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JP2002514874A - トランスデューサ基材及びその取付け方法 - Google Patents

トランスデューサ基材及びその取付け方法

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Publication number
JP2002514874A
JP2002514874A JP2000547815A JP2000547815A JP2002514874A JP 2002514874 A JP2002514874 A JP 2002514874A JP 2000547815 A JP2000547815 A JP 2000547815A JP 2000547815 A JP2000547815 A JP 2000547815A JP 2002514874 A JP2002514874 A JP 2002514874A
Authority
JP
Japan
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substrate
transducer
mixture
epoxy resin
layer
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.)
Pending
Application number
JP2000547815A
Other languages
English (en)
Inventor
ドン・エス・ママイェック
デニス・メンドーサ
ベイホ・スオルサ
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.)
Boston Scientific Limited
Original Assignee
Boston Scientific Limited
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 Boston Scientific Limited filed Critical Boston Scientific Limited
Publication of JP2002514874A publication Critical patent/JP2002514874A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 トランスデューサ用の基材は、タングステン粒子と銀粒子とを含む粘着性エポキシ樹脂とを備える。基材をトランスデューサに取付ける方法は、エポキシ樹脂とタングステン粒子と銀粒子との混合物を圧電材料層を含むモールドの中に注入するステップと、混合物を脱ガス処理するステップと、混合物が乾燥するまで混合物を略１気圧で硬化処理するステップとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスデューサの分野に関し、特に、トランスデューサ基材及び
トランスデューサに対する基材の取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスデューサは、超音波技術及び電気音響技術において幅広い応用が
見出されている。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電材料の
存在によって特徴づけられているように、これらのデバイスは、固体中の圧電効
果によって、電気信号を超音波の波に変換し、そして、その逆の変換を行なう。
この効果は、トランスデューサ及びそれらの製造の技術においてよく知られてい
る。圧電材料は、応力の負荷された状態で電荷を示す材料である。閉回路がその
ような材料の表面上の電極に対して取り付けられたならば、応力に比例した電荷
の流れが観察される。トランスデューサは圧電要素を含み、必要であるならば、
音響インピーダンス整合層すなわち複合の整合層、及び音響的に吸収する基材を
含む。
【０００３】 トランスデューサは従来の方法に従って製造される。このように、薄い圧電ト
ランスデューサ要素は、例えばクロム層への金メッキのような導電性被覆物でそ
の２つの表面上に金属被覆される。圧電要素の厚さは、音波の周波数の関数であ
る。圧電要素の１つの表面は、音響インピーダンス整合層、又は、好ましくは、
複合の整合層で被覆することができる。基層は圧電要素の裏面に取付けられる。
基層材料は、圧電要素が整合層と基材との間に存するように、モールドによって
所定位置に配列される。導電性材料からなる整合層は、圧電要素の音響インピー
ダンスとトランスデューサ（すなわち、その全面）の対象物との間を結合する役
割を果たす。個々の圧電トランスデューサは、整合材料層/圧電材料から機械加
工される。
【０００４】 理想的な特徴をした圧電トランスデューサは、１００％の超音波放射をトラン
スデューサの前面に伝えて、超音波を裏面に伝えない。したがって、基材として
高減衰材料を用いることが好ましい。従来の基材は、音響吸収材として作用する
ことがその技術分野で知られた、例えば、タングステンを含むカプセル型ソフト
ゲルである。従来の取付け方法によれば、基材は約１２０００psiまで加圧され
る。加圧は、過剰なゲルを絞り出し、高タングステン濃度の高密度のカプセル化
ゲルを生じさせる。しかしながら、タングステン濃度が基材にわたってタングス
テン粒子の間を直列接触を維持するために十分ではないために、加圧されていて
も、ロットからロットまでの、又は所定のロット内で導電性が不確実になる。
