JPH0628880Y2 - 超音波トランスジュ−サ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、医療の診断や非破壊検査などに利用される
超音波トランスジューサに関する。

（従来の技術とその問題点） 第４図に従来の超音波トランスジューサの縦断面図を示
す。この超音波トランスジューサの基本構造は、特開昭
５５−１５１８９１号公報に開示されるものと同じであ
り、下面が凹面加工された背面支持体１に、ＩＥＥＥ
１９８２年Ultrasonics Symposium Proceeding(p.832〜
836）に開示されるように横一列に配列された複数の背
面電極とこれらの背面電極に接続されたリード線とを同
一面に形成したフレキシブル基板を折り曲げて被覆する
ことにより、フレキシブル基板の背面電極部分２が背面
支持体１の下面に重ね合わされている。そして、上記背
面電極部分２には、さらに高分子圧電膜３，動作面側電
極４および保護層５が順次積層して形成されており、背
面電極部分２と動作面側電極４の間の短絡を防ぐため
に、高分子圧電膜３は上記背面電極部分２より僅かに大
きく寸法どりされている。また、上記背面電極部分２お
よび高分子圧電膜３によって構成される配列素子全体を
覆う動作面側電極４は保護層５の上面にメタライジング
加工を施すことによって形成されており、この保護層５
の素子配列方向の端部を一部延長して形成された延長部
５ａよりリード線６を介して、動作面側電極４は接地回
路に接続されている。なお第４図において、７は背面支
持体１の側面に沿って上方に折り曲げられたフレキシブ
ル基板のリード線部分、８，９はそれぞれ外ケースの上
半部，下半部、１０は外ケースの内側に形成されたシー
ルド用導体、１１は上記リード線部分７とシールド用導
体１０の間の短絡を防ぐためのスペーサ、１２，１３は
リード線部分７と図示しないインピーダンス整合素子と
の間を接続するコネクタである。

ところで上記構成の超音波トランスジューサでは、背面
電極部分２と動作面側電極４の間の短絡を防止するの
に、背面電極部分２より圧電膜３を大きく寸法取りして
いるため、背面電極部分２を境にして９０°以上に折り
曲げられるリード線部分７の折曲げ径が大きいと、この
リード線部分７の折曲げ部から超音波が発生して正常な
音場を乱し虚像が発生して良好な画像が得られないとい
う問題が生じる。これを回避するためにはフレキシブル
基板の折曲げ径を小さくすればよいが、その場合には折
曲げ部でリード線部分７の導体が割れて断線してしまう
という新たな問題が生じる。

また、動作面側電極４を接地回路に接続するのに、保護
層５の素子配列方向（第４図の紙面垂直方向）の端部に
形成した延長部５ａを上方に折り曲げ、この延長部５ａ
よりリード線６を介して接続しているが、背面支持体１
の下面は素子配列方向に沿ってかまぼこ状の凹面に加工
されているため、上記延長部５ａを無理なく折り曲げる
ことができない。例えば保護層５として樹脂フィルムを
使用した場合には、延長部５ａの折曲げに起因して保護
層５が歪むため、背面支持体１の下面に沿わなくなって
強く引き剥がされることになる。そこで、これを避ける
ために、上記延長部５ａの基端側に切れ目や切欠きを加
えて折曲げが行なわれるが、使用のさい上記切れ目や切
欠きから水や薬品などが侵入するので、耐水，耐薬品性
が低下し、装置の信頼性低下をきたすという欠点があ
る。さらに、この超音波トランスジューサの素子全体
は、上記保護層５に形成された動作面側電極４と、外ケ
ースの内側に形成されたシールド用導体１０とで包んで
静電シールドするように構成されているが、上記保護層
５の延長部５ａに加えられている切れ目や切欠きのため
に、このシールド効果が低下してしまうという欠点もあ
る。

