JPS63214100A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波探触子に係り、特に信号用電極端子の
接続に適した超音波振動子の構造に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、超音波探触子は、圧電セラミックスからなる超
音波振動子を弾性のあるゴム系のバッキング材（吸音部
材）に接着し、超音波振動子の電極面より直接信号線を
引′き出す構造になっている。

例えば、微細な矩形状の多数の圧電セラミックスからな
るアレー構造の超音波探触子は、第５図に示すように、
微細な矩形状の多数の圧電セラミックスからなる超音波
振動子１を、弾性のあるゴム系のバッキング材（吸音部
材）２に接着し、各々の超音波振動子１の側面に信号用
電極ＩＡを設け、その信号用電極ＩＡに電気的に信号線
３の端子をを接続する構造になっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記従来のアレー構造の超音波探触子で
は、その各超音波振動子１の信号線３の引き出しについ
ては配慮がなされておらず、各々の超音波振動子１の側
面に設けられた信号用電極ＩＡに直接信号線３の端子を
接続する構造となっているために、その接続部の信号用
電極ＩＡを設ける面積が小さく、超音波振動子の多素子
化、高密度化が困難であるという問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、超音波振動子の多素子化、高密度化を
容易にすることができる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、配列ピッチの小さい超音波振動子
の信号用電極に信号線の端子を接続するのに適した電極
構造の超音波振動子を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち１代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、超音波振動子が圧電部と非圧電部の２層構造
となっている超音波探触子であって、前記圧電部の前面
及び後面に、当該圧電部を厚み方向に振動させる電極が
設けられ、その一方の電極が前記圧電部と非圧電部との
間に設けられ、該電極と電気的に接続されている信号用
電極が圧電部の側面の一部とそれに対向した非圧電部の
側面に設けられていることを特徴とするものである。

〔作用〕

前記手段によれば、超音波振動子が圧電部と非圧電部の
２層構造となっている超音波探触子であって、前記圧電
部の前面及び後面に、当該圧電部を厚み方向に振動させ
る電極が設けられ、その一方の電極が前記圧電部と非圧
電部との間に設けられ、該電極と電気的に接続されてい
る信号用電極が圧電部の側面の一部と非圧電部の側面に
設けられていることにより、超音波振動子の信号用電極
を設ける面積が実質的に増加するので、高密度ピッチの
アレー構造の超音波振動子の信号線の端子を接続する作
業を容易にすることができる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰す返しの説明は
省略する。

第１図は、本発明の一実施例のアレー構造の超音波探触
子の概略構成を示す斜視図。

第２図は、第１図に示す円で囲んだ部分Ａの詳細な構成
を示す拡大図。

第３図は、第１図の要部の概略構成を示す斜視図、 第４図は、第３図の分解図である。

本実施例のアレー構造の超音波探触子は、第１図に示す
ように、セラミックスからなる超音波振動子１０の前面
に、音響インピーダンス整合層１１と音響レンズ１２が
設けられている。また、超音波振動子１０の後面には、
この超音波振動子１０と同材料の圧電性のないセラミッ
クスからなる音響インピーダンス整合用バッキング部材
１３が設けられている。

前記超音波振動子１０は、第３図に示すように。

圧電セラミックスからなる圧電部１０Ａとこれと同材料
の圧電セラミックスからなる非圧電部１０Ｂの２層構造
に構成され、前記圧電部１０Ａの前面及びその後面に、
当該圧電部１０Ａを厚み方向に振動させるための銀（Ａ
ｇ）等からなる共通用電極層１０Ｃ及び信号用電極層１
００が設けられ、この信号用電極層１０Ｄが前記圧電部
１０Ａと非圧電部１０Ｂとの間に設けられた構造になっ
ている。

前記超音波振動子１０の圧電部１０Ａは、共通用電極層
１０Ｃ及び信号用電極層１０Ｄに印加された高電圧パル
スにより駆動され、固有の周波数で振動する。

また、非圧電部１０Ｂの厚さは、超音波振動子１０の圧
電部１０Ａから発生された超音波が、非圧電部１０Ｂと
音響インピーダンス整合用バッキング部材１３の境界面
で反射し、その反射振動によって圧電部１０Ａを振動さ
せるのを抑制するように作用する所定の厚さに設定され
ている。すなわち、その厚さは、圧電部１０Ａの固有振
動の周波数におけるλ／４（λ；波長）に設定するのが
最も好ましい、非圧電部１０Ｂの厚さを、圧電部１０Ａ
の固有振動の周波数におけるλ／４（λ；波長）に設定
することにより、圧電部１０Ａからの超音波振動が非圧
電部１０Ｂと音響インピーダンス整合用バッキング部材
１３の境界面を透過して、はとんど反射しないからであ
る。

そして、前記超音波振動子１０は、第４図に示すように
、圧電セラミックスからなる圧電部１０Ａの前面及び後
面に、それぞれ当該圧電部１０Ａを厚み方向に振動させ
るための銀（Ａｇ）等からなる共通用電極層１０Ｃ及び
信号用電極層１０Ｄがスパッタ技術、蒸着技術等によっ
て設けられる。それとは別に圧電部１０Ａと同材料の圧
電性のないセラミックスからなる非圧電部１０Ｂの上面
にはグリーンシート用のｔＲ（Ａｇ）等の導電層１０Ｅ
が、スパッタ技術。

