WO2018070159A1 - 超音波探触子および超音波探触子の製造方法 - Google Patents

超音波探触子および超音波探触子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018070159A1
WO2018070159A1 PCT/JP2017/032679 JP2017032679W WO2018070159A1 WO 2018070159 A1 WO2018070159 A1 WO 2018070159A1 JP 2017032679 W JP2017032679 W JP 2017032679W WO 2018070159 A1 WO2018070159 A1 WO 2018070159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductive
ultrasonic probe
conductive portion
portions
piezoelectric elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/032679
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大澤　敦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to CN201780062881.1A priority Critical patent/CN109804643B/zh
Priority to JP2018544707A priority patent/JP6663031B2/ja
Priority to EP17860917.8A priority patent/EP3528511B1/en
Publication of WO2018070159A1 publication Critical patent/WO2018070159A1/ja
Priority to US16/381,709 priority patent/US11197655B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0688—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction with foil-type piezoelectric elements, e.g. PVDF
    • B06B1/0692—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction with foil-type piezoelectric elements, e.g. PVDF with a continuous electrode on one side and a plurality of electrodes on the other side
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B06B1/0629—Square array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/10—Resonant transducers, i.e. adapted to produce maximum output at a predetermined frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic probe manufacturing method, and more particularly to an ultrasonic probe having a highly sensitive piezoelectric element.
  • ultrasonic diagnostic apparatuses using ultrasonic images have been put into practical use in the medical field.
  • this type of ultrasonic diagnostic apparatus transmits an ultrasonic beam from an ultrasonic probe to a subject, receives an ultrasonic echo from the subject with the ultrasonic probe, and receives the received signal.
  • An ultrasonic image is generated by electrical processing.
  • Patent Document 1 discloses an ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric elements having a small width are arranged in order to drive a piezoelectric element at a high driving frequency and generate a harmonic ultrasonic wave.
  • a plurality of piezoelectric elements are arrayed on a backing material, and an acoustic matching portion is disposed on each piezoelectric element.
  • Each of the plurality of piezoelectric elements has a drive electrode portion on the lower surface and a ground electrode portion on the upper surface, and a common connection lead is connected to the ground electrode portion.
  • a driving electrode layer formed in a sheet shape on the surface of a backing material and for forming a driving electrode portion, and a piezoelectric material are used.
  • the piezoelectric layer and the ground electrode layer for forming the ground electrode portion are sequentially laminated.
  • a sheet-like acoustic matching layer for forming an acoustic matching portion is laminated on the upper surface of the ground electrode layer.
  • dicing for separating these layers at a predetermined pitch is performed.
  • the exposed portion of the ground electrode layer is damaged, and the sensitivity of the piezoelectric element formed by dicing may be reduced.
  • the present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide an ultrasonic probe having a highly sensitive piezoelectric element and a method of manufacturing the ultrasonic probe. .
  • the ultrasonic probe according to the present invention is an ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in an array along the arrangement direction on a backing material, each of the plurality of piezoelectric elements being a backing.
  • a plurality of acoustic matching portions each of which is disposed on the second conductive portion of each of the plurality of piezoelectric elements, comprising a laminate in which a first conductive portion, a piezoelectric portion, and a second conductive portion are sequentially stacked on the surface of the material;
  • a part of the plurality of acoustic matching portions in the elevation direction includes a plurality of third conductive portions respectively joined to the second conductive portions of the plurality of piezoelectric elements, and the plurality of third conductive portions are electrically
  • a fourth conductive portion that is electrically connected, and the second conductive portion, the plurality of third conductive portions, and the fourth conductive portion of the plurality of piezoelectric elements form a common electrode common to the pluralit
  • the plurality of third conductive portions and the fourth conductive portion can be configured to form a common conductive portion that has a single-layer structure across the plurality of piezoelectric elements and in the stacking direction of the stacked body.
  • the fourth conductive portion can be formed from a plurality of conductive fillers filled between the plurality of third conductive portions in the arrangement direction.
  • the fourth conductive portion may extend in the arrangement direction across the plurality of piezoelectric elements and may be bonded to the side surfaces of the plurality of third conductive portions in the elevation direction.
  • the plurality of third conductive portions and the fourth conductive portions may be configured to form a common conductive portion having a structure of a plurality of layers that are stacked in the stacking direction of the stacked body and extend over the plurality of piezoelectric elements. it can.
  • the fourth conductive portion extends in the arrangement direction across the plurality of piezoelectric elements and is bonded onto the surfaces of the plurality of third conductive portions in the stacking direction of the stacked body.
  • each of the plurality of third conductive portions has a cutout portion that is cut out such that a wall portion protruding in the stacking direction of the stacked body is formed at an end portion in the elevation direction.
  • each of the plurality of third conductive portions may have a groove extending in the arrangement direction, and the fourth conductive portion may be disposed in the groove of the plurality of third conductive portions.
  • the fourth conductive portion may have a multilayer structure in which a plurality of layers are stacked in the stacking direction of the stack.
  • the third conductive part preferably has a higher acoustic impedance than the fourth conductive part.
  • the thickness of the third conductive portion has a value of approximately 1 ⁇ 4 of the wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion propagates through the third conductive portion,
  • it is preferable that the thickness of the fourth conductive portion has a value of approximately 1 ⁇ 4 of the wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion propagates through the fourth conductive portion.
  • the thickness of the common conductive portion has a value of about 1 ⁇ 4 of the average wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion propagates in the common conductive portion.
  • the third conductive portion may have a multilayer structure in which a plurality of layers are stacked in the stacking direction of the stack.
  • an insulating part may be further disposed on the common conductive part corresponding to the plurality of piezoelectric elements, and the insulating part may be configured to have an acoustic impedance lower than that of the common conductive part.
  • the thickness of the common conductive portion and the thickness of the insulating portion are the average wavelengths when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric portion propagates through the common conductive portion, respectively. It preferably has a value of approximately 1/4.
  • the common conductive part may be respectively disposed on both ends in the elevation direction of the second conductive part of the plurality of piezoelectric elements. It is preferable that the common conductive parts respectively disposed on both ends in the elevation direction of the second conductive parts of the plurality of piezoelectric elements have the same size and the same acoustic impedance. In the stacking direction of the stacked body, it is preferable that the thickness of the common conductive portion and the thickness of the acoustic matching portion other than the third conductive portion have substantially the same value.
  • An ultrasonic probe manufacturing method is an ultrasonic probe manufacturing method in which a plurality of piezoelectric elements are arranged in an array along an arrangement direction on a backing material.
  • the first conductive layer, the piezoelectric layer, the second conductive layer, the acoustic matching layer, and the third conductive layer are set in the stacking direction so as to be along the direction intersecting the direction in which the third conductive layer extends and the direction in which the third conductive layer extends.
  • a fourth step of forming a fourth conductive portion It is a method of forming a common electrode common to a plurality of piezoelectric elements by the second conductive layer and the third conductive layer and the fourth conductive portion of the composite laminate of several.
  • the fourth conductive portion can be formed by filling a conductive filler between the third conductive layers of the plurality of composite laminates in the arrangement direction.
  • the fourth conductive portion may extend in the arrangement direction across the plurality of piezoelectric elements and may be bonded to the third conductive layer of the plurality of composite laminates.
  • a part of the elevation direction of the plurality of acoustic matching portions respectively disposed on the second conductive portions of the plurality of piezoelectric elements is bonded to the second conductive portions of the plurality of piezoelectric elements, respectively.
  • a plurality of third conductive portions, and a fourth conductive portion electrically connecting the plurality of third conductive portions, wherein the plurality of third conductive portions and the fourth conductive portion are common to the plurality of piezoelectric elements. Since the common electrode is formed, an ultrasonic probe having a highly sensitive piezoelectric element can be realized.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing a first step and a second step of the method for manufacturing an ultrasonic probe according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line DD of FIG. 6 is a plan view showing a third step of the method of manufacturing the ultrasonic probe according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing a filling step of an insulating filler in the method of manufacturing an ultrasonic probe according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic probe according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic probe according to another modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line FF in FIG. 11.
  • 5 is a plan view showing a configuration of an ultrasound probe according to Embodiment 2.
  • FIG. It is the GG sectional view taken on the line of FIG.
  • FIG. 14 is a sectional view taken along line HH in FIG. 13.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an ultrasound probe according to Embodiment 3.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line KK of FIG. 6 is a plan view showing a filling step of an insulating filler in the method of manufacturing an ultrasonic probe according to Embodiment 3.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line LL in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic probe according to another modification of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic probe according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 24 is a sectional view taken along line MM in FIG. 23.
  • 10 is a plan view showing a filling step of an insulating filler in the method of manufacturing an ultrasound probe according to Embodiment 4.
  • FIG. It is the NN sectional view taken on the line of FIG.
  • FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an ultrasonic probe according to a fifth embodiment.
  • FIG. 28 is a sectional view taken along line PP in FIG. 27.
  • FIG. 10 is a plan view showing a filling step of an insulating filler in the method for manufacturing an ultrasonic probe according to the fifth embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view taken along line QQ in FIG. 29.
  • Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • Embodiment 1 1 and 2 show the configuration of an ultrasonic probe according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plurality of piezoelectric elements 2 are arranged in an array along the arrangement direction X, that is, the azimuth direction, at a predetermined pitch P 1.
  • Each of the plurality of piezoelectric elements 2 extends in an elevation direction Y that intersects the arrangement direction X.
  • Each piezoelectric element 2 has a piezoelectric part 21, a first conductive part 22 is bonded to the surface of the piezoelectric part 21 on the backing material 1 side, and a second conductive part is connected to the other side of the piezoelectric part 21.
  • each piezoelectric element 2 is configured by a laminated body in which the first conductive portion 22, the piezoelectric portion 21, and the second conductive portion 23 are sequentially laminated on the surface of the backing material 1.
  • the first conductive part 22 functions as a signal electrode of the piezoelectric element 2.
  • the second conductive portion 23 functions as a ground electrode for the piezoelectric element 2.
  • the acoustic matching portions 3 are joined to the second conductive portions 23 of the plurality of piezoelectric elements 2, respectively.
  • the main part 31 of the acoustic matching unit 3 constitutes most of the acoustic matching unit 3.
  • a portion that is not the main portion 31 of the acoustic matching portion 3 includes a third conductive portion 32 joined to the second conductive portion 23.
  • the third conductive portion 32 is disposed at the end of the acoustic matching portion 3 in the elevation direction Y.
  • a gap is formed between the piezoelectric elements 2 adjacent to each other, and the piezoelectric elements 2 are separated from each other through the gap. Further, a gap is also formed between the acoustic matching portions 3 adjacent to each other, and the acoustic matching portions 3 are separated from each other through the gap.
  • the gap between the adjacent piezoelectric elements 2 is filled with an insulating filler 4 ⁇ / b> A, thereby fixing the positions of the plurality of piezoelectric elements 2.
  • the gap between the main portions 31 of the acoustic matching portions 3 adjacent to each other is also filled with the insulating filler 4B, and the gap between the third conductive portions 32 of the acoustic matching portions 3 adjacent to each other is electrically conductive.
  • the filler 5 is filled. The presence of such a plurality of insulating fillers 4B and a plurality of conductive fillers 5 fixes the positions of the plurality of acoustic matching portions 3.
  • each conductive filler 5 is joined to the third conductive portion 32 adjacent in the arrangement direction X, and the plurality of conductive fillers 5 are a plurality of third conductive materials.
  • a fourth conductive portion 6 that electrically connects the portion 32 is formed. That is, the plurality of third conductive portions 32 and the fourth conductive portions 6 form a common conductive portion 7 that has a single layer structure across the plurality of piezoelectric elements 2 and in the stacking direction of the laminate constituting the piezoelectric elements 2.
  • the common electrodes common to the plurality of piezoelectric elements 2 are formed by the second conductive portions 23 and the common conductive portions 7 of the plurality of piezoelectric elements 2. This common electrode is used to electrically ground the ground electrodes of the plurality of piezoelectric elements 2, that is, the second conductive portion 23 in common.
  • the piezoelectric body portion 21 of the piezoelectric element 2 is formed of a known piezoelectric material.
  • the piezoelectric material include piezoelectric ceramics such as PZT (lead zirconate titanate) or polymer materials such as PVDF (polyvinylidene fluoride).
  • the backing material 1 supports a plurality of piezoelectric elements 2 and absorbs ultrasonic waves emitted backward, and is made of a rubber material such as ferrite rubber.