【０００５】 導電性を高めるために、銀の薄片が基材に加えられる。しかしながら、相対的
に非粘着材であるゲルは、圧電層を基層に対して取り付ける際に、通常、有効で
はない。したがって、高い割合の個々のトランスデューサは、その上面が製造過
程の間にはずされるので、製造歩留まりが低下する。さらに、加圧によって、所
定の基材にわたって不確実な密度になる。したがって、音響インピーダンス（密
度と音速との積）が基材を通じて変化して、個々のトランスデューサが大きなば
らつきを有することとなる。さらに、基材の加圧は長い硬化時間を必要とする。
このように、歩留まりを改善し、製造時間を低減し、有用なトランスデューサを
生み出す、基材及びその取付けプロセスに対する必要性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、歩留まりを改善し、製造時間を低減し、有用なトランスデューサを
生み出す基材及びその取付けプロセスに関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
これらの目的のために、トランスデューサ基材は、薄片又は粉体のタングステ
ン粒子又は銀粒子が配置された粘着性のエポキシ接着樹脂を含む。取付け方法は
、エポキシ樹脂とタングステン粒子と銀粒子との混合物を圧電材料層を含むモー
ルドの中に注入するステップと、混合物を脱ガスするステップと、混合物を所定
時間硬化させるステップとを含む。好ましくは、混合物は大略１気圧の大気圧で
硬化される。好ましくは、混合物は、２４時間より短い時間、硬化される。
【０００８】 したがって、本発明の目的は、トランスデューサの効率を高めるトランスデュ
ーサ基材及びその取付け方法を提供することである。本発明のこれらの目的及び
他の目的、特徴、見地、並びに利点は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照し
ながら、より理解されるようになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、圧電トランスデューサのロット、すなわち「サンドイッチ
体」１０は、モールド１２に注入されることによって作成される。トランスデュ
ーササンドイッチ体１０は、一般に、少なくとも３つの要素、すなわち圧電材料
層１４、音響インピーダンス整合層１６及び基材層１８を含む。基材１８はモー
ルド１２において圧電材料１４上に位置している。圧電材料１４は、音響インピ
ーダンス整合層１６上に位置するとともにモールド１２における基材１８下に位
置している。圧電材料１４の境界面は、それぞれ、薄い金属被覆物１３で覆われ
ている。
【００１０】 好ましい実施形態において、トランスデューササンドイッチ体１０は、３つの
層１４，１６，１８にわたって導電性である。しかしながら、代りに、トランス
デューササンドイッチ体１０が非導電性材料からなるようにできることは理解さ
れるべきである。同様に、サンドイッチ体１０は、必ずしも、圧電トランスデュ
ーササンドイッチ体として作られている必要がない。代りの材料は、圧電層１４
の製造プロセスにおいて置き換えることができる。しかしながら、ここに記載し
た好ましい実施形態において、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）１４の
ような圧電材料が用いられる。
【００１１】 好ましくは、モールド１２内に配置する前に、金メッキ又はニッケル上への金
メッキのような金属被覆物１３でＰＺＴ層１４の両面が被覆されている。本出願
と同日出願された本願に十分に組み込まれた、関連の米国特許出願番号（まだ譲
渡されていない、リオン・アンド・リオンの事件整理番号２２４/１５７）で整
合層をトランスデューサに取付ける方法というタイトルの出願に開示され記載さ
れた好ましい方法によれば、整合層１６が金属被覆されたＰＺＴ層１４に対して
取付けられる。好ましい実施形態において、整合層１６がＰＺＴ層１４に接着さ
れたあと、層の組合せ１４，１６が、整合層１６を下にした状態でモールド１２
に配置される。基材層１８はＰＺＴ層１４の上面でモールド１２に注入され、脱
ガスされ、乾燥されて自然に硬化される。他の実施形態において、ＰＺＴ/基材
１４，１８を形成したあとに、整合層が取付けられる。
【００１２】 好ましい実施形態において、トランスデューササンドイッチ体１０は、加圧す
ることなくモールド１２中で乾燥することができる。このように、基材１８は、
通常の１気圧、すなわち大略１４.７ポンド・インチ-2（psi）で硬化する。大気
圧下での乾燥時間は、１日より少なく、通常、１６時間以下である。一旦、乾燥
すると、サンドイッチ体１０は、モールド１２から取り除かれ、図２に示すよう
にひっくり返される。個々のトランスデューサ２０，２２（簡略化のために２つ
だけが示されているが、ロット１０が、通常、もっと多くのものを生成すること
を理解すべきである）は、サンドイッチ体１０の上面、すなわちＰＺＴ/機械加
工層１６の側をスタンプすなわち機械加工して、「ワッフル」を生成する。
【００１３】 好ましい実施形態において、基材１８は、粘着性のエポキシ樹脂からなる。好
ましい基材１８は、エポキシ樹脂中に混合されたタングステン粒子及び銀粒子を
含む。ある実施形態において、銀粒子は薄片である。他の実施形態において、銀
粉体が使用される。タングステン粒子は基材１８の特徴的なインピーダンスを変
える。ある実施形態において、タングステン粒子の２つのサイズ、すなわち大略
５５ミクロン及び６.６ミクロンの直径が使用され、約２０ミクロンの直径の銀
薄片が使用される。好ましくは、樹脂材料に対するタングステン粒子の割合は大
