーダンスとの差異が大きいため、
両者の界面で超音波の反射が生じ、ロスが生じる。この
差異を吸収し、音響的なロスを低減するために、圧電セ
ラミックスの音響放射面側に樹脂材等による音響整合層
を設けている。
【0004】図22および図23に一般的な超音波トラ
ンスデューサの構造を示す。図22は音響整合層51を
1層とした場合を、図23は多層とした場合を示す。こ
の音響整合層51は一般に樹脂板や、樹脂にセラミック
ス等の粉体を混入した物を板状に加工した物からなって
おり、これを圧電セラミックス52に接着する事によ
り、作成している。例えば、特開昭60−112399
号公報記載の発明においては、上記の手法と同様に、板
状の音響整合層51を形成した後に圧電セラミックス5
2に接着している。
【0005】また、圧電セラミックス52の音響放射面
の反対側には背面負荷材53が設けられ、発振される超
音波が超音波トランスデューサの背面から洩れる事を防
止するとともに、超音波トランスデューサの背面からの
ノイズの混入を防いでいる。この背面負荷材53は一般
に樹脂板や、樹脂にセラミックスや金属等の粉体を混入
した物を板状に加工した物からなっており、音響整合層
51と同様にこれを圧電セラミックス52に接着して作
成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに前記従来技術
においては、圧電素子と音響整合層および背面負荷材の
接合工程を行う場合、接着剤が接合面以外の、例えば電
気的接続を行うための表面電極上等に付着する不具合が
ある。この付着を防止するためには、一般には接着剤の
量制御を行うか、または付着した接着剤を硬化前に拭う
事が行われている。
【0007】接着剤の量制御を行った場合、接着剤の微
量制御が重要となる。すなわち、接着剤が極小量でも多
いと、接着剤が不必要部へ付着してしまう。また、極小
量でも少ないと、接着強度が低下してしまう欠点があ
る。
【0008】また、超音波内視鏡用の超音波トランスデ
ューサは、その発振周波数が数MHz〜数十MHzのオ
ーダーであるため、一般に使用される超音波の波長の1
/4程度の厚さとされる音響整合層は、通常樹脂の音速
が2500〜3000m/sであるため、数十μmクラ
スの厚さの薄板となる。このため、接着剤を拭う工程を
採用した場合は、圧電素子・音響整合層とも薄板である
ため、作業時に接合部品の位置ずれが生じる欠点があっ
た。
【0009】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、樹脂を使用した音響整合
層および背面負荷材を容易に形成することができる、高
性能な超音波トランスデューサの製造方法の提供を目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、音
響整合層と圧電素子と背面負荷材とを接合してなる超音
波トランスデューサにおいて、圧電素子の音響整合層の
形成面以外を保護樹脂で被覆した後、音響整合層の樹脂
材料を塗布・硬化させ、該硬化した樹脂のうち圧電素子
よりも外側の部分および前記保護樹脂を除去することに
より音響整合層を形成する方法である。
【0011】また、音響整合層と圧電素子と背面負荷材
とを接合してなる超音波トランスデューサにおいて、圧
電素子の背面負荷材の形成面以外を保護樹脂で被覆した
後、背面負荷材の樹脂材料を塗布・硬化させ、該硬化し
た樹脂のうち圧電素子よりも外側の部分および前記保護
樹脂を除去することにより背面負荷材を形成する方法で
ある。
【0012】さらに、音響整合層と圧電素子と背面負荷
材とを整合してなる超音波トランスデューサであって、
前記圧電素子の音響整合層と背面負荷材との接合面以外
に引き出された表面電極の電極端子を有する超音波トラ
ンスデューサにおいて、前記電極端子の形成面以外を保
護樹脂で被覆した後、電極端子の導電性材料を塗布・硬
化させ、該硬化した導電性材料の不要部分および前記保
護樹脂を除去することにより電極端子を形成する方法で
ある。
【0013】また、前記保護樹脂は水や有機溶剤に溶解
し得る樹脂、あるいはシリコーンゴムであることを特徴
とする。
【0014】図1〜図5は本発明の製造工程を示す概念
図である。圧電素子13には表面電極14が形成されて
いる。圧電素子13の全表面のうち、音響整合層,背面
負荷材および電極端子のいずれかの樹脂層を形成する面
以外の部分を保護樹脂3で被覆する。こののち、目的と
する樹脂(未硬化・液状)2を塗布し、硬化させる。硬
化した樹脂のうち圧電素子の外側に出た部分1を切断・
切削等により除去する。樹脂層の除去加工が終了した
後、または同時に、保護樹脂3を溶解または剥離するこ
とにより除去し、音響整合層,背面負荷材および電極端
子等の目的とする樹脂層8を形成する。
【0015】以上の工程で、音響整合層,背面負荷材お
よび電極端子のいずれかの樹脂層を形成する面以外の部
分を効果的に保護することができる。従って、不必要部
分への接着剤の付着や接着強度の低下を阻止することが
できる。
【0016】
【実施例1】図6〜図11は本実施例を示し、図6〜図
10は工程図、図11は変形例を示す断面図である。圧