  • the acoustic matching section 3 is for matching the acoustic impedance between the piezoelectric body portion 21 of the piezoelectric element 2 and the subject to make it easier for the ultrasonic wave to enter the subject.
  • the main part 31 of the acoustic matching section 3 can be formed of a material having an acoustic impedance that is smaller than the acoustic impedance of the piezoelectric body section 21 and larger than the acoustic impedance of the subject.
  • the main part 31 can also be formed by laminating a plurality of layers formed of such materials.
  • the subject from the piezoelectric body portion 21 is measured.
  • a layer structure in which the acoustic impedance is gradually reduced is formed.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching section 3 is formed of a conductive material having an acoustic impedance that is smaller than the acoustic impedance of the piezoelectric body portion 21 and larger than the acoustic impedance of the subject, like the main portion 31. Is done.
  • the insulating fillers 4A and 4B are formed of an insulating resin material or the like. Examples of the resin material include silicone resin and epoxy resin.
  • the plurality of conductive fillers 5 constituting the fourth conductive portion 6 are each formed of a conductive material having excellent adhesion and excellent conductivity with respect to the third conductive portion 32. For example, as the conductive filler 5, the same material as the conductive material forming the third conductive portion 32 can be used.
  • a pulsed or continuous wave voltage is applied between the first conductive portions 22 of the plurality of piezoelectric elements 2 and the common conductive portion 7 connected to the second conductive portions 23 of the plurality of piezoelectric elements 2.
  • each piezoelectric body portion 21 expands and contracts to generate pulsed or continuous wave ultrasonic waves.
  • these ultrasonic waves enter the subject through the acoustic matching unit 3, they are combined with each other to form an ultrasonic beam and propagate in the subject.
  • the ultrasonic echoes propagated and reflected in the subject are incident on the respective piezoelectric body portions 21 via the acoustic matching unit 3, the respective piezoelectric body portions 21 are deformed, and the first is changed according to the deformation.
  • a signal voltage is generated between the conductive portion 22 and the second conductive portion 23.
  • Signal voltages generated in the plurality of piezoelectric elements 2 are taken out from between the first conductive part 22 and the common conductive part 7 of each piezoelectric element 2 and received as a reception signal. Based on the reception signal, An ultrasound image is generated.
  • the common electrode has a structure in which the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is joined to the second conductive portion 23 of each piezoelectric element 2, the cross-sectional area of the common electrode is 2 The area of the cross section of the conductive portion 23 is larger. As a result, the common electrode has a smaller electrical impedance than a plurality of second conductive portions 23 connected together so as to be along the arrangement direction X.
  • Such an ultrasonic probe can be manufactured as follows. (First step) First, as shown in FIGS. 5 and 6, a sheet-like first conductive layer 122 is bonded onto the surface of the backing material 1 using an adhesive. Next, the first conductive layer 122 and the sheet-like piezoelectric layer 121 are joined by an adhesive, and the piezoelectric layer 121 and the sheet-like second conductive layer 123 are joined by an adhesive. Accordingly, the first conductive layer 122, the piezoelectric layer 121, and the second conductive layer 123 are sequentially stacked on the surface of the backing material 1.
  • a sheet-like acoustic matching layer 131 extending in the arrangement direction X is bonded with an adhesive so as to cover most of the surface of the second conductive layer 123.
  • the third conductive layer 132 is formed by curing the conductive paste by heating.
  • the pitch P1 is preferably made fine according to the driving frequency of the piezoelectric element 2 so that no grating lobe is generated in the above-described ultrasonic image.
  • the pitch P1 is preferably 150 ⁇ m or less.
  • sub-dicing may be performed at 50 to 60 ⁇ m or less. More preferred.
  • the second conductive layer 123 is covered with the acoustic matching layer 131 and the third conductive layer 132, the second conductive layer 123 is protected from damage due to dicing. This effectively prevents the second conductive layer 123 from being damaged even when diced at a small pitch P1.
  • the first conductive layer 122, the piezoelectric layer 121, the second conductive layer 123, the acoustic matching layer 131, and the third conductive layer 132 are formed by dicing. They are separated from each other in the arrangement direction X through the separation grooves 8. Thereby, a plurality of composite laminates 9 arranged in an array along the arrangement direction X at the pitch P1 are formed. In the plurality of composite laminates 9, the first conductive portion 22, the piezoelectric portion 21, and the second conductive portion 23 are sequentially laminated, and the main portion 31 and the third portion of the acoustic matching portion 3 are formed on the second conductive portion 23.
  • the conductive portions 32 are arranged to be arranged in the elevation direction Y. Subsequently, as shown in FIG. 8, the insulating filler 4 ⁇ / b> A is filled into the gaps between the adjacent composite laminates 9, that is, the separation grooves 8. At this time, the insulating filler 4 ⁇ / b> A is formed from the lower end in the stacking direction of the composite laminate 9, that is, from the surface of the backing material 1, the piezoelectric element 2 including the first conductive portion 22, the piezoelectric portion 21, and the second conductive portion 23. It is filled so that it may reach to the upper end of.
  • the insulating filler 4 ⁇ / b> B is filled between the main portions 31 of the acoustic matching portions 3 adjacent to each other and on the insulating filler 4 ⁇ / b> A, and the acoustic matching portions 3 adjacent to each other are filled.
  • the conductive filler 5 is filled between the third conductive portions 32 and on the insulating filler 4A.
  • a conductive paste can be used as the conductive filler 5.
  • the fourth conductive portion 6 that electrically connects the plurality of third conductive portions 32 is formed. Formation of the fourth conductive portion 6 forms a common conductive portion 7 across the plurality of piezoelectric elements 2, and an ultrasonic probe having the structure shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.
  • the plurality of piezoelectric elements 2 of the ultrasonic probe manufactured in this way are protected from dicing damage, the sensitivity is prevented from being lowered by cracking or degradation of performance.
  • a common electrode common to the piezoelectric elements 2 can be easily formed.
  • a driving electrode layer, a piezoelectric layer, a ground electrode layer, and an acoustic matching layer which are formed in a sheet shape, are sequentially laminated on the surface of a backing material.
  • a part of the surface of the ground electrode layer is exposed without being covered by the acoustic matching layer in order to connect the common electrode to the ground electrode layer.
  • the thickness of the common conductive portion 7 having a single layer structure that is, the thickness of the third conductive portion 32 is an ultrasonic wave having a resonance frequency of the piezoelectric portion 21. Is preferably set to have a value that is approximately 1 ⁇ 4 of the average wavelength when propagating through the third conductive portion 32, because the resonance condition can be satisfied. Furthermore, the thickness of the common conductive portion 7 having a single layer structure, that is, the thickness of the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 and the thickness of the main portion 31 of the acoustic matching portion 3 have substantially the same value. Therefore, it is preferable because the entire acoustic matching unit 3 can be easily configured to satisfy the resonance condition.
  • the insulating portion 10 formed so as to extend in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 can be disposed on the third conductive portion 32.
  • the insulating part 10 is made of an insulating material having an acoustic impedance that is lower than the acoustic impedance of the third conductive part 32 and larger than the acoustic impedance of the subject. Accordingly, it is possible to form a layer structure in which the acoustic impedance gradually decreases from the piezoelectric element 2 toward the subject, which is preferable. Further, the insulating part 10 electrically insulates and protects the upper surface of the third conductive part 32.
  • the insulating portion 10 may be divided into a plurality of parts so as to correspond to the plurality of piezoelectric elements 2 instead of extending in the arrangement direction X over the plurality of piezoelectric elements 2.
  • the insulating part 10 can be formed of an epoxy resin or the like.
  • the thickness of the third conductive portion 32 and the thickness of the insulating portion 10 are respectively the ultrasonic waves having the resonance frequency of the piezoelectric body portion 21. Having a value of approximately 1 ⁇ 4 of the average wavelength when propagating through the inside is preferable because the third conductive portion 32 and the insulating portion 10 can satisfy the resonance condition.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is disposed on the upper surface of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2, respectively.
  • the common conductive portions 7 can also be formed at both ends of the element 2 in the elevation direction Y, respectively. Thereby, the upper surfaces of both end portions of the second conductive portion 23 in the elevation direction Y are respectively covered with the third conductive portions 32, and the impact resistance of the plurality of piezoelectric elements 2 is improved.
  • the insulating portion 10 can be disposed on both the third conductive portions 32.
  • the 3rd electroconductive part 32 is each arrange
  • the main part 31 and both the third conductive parts 32 can be configured so that the pressure is reduced. Thereby, the ultrasonic beam is focused in the elevation direction Y, the width of the ultrasonic beam in the elevation direction Y is narrowed down, and the resolution is improved, so that a higher-definition ultrasonic image can be generated.
  • both the third conductive portions 32 have the same size and the same acoustic impedance, the ultrasonic beam can be focused in the elevation direction Y with higher accuracy.
  • Embodiment 2 13 and 14 show the configuration of the ultrasonic probe according to the second embodiment.
  • This ultrasonic probe is a conductive filler in the gap between the third conductive parts 32 of the acoustic matching parts 3 adjacent to each other in the ultrasonic probe of the first embodiment shown in FIGS.
  • a plurality of third conductive parts 11 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 are joined to the side surfaces of the plurality of third conductive parts 32 in the elevation direction.
  • the conductive portion 32 is electrically connected.
  • the plurality of third conductive portions 32 and the fourth conductive portion 11 form a common conductive portion 12 that has a single-layer structure across the plurality of piezoelectric elements 2 and in the stacking direction of the stacked body that constitutes the piezoelectric elements 2. ing.
  • a common electrode common to the plurality of piezoelectric elements 2 is formed by the second conductive portions 23 and the common conductive portions 12 of the plurality of piezoelectric elements 2.
  • an insulative filler 4A is filled, whereby the positions of the plurality of piezoelectric elements 2 are filled. And the position of the some acoustic matching part 3 is being fixed.
  • the ultrasonic probe of the second embodiment has the second conductive layer 123 formed of the acoustic matching layer 131 and the third conductive layer, as shown in FIGS. Dicing in a state of being covered with the layer 132 to form a plurality of composite laminates 9 arranged in an array along the arrangement direction X, and then an insulating filler in a gap between the adjacent composite laminates 9 4A can be filled, and furthermore, the fourth conductive portions 11 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 can be joined to the side surfaces of the plurality of third conductive portions 32 in the elevation direction. .
  • the fourth conductive portion 11 is coated with a conductive paste in a strip shape extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 on the side surfaces of the plurality of third conductive portions 32 in the elevation direction, and is conductive by heating or the like. It can be formed by curing the paste.
  • the thickness of the common conductive portion 12 having a single layer structure that is, the thickness of the third conductive portion 32 is an ultrasonic wave having a resonance frequency of the piezoelectric portion 21. Is preferably set to have a value that is approximately 1 ⁇ 4 of the average wavelength when propagating through the third conductive portion 32, because the resonance condition can be satisfied. Furthermore, the thickness of the common conductive portion 12 having a single layer structure, that is, the thickness of the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 and the thickness of the main portion 31 of the acoustic matching portion 3 have substantially the same value. Therefore, it is preferable because the entire acoustic matching unit 3 can be easily configured to satisfy the resonance condition.
  • the insulating portion 10 can be disposed on the third conductive portion 32 in the same manner as the ultrasonic probe shown in FIGS. A layer structure in which the acoustic impedance gradually decreases from 2 toward the subject can be formed.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is connected to the upper surfaces of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2.
  • the common conductive portions 12 having a single-layer structure can be formed at both ends of the piezoelectric element 2 in the elevation direction Y, respectively.
  • both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 are respectively covered with the third conductive portions 32, and the impact resistance of the plurality of piezoelectric elements 2 is improved.
  • the main conductive portion 31 and the third conductive portions 32 so that the transmission sound pressure and the reception sound pressure in the third conductive portions 32 on both sides are smaller than the main portion 31 of the acoustic matching portion 3,
  • the ultrasonic beam can be focused in the elevation direction Y with higher accuracy.
  • Embodiment 3 16 and 17 show the configuration of the ultrasonic probe according to the third embodiment.
  • the fourth conductive portion 11 is bonded to the side surface in the elevation direction of the plurality of third conductive portions 32 in the ultrasonic probe of the second embodiment shown in FIGS. 13 and 14.
  • the arrangement direction X extends across the plurality of piezoelectric elements 2.
  • a plurality of third conductive portions 32 are electrically connected by joining the fourth conductive portions 13 extending in the direction. As shown in FIG.
  • a plurality of third conductive parts 32 and a fourth conductive part 13 span two or more piezoelectric elements 2 and are stacked in the stacking direction of the stacked body constituting the piezoelectric elements 2.
  • a common conductive portion 14 having a structure is formed.
  • a common electrode common to the plurality of piezoelectric elements 2 is formed by the second conductive portion 23 and the common conductive portion 14 of the plurality of piezoelectric elements 2.
  • the ultrasonic probe of the third embodiment has the second conductive layer 123 formed of the acoustic matching layer 131 and the third conductive layer, as shown in FIGS.
  • a plurality of composite laminates 9 arranged in an array along the arrangement direction X are formed by dicing while being covered with the layer 132, and then adjacent to each other as shown in FIGS. 19 and 20
