JPH0870496A - 超音波トランスデューサおよびその製造方法 - Google Patents
超音波トランスデューサおよびその製造方法Info
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- JPH0870496A JPH0870496A JP22593594A JP22593594A JPH0870496A JP H0870496 A JPH0870496 A JP H0870496A JP 22593594 A JP22593594 A JP 22593594A JP 22593594 A JP22593594 A JP 22593594A JP H0870496 A JPH0870496 A JP H0870496A
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Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型化に適した超音波トランスデューサの構
造とその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 圧電素子1と、圧電素子1の一方の面に形成
された音響整合層12と、圧電素子1の他方の面に形成
された背面制動材13と、少なくとも2つの電極端子と
1つの配線パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要
素とする超音波トランスデューサ11において、超音波
トランスデューサ11の、実装基板上の2つの電極端子
22,23は互いに絶縁されていると同時に一方は配線
パターンと同電位となっており、実装基板上の第1の電
極端子22と圧電素子1の一方の面に形成された表面電
極3とが電気的に接続されており、実装基板上の第2の
電極端子23と圧電素子1の他方の面に形成された表面
電極4とが配線パターンを介して電気的に接続されてい
る。
造とその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 圧電素子1と、圧電素子1の一方の面に形成
された音響整合層12と、圧電素子1の他方の面に形成
された背面制動材13と、少なくとも2つの電極端子と
1つの配線パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要
素とする超音波トランスデューサ11において、超音波
トランスデューサ11の、実装基板上の2つの電極端子
22,23は互いに絶縁されていると同時に一方は配線
パターンと同電位となっており、実装基板上の第1の電
極端子22と圧電素子1の一方の面に形成された表面電
極3とが電気的に接続されており、実装基板上の第2の
電極端子23と圧電素子1の他方の面に形成された表面
電極4とが配線パターンを介して電気的に接続されてい
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は医療用、または、非破壊
検査用超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュ
ーサおよびその製造方法に関する。
検査用超音波診断装置に用いられる超音波トランスデュ
ーサおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、本出願人が出願し
た、特開平4−126136号がある。同出願では、予
め形成した超音波トランスデューサを、同様に予め形成
した筐体に実装した後、超音波トランスデューサの圧電
素子表面電極と、筐体上の電極端子またはリード線と
を、導電性樹脂または半田により接続することにより、
超音波トランスデューサへの配線を行なっている。
た、特開平4−126136号がある。同出願では、予
め形成した超音波トランスデューサを、同様に予め形成
した筐体に実装した後、超音波トランスデューサの圧電
素子表面電極と、筐体上の電極端子またはリード線と
を、導電性樹脂または半田により接続することにより、
超音波トランスデューサへの配線を行なっている。
【0003】また現在の状況として、膵管・循環器など
の診断が可能な医療用超音波内視鏡や、細管の非破壊検
査を行なう工業用超音波診断装置を実現する要求が高ま
っている。この場合、内臓もしくは細管内に挿入される
プローブの外径が1〜数mm程度と非常に細くなるため、
これに実装される超音波トランスデューサも同時に小型
化する必要がある。さらに循環系用に関しては、感染防
止の観点から、プローブはディスポーザブル化する必要
がある。これらの状況により、超小型の超音波トランス
デューサを、低コストで製造する必要がある。
の診断が可能な医療用超音波内視鏡や、細管の非破壊検
査を行なう工業用超音波診断装置を実現する要求が高ま
っている。この場合、内臓もしくは細管内に挿入される
プローブの外径が1〜数mm程度と非常に細くなるため、
これに実装される超音波トランスデューサも同時に小型
化する必要がある。さらに循環系用に関しては、感染防
止の観点から、プローブはディスポーザブル化する必要
がある。これらの状況により、超小型の超音波トランス
デューサを、低コストで製造する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成並びに製造方法では、1mm程度またはそれ以下の小型
の超音波トランスデューサを実装する場合、各部材が極
めて小さくなるために、微小組立技術が要求されるとと
もに、各構成部材の位置決めが極端に困難になる。これ
により、製造コストの上昇、組立精度の相対的な低下と
これによる性能分布幅の拡大に代表される製品の品質の
低下、などの不具合が生じる。
成並びに製造方法では、1mm程度またはそれ以下の小型
の超音波トランスデューサを実装する場合、各部材が極
めて小さくなるために、微小組立技術が要求されるとと
もに、各構成部材の位置決めが極端に困難になる。これ
により、製造コストの上昇、組立精度の相対的な低下と
これによる性能分布幅の拡大に代表される製品の品質の