電素子13には表面電極14が形成されている。表面電
極14は、圧電素子13の側面まで延長されている。こ
の他に保護樹脂であるアクリル系の紫外線硬化型水溶性
樹脂、保護樹脂硬化用の紫外線照射装置、音響整合層の
材料である液状のエポキシ系の樹脂、およびエポキシ樹
脂の塗布装置(何れも図示しない)を使用する。
【0017】以下に音響整合層形成工程について述べ
る。圧電素子13の全表面のうち、音響整合層を形成す
る面9以外の部分を液状のアクリル系の紫外線硬化型水
溶性樹脂で覆ったのち、紫外線照射装置(図示省略)か
ら紫外線を照射して硬化することにより、圧電素子13
へ水溶性樹脂を保護樹脂層3として被覆する。
【0018】こののち、音響整合層の材料である液状の
樹脂を圧電素子13に塗布・硬化させ、樹脂層4を形成
する。塗布方法としては、ディッピングを使用した。平
板状の圧電素子板に関して、ディッピングによれば数千
cpsクラスの樹脂を使用した場合、数十μmの厚さの
平滑な樹脂層を容易に形成できる。樹脂層の厚さ制御
は、圧電素子板の引上げ速度を制御することにより、厳
密且つ容易に行える。硬化した樹脂のうち圧電素子の外
側に出た部分を切断・切削等により除去する。樹脂層の
除去加工が終了した後または同時に、保護樹脂を水洗浄
またはアルコール洗浄により溶解して除去し、音響整合
層5を形成する。
【0019】本実施例では、上記工程を取ることによ
り、音響整合層の形成面以外の面を効果的に保護した状
態で音響整合層を形成する。
【0020】本実施例によれば、保護樹脂により保護さ
れていた部分は、保護樹脂除去後には圧電素子や表面電
極が露出するため、接合・配線等の後加工を直接行うこ
とができる。
【0021】尚、本実施例と同様の工程を用い、音響整
合層の材料である液状の樹脂を変更し、ディッピング工
程を複数回行った後に余剰の樹脂と保護樹脂を除去する
ことにより、図11に示したような多層の音響整合層5
を形成することも可能である。音響整合層となる樹脂層
の塗布方法としては、他にスプレー・印刷等が可能であ
る。同様に音響整合層の材料である液状の樹脂として
は、この他にウレタン系統が使用可能である。また、本
実施例においては樹脂層を塗布法により形成したが、所
定の厚さに形成した樹脂層を接着剤により接合する手法
にも適用できることは明白である。
【0022】
【実施例2】図12〜図15は本実施例を示す工程図で
ある。基本的な構成は前記実施例1と同様であり、同一
構成部分には同一番号を付してその説明を省略するとと
もに、差異についてのみ述べる。本実施例では保護樹脂
としてシリコーンゴムを使用する。圧電素子13の全表
面のうち、音響整合層を形成する面9以外の部分に液状
のシリコーンゴムで覆った後、室温放置または高温槽内
で加熱してシリコーンゴムを硬化することで、圧電素子
13へシリコーンゴムを保護樹脂槽3として被覆する。
【0023】塗布された樹脂は、シリコーンゴムの濡れ
性が低いためにシリコーンゴムの表面には付着せず、樹
脂槽は形成面9上のみに形成される。シリコーンゴムは
シリコーン溶解剤中での超音波洗浄によってシリコーン
ゴムを溶解するか、または離型性が高いシリコーンゴム
を使用して機械的に剥離することにより除去する。
【0024】本実施例によれば、前記実施例1と比較
し、シリコーンゴムの表面に樹脂が付着しないため、圧
電素子より外側に出た余剰の樹脂槽を切断・切削等をす
る工程が省略できる。
【0025】
【実施例3】図16〜図18は本実施例を示す工程図で
ある。基本的な構成は前記実施例1と同様であり、同一
構成部分には同一番号を付してその説明を省略するとと
もに、差異についてのみ述べる。本実施例は樹脂材料と
して、背面負荷材の材料である、液状のエポキシ系の樹
脂に金属の粉体を分散させたものを使用した。樹脂とし
てはこの他にウレタン系統が使用可能であり、また粉体
としては金属酸化物やセラミックスが使用可能である。
また、保護樹脂としては前記実施例1および2で述べた
アクリル系の紫外線硬化型水溶性樹脂およひシリコーン
ゴムの両者とも使用可能である。
【0026】本実施例では圧電素子13の全表面のう
ち、背面負荷材を形成する面9以外の部分を保護樹脂層
3で被覆する。こののち、背面負荷材の材料である液状
の樹脂を圧電素子13に塗布・硬化させ、樹脂層6を形
成する。硬化した樹脂のうち圧電素子の外側に出た部分
を切断・切削等により除去する。樹脂層6の除去加工が
終了した後または同時に、保護樹脂を除去し、背面負荷
材7を形成する。
【0027】本実施例によれば、上記の工程を取ること
により、背面負荷材の形成時に背面負荷材の形成面以外
を保護した状態で行うことが出来るため、形成面以外の
面を効果的に保護できる。
【0028】
【実施例4】図19〜図21は本実施例を示す工程図で
ある。基本的な構成は前記実施例1と同様であり、同一
構成部分には同一番号を付してその説明を省略するとと
もに、差異についてのみ述べる。本実施例は樹脂材料と
して、電極端子の材料である導電性樹脂を使用した。ま
た保護樹脂としては、前記実施例1および2で述べたア
クリル系の紫外線硬化型水溶性樹脂およびシリコーンゴ