略４０％であり、樹脂材料に対する銀薄片の割合は大略５０％である。さらに、
例えば、銅のような他の導電性金属の薄片又は粒子は、銀と代替することができ
る。
【００１４】 エポキシ樹脂中の銀薄片の存在によって、基材１８にわたって確実な導電性が
付与され、トランスデューササンドイッチ体１０の作成の間、基材混合物１８を
加圧することによって、導電性を高める必要性が緩和される。しかしながら、加
圧処理がないときには、より高い割合の樹脂が硬化後に基材１８に残る。しかし
、ここに開示した好ましい実施形態において、粘着性のエポキシ樹脂が用いられ
る。柔軟なカプセル型ゲルとは対照的に、エポキシ樹脂は、乾燥又は硬化時にお
いて、ＰＺＴ表面１４と基材１８との間でより強い接着を形成する。少ない方の
個々のトランスデューサが各サンドイッチ体１０からなくなる。
【００１５】 加圧なしでサンドイッチ体１０を硬化することは、圧力下で硬化する場合より
１４〜１６倍の時間がかかる。さらに、サンドイッチ体１０を圧力下で硬化する
ことは、図３に示したように、所定のサンドイッチ体１０にわたる基材１８の音
響インピーダンスを変化させることができる。基材１８の中央２４ｄにおける音
響インピーダンスは、同心リング２４ｃにおける音響インピーダンスと異なって
いる。それは、より大径の同心リング２４ｂにおける音響インピーダンスと異な
っている。それは、基材１８の縁２４ａにおける音響インピーダンスと異なって
いる。密度×音速として定義され、×１０6Ｒａｙｌｓ、ＭＲａｙｌｓ、又は×
１０6ｋｇ・秒-1・ｍ-2で測定される音響インピーダンスは、超音波圧電トラン
スデューサの基本的な設計特性である。このように、基材１８の中央２４ｄから
できたトランスデューサ２６と基材１８の縁２４ａからできたトランスデューサ
２０とは、基材１８が作成時に加圧されたならば、大きくばらついた動作特性を
有する。ある実施形態において、トランスデューサは基材１８からスタンプされ
ている。他の実施形態において、トランスデューサは基材１８から機械加工され
ている。
【００１６】 上述したように、粘着性エポキシ樹脂中に銀薄片を使用することは、導電性や
サンドイッチ体１０当りの製造歩留まりを犠牲にすることなく、モールド１２中
で乾燥するときに基材１８を加圧することを不要にする。加圧がないと、製造処
理量を促進するとともに所定のサンドイッチ体１０に対する設計確実性を改良す
るだけでなく、トランスデューサの効率を向上する。図４に示したように、音波
２８,３０は、リード端子３６，３８を経てＰＺＴ層１４にわたって電気信号３
４の印加によってトランスデューサ３２のＰＺＴ層１４に伝わり始める。波２８
，３０が反対方向に伝わり、波２８がトランスデューサ３２の背後に向かって伝
わり、波３０がトランスデューサ３２の前面に向かって伝わる。トランスデュー
サ３２の前面には、整合層１６と接触状態にある目標物すなわち組織４０がある
。その組織は、通常、大略１.５ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する。
整合層１６は、好ましくは約６ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを示すように
設計されている。ＰＺＴ層１４は、好ましくは大略３３ＭＲａｙｌｓの音響イン
ピーダンスを有する。加圧して硬化処理するならば、基材１８は通常約２０ＭＲ
ａｙｌｓの音響インピーダンスを達成する。しかしながら、乾燥処理の間に加圧
がないとき、基材１８は大略７.５ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有する
。超音波４２が伝わる１対の隣接媒体の音響インピーダンスがより接近すればす
るほど、波４２が２つの媒体間の境界を横切るときに反射される波４２の部分４
４が小さくなることが知られている。トランスデューサ３２において、音圧波の
全てがトランスデューサ３２の前面に向かって伝わることが理想的に好ましい。
加圧なしで作成されたトランスデューサ３２は、通常、作成中に加圧されたトラ
ンスデューサより効率的である。
【００１７】 図５に示すように、個々の、導電性の圧電トランスデューサ３２は、好ましく
は、遠位ハウジング４６を含む。整合層１６がトランスデューサ３２の前面、す
なわち目標物（不図示）にねらいを定めたトランスデューサの面、に面するよう
に、ハウジング４６はトランスデューサ材料を保持する。ＰＺＴ層１４は整合層
１６と基材層１８との間に存する。遠位ハウジング４６は例えばステンレス鋼か
らなる。第１リード線４８が整合層１６に接続され、第２リード線５０がハウジ
ング４６に接続されている。リード線４８，５０は伝送線（不図示）に取付けら
れ、好ましい実施形態において、電気信号が第１リード線４８から整合層１６、
ＰＺＴ層１４、基材１８及び遠位ハウジング４６を通って、第２リード線５０ま
で伝えられる。ある実施形態において、ハウジング４６は正面から背面まで大略
０.０２９インチである。
【００１８】 図６は、圧電トランスデューサ３２の他の好ましい実施形態を示している。図
６の遠位ハウジング４６が導電性である必要はない。したがって、リード線５０
は、基材層１８の表面に直接に接続されている。そして、リード線５０は、第１
リード線４８と共に、遠位ハウジング４６を通り抜ける。そのような実施形態に
おいて、基材層１８が導電性材料からなる必要がないし、整合層１６も導電性材
料からなる必要がない。
【００１９】 好ましい実施形態のみが記載されているが、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく様々に変形させることは当業者には明白であろう。したがって、本発明