低下、などの不具合が生じる。
【0005】同様にトランスデューサを1つずつ実装す
ることが可能なだけであり、ディスポーザブル化に対応
できるような、低コスト化の要求には応えられない。
ることが可能なだけであり、ディスポーザブル化に対応
できるような、低コスト化の要求には応えられない。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、小型化に適した超音波トランスデューサの構造
とその製造方法を提供することを目的とする。
であり、小型化に適した超音波トランスデューサの構造
とその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に係る本発明の超音波トランスデューサは、
圧電素子と、圧電素子の一方の面に形成された音響整合
層と、圧電素子の他方の面に形成された背面制動材と、
少なくとも2つの電極端子と1つの配線パターンとをも
つ実装基板と、を基本構成要素とする超音波トランスデ
ューサにおいて、超音波トランスデューサの、実装基板
上の2つの電極端子は互いに絶縁されていると同時に一
方は配線パターンと同電位となっており、実装基板上の
第1の電極端子と圧電素子の一方の面に形成された表面
電極とが電気的に接続されており、実装基板上の第2の
電極端子と圧電素子の他方の面に形成された表面電極と
が配線パターンを介して電気的に接続されていることに
より構成されていることを特徴とする。
に請求項1に係る本発明の超音波トランスデューサは、
圧電素子と、圧電素子の一方の面に形成された音響整合
層と、圧電素子の他方の面に形成された背面制動材と、
少なくとも2つの電極端子と1つの配線パターンとをも
つ実装基板と、を基本構成要素とする超音波トランスデ
ューサにおいて、超音波トランスデューサの、実装基板
上の2つの電極端子は互いに絶縁されていると同時に一
方は配線パターンと同電位となっており、実装基板上の
第1の電極端子と圧電素子の一方の面に形成された表面
電極とが電気的に接続されており、実装基板上の第2の
電極端子と圧電素子の他方の面に形成された表面電極と
が配線パターンを介して電気的に接続されていることに
より構成されていることを特徴とする。
【0008】また、請求項2に係る本発明の超音波トラ
ンスデューサは、請求項1において、実装基板をトラン
スデューサを実装すべき筐体と同一としたことを特徴と
する。
ンスデューサは、請求項1において、実装基板をトラン
スデューサを実装すべき筐体と同一としたことを特徴と
する。
【0009】さらに、請求項3に係る本発明の超音波ト
ランスデューサは、請求項1および請求項2において、
実装基板に、トランスデューサの駆動電気回路の少なく
とも一部を実装したことを特徴とする。
ランスデューサは、請求項1および請求項2において、
実装基板に、トランスデューサの駆動電気回路の少なく
とも一部を実装したことを特徴とする。
【0010】また、請求項4に係る本発明の超音波トラ
ンスデューサ製造方法は、圧電素子と、圧電素子の一方
の面に形成された音響整合層と、圧電素子の他方の面に
形成された背面制動材と、少なくとも2つの電極端子と
1つの配線パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要
素とする超音波トランスデューサの製造方法において、
超音波トランスデューサを、音響整合層・圧電素子・背
面制動材の積層体を実装基板上に一体化したのち、実装
基板上の第1の電極端子と圧電素子の一方の面に形成さ
れた表面電極と、実装基板上の配線パターンと圧電素子
の他方の面に形成された表面電極とを、それぞれ導体薄
膜により電気的に接続することにより圧電素子への配線
を行なうことにより製造することを特徴とする。
ンスデューサ製造方法は、圧電素子と、圧電素子の一方
の面に形成された音響整合層と、圧電素子の他方の面に
形成された背面制動材と、少なくとも2つの電極端子と
1つの配線パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要
素とする超音波トランスデューサの製造方法において、
超音波トランスデューサを、音響整合層・圧電素子・背
面制動材の積層体を実装基板上に一体化したのち、実装
基板上の第1の電極端子と圧電素子の一方の面に形成さ
れた表面電極と、実装基板上の配線パターンと圧電素子
の他方の面に形成された表面電極とを、それぞれ導体薄
膜により電気的に接続することにより圧電素子への配線
を行なうことにより製造することを特徴とする。
【0011】さらに、請求項5に係る本発明の超音波ト
ランスデューサ製造方法は、請求項4において、導体薄
膜をTi,Cr,W単体もしくはこれらを含むものとし
たことを特徴とする。
ランスデューサ製造方法は、請求項4において、導体薄
膜をTi,Cr,W単体もしくはこれらを含むものとし
たことを特徴とする。
【0012】
【作用】上記構成からなる本発明の超音波トランスデュ
ーサおよびその製造方法の作用は以下の通りである。
ーサおよびその製造方法の作用は以下の通りである。
【0013】請求項1では、超音波トランスデューサを
構成する圧電素子表面電極が、実装基板上に形成された
配線パターンを介して、導体薄膜により電気端子と電気
的に接続され、両電気端子を通じて、超音波トランスデ
ューサの駆動が可能になる。
構成する圧電素子表面電極が、実装基板上に形成された
配線パターンを介して、導体薄膜により電気端子と電気
的に接続され、両電気端子を通じて、超音波トランスデ
ューサの駆動が可能になる。
【0014】請求項2では、超音波トランスデューサが
筐体と一体となって構成される。
筐体と一体となって構成される。
【0015】請求項3では、超音波トランスデューサの
駆動回路の一部が、トランスデューサと一体となって構
成される。
駆動回路の一部が、トランスデューサと一体となって構
成される。
【0016】請求項4では、上記構造の超音波トランス
デューサを製造する。
デューサを製造する。
【0017】請求項5では、導体薄膜の強度が高まる。