蒸着技術等によって設けられる０次に、非圧電部１０Ｂ
の導電層１０Ｅが設けられていない裏面と音響インピー
ダンス整合用バッキング部材１３は、接着剤で貼り付け
られ、前記信号用電極層１０Ｄと導電層１０Ｅとが接触
するように圧電部１０Ａと非圧電部１０Ｂとを重ねて焼
結結合されて、第３図に示すような超音波振動子１０と
音響インピーダンス整合用バッキング部材１３とを一体
化したブロックＩが得られる。音響インピーダンス整合
用バッキング部材１３は、前記超音波振動子１０と同材
料の圧電性のないセラミックスで構成されている。

信号用電極端子１０Ｆは１例えば、第２図に示すように
、圧電部１０Ａの右側面で共通用電極層１０Ｃと電気的
に接続しない部分に設けられた電極端子ｆＯＦａと非圧
電部１０Ｂの側面に設けられた電極端子ＩＱＦｂとが信
号用電極層１００を介して接続される。また、共通用電
極層１０Ｃの端子は、別の手段（図示していない）で各
超音波振動子共通用電極端子として設けられる。

前記音響インピーダンス整合用バッキング部材１３の右
側面には、次に前記電極端子１０Ｆａに対して電気的に
接続される信号線１４が設けられる。

このようにして構成されたブロックＩの超音波振動子１
０の圧電部１０Ａと共通用電極層１０Ｃと信号用電極層
１０Ｄの部分（非電圧部１０Ｂの一部を含んでも良い）
を１例えば、回転式切断装置（ダイシング装置）で所定
のピッチで切断しくスリットを入れ）、第２図に示すよ
うに、超音波振動子がアレー状に配列された構造の超音
波振動子１０が構成される。

このように構成することにより、各超音波振動子の信号
用電極端子１０Ｆを設ける面積が圧電部１０Ａの側面の
一部及び非圧電部１０Ｂの側面とすることができ、実質
的に増加するので、高密度ピッチのアレー構造の超音波
振動子１０の各超音波振動子の信号用電極端子１０Ｆの
配設接続の作業を容易にすることができ、各超音波振動
子１０を電気的に単独に駆動することができる。

これにより、独立した狭いピッチの高密度な多素子アレ
ー構造の超音波振動子１０が構成できる。

また、前記音響インピーダンス整合用バッキング部材１
３の内部を伝わる音波が振動子方向に反射してこないよ
うにするために、第３図及び第４図に示すように、音響
インピーダンス整合用バッキング部材１３の超音波振動
子１０が設けられていない端部に三角柱状に切り込んだ
凹部を設け、その凹部に吸音材１５を流し込んで、第３
図に示すように、音響インピーダンス整合用バッキング
部材１３の内部を伝わる音波振動の伝播経路（イ）で超
音波振動子１０の方向に反射してこないような形状の境
界面（反射壁）１６が設けられている。この境界面１６
の形状は、目的が達成されるものであればどのようなも
のでもよい。例えば、境界面１６の反射角とその設定位
置を変えてもよい。

このように構成することにより、音響インピーダンス整
合用バッキング部材１３は、超音波振動子１０と同材料
のセラミックスであり、内部での超音波減衰は少ない、
そのため、音波振動の伝播経路（イ）に、第３図に示す
ような境界面１６を設けたことにより、音波振動を境界
面１６で反射を繰り返す毎に実用レベルまで低下せしめ
、そして、境界面１６を透過した超音波は、吸音材１５
で吸収されるので、良質の超音波探触子が得られる。

なお、第１図において、１７はプリント配線基板であり
、この上に設けられている信号線１８と前記音響インピ
ーダンス整合用バッキング部材１３の左側面に設けられ
ている信号線１４（第３図においては右側面に設けられ
ている）は、電気的に接続される。

以上、本発明を実施例にもとすき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように１本発明によれば、各超音波振動
子の信号用電極端子を設ける面積が実質的に増加される
ので、高密度ピッチのアレー構造の超音波振動子の各超
音波振動子の信号用電極端子の配設接続の作業を容易に
することができ、各越波振動子を電気的に単独に駆動す
ることができる。

これにより、独立した狭いピッチの高密度な多素子アレ
ー構造の超音波振動子が構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のアレー構造の超音波探触
子の概略構成を示す斜視図、 第２図は、第１図に示す円で囲んだ部分Ａの詳細な構成
を示す拡大図、 第３図は、第１図の要部の概略構成を示す斜視図。 第４図は、第３図の分解図。 第５図は、従来のアレー構造の超音波探触子の問題点を
説明するための斜視図である。 図中、１０・・・超音波振動子、ＩＯＡ・・・圧電部、
１０Ｂ・・・非圧電部、１０Ｃ・・・共通用電極層、１
０Ｄ・・・信号用電極層、ＩＯＥ・・・導電層、ＩＯＦ
・・・信号用電極端子、１１・・・音響インピーダンス
整合層、１２・・・音響レンズ、１３・・・音響インピ
ーダンス整合用バッキング部材、１４・・・信号線、１
５・・・吸音材、１６・・・境界面、１７・・・プリン
ト配線基板、１８・・・信号線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波振動子が圧電部と非圧電部の２層構造とな
   っている超音波探触子であって、前記圧電部の前面及び
   後面に、当該圧電部を厚み方向に振動させる電極が設け
   られ、その一方の電極が前記圧電部と非圧電部との間に
   設けられ、該電極と電気的に接続されている信号用電極
   が圧電部の側面の一部とそれに対向した非圧電部の側面
   に設けられていることを特徴とする超音波探触子。