は特許請求の範囲に係る発明を除いて制限されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トランスデューササンドイッチ体を形成するために使用された材
料を含むモールドの側断面図である。
【図２】 図１のモールド中で製造されたトランスデューササンドイッチ体
の斜視図である。
【図３】 図２のトランスデューササンドイッチ体の音響像を示す図である
。
【図４】 図２のトランスデューササンドイッチ体から機械加工されたトラ
ンスデューサのブロック図である。
【図５】 図４に示したトランスデューサの側断面図である。
【図６】 他の実施形態に係る、図４に示したトランスデューサの側断面図
である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月１９日（２０００．７．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 トランスデューサ基材及びその取付け方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、トランスデューサの分野に関し、特に、トランスデューサ基材及び
基材のトランスデューサへの取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 圧電トランスデューサは、超音波技術及び電気音響技術において幅広い応用が
見出されている。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電材料の
存在によって特徴づけられているように、これらのデバイスは、固体中の圧電性
効果によって、電気信号を超音波の波に変換し、そして、その逆の変換を行なう
。この効果は、トランスデューサ及びそれらの製造の技術においてよく知られて
いる。圧電材料は、応力の負荷された状態で電荷を示す材料である。閉回路がそ
のような材料の表面上の電極に対して取り付けられたならば、応力に比例した電
荷の流れが観察される。トランスデューサは圧電要素を含み、必要であるならば
、音響インピーダンス整合層すなわち複合の整合層、及び音響的に吸収する基材
を含む。
【０００３】 トランスデューサは従来の方法に従って製造される。このように、薄い圧電ト
ランスデューサ要素は、例えばクロム層への金メッキのような導電性被覆物でそ
の２つの表面上に金属被覆される。圧電要素の厚さは、音波の周波数の関数であ
る。圧電要素の１つの表面は、音響インピーダンス整合層、又は、好ましくは、
複合の整合層で被覆することができる。基層は圧電要素の裏面に取付けられる。
基層材料は、圧電要素が整合層と基材との間に存するように、モールドによって
所定位置に配列される。導電性材料からなる整合層は、圧電要素の音響インピー
ダンスとトランスデューサ（すなわち、その全面）の対象物との間を結合する役
割を果たす。個々の圧電トランスデューサは、整合材料層/圧電材料から機械加
工される。
【０００４】 理想的な特徴をした圧電トランスデューサは、１００％の超音波放射をトラン
スデューサの前面に伝えて、超音波を裏面に伝えない。したがって、基材として
高減衰材料を用いることが好ましい。従来の基材は、音響吸収材として作用する
ことがその技術分野で知られた、例えば、タングステンを含むカプセル型ソフト
ゲルである。従来の取付け方法によれば、基材は約１２０００psi（８４５ｋｇ/
ｃｍ2）まで加圧される。加圧は、過剰なゲルを絞り出し、高タングステン濃度
の高密度のカプセル化ゲルを生じさせる。しかしながら、タングステン濃度が基
材にわたってタングステン粒子の間を直列接触を維持するために十分ではないた
めに、加圧されていても、ロットからロットまでの、又は所定のロット内で導電
性が不確実になる。
【０００５】 導電性を高めるために、銀の薄片が基材に加えられる。しかしながら、相対的
に非粘着材であるゲルは、圧電層を基層に対して取り付ける際に、通常、有効で
はない。したがって、高い割合の個々のトランスデューサは、その上面が製造過
程の間にはずされるので、製造歩留まりが低下する。さらに、加圧によって、所
定の基材にわたって不確実な密度になる。したがって、音響インピーダンス（密
度と音速との積）が基材を通じて変化して、個々のトランスデューサが大きなば
らつきを有することとなる。さらに、基材の加圧は長い硬化時間を必要とする。
このように、歩留まりを改善し、製造時間を低減し、有用なトランスデューサを
生み出す、基材及びその取付けプロセスに対する必要性がある。
【０００６】 ＧＢ−Ａ−１ ２６６ １４４は、銀の被覆されたガラス球とタングステン粉
を備えた導電性基材層を有する超音波トランスデューサを開示している。フィラ
ー/樹脂の混合物は、実質的に、銀の被覆されたガラス球の４０重量％からなる
。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 したがって、本発明の目的は、トランスデューサの効率を高めるトランスデュ
ーサ用基材及びトランスデューサに対する基材の取付け方法を提供することであ
る。
【０００８】 本発明によれば、このことは、請求項１、６、１１、又は１６によって達成さ
れる。さらに好ましい実施形態が従属項に規定されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】 本発明は、歩留まりを改善し、製造時間を低減し、有用なトランスデューサを
生み出す基材及びその取付けプロセスに関する。これらの目的のために、トラン