【0018】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る超
音波トランスデューサおよびその製造方法の実施例を説
明する。
音波トランスデューサおよびその製造方法の実施例を説
明する。
【0019】(実施例1)図1〜図11を用い、本実施
例を説明する。
例を説明する。
【0020】(構成)圧電素子1は、長方形板状のPZ
T圧電セラミックス2の両面に、Ag焼付けにより放射
面側表面電極3および背面側表面電極4を形成すること
により構成されており、分極されている。PZT圧電セ
ラミックス2には、その一方の面(放射面)に音響整合
層12が、他方の面(背面)には背面制動材13が形成
されている。
T圧電セラミックス2の両面に、Ag焼付けにより放射
面側表面電極3および背面側表面電極4を形成すること
により構成されており、分極されている。PZT圧電セ
ラミックス2には、その一方の面(放射面)に音響整合
層12が、他方の面(背面)には背面制動材13が形成
されている。
【0021】音響整合層12は、硬質エポキシ樹脂から
なっており、また、背面制動材13は、タングステン粒
子を分散させたエポキシ樹脂からなっている。
なっており、また、背面制動材13は、タングステン粒
子を分散させたエポキシ樹脂からなっている。
【0022】圧電素子1の大きさは、その長さが完成後
の超音波トランスデューサの長さと同等以上であるとと
もに、その幅が完成後の超音波トランスデューサの幅と
同一、もしくは複数個分の幅以上である。同時に音響整
合層12および背面制動材13の大きさは、圧電素子1
と一致するものとする。ここでは、圧電素子1の幅方向
を紙面に直交する方向として説明する。
の超音波トランスデューサの長さと同等以上であるとと
もに、その幅が完成後の超音波トランスデューサの幅と
同一、もしくは複数個分の幅以上である。同時に音響整
合層12および背面制動材13の大きさは、圧電素子1
と一致するものとする。ここでは、圧電素子1の幅方向
を紙面に直交する方向として説明する。
【0023】これらとは別に、両面に銅箔からなる配線
パターンを持つガラスエポキシ製基板9の表面には、背
面制動材13に概略相当する大きさを持つ凹部27と、
表面の凹部27に近い部分に第1電極端子22と、また
これとは絶縁部7によって電気的に絶縁された部分に第
2電極端子23と、が形成されている。同時にその裏面
全面には、裏面導体24が形成されている。裏面導体2
4と第2電極端子23とは、接続導体25により電気的
に接続されている。
パターンを持つガラスエポキシ製基板9の表面には、背
面制動材13に概略相当する大きさを持つ凹部27と、
表面の凹部27に近い部分に第1電極端子22と、また
これとは絶縁部7によって電気的に絶縁された部分に第
2電極端子23と、が形成されている。同時にその裏面
全面には、裏面導体24が形成されている。裏面導体2
4と第2電極端子23とは、接続導体25により電気的
に接続されている。
【0024】基板9は、その幅が圧電素子1の幅と同等
とする。
とする。
【0025】(製造方法)以下に、製造方法について説
明する。
明する。
【0026】図1に示したように、背面側表面電極4に
背面制動材13が、また放射面側表面電極3に音響整合
層12がそれぞれ一体化された圧電素子1を、基板9の
凹部27にエポキシ系接着剤(図示せず)により接合す
る。
背面制動材13が、また放射面側表面電極3に音響整合
層12がそれぞれ一体化された圧電素子1を、基板9の
凹部27にエポキシ系接着剤(図示せず)により接合す
る。
【0027】両部材接合後、図2に示したように、圧電
素子背面側表面電極4の露出部のうち、第1電極端子2
2に隣接した部分を、エポキシ系樹脂からなる絶縁材1
9により封止する。
素子背面側表面電極4の露出部のうち、第1電極端子2
2に隣接した部分を、エポキシ系樹脂からなる絶縁材1
9により封止する。
【0028】封止工程終了後、図3に示した、導体薄膜
形成部10a,10bに、Tiからなる厚さ約1μmの
薄膜をスパッタ法により形成する。この時、導体薄膜形
成部10a,10b以外の部分は、マスキング(図示せ
ず)することによりTi薄膜が形成されないようにす
る。またこの時、圧電素子などの温度は、成膜条件を調
整することにより120℃以下にされ、圧電素子がデポ
ールしないようにされている。
形成部10a,10bに、Tiからなる厚さ約1μmの
薄膜をスパッタ法により形成する。この時、導体薄膜形
成部10a,10b以外の部分は、マスキング(図示せ
ず)することによりTi薄膜が形成されないようにす
る。またこの時、圧電素子などの温度は、成膜条件を調
整することにより120℃以下にされ、圧電素子がデポ
ールしないようにされている。
【0029】成膜後、圧電素子1の幅を超音波トランス
デューサ複数個分の幅以上とした場合は、これを紙面に
平行な平面で精密切断砥石などにより裁断することによ
り、図4に示したような構造を持つ、超音波トランスデ
ューサが製造される。
デューサ複数個分の幅以上とした場合は、これを紙面に
平行な平面で精密切断砥石などにより裁断することによ
り、図4に示したような構造を持つ、超音波トランスデ
ューサが製造される。
【0030】(作用)圧電素子1の背面側表面電極4
は、Ti薄膜により裏面導体24および接続導体25を
介して第2電極端子23と電気的に接続される。同時に
放射面側表面電極3は、Ti薄膜により第1電極端子2
2と電気的に接続される。超音波トランスデューサ11
は、両端子22,23にパルサ・観測装置(いずれも図
示せず)を接続することにより、信号の送受を行なう。
は、Ti薄膜により裏面導体24および接続導体25を
介して第2電極端子23と電気的に接続される。同時に
放射面側表面電極3は、Ti薄膜により第1電極端子2
2と電気的に接続される。超音波トランスデューサ11
は、両端子22,23にパルサ・観測装置(いずれも図
示せず)を接続することにより、信号の送受を行なう。
【0031】(効果)小型化・量産化に適するととも
に、圧電素子表面電極へ直接にリード線を配線すること