  • Insulating filler 4A is filled in the gaps of composite laminate 9, and fourth conductive portions 13 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 are joined to the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32.
  • the plurality of piezoelectric elements 2 are protected from dicing damage, and even if the pitch P1 of the piezoelectric elements 2 is reduced, it is possible to prevent the sensitivity from being lowered.
  • the fourth conductive portion 13 is formed by applying a conductive paste in which conductive particles are dispersed in an insulating material such as a resin to the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32 and curing the conductive paste by heating or the like. can do. It is preferable that the 4th electroconductive part 13 arrange
  • the thickness of the third conductive portion 32 is approximately 1 of the average wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion 21 propagates through the third conductive portion 32.
  • the thickness of the fourth conductive portion 13 is approximately 1 ⁇ 4 of the average wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion 21 propagates through the third conductive portion 32.
  • a configuration having a value is preferable because the resonance condition can be satisfied.
  • the total thickness of the common conductive portion 14 having a two-layer structure is approximately 1 ⁇ 4 of the average wavelength when the ultrasonic wave having the resonance frequency of the piezoelectric body portion 21 propagates through the common conductive portion 14.
  • the resonance conditions of the entire acoustic matching portions 3 can be reduced. Since it becomes easy to comprise so that it may be satisfy
  • the insulating part 10 can be disposed on the fourth conductive part 13. If the insulating portion 10 is formed of an insulating material having an acoustic impedance that is lower than the acoustic impedance of the fourth conductive portion 13 and larger than the acoustic impedance of the subject, stepwise from the piezoelectric element 2 toward the subject. A layer structure with low acoustic impedance can be formed.
  • the third conductive portion 32 is formed using a high concentration Ag (silver) paste having an acoustic impedance of 14.8 Mrayl
  • the fourth conductive portion 13 is relatively low in concentration having an acoustic impedance of 4.25 Mrayl.
  • a conductive paste in which particles such as Cu (copper), Fe (iron), Ni (nickel), Al (aluminum), and C (carbon) having a density lower than Ag are dispersed in an insulating material such as a resin.
  • the fourth conductive portion 13 can also be formed.
  • the third conductive portion 32 can be configured by a plurality of conductive layers stacked in the stacking direction of the stacked body constituting the piezoelectric element 2.
  • the third conductive portion 32 is formed on the upper surface of the first layer 321 and the first layer 321 bonded to the upper surface of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2. It has a two-layer laminated structure composed of the second layers 322 to be joined.
  • the third conductive portion 32 by forming the third conductive portion 32 with a multi-layered structure, a layer structure in which acoustic impedance is smoothly lowered from the piezoelectric element 2 toward the subject is formed, and ultrasonic waves are transmitted and received more efficiently. It becomes possible.
  • the first layer 321 of the third conductive portion 32 is formed using a high-density medium paste having an acoustic impedance of 20.6 Mrayl, and the second layer 322 of the third conductive portion 32 is 7.51 Mrayl of acoustic.
  • the fourth conductive portion 13 is formed using a relatively low concentration Ag paste having an acoustic impedance of 2.74 Mrayl, and the insulating portion 10 is formed using 1.66 Mrayl. It can form from resin materials, such as an epoxy resin which has the acoustic impedance of.
  • a high-density medium paste used as a material for forming the first layer 321 of the third conductive portion 32 it is possible to use a conductive paste in which noble metal particles such as Au and Pt (platinum) are dispersed in an insulating material such as a resin. It is.
  • the fourth conductive portion 13 can also be formed using a conductive paste in which particles such as Cu, Fe, Ni, Al, and C having a lower density than Ag are dispersed in an insulating material such as a resin.
  • the third conductive portion 32 is a single layer and the fourth conductive portion 13 is a plurality of layers, a layer structure in which the acoustic impedance is smoothly lowered can be formed in the same manner.
  • the third conductive portion 32 is formed using a high-density medium paste having an acoustic impedance of 20.6 Mrayl, and the fourth conductive portion 13 is bonded to the third conductive portion 32 and has an acoustic impedance of 7.51 Mrayl.
  • a two-layer laminated structure comprising a first layer made of high-concentration Ag paste having a first layer and a second layer made of relatively low-concentration Ag paste joined to the first layer and having an acoustic impedance of 2.74 Mrayl. 10 can be formed from a resin material such as an epoxy resin having an acoustic impedance of 1.66 Mrayl.
  • the fourth conductive part 13 having a multilayer structure can be formed on the third conductive part 32 having a multilayer structure.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is connected to the upper surfaces of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2.
  • the common conductive portions 14 having a two-layer structure can be formed at both ends of the piezoelectric element 2 in the elevation direction Y, respectively. Thereby, the upper surfaces of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 are respectively covered with the common conductive portion 14, and the impact resistance of the plurality of piezoelectric elements 2 is improved.
  • the main conductive part 14 and the common conductive parts 14 are configured so that the transmission sound pressure and the reception sound pressure in the common conductive parts 14 on both sides are smaller than the main part 31 of the acoustic matching part 3,
  • the ultrasonic beam can be focused in the elevation direction Y with higher accuracy. It becomes possible.
  • Embodiment 4 23 and 24 show the configuration of the ultrasonic probe according to the fourth embodiment.
  • the plurality of third conductive portions 32 each have a notch portion 32A extending in the arrangement direction X. Then, by joining the fourth conductive portions 13 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 on the cutout portions 32A of the plurality of third conductive portions 32, the plurality of third conductive portions 32 are formed. Electrically connected.
  • the cutout portions 32A are cut out so that wall portions 32B projecting in the stacking direction of the stacked body constituting the piezoelectric element 2 are formed at the end portions in the elevation direction Y of the respective third conductive portions 32. Yes.
  • a common conductive portion 14 having a two-layer structure is formed so as to straddle the piezoelectric elements 2 and to be laminated in the stacking direction of the multilayer body constituting the piezoelectric elements 2, and is common to the second conductive portions 23 of the plurality of piezoelectric elements 2.
  • the common electrode common to the plurality of piezoelectric elements 2 is formed by the conductive conducting portion 14.
  • the ultrasonic probe of the fourth embodiment has the second conductive layer 123 formed of the acoustic matching layer 131 and the third conductive layer as shown in FIGS.
  • a plurality of composite laminates 9 arranged in an array along the arrangement direction X are formed by dicing while being covered with the layer 132, and then adjacent to each other as shown in FIGS.
  • the gap between the composite laminates 9 is filled with the insulating filler 4A, and further, a notch 32A extending in the arrangement direction X is formed on the upper surface of the plurality of third conductive parts 32, and each third conductive part 32 is formed.
  • a wall portion 32B is formed at the end portion in the elevation direction Y of the fourth conductive portion 13 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 on the cutout portions 32A of the plurality of third conductive portions 32. To be manufactured as shown in FIG. It can be. Therefore, the plurality of piezoelectric elements 2 are protected from dicing damage, and even if the pitch P1 of the piezoelectric elements 2 is reduced, it is possible to prevent the sensitivity from being lowered.
  • the cutout portions 32A of the plurality of third conductive portions 32 are formed by cutting the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32 a plurality of times in the arrangement direction X with a cutting tool (not shown) having a set width. be able to.
  • a cutting tool not shown
  • the notch and the wall portion at the end in the elevation direction Y are also formed in the insulating filler 4A.
  • the cutout portion 32A of the third conductive portion 32 and the cutout portion of the insulating filler 4A extend continuously in the arrangement direction X, and the wall portion 32B of the third conductive portion 32 and the wall portion of the insulating filler 4A extend in the arrangement direction. It will continue to X.
  • the conductive paste extends in the arrangement direction X even if the conductive paste is applied to the cutout portions 32A of the third conductive portion 32 and the cutout portions of the insulating filler 4A.
  • the wall portion 32B of the third conductive portion 32 and the wall portion of the insulating filler 4A prevent the conductive paste from dripping from the end portion in the elevation direction Y toward the piezoelectric element 2. Accordingly, it is possible to prevent the common electrode from being short-circuited to the first conductive portion 22 of the piezoelectric element 2 due to the dripping of the conductive paste.
  • the cutout portions 32A are formed on the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32, even if the upper surfaces of the third conductive portions 32 are altered or the upper surfaces of the third conductive portions 32 are contaminated, the cut portions 32A are formed. When the notch 32A is formed, these altered portions and dirt are removed, and the surface of the notch 32A is activated. For this reason, the electrical connection property and joining property of the 4th electroconductive part 13 with respect to the 3rd electroconductive part 32 improve, and a reliable ultrasonic probe is implement
  • one of the third conductive portion 32 and the fourth conductive portion 13 or both the third conductive portion 32 and the fourth conductive portion 13 are formed in a plurality of layers. It can be set as the laminated structure.
  • the insulating part 10 can also be disposed on the fourth conductive part 13 in the same manner as the ultrasonic probe shown in FIGS. 9 and 10.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is connected to the upper surfaces of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2.
  • the common conductive portions 14 having a two-layer structure can be formed at both ends of the piezoelectric element 2 in the elevation direction Y, respectively.
  • Embodiment 5 27 and 28 show the configuration of the ultrasonic probe according to the fifth embodiment.
  • This ultrasonic probe is the ultrasonic probe of Embodiment 3 shown in FIGS. 16 and 17, and the plurality of third conductive portions 32 each have a groove 32 ⁇ / b> C extending in the arrangement direction X, By joining the fourth conductive portion 13 extending in the arrangement direction X across the plurality of piezoelectric elements 2 in the grooves 32C of the plurality of third conductive portions 32, the plurality of third conductive portions 32 are electrically connected. It is a thing.
  • a plurality of piezoelectric elements are formed by the plurality of third conductive portions 32 and the fourth conductive portion 13.
  • a common conductive portion 14 having a two-layer structure is formed so as to straddle the element 2 and be stacked in the stacking direction of the multilayer body constituting the piezoelectric element 2, and the second conductive portion 23 of the plurality of piezoelectric elements 2 and the common conductive portion are formed.
  • a common electrode common to the plurality of piezoelectric elements 2 is formed by the portion 14.
  • the ultrasonic probe of the fifth embodiment has the second conductive layer 123 formed of the acoustic matching layer 131 and the third conductive layer as shown in FIGS.
  • a plurality of composite laminates 9 arranged in an array along the arrangement direction X are formed by dicing in a state of being covered with the layer 132, and then adjacent to each other as shown in FIGS.
  • the gap between the composite laminates 9 is filled with the insulating filler 4A, and grooves 32C extending in the arrangement direction X are formed on the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32, so that the grooves 32C of the plurality of third conductive portions 32 are formed.
  • the grooves 32C of the plurality of third conductive portions 32 are formed by cutting the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32 at least once in the arrangement direction X with a cutting tool (not shown) having a set width. Can do. Therefore, the ultrasonic probe can be easily manufactured with a smaller number of steps than in the fourth embodiment in which the cutout portions 32A are formed on the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32. Further, when the groove 32C is formed, a groove is also formed in the insulating filler 4A filled in the gap between the adjacent composite laminates 9, and the groove 32C of the third conductive portion 32 and the insulating filler 4A are formed. The grooves extend continuously in the arrangement direction X.
  • the fourth conductive portion 13 when the fourth conductive portion 13 is manufactured, even if the conductive paste is applied to the groove 32C of the third conductive portion 32 and the groove of the insulating filler 4A, the conductive paste is not removed from the end in the elevation direction Y. Liquid dripping toward the piezoelectric element 2 is prevented. Accordingly, it is possible to prevent the common electrode from being short-circuited to the first conductive portion 22 of the piezoelectric element 2 due to the dripping of the conductive paste.
  • the grooves 32C are formed on the upper surfaces of the plurality of third conductive portions 32, the grooves 32C are formed even if the upper surfaces of the third conductive portions 32 are altered or the upper surfaces of the third conductive portions 32 are contaminated. During the formation, these altered portions and dirt are removed, and the inner wall surface of the groove 32C is activated. For this reason, the electrical connection property and joining property of the 4th electroconductive part 13 with respect to the 3rd electroconductive part 32 improve, and a reliable ultrasonic probe is implement
  • one of the third conductive portion 32 and the fourth conductive portion 13 or both the third conductive portion 32 and the fourth conductive portion 13 are formed in a plurality of layers. It can be set as the laminated structure.
  • the insulating part 10 can also be disposed on the fourth conductive part 13 in the same manner as the ultrasonic probe shown in FIGS. 9 and 10.
  • the third conductive portion 32 of the acoustic matching portion 3 is connected to the upper surfaces of both end portions in the elevation direction Y of the second conductive portion 23 of the piezoelectric element 2.
  • the common conductive portions 14 having a two-layer structure can be formed at both ends of the piezoelectric element 2 in the elevation direction Y, respectively.
  • the conductive paste in which conductive particles are dispersed in an insulating material is used to form the third conductive portion 32 and the fourth conductive portions 6, 11 and 13.
  • the conductive particles particles having various shapes such as a spherical shape, a flake shape (a thin piece shape), and a tree shape having a plurality of protrusions can be used.
  • the material of the conductive particles Au, Pt, Ag, Cu, Fe—Pt, C (including carbon and graphite), Ni, Al, and the like can be used.
  • the insulating material for dispersing the conductive particles low melting glass can be used in addition to a resin material such as an epoxy resin, a urethane resin, an acrylic resin, a silicone resin, or a polyimide resin.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