スデューサ基材は、薄片又は粉体のタングステン粒子又は銀粒子が配置された粘
着性のエポキシ接着樹脂を含む。取付け方法は、エポキシ樹脂とタングステン粒
子と銀粒子との混合物を圧電材料層を含むモールドの中に注入するステップと、
混合物を脱ガスするステップと、混合物を所定時間硬化させるステップとを含む
。好ましくは、混合物は大略１.０３ｋｇ/ｃｍ2の大気圧で硬化される。好まし
くは、混合物は、２４時間より短い時間、硬化される。
【００１０】 本発明の上記目的及び他の目的、特徴、見地、並びに利点は、以下の詳細な説
明及び添付図面を参照しながら、より理解されるようになるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】 図１に示すように、圧電トランスデューサのロット、すなわち「サンドイッチ
体」１０は、モールド１２中に注入されることによって作成される。トランスデ
ューササンドイッチ体１０は、一般に、少なくとも３つの要素、すなわち圧電材
料層１４、音響インピーダンス整合層１６及び基材層１８を含む。基材１８はモ
ールド１２において圧電材料１４上に位置している。圧電材料１４は、音響イン
ピーダンス整合層１６上に位置するとともにモールド１２における基材１８下に
位置している。圧電材料１４の境界面は、それぞれ、薄い金属被覆物１３で覆わ
れている。
【００１２】 好ましい実施形態において、トランスデューササンドイッチ体１０は、３つの
層１４，１６，１８にわたって導電性である。しかしながら、代りに、トランス
デューササンドイッチ体１０が非導電性材料からなるようにできることは理解さ
れるべきである。同様に、サンドイッチ体１０は、必ずしも、圧電トランスデュ
ーササンドイッチ体として作られている必要がない。代りの材料は、圧電層１４
の製造プロセスにおいて置き換えることができる。しかしながら、ここに記載し
た好ましい実施形態において、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）１４の
ような圧電材料が用いられる。
【００１３】 好ましくは、モールド１２内に配置する前に、金メッキ又はニッケル上への金
メッキのような金属被覆物１３でＰＺＴ層１４の両面が被覆されている。本出願
と同日出願された、関連の米国特許出願番号（まだ譲渡されていない、リオン・
アンド・リオンの事件整理番号２２４/１５７）で整合層をトランスデューサに
取付ける方法というタイトルの出願に開示され記載された好ましい方法によれば
、整合層１６が金属被覆されたＰＺＴ層１４に対して取付けられる。好ましい実
施形態において、整合層１６がＰＺＴ層１４に接着されたあと、層の組合せ１４
，１６が、整合層１６を下にした状態でモールド１２に配置される。基材層１８
はＰＺＴ層１４の上面でモールド１２に注入され、脱ガスされ、乾燥されて自然
に硬化される。他の実施形態において、ＰＺＴ/基材１４，１８を形成したあと
に、整合層が取付けられる。
【００１４】 好ましい実施形態において、トランスデューササンドイッチ体１０は、加圧す
ることなくモールド１２中で乾燥することができる。このように、基材１８は、
通常の１気圧、すなわち大略１４.７ポンド・インチ-2（psi）すなわち１.０３
ｋｇ/ｃｍ2で硬化する。大気圧下での乾燥時間は、１日より少なく、通常、１６
時間以下である。一旦、乾燥すると、サンドイッチ体１０は、モールド１２から
取り除かれ、図２に示すようにひっくり返される。個々のトランスデューサ２０
，２２（簡略化のために２つだけが示されているが、ロット１０が、通常、さら
に多くのものを生成することを理解すべきである）は、サンドイッチ体１０の上
面、すなわちＰＺＴ/機械加工層１６の側をスタンプすなわち機械加工して、「
ワッフル」を生成する。
【００１５】 本発明によれば、基材１８は、粘着性のエポキシ樹脂からなる。好ましい基材
１８は、エポキシ樹脂中に混合されたタングステン粒子及び銀粒子を含む。ある
実施形態において、銀粒子は薄片である。他の実施形態において、銀粉体が使用
される。タングステン粒子は基材１８の特徴的なインピーダンスを変える。ある
実施形態において、タングステン粒子の２つのサイズ、すなわち大略５５ミクロ
ン及び６.６ミクロンの直径が使用され、約２０ミクロンの直径の銀薄片が使用
される。好ましくは、樹脂材料に対するタングステン粒子の割合は大略４０％で
あり、樹脂材料に対する銀薄片の割合は大略５０％である。さらに、例えば、銅
のような他の導電性金属の薄片又は粒子は、銀と代替することができる。
【００１６】 エポキシ樹脂中の銀薄片の存在によって、基材１８にわたって確実な導電性が
付与され、トランスデューササンドイッチ体１０の作成の間、基材混合物１８を
加圧することによって、導電性を高める必要性が緩和される。しかしながら、加
圧処理がないときには、より高い割合の樹脂が硬化後に基材１８に残る。しかし
、ここに開示した好ましい実施形態において、粘着性のエポキシ樹脂が用いられ
る。柔軟なカプセル型ゲルとは対照的に、エポキシ樹脂は、乾燥又は硬化時にお
いて、ＰＺＴ表面１４と基材１８との間でより強い接着を形成する。少ない方の
個々のトランスデューサが各サンドイッチ体１０からなくなる。
【００１７】 加圧なしでサンドイッチ体１０を硬化することは、圧力下で硬化する場合より
１４〜１６倍の時間がかかる。さらに、サンドイッチ体１０を圧力下で硬化する
ことは、図３に示したように、所定のサンドイッチ体１０にわたる基材１８の音
響インピーダンスを変化させることができる。基材１８の中央２４ｄにおける音
響インピーダンスは、同心リング２４ｃにおける音響インピーダンスと異なって