（考案の目的） この考案は、上記問題を解決するためになされたもの
で、信頼性が高く高画質の画像表示ができ、組立作業性
も改善できる超音波トランスジューサを提供することを
目的とする。

（目的を達成するための手段） この考案の超音波トランスジューサは、上記目的を達成
するために、配列された複数の背面電極とこれらの背面
電極に接続されたリード線とを形成したフレキシブル基
板を折り曲げて、背面支持体をその下面に前記背面電極
部分が重なるように被覆する一方、ナイフエッジ状下端
部を有する絶縁側板を前記フレキシブル基板のリード線
部分に当て、前記背面電極部分から前記絶縁側板の下端
部にわたる部分に高分子圧電膜を重ねるとともに、動作
面側電極の形成された保護層で下端部を密封した導体ケ
ースにより、その保護層が動作面側電極を介して前記高
分子圧電膜に重なるように、前記背面支持体，フレキシ
ブル基板および高分子圧電膜を被膜している。この超音
波トランスジューサによれば、前記背面電極部分を境に
して折り曲げられるリード線部分の折曲げ部と高分子圧
電膜との間に介在する絶縁側板のエッジ状下端部によっ
て、フレキシブル基板の折曲げ径を小さくすることな
く、折曲げ部からの超音波の発生を防止する一方、保護
膜で下端部が密封された片側密閉構造の導体ケースによ
り背面支持体、フレキシブル基板、高分子圧電膜の全体
を被覆することにより、内部への水，薬品の侵入を防ぎ
静電シールドも完全に行なえるようにし、また背面支持
体の下面にフレキシブル基板の背面電極部分、高分子圧
電膜、導体ケースを順次重ねる単純な作業により組立て
を行なえる。

（実施例） 第１図および第２図はそれぞれこの考案の一実施例であ
る超音波トランスジューサの要部の拡大縦断面図（第２
図は第１図の断面に対して垂直な縦断面図）を示し、第
３図はその超音波トランスジューサ全体の概略の構成図
を示す。

この超音波トランスジューサでは、横一列に配列された
複数の背面電極（図示省略）とこれら背面電極にそれぞ
れ接続されたリード線２３ａ（第２図）とを同一面に形
成したフレキシブル基板Ｆを折り曲げて、フレキシブル
基板Ｆの背面電極部分２２を背面支持体２１の下面に沿
わせて接着するとともに、リード線２３ａを有するリー
ド線部分２３を背面支持体２１の左右両側面に沿わせて
接着している。背面支持体２１の下面には、第１図に示
すように超音波を集束させる目的で紙面に垂直な方向に
延びるかまぼこ状の凹面加工が施されており、フレキシ
ブル基板Ｆの背面電極部分２２はその背面電極の配列方
向を紙面に垂直な方向に揃えて上記下面に沿うように配
置され、またフレキシブル基板Ｆのリード線部分２３は
上記背面電極部分２２を境として上方に９０°以下の角
度で折り曲げ背面支持体２１の左右両側面に沿うように
配置されている。そして、上記リード線部分２３の折曲
げ部は、リード線２３ａが折れて断線しないように０．
３mm以上の折曲げ径で折り曲げられている。また、上記
フレキシブル基板Ｆの左右のリード線部分２３には、下
端部をナイフエッジ状に形成した絶縁側板２４がそれぞ
れ当てられている。さらに、上記背面電極部分２２の上
から、これより僅かに大きく寸法取りした高分子圧電膜
２５が重ねて接着され、背面電極部分２２よりはみ出す
高分子圧電膜２５の両端部は上記絶縁側板２４のエッジ
状下端部に接着されている。このため、高分子圧電膜２
５の端部とフレキシブル基板Ｆの折曲げ部との間には絶
縁側板２４のナイフエッジ状下端部が介在することにな
る。