高い感度の圧電素子を有する超音波探触子および超音波探触子の製造方法を提供する。超音波探触子は、複数の圧電素子がバッキング材の上に配列方向に沿ってアレイ状に配列された超音波探触子であって、複数の圧電素子は、それぞれ、バッキング材の表面上に第１導電部と圧電体部と第２導電部が順次積層された積層体からなり、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ配置された複数の音響整合部を有し、複数の音響整合部のエレベーション方向の一部が、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ接合された複数の第３導電部を含み、複数の第３導電部を電気的に接続する第４導電部を有し、複数の圧電素子の第２導電部と複数の第３導電部と第４導電部は、複数の圧電素子に共通する共通電極を形成する。

Description

超音波探触子および超音波探触子の製造方法
　この発明は、超音波探触子および超音波探触子の製造方法に係り、特に、高い感度の圧電素子を有する超音波探触子に関する。
　従来から、医療分野において、超音波画像を用いた超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波探触子から被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波探触子で受信し、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
　超音波診断装置において、グレーティングノイズの発生を抑制するために、超音波の波長に応じて超音波探触子の圧電素子の配列ピッチを小さくすることが従来から知られている。また、近年では、高精細な超音波画像を取得するために、高調波の超音波の送受信が行われており、超音波の波長が短くなる傾向にある。従って、圧電素子の配列ピッチをより小さくする、すなわち圧電素子の幅をより小さくすることが要求されている。例えば、特許文献１には、圧電素子を高い駆動周波数で駆動させて高調波の超音波を発生させるために、幅が小さい複数の圧電素子が配列された超音波探触子が開示されている。特許文献１に記載の超音波探触子においては、バッキング材の上に複数の圧電素子が配列形成され、それぞれの圧電素子の上に音響整合部が配置されている。また、複数の圧電素子は、それぞれ下面に駆動電極部を有すると共に上面に接地電極部を有しており、この接地電極部に共通接続リードが接続されている。
特開平９－２１５０９５号公報
　特許文献１に記載の超音波探触子を製造する際には、まず、バッキング材の表面上に、シート状に形成された、駆動電極部を形成するための駆動電極層と、圧電材料からなる圧電体層と、接地電極部を形成するための接地電極層が順次積層される。さらに、接地電極層の上面に、音響整合部を形成するためのシート状の音響整合層が積層される。このとき、接地電極層の上面の一部が、共通接続リードを接続するために音響整合層に覆われずに露出している。次に、これら各層を所定のピッチで分離するためのダイシングが行われる。接地電極層の上面のうち、音響整合層に覆われている部分はダイシングのダメージから保護されるが、音響整合層に覆われずに露出している部分はダイシングのダメージから保護されない。このため、接地電極層の露出部分に破損が生じることで、ダイシングにより形成された圧電素子の感度が低下するおそれがある。
　この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、高い感度の圧電素子を有する超音波探触子および超音波探触子の製造方法を提供することを目的とする。
　この発明に係る超音波探触子は、複数の圧電素子がバッキング材の上に配列方向に沿ってアレイ状に配列された超音波探触子であって、複数の圧電素子は、それぞれ、バッキング材の表面上に第１導電部と圧電体部と第２導電部が順次積層された積層体からなり、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ配置された複数の音響整合部を有し、複数の音響整合部のエレベーション方向の一部が、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ接合された複数の第３導電部を含み、複数の第３導電部を電気的に接続する第４導電部を有し、複数の圧電素子の第２導電部と複数の第３導電部と第４導電部は、複数の圧電素子に共通する共通電極を形成するものである。
　複数の第３導電部と第４導電部は、複数の圧電素子にまたがり且つ積層体の積層方向に単層の構造を有する共通化導電部を形成するように構成することができる。
　この場合、第４導電部は、配列方向における複数の第３導電部のそれぞれの間に充填された複数の導電性充填材から形成することができる。
　あるいは、第４導電部は、複数の圧電素子にまたがって配列方向に延び且つエレベーション方向における複数の第３導電部の側面に接合されていてもよい。
　また、複数の第３導電部と第４導電部は、複数の圧電素子にまたがり且つ積層体の積層方向に積層された複数層の構造を有する共通化導電部を形成するように構成することもできる。
　この場合、第４導電部は、複数の圧電素子にまたがって配列方向に延び且つ積層体の積層方向における複数の第３導電部の表面上に接合されることが好ましい。
　さらに、複数の第３導電部は、それぞれ、積層体の積層方向に突出する壁部がエレベーション方向の端部に形成されるように切り欠かれた切り欠き部を有し、第４導電部は、複数の第３導電部の切り欠き部の上に配置されていてもよい。
　あるいは、複数の第３導電部は、それぞれ、配列方向に延びる溝を有し、第４導電部は、複数の第３導電部の溝の中に配置されていてもよい。
　第４導電部は、積層体の積層方向に積層された複数層の積層構造を有することができる。
　複数層の構造を有する共通化導電部を形成する場合に、第３導電部は、第４導電部よりも高い音響インピーダンスを有することが好ましい。
　さらに、積層体の積層方向において、第３導電部の厚さは、圧電体部の共振周波数の超音波が第３導電部中を伝播する際の波長の略１／４の値を有し、且つ、第４導電部の厚さは、圧電体部の共振周波数の超音波が第４導電部中を伝播する際の波長の略１／４の値を有することが好ましい。
　積層体の積層方向において、共通化導電部の厚さは、圧電体部の共振周波数の超音波が共通化導電部中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有することが好ましい。
　第３導電部は、積層体の積層方向に積層された複数層の積層構造を有することができる。
　また、複数の圧電素子に対応して共通化導電部の上に絶縁部がさらに配置され、絶縁部は、共通化導電部よりも低い音響インピーダンスを有するように構成することができる。この場合、積層体の積層方向において、共通化導電部の厚さと、絶縁部の厚さが、それぞれ、圧電体部の共振周波数の超音波が共通化導電部中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有することが好ましい。
　共通化導電部は、複数の圧電素子の第２導電部のエレベーション方向の両端部の上にそれぞれ配置されていてもよい。
　複数の圧電素子の第２導電部のエレベーション方向の両端部の上にそれぞれ配置された共通化導電部は、互いに等しいサイズおよび互いに等しい音響インピーダンスを有することが好ましい。
　また、積層体の積層方向において、共通化導電部の厚さと、音響整合部のうち第３導電部以外の部分の厚さが略同等の値を有することが好ましい。
　この発明に係る超音波探触子の製造方法は、複数の圧電素子がバッキング材の上に配列方向に沿ってアレイ状に配列された超音波探触子の製造方法であって、バッキング材の表面上に第１導電層、圧電体層および第２導電層を順次積層形成する第１の工程と、第２導電層の表面上にそれぞれ配列方向に延びる音響整合層および第３導電層を形成する第２の工程と、第３導電層が延びる方向と交差する方向に沿うように且つ積層方向に第１導電層、圧電体層、第２導電層、音響整合層および第３導電層を設定されたピッチでダイシングすることにより配列方向に互いに分離された複数の複合積層体を形成する第３の工程と、互いに分離されている複数の複合積層体の第３導電層を電気的に接続する第４導電部を形成する第４の工程とを含み、複数の複合積層体の第２導電層および第３導電層と第４導電部により複数の圧電素子に共通する共通電極を形成する方法である。
　第４導電部は、配列方向における複数の複合積層体の第３導電層のそれぞれの間に導電性充填材を充填することにより形成することができる。
　あるいは、第４導電部は、複数の圧電素子にまたがって配列方向に延び且つ複数の複合積層体の第３導電層に接合されてもよい。
　さらに、複数の複合積層体の間を絶縁性の充填材で充填する工程を含ませることが好ましい。
　この発明によれば、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ配置された複数の音響整合部のエレベーション方向の一部が、複数の圧電素子の第２導電部の上にそれぞれ接合された複数の第３導電部を含み、複数の第３導電部を電気的に接続する第４導電部を有し、複数の第３導電部と第４導電部が、複数の圧電素子に共通する共通電極を形成するので、高い感度の圧電素子を有する超音波探触子を実現することができる。
この発明の実施の形態１に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１のＢ－Ｂ線断面図である。 図１のＣ－Ｃ線断面図である。 実施の形態１に係る超音波探触子の製造方法の第１の工程および第２の工程を示す平面図である。 図５のＤ－Ｄ線断面図である。 実施の形態１に係る超音波探触子の製造方法の第３の工程を示す平面図である。 実施の形態１に係る超音波探触子の製造方法における絶縁性充填材の充填工程を示す平面図である。 実施の形態１の変形例に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図９のＥ－Ｅ線断面図である。 実施の形態１の他の変形例に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図１１のＦ－Ｆ線断面図である。 実施の形態２に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図１３のＧ－Ｇ線断面図である。 図１３のＨ－Ｈ線断面図である。 実施の形態３に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図１６のＪ－Ｊ線断面図である。 図１６のＫ－Ｋ線断面図である。 実施の形態３に係る超音波探触子の製造方法における絶縁性充填材の充填工程を示す平面図である。 図１９のＬ－Ｌ線断面図である。 実施の形態３の変形例に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。 実施の形態３の他の変形例に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図２３のＭ－Ｍ線断面図である。 実施の形態４に係る超音波探触子の製造方法における絶縁性充填材の充填工程を示す平面図である。 図２５のＮ－Ｎ線断面図である。 実施の形態５に係る超音波探触子の構成を示す平面図である。 図２７のＰ－Ｐ線断面図である。 実施の形態５に係る超音波探触子の製造方法における絶縁性充填材の充填工程を示す平面図である。 図２９のＱ－Ｑ線断面図である。
　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
　図１および図２に、この発明の実施の形態１に係る超音波探触子の構成を示す。
　バッキング材１の上に、複数の圧電素子２が定められたピッチＰ１で配列方向Ｘ、すなわちアジマス方向に沿ってアレイ状に配列されている。複数の圧電素子２は、それぞれ、配列方向Ｘに交差するエレベーション方向Ｙに延びている。
　それぞれの圧電素子２は、圧電体部２１を有し、バッキング材１側の圧電体部２１の面に第１導電部２２が接合され、圧電体部２１のもう一方の面に第２導電部２３が接合されている。すなわち、それぞれの圧電素子２は、バッキング材１の表面上に第１導電部２２と、圧電体部２１と、第２導電部２３が順次積層された積層体により構成されている。第１導電部２２は、圧電素子２の信号電極として機能する。また、第２導電部２３は、圧電素子２の接地電極として機能する。