ムの両者とも使用可能である。
【0029】本実施例では圧電素子13の全表面のう
ち、電極端子を形成する面9以外の部分を保護樹脂層3
で被覆する。こののち、電極端子の材料である液状の導
電性樹脂を塗布・硬化させ、導電性樹脂層10を形成す
る。硬化した導電性樹脂層10のうち、不要部分を切削
等により除去することにより電極端子11を形成する。
【0030】本実施例によれば、電極端子が形成される
ため、配線が容易である。また、この形成は、上記の工
程を取ることによって、電極端子の形成面以外を保護し
た状態で行うことができるため、形成面以外の面を効果
的に保護できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る超音波
トランスデューサ製造方法によれば、樹脂を使用した音
響整合層・背面負荷材を容易かつ高精度に形成し、電気
的接続を導電性樹脂を用いて容易かつ確実に行うことに
より、高性能な超音波トランスデューサを製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造工程を示す概念図である。
【図2】本発明の製造工程を示す概念図である。
【図3】本発明の製造工程を示す概念図である。
【図4】本発明の製造工程を示す概念図である。
【図5】本発明の製造工程を示す概念図である。
【図6】実施例1を示す工程図である。
【図7】実施例1を示す工程図である。
【図8】実施例1を示す工程図である。
【図9】実施例1を示す工程図である。
【図10】実施例1を示す工程図である。
【図11】実施例1の変形例を示す断面図である。
【図12】実施例2を示す工程図である。
【図13】実施例2を示す工程図である。
【図14】実施例2を示す工程図である。
【図15】実施例2を示す工程図である。
【図16】実施例3を示す工程図である。
【図17】実施例3を示す工程図である。
【図18】実施例3を示す工程図である。
【図19】実施例4を示す工程図である。
【図20】実施例4を示す工程図である。
【図21】実施例4を示す工程図である。
【図22】従来例を示す斜視図である。
【図23】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 外側に出た部分 2 樹脂 3 保護樹脂 8 樹脂層 13 圧電素子 14 表面電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響整合層と圧電素子と背面負荷材とを
    接合してなる超音波トランスデューサにおいて、圧電素
    子の音響整合層の形成面以外を保護樹脂で被覆した後、
    音響整合層の樹脂材料を塗布・硬化させ、該硬化した樹
    脂のうち圧電素子よりも外側の部分および前記保護樹脂
    を除去することにより音響整合層を形成することを特徴
    とする超音波トランスデューサ製造方法。
  2. 【請求項2】 音響整合層と圧電素子と背面負荷材とを
    接合してなる超音波トランスデューサにおいて、圧電素
    子の背面負荷材の形成面以外を保護樹脂で被覆した後、
    背面負荷材の樹脂材料を塗布・硬化させ、該硬化した樹
    脂のうち圧電素子よりも外側の部分および前記保護樹脂
    を除去することにより背面負荷材を形成することを特徴
    とする超音波トランスデューサ製造方法。
  3. 【請求項3】 音響整合層と圧電素子と背面負荷材とを
    整合してなる超音波トランスデューサであって、前記圧
    電素子の音響整合層と背面負荷材との接合面以外に引き
    出された表面電極の電極端子を有する超音波トランスデ
    ューサにおいて、前記電極端子の形成面以外を保護樹脂
    で被覆した後、電極端子の導電性材料を塗布・硬化さ
    せ、該硬化した導電性材料の不要部分および前記保護樹
    脂を除去することにより電極端子を形成することを特徴
    とする超音波トランスデューサ製造方法。
  4. 【請求項4】 前記保護樹脂は水や有機溶剤に溶解し得
    る樹脂であることを特徴とする請求項1,2または3記
    載の超音波トランスデューサ製造方法。
  5. 【請求項5】 前記保護樹脂はシリコーンゴムであるこ
    とを特徴とする請求項1,2または3記載の超音波トラ
    ンスデューサ製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009240782A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 General Electric Co <Ge> 酸化ビスマス及び酸化ビスマスから生成される粒子からなるシリコーンゴム組成物
US8381386B2 (en) 2004-01-19 2013-02-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of manufacturing a boundary acoustic wave device

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