を必要としないため、リード線の機械的な負荷、リード
線接合時に圧電素子に熱や応力などが加わること、など
が全くないため、圧電素子にストレスがかかることがな
く、高性能であるとともに高信頼性の超音波トランスデ
ューサを構成することができる。
に、圧電素子表面電極へ直接にリード線を配線すること
を必要としないため、リード線の機械的な負荷、リード
線接合時に圧電素子に熱や応力などが加わること、など
が全くないため、圧電素子にストレスがかかることがな
く、高性能であるとともに高信頼性の超音波トランスデ
ューサを構成することができる。
【0032】また導体薄膜をTiを用いて形成すること
により、密着性・強度とも優れた導体薄膜を得ることが
できる。これにより、配線の信頼性を高めることがで
き、トランスデューサを含む製品全体の、信頼性並びに
歩留りを高めることができる。
により、密着性・強度とも優れた導体薄膜を得ることが
できる。これにより、配線の信頼性を高めることがで
き、トランスデューサを含む製品全体の、信頼性並びに
歩留りを高めることができる。
【0033】また大型の圧電素子を用いることにより、
成膜後に裁断する工程を採用した場合は、各構成部材を
組み立てた後に裁断する工程であるため、部材のハンド
リングがより容易となるとともに、組立精度を高めるこ
とができ、小型・高性能の超音波トランスデューサをよ
り容易に製造することができる。
成膜後に裁断する工程を採用した場合は、各構成部材を
組み立てた後に裁断する工程であるため、部材のハンド
リングがより容易となるとともに、組立精度を高めるこ
とができ、小型・高性能の超音波トランスデューサをよ
り容易に製造することができる。
【0034】リード線の配線は、基板上に設けられた端
子に行なうため、端子の材質を最適化することにより、
リード線の接合強度を高めることができる。例えば銅製
のリード線を半田接合する場合は、銅をベースとし、メ
ッキなどにより半田を供給した端子が適当であるし、ま
たアルミニウムワイアをワイアボンディング法により配
線する場合は、銅をベースとし、軟質の金をメッキした
端子が適当である。これらにより、配線も含めた系全体
の信頼性を高めることも可能である。
子に行なうため、端子の材質を最適化することにより、
リード線の接合強度を高めることができる。例えば銅製
のリード線を半田接合する場合は、銅をベースとし、メ
ッキなどにより半田を供給した端子が適当であるし、ま
たアルミニウムワイアをワイアボンディング法により配
線する場合は、銅をベースとし、軟質の金をメッキした
端子が適当である。これらにより、配線も含めた系全体
の信頼性を高めることも可能である。
【0035】本実施例においては、圧電素子としてPZ
T系の圧電セラミックスを使用した場合について示した
が、PT系・PLZT系・ニオブ酸鉛系などの他のペロ
ブスカイト型圧電セラミックス、PVDFに代表される
高分子圧電体、圧電セラミックス−樹脂複合材に代表さ
れる複合圧電体、LiNbO3 ・ZnO・ニオブ酸鉛に
代表される結晶系圧電材などの使用も可能である。高分
子および複合圧電体とした場合は、その音響インピーダ
ンスが水並びに人体に近いため、特に医療用に使用した
場合、伝達ロスを少なくすることができること、音響整
合層を省略できること、などの効果がある。また結晶系
圧電材の場合は特に、温度による圧電特性の劣化がない
ため、特に工業用に適用した場合に、耐環境性(高温
下)に優れた超音波トランスデューサを得ることができ
る。
T系の圧電セラミックスを使用した場合について示した
が、PT系・PLZT系・ニオブ酸鉛系などの他のペロ
ブスカイト型圧電セラミックス、PVDFに代表される
高分子圧電体、圧電セラミックス−樹脂複合材に代表さ
れる複合圧電体、LiNbO3 ・ZnO・ニオブ酸鉛に
代表される結晶系圧電材などの使用も可能である。高分
子および複合圧電体とした場合は、その音響インピーダ
ンスが水並びに人体に近いため、特に医療用に使用した
場合、伝達ロスを少なくすることができること、音響整
合層を省略できること、などの効果がある。また結晶系
圧電材の場合は特に、温度による圧電特性の劣化がない
ため、特に工業用に適用した場合に、耐環境性(高温
下)に優れた超音波トランスデューサを得ることができ
る。
【0036】同様にその表面電極についても、本実施例
において示したAgの他に、Au・Cu・Ni・Cr・
Ti・Mo・W・Ta・Zr・Alなどの金属とこれら
の合金またはインジウム酸化物・ITOなどの金属酸化
物、TiB2 ・ZrB2 などのホウ化物、WC・SiC
などの炭化物・MoSi2 ・WSi2 などのケイ化物が
使用可能であり、また形成方法としては焼付け法の他
に、スパッタ・真空蒸着・無電解メッキ・イオンプレー
ティング・CVDなどが使用可能である。また上記の材
料を、2層以上の多層薄膜として形成することも可能で
ある。例えば、Cr薄膜を形成した後にAg薄膜を形成
することにより、膜の密着性と、良好な電気伝導性の双
方を確保することができる。
において示したAgの他に、Au・Cu・Ni・Cr・
Ti・Mo・W・Ta・Zr・Alなどの金属とこれら
の合金またはインジウム酸化物・ITOなどの金属酸化
物、TiB2 ・ZrB2 などのホウ化物、WC・SiC
などの炭化物・MoSi2 ・WSi2 などのケイ化物が
使用可能であり、また形成方法としては焼付け法の他
に、スパッタ・真空蒸着・無電解メッキ・イオンプレー
ティング・CVDなどが使用可能である。また上記の材
料を、2層以上の多層薄膜として形成することも可能で
ある。例えば、Cr薄膜を形成した後にAg薄膜を形成
することにより、膜の密着性と、良好な電気伝導性の双
方を確保することができる。
【0037】また圧電素子の形状についても、方形の平
板に固定されるものではない。例えば、図5に示したよ
うな円形の平板や、図6および図7に示したような円形
に切り取られた円錐状または球状の殻の一部、またはこ
れらを組み合わせたもの、図8〜図10に示したよう
な、円筒状曲面型圧電素子15、曲面−平面型圧電素子