　複数の圧電素子２の第２導電部２３の上に、それぞれ音響整合部３が接合されている。音響整合部３の主要部３１が、音響整合部３の大部分を構成している。また、音響整合部３の主要部３１ではない部分が、第２導電部２３に接合された第３導電部３２を含んでいる。第３導電部３２は、音響整合部３のエレベーション方向Ｙの端部に配置されている。
　互いに隣り合う圧電素子２の間には、隙間が形成され、この隙間を介してこれらの圧電素子２が互いに分離されている。また、互いに隣り合う音響整合部３にも、隙間が形成され、この隙間を介してこれらの音響整合部３が互いに分離されている。
　そして、図３に示されるように、互いに隣り合う圧電素子２の間の隙間に、絶縁性充填材４Ａが充填されており、これにより複数の圧電素子２の位置が固定されている。
　また、互いに隣り合う音響整合部３の主要部３１の間の隙間にも、絶縁性充填材４Ｂが充填され、互いに隣り合う音響整合部３の第３導電部３２の間の隙間には、導電性充填材５が充填されている。このような複数の絶縁性充填材４Ｂおよび複数の導電性充填材５が存在することで、複数の音響整合部３の位置が固定されている。
　さらに、図４に示されるように、それぞれの導電性充填材５は、配列方向Ｘに隣接する第３導電部３２に接合しており、複数の導電性充填材５は、複数の第３導電部３２を電気的に接続する第４導電部６を形成している。すなわち、複数の第３導電部３２と第４導電部６とにより、複数の圧電素子２にまたがり且つ圧電素子２を構成する積層体の積層方向に単層の構造を有する共通化導電部７が形成されており、複数の圧電素子２の第２導電部２３と共通化導電部７によって、複数の圧電素子２に共通する共通電極が形成されている。この共通電極は、複数の圧電素子２の接地電極、すなわち第２導電部２３を共通して電気的に接地させるものである。
　圧電素子２の圧電体部２１は、公知の圧電材料により形成される。圧電材料としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミクス、または、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料等が挙げられる。
　バッキング材１は、複数の圧電素子２を支持すると共に後方へ放出された超音波を吸収するもので、フェライトゴム等のゴム材により形成される。
　音響整合部３は、圧電素子２の圧電体部２１と被検体との音響インピーダンスを整合して被検体内に超音波を入射しやすくするためのものである。音響整合部３の主要部３１は、圧電体部２１の音響インピーダンスより小さく、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有する材料により形成することができる。また、このような材料により形成された複数の層を積層することにより主要部３１を形成することもできる。例えば、圧電素子２の第２導電部２３の上に配置された層の上に、この層よりも低い音響インピーダンスを有する材料により形成された層を積層することで、圧電体部２１から被検体に向かって、段階的に音響インピーダンスが小さくなる層構造が形成される。
　また、音響整合部３の第３導電部３２は、主要部３１と同様に、圧電体部２１の音響インピーダンスより小さく、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有する導電材料により形成される。
　絶縁性充填材４Ａおよび４Ｂは、絶縁性を有する樹脂材料等により形成される。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂等が挙げられる。
　第４導電部６を構成する複数の導電性充填材５は、それぞれ、第３導電部３２に対して密着性に優れ且つ導電性に優れた導電材料により形成される。例えば、導電性充填材５として、第３導電部３２を形成する導電材料と同一の材料を用いることができる。
　次に、この実施の形態１の動作について説明する。
　複数の圧電素子２の第１導電部２２と、複数の圧電素子２の第２導電部２３に接続された共通化導電部７との間に、パルス状あるいは連続波状の電圧をそれぞれ印加することで、それぞれの圧電体部２１が伸縮してパルス状あるいは連続波状の超音波が発生する。これらの超音波は、音響整合部３を介して被検体内に入射されると、互いに合成されて超音波ビームを形成し、被検体内を伝搬する。被検体内を伝搬して反射した超音波エコーが、音響整合部３を介してそれぞれの圧電体部２１に入射されると、それぞれの圧電体部２１が変形し、この変形に応じて第１導電部２２と第２導電部２３の間に信号電圧が発生する。複数の圧電素子２において発生した信号電圧は、それぞれの圧電素子２の第１導電部２２と、共通化導電部７との間から取り出されて、受信信号として受信され、この受信信号を基に超音波画像が生成される。
　ここで、共通電極は、それぞれの圧電素子２の第２導電部２３に音響整合部３の第３導電部３２が接合された構造を有しているため、共通電極の断面の面積が、第２導電部２３の断面の面積より大きくなっている。これにより、共通電極は、仮に複数の第２導電部２３を配列方向Ｘに沿うように互いに接続して一体としたものより小さい電気インピーダンスを有することとなる。このため、第１導電部２２と第２導電部２３の間に大きな電圧を印加したり、多数の圧電素子２を同時に駆動させた場合であっても、第１導電部２２と第２導電部２３との間で、送信時も受信時も十分な電位差を確保することができ、Ｓ／Ｎ比（Signal / Noise比）の低減を抑制することができる。
　このような超音波探触子は、次のようにして製造することができる。
（第１の工程）
　まず、図５および図６に示されるように、バッキング材１の表面上に、接着剤を用いてシート状の第１導電層１２２を接合する。次に、第１導電層１２２と、シート状の圧電体層１２１を接着剤により接合し、さらに、圧電体層１２１とシート状の第２導電層１２３を接着剤により接合する。これにより、バッキング材１の表面上に、第１導電層１２２と、圧電体層１２１と、第２導電層１２３が順次積層される。
（第２の工程）
　さらに、第２導電層１２３の表面の大半を覆うように、配列方向Ｘに延びるシート状の音響整合層１３１を接着剤で接合する。また、第２導電層１２３の表面の全面のうち、音響整合層１３１に覆われていない表面に、導電性の粒子を樹脂等の絶縁材料に分散させた導電ペーストを、配列方向Ｘに延びるシート状に塗布する。この導電ペーストを例えば、加熱することにより硬化させることで、第３導電層１３２が形成される。
（第３の工程）
　そして、図７に示されるように、配列方向Ｘと交差するエレベーション方向Ｙに沿って、第１導電層１２２、圧電体層１２１、第２導電層１２３、音響整合層１３１および第３導電層１３２の各層を定められたピッチＰ１で、積層方向にバッキング材１にまで至るようにダイシングする。このピッチＰ１は、上述した超音波画像にグレーティングローブが発生しないように、圧電素子２の駆動周波数に応じて細かくすることが好ましい。例えば、圧電素子２の駆動周波数が１５ＭＨｚを超える場合、ピッチＰ１は１５０μｍ以下となることが好ましく、さらに、圧電素子２の振動効率を最適とするために、５０～６０μｍ以下でサブダイシングすることがより好ましい。ダイシングの際には、第２導電層１２３が音響整合層１３１および第３導電層１３２により覆われているため、第２導電層１２３がダイシングのダメージから保護されている。これにより、小さいピッチＰ１でダイシングされた場合であっても、第２導電層１２３が破損することが効果的に防止されることとなる。
　ダイシングは、積層方向においてバッキング材１にまで至っているため、第１導電層１２２、圧電体層１２１、第２導電層１２３、音響整合層１３１および第３導電層１３２の各層が、ダイシングにより形成された分離用溝８を介して配列方向Ｘに互いに分離される。これにより、ピッチＰ１で配列方向Ｘに沿ってアレイ状に配列された複数の複合積層体９が形成される。複数の複合積層体９は、それぞれ、第１導電部２２と圧電体部２１と第２導電部２３が順次積層され、第２導電部２３の上に音響整合部３の主要部３１および第３導電部３２がエレベーション方向Ｙに並ぶように配置されて構成されている。
　続いて、図８に示されるように、互いに隣り合う複合積層体９の隙間、すなわち分離用溝８に絶縁性充填材４Ａを充填する。このとき、絶縁性充填材４Ａは、複合積層体９の積層方向の下端、すなわち、バッキング材１の表面から、第１導電部２２と圧電体部２１と第２導電部２３からなる圧電素子２の上端まで至るように充填される。
（第４の工程）
　その後、分離用溝８内において、互いに隣り合う音響整合部３の主要部３１の間で且つ絶縁性充填材４Ａの上に絶縁性充填材４Ｂを充填すると共に、互いに隣り合う音響整合部３の第３導電部３２の間で且つ絶縁性充填材４Ａの上に導電性充填材５を充填する。
　導電性充填材５としては、導電ペーストを利用することができる。分離用溝８内に導電ペーストを充填し、この導電ペーストを例えば加熱により硬化させることで、複数の第３導電部３２を電気的に接続する第４導電部６が形成される。第４導電部６の形成により、複数の圧電素子２にまたがる共通化導電部７が形成され、図１および図２に示した構造の超音波探触子が製造される。
　このように製造された超音波探触子の複数の圧電素子２は、ダイシングのダメージから保護されているため、割れたり性能が劣化したりすることで感度が低下することが防止されている。また、複数の圧電素子２の第２導電部２３と、複数の音響整合部３の第３導電部３２と、複数の第３導電部３２を電気的に接続する第４導電部６により、複数の圧電素子２に共通する共通電極を容易に形成することができる。
　これに対し、従来の超音波探触子の製造方法では、バッキング材の表面上に、シート状に形成された、駆動電極層、圧電体層、接地電極層および音響整合層を順次積層するが、接地電極層の表面の一部が、接地電極層に共通電極を接続するために音響整合層に覆われずに露出している。これらの各層をダイシングする際には、接地電極層の表面のうち、音響整合層に覆われている部分はダイシングによるダメージから保護されるが、音響整合層に覆われずに露出している部分はダイシングによるダメージから保護されない。このため、接地電極層の露出部分が破損することで、ダイシングにより形成された圧電素子の感度が低下するおそれがある。
　なお、圧電素子２を構成する積層体の積層方向において、単層構造の共通化導電部７の厚さ、すなわち、第３導電部３２の厚さが、圧電体部２１の共振周波数の超音波が第３導電部３２中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有するように構成すれば、共振条件を満たすことができるため、好ましい。
　さらに、単層構造の共通化導電部７の厚さ、すなわち、音響整合部３の第３導電部３２の厚さと、音響整合部３の主要部３１の厚さが略同一の値を有することで、それぞれの音響整合部３の全体を共振条件が満たされるように構成しやすくなるため、好ましい。
　なお、図９および図１０に示されるように、第３導電部３２の上に、複数の圧電素子２にわたって配列方向Ｘに延びるように形成された絶縁部１０を配置することもできる。絶縁部１０は、第３導電部３２の音響インピーダンスよりも低く、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有する絶縁材料により形成されている。これにより、圧電素子２から被検体に向かって段階的に音響インピーダンスが低くなる層構造を形成することができるため、好ましい。また、絶縁部１０は、第３導電部３２の上面を電気的に絶縁して保護している。なお、絶縁部１０は、複数の圧電素子２にわたって配列方向Ｘに延びる代わりに、複数の圧電素子２にそれぞれ対応するように複数に分割して配置されていてもよい。また、絶縁部１０は、エポキシ樹脂等により形成することができる。
　さらに、圧電素子２を構成する積層体の積層方向において、第３導電部３２の厚さと、絶縁部１０の厚さが、それぞれ、圧電体部２１の共振周波数の超音波が第３導電部３２中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有することで、第３導電部３２と絶縁部１０がそれぞれ共振条件を満たすことができるため、好ましい。