２６は導体からなるケースであり、ケース本体２６ａの
下端側開口が樹脂を材料とする保護層２７で閉塞されて
いる。また、この保護層２７の上面には、スパッタリン
グ、蒸着、メッキなどのメタライジング技術により予め
動作面側電極２８が形成されている。そして、背面支持
体２１，フレキシブル基板Ｆおよび高分子圧電膜２５が
下方より上記片側閉塞構造のケース２６によって被覆さ
れ、保護層２７は動作面側電極２８を介して高分子圧電
膜２５に重ねて接着される。導体である上記ケース２６
とフレキシブル基板Ｆのリード線部分２３との間には絶
縁側板２４が介在するため、これによりリード線部分２
３とケース２６の短絡が防止されている。なお、上記保
護層２７の材料となる樹脂は、超音波トランスジューサ
の用途に応じてポリエステル，ポリイミド、ポリエチレ
ンその他のものが選択される。上記ケース２６の下端側
の保護層２７による閉塞は、ケース本体２６ａの下端に
全周にわたって形成したフランジ部２６ｂの外面に、保
護層２７の周縁部の動作面側電極２８をハンダ付けする
ことにより行なわれている。このほか、ケース２６を厚
肉に形成して、その下端面に保護層２７の動作面側電極
２８をハンダ付けすることにより、ケース２６の下端側
を閉塞してもよい。

そして、背面電極部分２２、高分子圧電膜２５、動作面
側電極２８の積層構造により、背面電極部分２２の電極
配列に対応した配列振動子が構成される。このように構
成された振動子配列部は上記片側閉塞構造のケース２６
で被覆された上、さらに内面をシールド用導体２９で被
覆された外ケース下半部３０内に収置され、外ケース下
半部３０との間隙に樹脂を流し込むことによりモールド
される。

背面電極部分２２の各背面電極（通常６４ないし８４個
形成される）に接続されたリード線２３ａは、インピー
ダンス整合素子３１を実装したガラスエポキシなどのソ
リッド基板からなる整合回路基板３２にリード線板３３
を介して接続される一方、締結部３４で結束、締結ない
しはモールドして固められた同軸ケーブル３５の各信号
線３５ａが上記整合回路基板３２に接続されている。ま
た、前記ケース２６は第２図に示すようにリード線３
６，グランド専用リード線２３ｂおよびリード線板３３
を介して整合回路基板３２の信号グランドへ接続され、
これによりケース２６が全配列振動子のグランドを担う
ように構成されている。さらに、上記整合回路基板３
２、同軸ケーブル３５を接続して構成される部分は、内
面をシールド用導体２９で被覆した外ケース上半部３７
で被覆され、外ケース上半部３７および外ケース下半部
３０のシールド用導体２９を同軸ケーブル３５の一括シ
ールド導体に接続してフレームグランドとしてある。そ
して、上記同軸ケーブル３５は送受信回路３８に接続さ
れている。

つぎに、この超音波トランスジューサの動作を説明す
る。送受信回路３８で発振した高周波パルスが整合回路
基板３２を経て高分子圧電膜２５に印加されると、この
高分子圧電膜２５で超音波に変換され、超音波パルスと
なって投射される。投射された超音波パルスは生体ある
いは被検体中を進行し、病変もしくは欠陥部などの音響
インピーダンスの境界で反射パルスを発生させる。この
反射パルスは高分子圧電膜２５で受けられて電気的な高
周波パルスに変換される。そして、この高周波パルスが
整合回路基板３２を経て送受信回路３８で検出され、そ
の検出信号は信号処理・制御回路３９によって適当な画
像化処理を受けたあとＣＲＴ４０に送られ、これにより
生体や被検体の内部画像がＣＲＴ４０に表示される。