16、両凹曲面型圧電素子17などの各種シリンドリカ
ル凹面板に代表される曲面板、などが使用可能である。
またこの時は、音響整合層および背面制動材の平面形状
および圧電素子との接合部の形状を、圧電素子と同一と
するか、または後述するような注型法により圧電素子に
一体に形成する必要がある。
板に固定されるものではない。例えば、図5に示したよ
うな円形の平板や、図6および図7に示したような円形
に切り取られた円錐状または球状の殻の一部、またはこ
れらを組み合わせたもの、図8〜図10に示したよう
な、円筒状曲面型圧電素子15、曲面−平面型圧電素子
16、両凹曲面型圧電素子17などの各種シリンドリカ
ル凹面板に代表される曲面板、などが使用可能である。
またこの時は、音響整合層および背面制動材の平面形状
および圧電素子との接合部の形状を、圧電素子と同一と
するか、または後述するような注型法により圧電素子に
一体に形成する必要がある。
【0038】また本実施例においては、各部材を一体化
した後に絶縁材などによりマスキングすることで、圧電
素子の両電極を電気的に絶縁したが、図11に示したよ
うな予め一部の電極を、パタニング・エッチング・研削
などにより除去20,21した圧電素子を用いることに
より、マスキングを一部省略することが可能である。
した後に絶縁材などによりマスキングすることで、圧電
素子の両電極を電気的に絶縁したが、図11に示したよ
うな予め一部の電極を、パタニング・エッチング・研削
などにより除去20,21した圧電素子を用いることに
より、マスキングを一部省略することが可能である。
【0039】また本実施例においては、工程に先立って
分極した圧電素子を使用することとしたが、導体薄膜成
膜時の温度を150℃以上などの高温とすることによ
り、膜の密着強度を高めるとともに、この温度上昇によ
って消極した圧電素子を、成膜後に再分極する工程を取
ることも可能である。
分極した圧電素子を使用することとしたが、導体薄膜成
膜時の温度を150℃以上などの高温とすることによ
り、膜の密着強度を高めるとともに、この温度上昇によ
って消極した圧電素子を、成膜後に再分極する工程を取
ることも可能である。
【0040】また平板状の音響整合層ではなく、曲面を
持つかまたはその内部に音速の分布を持った音響レンズ
も可能であること、単層ではなく複数層の音響整合層と
すること、またこれらの組み合わせとすることも可能で
ある。
持つかまたはその内部に音速の分布を持った音響レンズ
も可能であること、単層ではなく複数層の音響整合層と
すること、またこれらの組み合わせとすることも可能で
ある。
【0041】同様に本実施例においては、導体薄膜を、
Tiのスパッタにより形成する方法について示したが、
上述の圧電素子表面電極の材質と同様に、これに限定さ
れるものではない。導体薄膜の材質としては、Ag・A
u・Cu・Ni・Cr・Ti・Zr・Ta・Mo・W・
Alなどの金属とこれらの合金、インジウム酸化物・I
TOなどの金属酸化物、TiB2 ・ZrB2 などのホウ
化物、WC・SiCなどの炭化物・MoSi2 ・WSi
2 などのケイ化物が使用可能である。また形成方法とし
ては真空蒸着・イオンプレーティング・CVD・金属ポ
リマーによる薄膜形成も可能であり、これらを組み合わ
せ、複数層の導体膜を形成することも可能である。また
導体薄膜の成膜後に、導体薄膜の表面を導電性樹脂によ
り覆うことにより、機械的・電気的に強化することも可
能である。
Tiのスパッタにより形成する方法について示したが、
上述の圧電素子表面電極の材質と同様に、これに限定さ
れるものではない。導体薄膜の材質としては、Ag・A
u・Cu・Ni・Cr・Ti・Zr・Ta・Mo・W・
Alなどの金属とこれらの合金、インジウム酸化物・I
TOなどの金属酸化物、TiB2 ・ZrB2 などのホウ
化物、WC・SiCなどの炭化物・MoSi2 ・WSi
2 などのケイ化物が使用可能である。また形成方法とし
ては真空蒸着・イオンプレーティング・CVD・金属ポ
リマーによる薄膜形成も可能であり、これらを組み合わ
せ、複数層の導体膜を形成することも可能である。また
導体薄膜の成膜後に、導体薄膜の表面を導電性樹脂によ
り覆うことにより、機械的・電気的に強化することも可
能である。
【0042】また音響整合層および背面制動材のマトリ
ックス材質については、同様にエポキシ系・ポリイミド
系・フェノール系・シリコーン系などの樹脂が使用可能
である。また特に背面制動材に関しては、マトリックス
として上記の他にシリコーンゴム・ネオプレンゴムに代
表されるゴム質の材料が使用可能である。またフィラー
としては、アルミナ・酸化タングステン・窒化タングス
テン・圧電セラミックスなどのセラミックスや、タング
ステン・銀・フェライトなどの金属および金属化合物、
Ba−フェライト・サマリウムコバルト(SmCo5 ,
Sm2 Co17)などの磁性体粒子または磁性体でコート
した無機物粒子などが使用可能である。
ックス材質については、同様にエポキシ系・ポリイミド
系・フェノール系・シリコーン系などの樹脂が使用可能
である。また特に背面制動材に関しては、マトリックス
として上記の他にシリコーンゴム・ネオプレンゴムに代
表されるゴム質の材料が使用可能である。またフィラー
としては、アルミナ・酸化タングステン・窒化タングス
テン・圧電セラミックスなどのセラミックスや、タング
ステン・銀・フェライトなどの金属および金属化合物、
Ba−フェライト・サマリウムコバルト(SmCo5 ,
Sm2 Co17)などの磁性体粒子または磁性体でコート
した無機物粒子などが使用可能である。
【0043】また背面制動材および音響整合層の一体化
の方法に関しては、本実施例では特に示さなかったが、
接合によるものの他に、液状の背面制動材および音響整
合層を圧電素子上で直接注型・硬化させることにより一
体化させる方法も可能である。この方法は、前述した平
板以外の圧電素子を用いる場合に特に有効である。
の方法に関しては、本実施例では特に示さなかったが、
接合によるものの他に、液状の背面制動材および音響整
合層を圧電素子上で直接注型・硬化させることにより一