　また、図１１および図１２に示されるように、圧電素子２の第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面に、それぞれ音響整合部３の第３導電部３２を配置し、圧電素子２のエレベーション方向Ｙの両端部にそれぞれ共通化導電部７を形成することもできる。これにより、第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面がそれぞれ第３導電部３２により覆われ、複数の圧電素子２の耐衝撃性が向上するため、好ましい。また、図９および図１０に示したように、双方の第３導電部３２の上にそれぞれ絶縁部１０を配置することもできる。
　また、音響整合部３の主要部３１のエレベーション方向Ｙの両側にそれぞれ第３導電部３２が配置されているため、主要部３１よりも両側の第３導電部３２における送信音圧および受信音圧が小さくなるように、主要部３１と双方の第３導電部３２を構成することができる。これにより、超音波ビームがエレベーション方向Ｙにフォーカスされ、超音波ビームのエレベーション方向Ｙの幅が絞り込まれ、分解能が向上することで、より高精細な超音波画像を生成することができる。このとき、双方の第３導電部３２が互いに等しいサイズを有すると共に、互いに等しい音響インピーダンスを有することで、さらに高精度に超音波ビームをエレベーション方向Ｙにフォーカスすることが可能となる。
実施の形態２
　図１３および図１４に、実施の形態２に係る超音波探触子の構成を示す。この超音波探触子は、図１および図２に示した実施の形態１の超音波探触子において、互いに隣り合う音響整合部３の第３導電部３２の間の隙間に導電性充填材５を充填する代わりに、エレベーション方向における複数の第３導電部３２の側面に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１１を接合することにより、複数の第３導電部３２を電気的に接続したものである。複数の第３導電部３２と第４導電部１１とにより、複数の圧電素子２にまたがり且つ圧電素子２を構成する積層体の積層方向に単層の構造を有する共通化導電部１２が形成されている。そして、複数の圧電素子２の第２導電部２３と共通化導電部１２によって、複数の圧電素子２に共通する共通電極が形成されている。
　なお、図１５に示されるように、互いに隣り合う圧電素子２の間および互いに隣り合う音響整合部３の間には、絶縁性充填材４Ａが充填され、これにより、複数の圧電素子２の位置および複数の音響整合部３の位置が固定されている。
　実施の形態２の超音波探触子は、実施の形態１の超音波探触子と同様に、図５～７に示したように、第２導電層１２３が音響整合層１３１および第３導電層１３２により覆われた状態でダイシングすることにより、配列方向Ｘに沿ってアレイ状に配列された複数の複合積層体９を形成した後、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に絶縁性充填材４Ａを充填し、さらに、エレベーション方向における複数の第３導電部３２の側面に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１１を接合することで製造することができる。
　したがって、複数の圧電素子２がダイシングのダメージから保護され、圧電素子２のピッチＰ１を小さくしても、感度が低下することを防止することが可能となる。
　なお、第４導電部１１は、例えばエレベーション方向における複数の第３導電部３２の側面に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる帯状に導電ペーストを塗布し、加熱等により導電ペーストを硬化させることで形成することができる。
　また、圧電素子２を構成する積層体の積層方向において、単層構造の共通化導電部１２の厚さ、すなわち、第３導電部３２の厚さが、圧電体部２１の共振周波数の超音波が第３導電部３２中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有するように構成すれば、共振条件を満たすことができるため、好ましい。
　さらに、単層構造の共通化導電部１２の厚さ、すなわち、音響整合部３の第３導電部３２の厚さと、音響整合部３の主要部３１の厚さが略同一の値を有することで、それぞれの音響整合部３の全体を共振条件が満たされるように構成しやすくなるため、好ましい。
　なお、実施の形態２においても、図９および図１０に示した超音波探触子と同様に、第３導電部３２の上に、絶縁部１０を配置することもでき、これにより、圧電素子２から被検体に向かって段階的に音響インピーダンスが低くなる層構造を形成することができる。
　また、図１１および図１２に示した超音波探触子と同様に、音響整合部３の第３導電部３２を、圧電素子２の第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面にそれぞれ配置し、圧電素子２のエレベーション方向Ｙの両端部にそれぞれ単層構造の共通化導電部１２を形成することもできる。これにより、第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面がそれぞれ第３導電部３２により覆われ、複数の圧電素子２の耐衝撃性が向上する。また、音響整合部３の主要部３１よりも両側の第３導電部３２における送信音圧および受信音圧が小さくなるように、主要部３１と双方の第３導電部３２を構成することにより、超音波ビームをエレベーション方向Ｙにフォーカスして、より高精細な超音波画像を生成することができる。このとき、双方の第３導電部３２が互いに等しいサイズを有すると共に、互いに等しい音響インピーダンスを有することで、さらに高精度に超音波ビームをエレベーション方向Ｙにフォーカスすることが可能となる。
実施の形態３
　図１６および図１７に、実施の形態３に係る超音波探触子の構成を示す。この超音波探触子は、図１３および図１４に示した実施の形態２の超音波探触子において、複数の第３導電部３２のエレベーション方向の側面に第４導電部１１を接合する代わりに、複数の第３導電部３２の上面、すなわち、圧電素子２を構成する積層体の積層方向における複数の第３導電部３２の表面上に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することにより、複数の第３導電部３２を電気的に接続したものである。
　図１８に示されるように、複数の第３導電部３２と第４導電部１３とにより、複数の圧電素子２にまたがり且つ圧電素子２を構成する積層体の積層方向に積層された２層の構造を有する共通化導電部１４が形成されている。そして、複数の圧電素子２の第２導電部２３と共通化導電部１４によって、複数の圧電素子２に共通する共通電極が形成されている。
　実施の形態３の超音波探触子は、実施の形態１の超音波探触子と同様に、図５～７に示したように、第２導電層１２３が音響整合層１３１および第３導電層１３２により覆われた状態でダイシングすることにより、配列方向Ｘに沿ってアレイ状に配列された複数の複合積層体９を形成した後、図１９および図２０に示されるように、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に絶縁性充填材４Ａを充填し、さらに、複数の第３導電部３２の上面に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することで、図１７のように製造することができる。
　したがって、複数の圧電素子２がダイシングのダメージから保護され、圧電素子２のピッチＰ１を小さくしても、感度が低下することを防止することが可能となる。
　なお、第４導電部１３は、導電性の粒子を樹脂等の絶縁材料に分散させた導電ペーストを複数の第３導電部３２の上面に塗布し、加熱等により導電ペーストを硬化させることで形成することができる。
　複数の第３導電部３２の上面に配置される第４導電部１３は、第３導電部３２の音響インピーダンスより小さく、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有することが好ましい。
　圧電素子２を構成する積層体の積層方向において、第３導電部３２の厚さが、圧電体部２１の共振周波数の超音波が第３導電部３２中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有し、且つ、第４導電部１３の厚さが、圧電体部２１の共振周波数の超音波が第３導電部３２中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有するように構成すれば、共振条件を満たすことができるため、好ましい。
　また、２層構造の共通化導電部１４の全体の厚さが、圧電体部２１の共振周波数の超音波が共通化導電部１４中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有するように構成することによっても、共振条件を満たすことができるため、好ましい。
　さらに、２層構造の共通化導電部１４の全体の厚さと、音響整合部３の主要部３１の厚さが略同一の値を有することで、それぞれの音響整合部３の全体を共振条件が満たされるように構成しやすくなるため、好ましい。
　なお、図２１に示されるように、第４導電部１３の上に、絶縁部１０を配置することもできる。絶縁部１０を、第４導電部１３の音響インピーダンスよりも低く、且つ、被検体の音響インピーダンスより大きい値の音響インピーダンスを有する絶縁材料により形成すれば、圧電素子２から被検体に向かって段階的に音響インピーダンスが低くなる層構造を形成することができる。
　例えば、第３導電部３２を、１４．８Mraylの音響インピーダンスを有する高濃度のＡｇ（銀）ペーストを用いて形成し、第４導電部１３を、４．２５Mraylの音響インピーダンスを有する比較的低濃度のＡｇペーストを用いて形成し、絶縁部１０を、１．８５Mraylの音響インピーダンスを有するエポキシ樹脂等の樹脂材料から形成することができる。なお、１Mrayl＝１０６ｋｇ・ｍ－２・ｓ－１である。
　また、Ａｇよりも低密度のＣｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃ（炭素）等の粒子が樹脂等の絶縁材料に分散された導電ペーストを用いて第４導電部１３を形成することもできる。
　さらに、第３導電部３２を、圧電素子２を構成する積層体の積層方向に積層された複数の導電層により構成することもできる。例えば、図２２に示される超音波探触子においては、第３導電部３２が、圧電素子２の第２導電部２３の上面に接合される第１層３２１と、第１層３２１の上面に接合される第２層３２２からなる２層の積層構造を有している。このように第３導電部３２を複数層の積層構造とすることで、圧電素子２から被検体に向かって、音響インピーダンスが滑らかに低くなる層構造が形成され、より効率よく超音波を送受信することが可能となる。
　例えば、第３導電部３２の第１層３２１を、２０．６Mraylの音響インピーダンスを有する高密度媒質のペーストを用いて形成し、第３導電部３２の第２層３２２を、７．５１Mraylの音響インピーダンスを有する高濃度のＡｇペーストを用いて形成し、第４導電部１３を、２．７４Mraylの音響インピーダンスを有する比較的低濃度のＡｇペーストを用いて形成し、絶縁部１０を、１．６６Mraylの音響インピーダンスを有するエポキシ樹脂等の樹脂材料から形成することができる。
　第３導電部３２の第１層３２１の形成材料となる高密度媒質のペーストとしては、Ａｕ、Ｐｔ（プラチナ）等の貴金属の粒子が樹脂等の絶縁材料に分散された導電ペーストの利用が可能である。また、第４導電部１３は、Ａｇよりも低密度のＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃ等の粒子が樹脂等の絶縁材料に分散された導電ペーストを用いて形成することもできる。