この超音波トランスジューサでは、前記したようにフレ
キシブル基板Ｆのリード線部分２３の折曲げ部と高分子
圧電膜２５の端部との間に絶縁側板２４のナイフエッジ
状下端部が介在する形となるため、上記折曲げ部の折曲
げ径を多少大きくしても、この折曲げ部から虚像の原因
となる超音波を発生させることがなく、したがってリー
ド線２３ａを断線させることなく容易にフレキシブル基
板の折曲げを行なえるとともに、それによって画像が劣
化することも回避される。

また、配列振動子の全体は、下端側を保護層２７で密封
した片側閉塞構造のケース２６で被覆されるので、使用
に伴って水や薬品が内部に侵入することはない。しかも
導電性のケース２６と動作面側電極２８の形成された保
護層２７とからなる片側閉塞構造によって配列振動子全
体が包まれる構成であるため、十分な静電シールドがは
かられ、これにより人体と接触しても誘導ノイズが発生
しなくなるとともに、振動素子間の容量結合が抑えられ
て振動素子間の分離性能がよくなる。さらに、背面支持
体２１の下面に、フレキシブル基板Ｆの背面電極部分２
２、高分子圧電膜２５およびケース２６と一体の保護層
２７を順次重ねて接着する単純な作業で組立てられるの
で、組立作業性も改善されることになる。

なお、前記ケース本体２６ａとして、この実施例では導
電性を持たせるために金属材料を用いるが、このほか樹
脂を材料としてもよく、その場合には、ケース本体２６
ａの外面にメタライジング加工を施すことにより導電性
を与え、保護層２７に形成される動作面側電極２８を全
周にわたってケース本体２６ａの外面にハンダ付けすれ
ばよい。これとは別に、ケース本体２６ａと保護層２７
を樹脂で一体成型して片側閉塞構造のケース２６を構成
し、その内面全体にメタライジング加工を施してもよ
い。

また上記実施例では整合回路基板３２としてガラスエポ
キシなどのソリッド基板を用いた場合を示しているが、
これに限らず背面電極とそのリード線と整合回路とを一
体にパターン化したフレキシブル基板を用いてもよい。

さらに、ここでは背面電極を横一列に配列する場合を例
示したが、これに限らず背面電極を縦横に配列するタイ
プの超音波トランスジューサにも適用できる。また振動
子の配列が水平なこの実施例の場合のほか、凹凸に湾曲
する面へ振動子を配列する構成のものにも適用できるこ
とは勿論である。

（考案の効果） 以上のように、この考案の超音波トランスジューサによ
れば、組立てに際しリード線の断線が生じたり、使用に
際して内部に水や薬品の侵入するおそれがなく、十分な
静電シールドもはかることができ高い信頼性が得られる
とともに、高画質の画像表示ができ、組立作業性も大幅
に改善できるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例である超音波トランスジュ
ーサの要部の拡大断面図、第２図はその超音波トランス
ジューサの要部の別の断面による拡大断面図、第３図は
その超音波トランスジューサの全体を示す概略構成図、
第４図は従来例の要部の拡大断面図である。 ２１…背面支持体、 ２２…背面電極部分、 ２３…リード線部分、 ２４…絶縁側板、 ２５…高分子圧電膜、 ２６…ケース（導体ケース）、 ２７…保護層、 ２８…動作面側電極、 Ｆ…フレキシブル基板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】配列された複数の背面電極とこれらの背面
   電極に接続されたリード線とを形成したフレキシブル基
   板を折り曲げて、背面支持体をその下面に前記背面電極
   部分が重なるように被覆する一方、ナイフエッジ状下端
   部を有する絶縁側板を前記フレキシブル基板のリード線
   部分に当て、前記背面電極部分から前記絶縁側板の下端
   部にわたる部分に高分子圧電膜を重ねるとともに、動作
   面側電極の形成された保護層で下端部を密封した導体ケ
   ースにより、その保護層が動作面側電極を介して前記高
   分子圧電膜に重なるように、前記背面支持体，フレキシ
   ブル基板および高分子圧電膜を被膜したことを特徴とす
   る超音波トランスジューサ。