体化させる方法も可能である。この方法は、前述した平
板以外の圧電素子を用いる場合に特に有効である。
【0044】基板の材質に関しては、本実施例で述べた
ガラスエポキシ基板の他に、一般に電気部品実装基板と
して用いられる、アルミナ基板、フレキシブルプリント
基板、フェノール基板などが使用可能である。また本実
施例においては、リード線の接合を基板表面のみで行な
う場合について述べたが、両面にそれぞれ接合する場合
については、基板裏面の導体をそのまま配線端子として
使用し、表面に設ける電極端子および表裏面の接続用導
体を省略することができる。また、接続用導体に関して
は、本実施例においては予めスルーホール等の手法によ
り形成しておくことを想定したが、導体薄膜を形成する
際に、同時に導体薄膜により形成してもよい。
ガラスエポキシ基板の他に、一般に電気部品実装基板と
して用いられる、アルミナ基板、フレキシブルプリント
基板、フェノール基板などが使用可能である。また本実
施例においては、リード線の接合を基板表面のみで行な
う場合について述べたが、両面にそれぞれ接合する場合
については、基板裏面の導体をそのまま配線端子として
使用し、表面に設ける電極端子および表裏面の接続用導
体を省略することができる。また、接続用導体に関して
は、本実施例においては予めスルーホール等の手法によ
り形成しておくことを想定したが、導体薄膜を形成する
際に、同時に導体薄膜により形成してもよい。
【0045】また裁断には、精密切断砥石の他に、パル
ス発振または連続波発振のYAGレーザ・CO2 レーザ
などのレーザ裁断、ワイアカットなどが使用可能であ
る。
ス発振または連続波発振のYAGレーザ・CO2 レーザ
などのレーザ裁断、ワイアカットなどが使用可能であ
る。
【0046】また圧電素子の幅をトランスデューサ複数
個分以上とするとともに、裁断工程において、圧電素子
は完全に分離するが基板は一体化している程度までの切
り込みに留めることで、アレイ型超音波トランスデュー
サの製造にも適用可能である。
個分以上とするとともに、裁断工程において、圧電素子
は完全に分離するが基板は一体化している程度までの切
り込みに留めることで、アレイ型超音波トランスデュー
サの製造にも適用可能である。
【0047】(実施例2)図12を用い、本実施例を説
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
【0048】(構成)図12に示したように本実施例に
おいては、実施例1とは異なり、放射面側表面電極3が
裏面導体24および接続導体25を介して第2電極端子
23と電気的に接続される。同時に背面側表面電極4
は、Ti薄膜により第1電極端子22と電気的に接続さ
れる。
おいては、実施例1とは異なり、放射面側表面電極3が
裏面導体24および接続導体25を介して第2電極端子
23と電気的に接続される。同時に背面側表面電極4
は、Ti薄膜により第1電極端子22と電気的に接続さ
れる。
【0049】このため本実施例においては、背面側表面
電極4の端面側の露出部を、絶縁材19により被覆する
とともに絶縁材19の外側を導体薄膜形成部10bとし
ている。
電極4の端面側の露出部を、絶縁材19により被覆する
とともに絶縁材19の外側を導体薄膜形成部10bとし
ている。
【0050】(作用)トランスデューサの周囲が、圧電
素子放射面側表面電極3と同電位となる。
素子放射面側表面電極3と同電位となる。
【0051】(効果)非測定対象の安全性を確保するた
め、一般に接地される圧電素子放射面側表面電極と同電
位の導体で、トランスデューサ全体が包まれるため、電
磁ノイズに対する耐性が高くなる。これにより、S/N
比が向上するため、高性能化できるとともに、低感度と
なるためにS/N比の向上が要求される小型化に適す
る。
め、一般に接地される圧電素子放射面側表面電極と同電
位の導体で、トランスデューサ全体が包まれるため、電
磁ノイズに対する耐性が高くなる。これにより、S/N
比が向上するため、高性能化できるとともに、低感度と
なるためにS/N比の向上が要求される小型化に適す
る。
【0052】(実施例3)図13を用い、本実施例を説
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
【0053】(構成)本実施例においては、基板9を背
面制動材13に銅箔からなる導体を接合して構成した。
ここで背面制動材13は、各電極の絶縁を確実なものと
するため、ジルコニアの粒子を分散させたエポキシ樹脂
とした。この場合、実施例1とは異なり、基板9には凹
部は形成されない。
面制動材13に銅箔からなる導体を接合して構成した。
ここで背面制動材13は、各電極の絶縁を確実なものと
するため、ジルコニアの粒子を分散させたエポキシ樹脂
とした。この場合、実施例1とは異なり、基板9には凹
部は形成されない。
【0054】(作用)基板が、背面制動材として機能す
る。
る。
【0055】(効果)基板の厚さ全てが背面制動材とな
るため、有効に制動が行なわれ、送受信パルスが短縮さ
れる。これにより深さ方向分解能を向上させることがで
きる。
るため、有効に制動が行なわれ、送受信パルスが短縮さ
れる。これにより深さ方向分解能を向上させることがで
きる。
【0056】(実施例4)図14を用い、本実施例を説
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
【0057】(構成)本実施例においては基板18を、
SUSなどの金属に代表される導体と、絶縁体の一面を
導体化した片面電気実装基板からなる小型基板14とに
より形成した。
SUSなどの金属に代表される導体と、絶縁体の一面を
導体化した片面電気実装基板からなる小型基板14とに
より形成した。
【0058】(作用)基板その物が一方の端子として機
能するとともに、基板上の小型基板が他方の端子として
機能する。
能するとともに、基板上の小型基板が他方の端子として
機能する。
【0059】(効果)金属などの加工性・機械的強度に
優れた材料を基板として使用することができる。このた