　また、第３導電部３２を単一の層とし、第４導電部１３を複数層としても、同様にして、音響インピーダンスが滑らかに低くなる層構造を形成することができる。例えば、第３導電部３２を、２０．６Mraylの音響インピーダンスを有する高密度媒質のペーストを用いて形成し、第４導電部１３を、第３導電部３２に接合され且つ７．５１Mraylの音響インピーダンスを有する高濃度のＡｇペーストによる第１層と、第１層に接合され且つ２．７４Mraylの音響インピーダンスを有する比較的低濃度のＡｇペーストによる第２層からなる２層の積層構造とし、絶縁部１０を、１．６６Mraylの音響インピーダンスを有するエポキシ樹脂等の樹脂材料から形成することができる。
　同様にして、複数層の積層構造を有する第３導電部３２の上に、複数層の積層構造を有する第４導電部１３を形成することもできる。
　また、図１１および図１２に示した超音波探触子と同様に、音響整合部３の第３導電部３２を、圧電素子２の第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面にそれぞれ配置し、圧電素子２のエレベーション方向Ｙの両端部にそれぞれ２層構造の共通化導電部１４を形成することもできる。これにより、第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面がそれぞれ共通化導電部１４により覆われ、複数の圧電素子２の耐衝撃性が向上する。また、音響整合部３の主要部３１よりも両側の共通化導電部１４における送信音圧および受信音圧が小さくなるように、主要部３１と双方の共通化導電部１４を構成することにより、超音波ビームをエレベーション方向Ｙにフォーカスして、より高精細な超音波画像を生成することができる。このとき、エレベーション方向Ｙの両端部の共通化導電部１４が互いに等しいサイズを有すると共に、互いに等しい音響インピーダンスを有することで、さらに高精度に超音波ビームをエレベーション方向Ｙにフォーカスすることが可能となる。
実施の形態４
　図２３および図２４に、実施の形態４に係る超音波探触子の構成を示す。この超音波探触子は、図１６および図１７に示した実施の形態３の超音波探触子において、複数の第３導電部３２が、それぞれ、配列方向Ｘに延びる切り欠き部３２Ａを有し、複数の第３導電部３２の切り欠き部３２Ａの上に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することにより、複数の第３導電部３２を電気的に接続したものである。
　切り欠き部３２Ａは、それぞれの第３導電部３２のエレベーション方向Ｙの端部に、圧電素子２を構成する積層体の積層方向に突出する壁部３２Ｂが形成されるように切り欠かれている。
　このように、複数の第３導電部３２に形成された切り欠き部３２Ａの上に第４導電部１３を配置しても、複数の第３導電部３２と第４導電部１３とにより、複数の圧電素子２にまたがり且つ圧電素子２を構成する積層体の積層方向に積層された２層の構造を有する共通化導電部１４が形成され、複数の圧電素子２の第２導電部２３と共通化導電部１４によって、複数の圧電素子２に共通する共通電極が形成される。
　実施の形態４の超音波探触子は、実施の形態１の超音波探触子と同様に、図５～７に示したように、第２導電層１２３が音響整合層１３１および第３導電層１３２により覆われた状態でダイシングすることにより、配列方向Ｘに沿ってアレイ状に配列された複数の複合積層体９を形成した後、図２５および図２６に示されるように、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に絶縁性充填材４Ａを充填し、さらに、複数の第３導電部３２の上面に、配列方向Ｘに延びる切り欠き部３２Ａを形成して、それぞれの第３導電部３２のエレベーション方向Ｙの端部に壁部３２Ｂを形成し、複数の第３導電部３２の切り欠き部３２Ａの上に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することで、図２４のように製造することができる。
　したがって、複数の圧電素子２がダイシングのダメージから保護され、圧電素子２のピッチＰ１を小さくしても、感度が低下することを防止することが可能となる。
　なお、複数の第３導電部３２の切り欠き部３２Ａは、設定された幅を有する図示しない切削具により、複数の第３導電部３２の上面を配列方向Ｘに複数回切削することで形成することができる。このとき、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に絶縁性充填材４Ａが充填されているので、絶縁性充填材４Ａにも切り欠き部とエレベーション方向Ｙの端部の壁部が形成され、第３導電部３２の切り欠き部３２Ａと絶縁性充填材４Ａの切り欠き部が配列方向Ｘに連なって延びると共に第３導電部３２の壁部３２Ｂと絶縁性充填材４Ａの壁部が配列方向Ｘに連なって延びることとなる。
　このため、第４導電部１３を作製する際に、第３導電部３２の切り欠き部３２Ａと絶縁性充填材４Ａの切り欠き部に導電ペーストを塗布しても、配列方向Ｘに連なって延びる第３導電部３２の壁部３２Ｂと絶縁性充填材４Ａの壁部により、導電ペーストがエレベーション方向Ｙの端部から圧電素子２に向けて液垂れすることが防止される。したがって、導電ペーストの液垂れに起因して共通電極が圧電素子２の第１導電部２２に短絡することを防止することができる。
　また、複数の第３導電部３２の上面に切り欠き部３２Ａを形成するため、第３導電部３２の上面が変質したり、第３導電部３２の上面に汚れが付着していても、切り欠き部３２Ａを形成する際に、これらの変質部分および汚れが除去され、切り欠き部３２Ａの表面が活性化する。このため、第３導電部３２に対する第４導電部１３の電気接続性および接合性が向上し、信頼性の高い超音波探触子が実現される。
　なお、実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、第３導電部３２および第４導電部１３の一方、あるいは、第３導電部３２と第４導電部１３の双方を、複数層の積層構造とすることができる。
　また、図９および図１０に示した超音波探触子と同様に、第４導電部１３の上に、絶縁部１０を配置することもできる。
　さらに、図１１および図１２に示した超音波探触子と同様に、音響整合部３の第３導電部３２を、圧電素子２の第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面にそれぞれ配置し、圧電素子２のエレベーション方向Ｙの両端部にそれぞれ２層構造の共通化導電部１４を形成することもできる。
実施の形態５
　図２７および図２８に、実施の形態５に係る超音波探触子の構成を示す。この超音波探触子は、図１６および図１７に示した実施の形態３の超音波探触子において、複数の第３導電部３２が、それぞれ、配列方向Ｘに延びる溝３２Ｃを有し、複数の第３導電部３２の溝３２Ｃの中に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することにより、複数の第３導電部３２を電気的に接続したものである。
　このように、複数の第３導電部３２に形成された溝３２Ｃの中に第４導電部１３を配置しても、複数の第３導電部３２と第４導電部１３とにより、複数の圧電素子２にまたがり且つ圧電素子２を構成する積層体の積層方向に積層された２層の構造を有する共通化導電部１４が形成され、複数の圧電素子２の第２導電部２３と共通化導電部１４によって、複数の圧電素子２に共通する共通電極が形成される。
　実施の形態５の超音波探触子は、実施の形態１の超音波探触子と同様に、図５～７に示したように、第２導電層１２３が音響整合層１３１および第３導電層１３２により覆われた状態でダイシングすることにより、配列方向Ｘに沿ってアレイ状に配列された複数の複合積層体９を形成した後、図２９および図３０に示されるように、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に絶縁性充填材４Ａを充填し、さらに、複数の第３導電部３２の上面に、配列方向Ｘに延びる溝３２Ｃを形成し、複数の第３導電部３２の溝３２Ｃの中に、複数の圧電素子２にまたがって配列方向Ｘに延びる第４導電部１３を接合することで製造することができる。
　したがって、複数の圧電素子２がダイシングのダメージから保護され、圧電素子２のピッチＰ１を小さくしても、感度が低下することを防止することが可能となる。
　なお、複数の第３導電部３２の溝３２Ｃは、設定された幅を有する図示しない切削具により、複数の第３導電部３２の上面を配列方向Ｘに少なくとも１回切削することで形成することができる。このため、複数の第３導電部３２の上面に切り欠き部３２Ａを形成する実施の形態４に比べて、より少ない工程数で容易に超音波探触子を製造することができる。
　また、溝３２Ｃを形成する際に、互いに隣り合う複合積層体９の隙間に充填されている絶縁性充填材４Ａにも溝が形成され、第３導電部３２の溝３２Ｃと絶縁性充填材４Ａの溝が配列方向Ｘに連なって延びることとなる。
　このため、第４導電部１３を作製する際に、第３導電部３２の溝３２Ｃと絶縁性充填材４Ａの溝に導電ペーストを塗布しても、導電ペーストがエレベーション方向Ｙの端部から圧電素子２に向けて液垂れすることが防止される。したがって、導電ペーストの液垂れに起因して共通電極が圧電素子２の第１導電部２２に短絡することを防止することができる。
　また、複数の第３導電部３２の上面に溝３２Ｃを形成するため、第３導電部３２の上面が変質したり、第３導電部３２の上面に汚れが付着していても、溝３２Ｃを形成する際に、これらの変質部分および汚れが除去され、溝３２Ｃの内壁面が活性化する。このため、第３導電部３２に対する第４導電部１３の電気接続性および接合性が向上し、信頼性の高い超音波探触子が実現される。
　なお、実施の形態５においても、実施の形態３と同様に、第３導電部３２および第４導電部１３の一方、あるいは、第３導電部３２と第４導電部１３の双方を、複数層の積層構造とすることができる。
　また、図９および図１０に示した超音波探触子と同様に、第４導電部１３の上に、絶縁部１０を配置することもできる。
　さらに、図１１および図１２に示した超音波探触子と同様に、音響整合部３の第３導電部３２を、圧電素子２の第２導電部２３のエレベーション方向Ｙの両端部の上面にそれぞれ配置し、圧電素子２のエレベーション方向Ｙの両端部にそれぞれ２層構造の共通化導電部１４を形成することもできる。
　なお、上記の実施の形態１～５において、第３導電部３２、第４導電部６、１１および１３を形成するために、導電性の粒子を絶縁材料に分散させた導電ペーストを用いたが、導電性の粒子として、球状、フレーク状（薄片状）、複数の突起を有する樹状等、各種の形状を有する粒子の使用が可能である。また、導電性の粒子の材質としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｐｔ、Ｃ（カーボン、グラファイトを含む）、Ｎｉ、Ａｌ等を用いることができる。
　さらに、導電性の粒子を分散させる絶縁材料としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料の他、低融点ガラスを用いることもできる。
　また、複数の導電性充填材５からなる第４導電部６以外の、第３導電部３２と第４導電部１１および１３については、導電ペーストを塗布して硬化させる代わりに、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ、Ｃｒ（クロム）、Ｃ、Ｎｉ、Ａｌ等の導電材料を用いて、スパッタ蒸着法、熱蒸着法、電解めっき法、無電解めっき法、焼き付け法等により形成することもできる。
　さらに、これら第３導電部３２と第４導電部１１および１３の形成材料として、ロッド状の導電体を有する導電シートを利用することも可能である。
　１　バッキング材、２　圧電素子、３　音響整合部、４Ａ，４Ｂ　絶縁性充填材、５　導電性充填材、６，１１，１３　第４導電部、７，１２，１４　共通化導電部、８　分離用溝、９　複合積層体、１０　絶縁部、２１　圧電体部、２２　第１導電部、２３　第２導電部、３１　主要部、３２　第３導電部、３２Ａ　切り欠き部、３２Ｂ　壁部、３２Ｃ　溝、１２１　圧電体層、１２２　第１導電層、１２３　第２導電層、１３１　音響整合層、１３２　第３導電層、３２１　第１層、３２２　第２層、Ｐ１　ピッチ、Ｘ　配列方向、Ｙ　エレベーション方向。