いる。それは、より大径の同心リング２４ｂにおける音響インピーダンスと異な
っている。それは、基材１８の縁２４ａにおける音響インピーダンスと異なって
いる。密度×音速として定義され、×１０6Ｒａｙｌｓ、ＭＲａｙｌｓ、又は１
０6ｋｇ/ｍ2秒で測定される音響インピーダンスは、超音波圧電トランスデュー
サの基本的な設計特性である。このように、基材１８の中央２４ｄからできたト
ランスデューサ２６と基材１８の縁２４ａからできたトランスデューサ２０とは
、基材１８が作成時に加圧されたならば、大きくばらついた動作特性を有する。
ある実施形態において、トランスデューサは基材１８からスタンプされている。
他の実施形態において、トランスデューサは基材１８から機械加工されている。
【００１８】 上述したように、粘着性エポキシ樹脂中に銀薄片を使用することは、導電性や
サンドイッチ体１０当りの製造歩留まりを犠牲にすることなく、モールド１２中
で乾燥するときに基材１８を加圧することを不要にする。加圧がないと、製造処
理量を促進するとともに所定のサンドイッチ体１０に対する設計確実性を改良す
るだけでなく、トランスデューサの効率を向上する。図４に示したように、音波
２８,３０は、リード端子３６，３８を経てＰＺＴ層１４にわたって電気信号３
４の印加によってトランスデューサ３２のＰＺＴ層１４に伝わり始める。波２８
，３０が反対方向に伝わり、波２８がトランスデューサ３２の背後に向かって伝
わり、波３０がトランスデューサ３２の前面に向かって伝わる。トランスデュー
サ３２の前面には、整合層１６と接触状態にある目標物すなわち組織４０がある
。その組織は、通常、大略１.５×１０6ｋｇ/ｍ2秒の音響インピーダンスを有す
る。整合層１６は、好ましくは約６×１０6ｋｇ/ｍ2秒の音響インピーダンスを
示すように設計されている。ＰＺＴ層１４は、好ましくは大略３３×１０6ｋｇ/
ｍ2秒の音響インピーダンスを有する。加圧して硬化処理するならば、基材１８
は通常約２０×１０6ｋｇ/ｍ2秒の音響インピーダンスを達成する。しかしなが
ら、乾燥処理の間に加圧がないとき、基材１８は大略７.５×１０6ｋｇ/ｍ2秒の
音響インピーダンスを有する。超音波４２が伝わる１対の隣接媒体の音響インピ
ーダンスがより接近すればするほど、波４２が２つの媒体間の境界を横切るとき
に反射される波４２の部分４４が小さくなることが知られている。トランスデュ
ーサ３２において、音圧波の全てがトランスデューサ３２の前面に向かって伝わ
ることが理想的に好ましい。加圧なしで作成されたトランスデューサ３２は、通
常、作成中に加圧されたトランスデューサより効率的である。
【００１９】 図５に示すように、個々の、導電性の圧電トランスデューサ３２は、好ましく
は、遠位ハウジング４６を含む。整合層１６がトランスデューサ３２の前面、す
なわち目標物（不図示）にねらいを定めたトランスデューサの面、に面するよう
に、ハウジング４６はトランスデューサ材料を保持する。ＰＺＴ層１４は整合層
１６と基材層１８との間に存する。遠位ハウジング４６は例えばステンレス鋼か
らなる。第１リード線４８が整合層１６に接続され、第２リード線５０がハウジ
ング４６に接続されている。リード線４８，５０は伝送線（不図示）に取付けら
れ、好ましい実施形態において、電気信号が第１リード線４８から整合層１６、
ＰＺＴ層１４、基材１８及び遠位ハウジング４６を通って、第２リード線５０ま
で伝えられる。ある実施形態において、ハウジング４６は正面から背面まで大略
０.０２９インチ（０.０７４ｃｍ）である。
【００２０】 図６は、圧電トランスデューサ３２の他の好ましい実施形態を示している。図
６の遠位ハウジング４６が導電性である必要はない。したがって、リード線５０
は、基材層１８の表面に直接に接続されている。そして、リード線５０は、第１
リード線４８と共に、遠位ハウジング４６を通り抜ける。そのような実施形態に
おいて、基材層１８が導電性材料からなる必要がないし、整合層１６も導電性材
料からなる必要がない。
【００２１】 好ましい実施形態のみが記載されているが、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく様々に変形させることは当業者には明白であろう。したがって、本発明
は特許請求の範囲に係る発明を除いて制限されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トランスデューササンドイッチ体を形成するために使用された材
料を含むモールドの側断面図である。
【図２】 図１のモールド中で製造されたトランスデューササンドイッチ体
の斜視図である。
【図３】 図２のトランスデューササンドイッチ体の音響像を示す図である
。
【図４】 図２のトランスデューササンドイッチ体から機械加工されたトラ
ンスデューサのブロック図である。
【図５】 図４に示したトランスデューサの側断面図である。
【図６】 他の実施形態に係る、図４に示したトランスデューサの側断面図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス・メンドーサ アメリカ合衆国95376カリフォルニア州ト レーシー、デイビッド・アーネスト・コー ト2150番 (72)発明者 ベイホ・スオルサ アメリカ合衆国94087カリフォルニア州サ ニーベイル、キティマット・プレイス1402 番 Ｆターム(参考） 5D019 AA26 BB02 BB25 BB28 GG01

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粘着性エポキシ樹脂と、 エポキシ樹脂中に配置された複数のタングステン粒子と、 エポキシ樹脂中に配置された複数の銀粒子と、 を備えるトランスデューサ用の基材。