めトランスデューサを収める筐体を基板として使用する
ことができ、構造の簡略化が図れるとともに、トランス
デューサと筐体との位置精度を向上させることができ、
高精度のトランスデューサを容易に得ることができる。
優れた材料を基板として使用することができる。このた
めトランスデューサを収める筐体を基板として使用する
ことができ、構造の簡略化が図れるとともに、トランス
デューサと筐体との位置精度を向上させることができ、
高精度のトランスデューサを容易に得ることができる。
【0060】(実施例5)図15を用い、本実施例を説
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
明する。なお図面の説明においては、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。
【0061】(構成)本実施例においては基板9上に、
マッチングコイル26を実装した。
マッチングコイル26を実装した。
【0062】(作用)駆動回路の一部が、トランスデュ
ーサ上に一体化される。
ーサ上に一体化される。
【0063】(効果)トランスデューサの感度向上・パ
ルス幅の短縮が図れるため、高性能のトランスデューサ
を得ることができる。
ルス幅の短縮が図れるため、高性能のトランスデューサ
を得ることができる。
【0064】本実施例においては最も図示が容易なマッ
チングコイルについてのみ示したが、アンプ・ICなど
の電気回路部品や、エンコーダ用ピックアップ・医学的
治療用半導体レーザ、などのデバイスの実装も、全く同
様に行なえる。これらを実装する場合は、基板上にこれ
を目的とした配線パターンや電源ラインなどを設ける必
要がある。
チングコイルについてのみ示したが、アンプ・ICなど
の電気回路部品や、エンコーダ用ピックアップ・医学的
治療用半導体レーザ、などのデバイスの実装も、全く同
様に行なえる。これらを実装する場合は、基板上にこれ
を目的とした配線パターンや電源ラインなどを設ける必
要がある。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波トラ
ンスデューサおよびその製造方法によれば、小型化に適
する超音波トランスデューサを提供することができる。
すなわち、
ンスデューサおよびその製造方法によれば、小型化に適
する超音波トランスデューサを提供することができる。
すなわち、
【0066】請求項1に記載した発明では、小型化に適
した構造の超音波トランスデューサを、提供できる。
した構造の超音波トランスデューサを、提供できる。
【0067】請求項2に記載した発明では、筐体に高精
度に実装できる超音波トランスデューサを提供できる。
度に実装できる超音波トランスデューサを提供できる。
【0068】請求項3に記載した発明では、駆動回路の
一部が一体化された高性能の超音波トランスデューサを
提供できる。
一部が一体化された高性能の超音波トランスデューサを
提供できる。
【0069】請求項4に記載した発明では、上記構造の
超音波トランスデューサを生産することが可能になる。
超音波トランスデューサを生産することが可能になる。
【0070】請求項5に記載した発明では、高信頼性の
超音波トランスデューサを生産することが可能になる。
超音波トランスデューサを生産することが可能になる。
【図1】本発明の実施例1による超音波トランスデュー
サの製造方法を工程順に示す第1の断面図である。
サの製造方法を工程順に示す第1の断面図である。
【図2】本発明の実施例1による超音波トランスデュー
サの製造方法を工程順に示す第2の断面図である。
サの製造方法を工程順に示す第2の断面図である。
【図3】本発明の実施例1による超音波トランスデュー
サの製造方法を工程順に示す第3の断面図である。
サの製造方法を工程順に示す第3の断面図である。
【図4】本発明の実施例1による超音波トランスデュー
サの製造方法を工程順に示す第4の断面図である。
サの製造方法を工程順に示す第4の断面図である。
【図5】実施例1の超音波トランスデューサに使用可能
な圧電素子の別例を示す斜視図である。
な圧電素子の別例を示す斜視図である。
【図6】実施例1の超音波トランスデューサに使用可能
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
【図7】実施例1の超音波トランスデューサに使用可能
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
【図8】実施例1の超音波トランスデューサに使用可能
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
【図9】実施例1の超音波トランスデューサに使用可能
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
【図10】実施例1の超音波トランスデューサに使用可
能な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
能な圧電素子のさらに別の例を示す斜視図である。
【図11】実施例1の超音波トランスデューサの変形例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図12】本発明の実施例2による超音波トランスデュ
ーサを示す断面図である。
ーサを示す断面図である。
【図13】本発明の実施例3による超音波トランスデュ
ーサを示す断面図である。
ーサを示す断面図である。
【図14】本発明の実施例4による超音波トランスデュ
ーサを示す断面図である。
ーサを示す断面図である。
【図15】本発明の実施例5による超音波トランスデュ
ーサを示す断面図である。
ーサを示す断面図である。