Claims (22)

  1. 　複数の圧電素子がバッキング材の上に配列方向に沿ってアレイ状に配列された超音波探触子であって、
    　前記複数の圧電素子は、それぞれ、前記バッキング材の表面上に第１導電部と圧電体部と第２導電部が順次積層された積層体からなり、
    　前記複数の圧電素子の前記第２導電部の上にそれぞれ配置された複数の音響整合部を有し、
    　前記複数の音響整合部のエレベーション方向の一部が、前記複数の圧電素子の前記第２導電部の上にそれぞれ接合された複数の第３導電部を含み、
    　前記複数の第３導電部を電気的に接続する第４導電部を有し、
    　前記複数の圧電素子の前記第２導電部と前記複数の第３導電部と前記第４導電部は、前記複数の圧電素子に共通する共通電極を形成する超音波探触子。
  2. 　前記複数の第３導電部と前記第４導電部は、前記複数の圧電素子にまたがり且つ前記積層体の積層方向に単層の構造を有する共通化導電部を形成している請求項１に記載の超音波探触子。
  3. 　前記第４導電部は、前記配列方向における前記複数の第３導電部のそれぞれの間に充填された複数の導電性充填材からなる請求項２に記載の超音波探触子。
  4. 　前記第４導電部は、前記複数の圧電素子にまたがって前記配列方向に延び且つエレベーション方向における前記複数の第３導電部の側面に接合されている請求項２に記載の超音波探触子。
  5. 　前記複数の第３導電部と前記第４導電部は、前記複数の圧電素子にまたがり且つ前記積層体の積層方向に積層された複数層の構造を有する共通化導電部を形成している請求項１に記載の超音波探触子。
  6. 　前記第４導電部は、前記複数の圧電素子にまたがって前記配列方向に延び且つ前記積層体の積層方向における前記複数の第３導電部の表面上に接合されている請求項５に記載の超音波探触子。
  7. 　前記複数の第３導電部は、それぞれ、前記積層体の積層方向に突出する壁部がエレベーション方向の端部に形成されるように切り欠かれた切り欠き部を有し、
    　前記第４導電部は、前記複数の第３導電部の前記切り欠き部の上に配置されている請求項６に記載の超音波探触子。
  8. 　前記複数の第３導電部は、それぞれ、前記配列方向に延びる溝を有し、
    　前記第４導電部は、前記複数の第３導電部の前記溝の中に配置されている請求項６に記載の超音波探触子。
  9. 　前記第４導電部は、前記積層体の積層方向に積層された複数層の積層構造を有する請求項６～８のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  10. 　前記第３導電部は、前記第４導電部よりも高い音響インピーダンスを有する請求項６～９のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  11. 　前記積層体の積層方向において、前記第３導電部の厚さは、前記圧電体部の共振周波数の超音波が前記第３導電部中を伝播する際の波長の略１／４の値を有し、且つ、前記第４導電部の厚さは、前記圧電体部の共振周波数の超音波が前記第４導電部中を伝播する際の波長の略１／４の値を有する請求項６～１０のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  12. 　前記積層体の積層方向において、前記共通化導電部の厚さは、前記圧電体部の共振周波数の超音波が前記共通化導電部中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有する請求項２～１０のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  13. 　前記第３導電部は、前記積層体の積層方向に積層された複数層の積層構造を有する請求項２～１２のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  14. 　前記複数の圧電素子に対応して前記共通化導電部の上に絶縁部がさらに配置され、
    　前記絶縁部は、前記共通化導電部よりも低い音響インピーダンスを有する請求項２～１３のいずれか１項に記載の超音波探触子。
  15. 　前記積層体の積層方向において、前記共通化導電部の厚さと、前記絶縁部の厚さが、それぞれ、前記圧電体部の共振周波数の超音波が前記共通化導電部中を伝播する際の平均波長の略１／４の値を有する請求項１４に記載の超音波探触子。
  16. 　前記共通化導電部は、前記複数の圧電素子の前記第２導電部のエレベーション方向の両端部の上にそれぞれ配置されている請求項２～１５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
  17. 　前記複数の圧電素子の前記第２導電部のエレベーション方向の両端部の上にそれぞれ配置された前記共通化導電部は、互いに等しいサイズおよび互いに等しい音響インピーダンスを有する請求項１６に記載の超音波探触子。
  18. 　前記積層体の積層方向において、前記共通化導電部の厚さと、前記音響整合部のうち前記第３導電部以外の部分の厚さが略同等の値を有する請求項２～１７のいずれか一項に記載の超音波探触子。
  19. 　複数の圧電素子がバッキング材の上に配列方向に沿ってアレイ状に配列された超音波探触子の製造方法であって、
    　前記バッキング材の表面上に第１導電層、圧電体層および第２導電層を順次積層形成する第１の工程と、
    　前記第２導電層の表面上にそれぞれ前記配列方向に延びる音響整合層および第３導電層を形成する第２の工程と、
    　前記第３導電層が延びる方向と交差する方向に沿うように且つ積層方向に前記第１導電層、前記圧電体層、前記第２導電層、前記音響整合層および前記第３導電層を設定されたピッチでダイシングすることにより前記配列方向に互いに分離された複数の複合積層体を形成する第３の工程と、
    　互いに分離されている前記複数の複合積層体の前記第３導電層を電気的に接続する第４導電部を形成する第４の工程と
    　を含み、前記複数の複合積層体の前記第２導電層および前記第３導電層と前記第４導電部により前記複数の圧電素子に共通する共通電極を形成する超音波探触子の製造方法。
  20. 　前記第４導電部は、前記配列方向における前記複数の複合積層体の前記第３導電層のそれぞれの間に導電性充填材を充填することにより形成される請求項１９に記載の超音波探触子の製造方法。
  21. 　前記第４導電部は、前記複数の圧電素子にまたがって前記配列方向に延び且つ前記複数の複合積層体の前記第３導電層に接合される請求項１９に記載の超音波探触子の製造方法。
  22. 　さらに、前記複数の複合積層体の間を絶縁性の充填材で充填する工程を含む請求項１９～２１のいずれか一項に記載の超音波探触子の製造方法。
PCT/JP2017/032679 2016-10-13 2017-09-11 超音波探触子および超音波探触子の製造方法 Ceased WO2018070159A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780062881.1A CN109804643B (zh) 2016-10-13 2017-09-11 超声波探头及超声波探头的制造方法
JP2018544707A JP6663031B2 (ja) 2016-10-13 2017-09-11 超音波探触子および超音波探触子の製造方法
EP17860917.8A EP3528511B1 (en) 2016-10-13 2017-09-11 Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe
US16/381,709 US11197655B2 (en) 2016-10-13 2019-04-11 Ultrasound probe and method of manufacturing ultrasound probe

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-201981 2016-10-13
JP2016201981 2016-10-13
JP2016-236599 2016-12-06
JP2016236599 2016-12-06

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/381,709 Continuation US11197655B2 (en) 2016-10-13 2019-04-11 Ultrasound probe and method of manufacturing ultrasound probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018070159A1 true WO2018070159A1 (ja) 2018-04-19

Family

ID=61905265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/032679 Ceased WO2018070159A1 (ja) 2016-10-13 2017-09-11 超音波探触子および超音波探触子の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11197655B2 (ja)
EP (1) EP3528511B1 (ja)
JP (1) JP6663031B2 (ja)
CN (1) CN109804643B (ja)
WO (1) WO2018070159A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022209772A1 (ja) 2021-04-01 2022-10-06 富士フイルム株式会社 超音波プローブ、超音波診断装置、及び超音波プローブの製造方法
US11468876B2 (en) * 2017-06-30 2022-10-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Acoustic matching layer

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102803133B1 (ko) * 2017-02-23 2025-05-07 삼성메디슨 주식회사 초음파 프로브
CN110227640B (zh) * 2019-06-18 2021-01-26 京东方科技集团股份有限公司 压电传感器组件及其制作方法以及显示面板
CN112438753B (zh) * 2019-09-05 2026-01-02 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声探头的声头及超声探头
CN110721891B (zh) * 2019-10-29 2021-11-05 深圳市索诺瑞科技有限公司 一种超声换能器加工方法
JP7573192B2 (ja) * 2020-04-03 2024-10-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 超音波送受波器並びに超音波流量計、超音波流速計、超音波濃度計、及び製造方法
CN113171117B (zh) * 2021-03-29 2022-12-23 聚融医疗科技(杭州)有限公司 一种在使用过程中阵元间距可调探头及其制备方法
CN119184735A (zh) * 2023-06-25 2024-12-27 华为技术有限公司 超声传感器及其制造方法、超声检测设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162839A (ja) * 1989-11-21 1991-07-12 Olympus Optical Co Ltd 超音波探触子
JPH09215095A (ja) 1996-02-07 1997-08-15 Toshiba Corp 超音波トランスジューサ及びその製造方法
JP2003230194A (ja) * 2002-12-20 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探触子
JP2007036642A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Aloka Co Ltd 超音波探触子及びその製造方法
JP2009152785A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Ueda Japan Radio Co Ltd 超音波探触子及びその製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3483174D1 (de) * 1983-06-07 1990-10-18 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Ultraschallsende mit einem absorbierenden traeger.
JPS60100950A (ja) * 1983-11-09 1985-06-04 松下電器産業株式会社 超音波探触子
US5176140A (en) 1989-08-14 1993-01-05 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic probe
US6822374B1 (en) * 2000-11-15 2004-11-23 General Electric Company Multilayer piezoelectric structure with uniform electric field
JP2005340903A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Olympus Corp 超音波トランスデューサとその製造方法
CN101431941B (zh) 2006-04-28 2011-05-18 松下电器产业株式会社 超声波探头
JP4171038B2 (ja) 2006-10-31 2008-10-22 株式会社東芝 超音波プローブおよび超音波診断装置
US8319399B2 (en) * 2006-11-08 2012-11-27 Panasonic Corporation Ultrasound probe
JP4933392B2 (ja) * 2007-04-02 2012-05-16 富士フイルム株式会社 超音波探触子及びその製造方法
US7969068B2 (en) 2007-12-19 2011-06-28 Ueda Japan Radio Co., Ltd. Ultrasonic transducer with a retracted portion on a side surface of the piezoelectric layer
JP5132333B2 (ja) * 2008-01-22 2013-01-30 株式会社東芝 超音波探触子及び超音波探触子の製造方法
KR101737517B1 (ko) 2009-10-26 2017-05-19 삼성전자주식회사 보조도어를 구비한 냉장고 및 보조도어 제조방법
JP2012114713A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Toshiba Corp 超音波プローブ
JP5738671B2 (ja) * 2011-05-18 2015-06-24 株式会社東芝 超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波トランスデューサの製造方法
CN104586430B (zh) * 2015-01-19 2017-01-11 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 超声探头及其制造方法
JP5997796B2 (ja) * 2015-02-27 2016-09-28 株式会社日立製作所 超音波振動子ユニット
US12383230B2 (en) * 2018-11-21 2025-08-12 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Composite acoustic absorber for ultrasound transducer array
US10499509B1 (en) * 2018-12-31 2019-12-03 General Electric Company Methods and systems for a flexible circuit
GB2588218B (en) * 2019-10-17 2021-10-27 Darkvision Tech Ltd Acoustic transducer and method of manufacturing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162839A (ja) * 1989-11-21 1991-07-12 Olympus Optical Co Ltd 超音波探触子
JPH09215095A (ja) 1996-02-07 1997-08-15 Toshiba Corp 超音波トランスジューサ及びその製造方法
JP2003230194A (ja) * 2002-12-20 2003-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探触子
JP2007036642A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Aloka Co Ltd 超音波探触子及びその製造方法
JP2009152785A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Ueda Japan Radio Co Ltd 超音波探触子及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3528511A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11468876B2 (en) * 2017-06-30 2022-10-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Acoustic matching layer
WO2022209772A1 (ja) 2021-04-01 2022-10-06 富士フイルム株式会社 超音波プローブ、超音波診断装置、及び超音波プローブの製造方法
JPWO2022209772A1 (ja) * 2021-04-01 2022-10-06
JP7757393B2 (ja) 2021-04-01 2025-10-21 富士フイルム株式会社 超音波プローブ、超音波診断装置、及び超音波プローブの製造方法
US12458323B2 (en) 2021-04-01 2025-11-04 Fujifilm Corporation Ultrasound probe, ultrasound diagnostic apparatus, and manufacturing method of ultrasound probe

Also Published As

Publication number Publication date
EP3528511A1 (en) 2019-08-21
CN109804643B (zh) 2021-02-19
US20190231310A1 (en) 2019-08-01
US11197655B2 (en) 2021-12-14
CN109804643A (zh) 2019-05-24
JP6663031B2 (ja) 2020-03-11
EP3528511A4 (en) 2019-10-09
EP3528511B1 (en) 2025-01-08
JPWO2018070159A1 (ja) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6663031B2 (ja) 超音波探触子および超音波探触子の製造方法
CN101536545B (zh) 超声波探头
JP4933392B2 (ja) 超音波探触子及びその製造方法
US7288069B2 (en) Ultrasonic probe and method of manufacturing the same
CN102497938B (zh) 带有整体的电连接的超声波成像转换器声学叠层
JP5738671B2 (ja) 超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波トランスデューサの製造方法
JP4778003B2 (ja) 積層型超音波トランスデューサ及びその製造方法
JP5095593B2 (ja) 超音波探触子及びその製造方法
CN102068276A (zh) 超声波探头
JP2010220216A (ja) 超音波診断装置用プローブ及びその製造方法
US20080238259A1 (en) Ultrasonic probe and production method thereof
JP2009503990A5 (ja)
JP2010214116A (ja) 超音波診断装置用プローブ及びその製造方法
US11806191B2 (en) Phased array transducers and wafer scale manufacturing for making the same
JP2009505468A (ja) ポリエチレン第三整合層を備える広帯域マトリックストランスデューサ
JP2009072349A (ja) 超音波トランスデューサ及びその製造方法、並びに、超音波探触子
JP2005210245A (ja) 超音波プローブ
JP5462077B2 (ja) 振動子および超音波探触子
US20240326093A1 (en) Ultrasound probe
KR20140134056A (ko) 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법
JP3280677B2 (ja) 超音波プローブおよびその製造方法
KR20150073056A (ko) 초음파 진단장치 및 초음파 진단장치의 제조방법
JP2007142555A (ja) 超音波プローブ及び超音波診断装置
JP2019168240A (ja) 積層型超音波トランスデューサ及び超音波検査装置
JP5530994B2 (ja) 超音波探触子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17860917

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018544707

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017860917

Country of ref document: EP

Effective date: 20190513