  2. 【請求項２】 基材はトランスデューサの製造中に大略１４.７ポンド・イ
    ンチ-2の圧力で硬化処理されることを特徴とする、請求項１記載の基材。
  3. 【請求項３】 断面表面領域をさらに備え、基材が断面表面領域にわたって
    確実に導電性を有するように、タングステン粒子及び銀粒子のそれぞれがエポキ
    シ樹脂中に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の基材。
  4. 【請求項４】 基材が大略７.５ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有す
    るように、タングステン粒子及び銀粒子のそれぞれがエポキシ樹脂中に配置され
    ていることを特徴とする、請求項１記載の基材。
  5. 【請求項５】 断面表面領域をさらに備え、音響インピーダンスが、上記断
    面表面領域のあらゆる所定の測定位置において、大略７.５ＭＲａｙｌｓで測定
    可能であることを特徴とする、請求項４記載の基材。
  6. 【請求項６】 音響インピーダンス整合層と、 音響インピーダンス整合層に隣接配置されて、金属被覆物で覆われた表面を少
    なくとも１つ含む導電性圧電層と、 導電性圧電層に隣接配置されたエポキシ樹脂基材と、 エポキシ樹脂基材中に配置された複数のタングステン粒子と、 エポキシ樹脂基材を支持するハウジングと、 を備えるトランスデューサ。
  7. 【請求項７】 音響インピーダンス整合層が導電性を有することを特徴とす
    る、請求項６記載のトランスデューサ。
  8. 【請求項８】 エポキシ樹脂基材を支持するハウジングが導電性を有するこ
    とを特徴とする、請求項６記載のトランスデューサ。
  9. 【請求項９】 ハウジングが導電性リード線の少なくとも１つに接続されて
    いることを特徴とする、請求項８記載のトランスデューサ。
  10. 【請求項１０】 エポキシ樹脂基材が導電性を有することを特徴とする、請
    求項６記載のトランスデューサ。
  11. 【請求項１１】 エポキシ樹脂基材が、エポキシ樹脂基材中に配置された複
    数の銀粒子を備えることを特徴とする、請求項１０記載のトランスデューサ。
  12. 【請求項１２】 エポキシ樹脂とタングステン粒子と銀粒子とを備える混合
    物を、圧電材料層を含むモールド中に注入するステップと、 混合物を脱ガス処理するステップと、 混合物をモールド中で硬化処理するステップと、 を備えることを特徴とする、基材をトランスデューサに取付ける方法。
  13. 【請求項１３】 硬化処理の間、大略１気圧で混合物を保持するステップを
    さらに備えることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 混合物が、大略１６時間の間、硬化処理されることを特徴
    とする、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 混合物が、２４時間より短い時間、硬化処理されることを
    特徴とする、請求項１２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 混合物が乾燥するまで硬化処理されることを特徴とする、
    請求項１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 圧電材料層を作成するステップと、 圧電材料層を金属被覆物で覆うステップと、 音響インピーダンス整合層を金属被覆物に接着するステップと、 音響インピーダンス整合層が被覆圧電材料層の下に位置した状態で、モールド
    中に被覆圧電材料層を配置するステップと、 エポキシ樹脂とタングステン粒子と銀粒子とを備える混合物を、被覆された圧
    電材料層の上面でモールド中に注入するステップと、 混合物をモールド中で脱ガス処理するステップと、 混合物が乾燥して被覆圧電材料層に対して接着されるまで、混合物をモールド
    中で硬化処理するステップと、 モールドの在中物を取り除くステップと、 を備えることを特徴とする、圧電トランスデューサの製造方法。
  18. 【請求項１８】 硬化するまで大略１気圧で混合物を保持するステップを備
    えることを特徴とする、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 混合物が、２４時間より短い時間、硬化処理されることを
    特徴とする、請求項１７記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101037730B1 (ko) * 2008-04-29 2011-05-27 주식회사 탑 엔지니어링 엘이디 본딩 장비 및 그 운전방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6008063A (en) 1999-03-01 1999-12-28 Micron Technology, Inc. Method of fabricating row lines of a field emission array and forming pixel openings therethrough
US6258034B1 (en) * 1999-08-04 2001-07-10 Acuson Corporation Apodization methods and apparatus for acoustic phased array aperture for diagnostic medical ultrasound transducer