1 圧電素子 2 圧電セラミックス 3 放射面側表面電極 4 背面側表面電極 5 放射面側導体層 6 背面側導体層 7 絶縁部 9 ガラスエポキシ製基板 10a 導体薄膜形成部 10b 導体薄膜形成部 11 超音波トランスデューサ 12 音響整合層 13 背面制動材 14 小型基板 15 円筒状曲面型圧電素子 16 曲面−平面型圧電素子 17 両凹曲面型圧電素子 18 基板 19 絶縁材 20 放射側表面電極未形成部 21 背面側表面電極未形成部 22 第1電極端子 23 第2電極端子 24 裏面導体 25 接続導体 26 マッチングコイル 27 凹部
Claims (5)
- 【請求項1】 圧電素子と、圧電素子の一方の面に形成
された音響整合層と、圧電素子の他方の面に形成された
背面制動材と、少なくとも2つの電極端子と1つの配線
パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要素とする超
音波トランスデューサにおいて、超音波トランスデュー
サの、実装基板上の2つの電極端子は互いに絶縁されて
いると同時に一方は配線パターンと同電位となってお
り、実装基板上の第1の電極端子と圧電素子の一方の面
に形成された表面電極とが電気的に接続されており、実
装基板上の第2の電極端子と圧電素子の他方の面に形成
された表面電極とが配線パターンを介して電気的に接続
されていることにより構成されていることを特徴とする
超音波トランスデューサ。 - 【請求項2】 請求項1において、実装基板をトランス
デューサを実装すべき筐体と同一としたことを特徴とす
る超音波トランスデューサ。 - 【請求項3】 請求項1および請求項2において、実装
基板にトランスデューサの駆動電気回路の少なくとも一
部を実装したことを特徴とする超音波トランスデュー
サ。 - 【請求項4】 圧電素子と、圧電素子の一方の面に形成
された音響整合層と、圧電素子の他方の面に形成された
背面制動材と、少なくとも2つの電極端子と1つの配線
パターンとをもつ実装基板と、を基本構成要素とする超
音波トランスデューサの製造方法において、超音波トラ
ンスデューサを、音響整合層・圧電素子・背面制動材の
積層体を実装基板上に一体化したのち、実装基板上の第
1の電極端子と圧電素子の一方の面に形成された表面電
極と、実装基板上の配線パターンと圧電素子の他方の面
に形成された表面電極とを、それぞれ導体薄膜により電
気的に接続することにより圧電素子への配線を行なうこ
とにより、製造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。 - 【請求項5】 請求項4において、導体薄膜をTi,C
r,W単体もしくはこれらを含むものとしたことを特徴
とする超音波トランスデューサ製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22593594A JPH0870496A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22593594A JPH0870496A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870496A true JPH0870496A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16837208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22593594A Withdrawn JPH0870496A (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0870496A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006166985A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 体腔内診断用超音波プローブ、および体腔内診断用超音波プローブの作製方法 |
| JP2006280407A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fujinon Corp | 超音波内視鏡 |
| JP2009017961A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波プローブ |
| WO2024241871A1 (ja) * | 2023-05-22 | 2024-11-28 | ニプロ株式会社 | 超音波検査装置および血管内超音波検査用カテーテル |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP22593594A patent/JPH0870496A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006166985A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 体腔内診断用超音波プローブ、および体腔内診断用超音波プローブの作製方法 |
| US7794401B2 (en) | 2004-12-13 | 2010-09-14 | Fujinon Corporation | Ultrasonic probe for intra-cavity diagnosis and manufacturing method thereof |
| JP2006280407A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fujinon Corp | 超音波内視鏡 |
| JP2009017961A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波プローブ |
| WO2024241871A1 (ja) * | 2023-05-22 | 2024-11-28 | ニプロ株式会社 | 超音波検査装置および血管内超音波検査用カテーテル |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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