US7288069B2 (en) * 2000-02-07 2007-10-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic probe and method of manufacturing the same
DE102006026674A1 (de) * 2006-06-02 2007-12-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor
US7808157B2 (en) * 2007-03-30 2010-10-05 Gore Enterprise Holdings, Inc. Ultrasonic attenuation materials
WO2015115779A1 (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 서강대학교 산학협력단 혈관 삽입형 초음파 변환자의 제조 방법 및 혈관 삽입형 초음파 변환자 구조체
WO2024089043A1 (en) 2022-10-28 2024-05-02 Rhovica Neuroimaging Ag A catheter for placement in a ventricular system
CN116714341B (zh) * 2023-06-26 2025-03-18 海底鹰深海科技股份有限公司 水声换能器的背衬的制造方法
CN117898765A (zh) * 2023-12-27 2024-04-19 哈尔滨工业大学 应用于重症监护的可穿戴超声贴片及信号处理方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1212186A (en) * 1966-11-18 1970-11-11 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to plastics compositions
GB1266144A (ja) * 1968-04-03 1972-03-08
GB1266145A (ja) * 1968-04-03 1972-03-08
GB1266143A (ja) * 1968-04-03 1972-03-08
US4373401A (en) * 1980-05-05 1983-02-15 Joseph Baumoel Transducer structure and mounting arrangement for transducer structure for clamp-on ultrasonic flowmeters
US4446305A (en) 1981-03-02 1984-05-01 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polymer
US4446395A (en) * 1981-12-30 1984-05-01 Technicare Corporation Short ring down, ultrasonic transducer suitable for medical applications
US4482835A (en) * 1983-05-09 1984-11-13 Systems Research Laboratories, Inc. Multiphase backing materials for piezoelectric broadband transducers
JPS61210795A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 Hitachi Medical Corp 超音波探触子とその製造方法
CN85100483B (zh) * 1985-04-01 1988-10-19 上海灯泡厂 超声波换能器用背载材料
US5176140A (en) * 1989-08-14 1993-01-05 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic probe
JP3095106B2 (ja) * 1994-03-22 2000-10-03 住友ベークライト株式会社 導電性樹脂ペースト
US5541468A (en) * 1994-11-21 1996-07-30 General Electric Company Monolithic transducer array case and method for its manufacture
US5648942A (en) * 1995-10-13 1997-07-15 Advanced Technology Laboratories, Inc. Acoustic backing with integral conductors for an ultrasonic transducer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101037730B1 (ko) * 2008-04-29 2011-05-27 주식회사 탑 엔지니어링 엘이디 본딩 장비 및 그 운전방법

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Publication number Publication date
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