JP2003092796A - Ultrasonic wave vibrator with curved face - Google Patents
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲面を有する超
音波振動子に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic transducer having a curved surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】医療用超音波診断装置などの超音波を利
用する測定装置に用いられる超音波振動子は、一般に、
超音波発生源となる圧電材、圧電材の上下に付設された
電極、下側電極の表面に貼り付けられている吸音材、そ
して上側電極の表面に貼り付けられている音響整合層か
らなる。超音波振動子の圧電材には、従来より上下の表
面が平面である板状圧電材が用いられていたが、近年、
上側表面（超音波放射面）を凹型に湾曲させた湾曲面を
有する圧電材が開発され、実用化されている。この湾曲
面を有する圧電材を超音波発生源とする湾曲面を有する
超音波振動子は、超音波ビームの音圧分布に重み付け
（アポタイゼーション）が付与されている点で好まし
い。2. Description of the Related Art An ultrasonic transducer used in a measuring device utilizing ultrasonic waves such as a medical ultrasonic diagnostic device is generally
It is composed of a piezoelectric material serving as an ultrasonic wave generation source, electrodes provided above and below the piezoelectric material, a sound absorbing material attached to the surface of the lower electrode, and an acoustic matching layer attached to the surface of the upper electrode. Conventionally, a plate-shaped piezoelectric material whose upper and lower surfaces are flat has been used as the piezoelectric material of the ultrasonic vibrator.
A piezoelectric material having a curved surface in which the upper surface (ultrasonic wave emitting surface) is curved in a concave shape has been developed and put into practical use. An ultrasonic transducer having a curved surface using a piezoelectric material having the curved surface as an ultrasonic wave generation source is preferable in that sound pressure distribution of the ultrasonic beam is weighted (apotization).
【０００３】ここで、添付図面の図１、及び図２を参照
しながら、代表的な湾曲面を有する超音波振動子の構成
ついて説明する。図１、及び図２は、それぞれ代表的な
湾曲面を有する超音波振動子をアレイ状に並列配置した
アレイ型超音波振動子の部分斜視図である。The structure of an ultrasonic transducer having a typical curved surface will be described with reference to FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings. 1 and 2 are partial perspective views of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers each having a representative curved surface are arranged in parallel in an array.
【０００４】図１において、超音波振動子１０は、圧電
材１４、圧電材１４の上下に付設された電極１３ａ、１
３ｂ、下側電極１３ａの表面に接着剤１２ａより貼り付
けられている吸音材１１、そして上側電極１３ｂの表面
に接着剤１２ｂより貼り付けられている音響整合層１５
から構成されている。圧電材１４は、上側表面が凹型に
湾曲し、下側表面が平面である。なお、上側表面が凹型
に湾曲し、下側表面が平面である圧電材を超音波発生源
とする超音波振動子は、例えば、特開平７−１０７５９
５号公報に記載されている。In FIG. 1, an ultrasonic transducer 10 includes a piezoelectric material 14 and electrodes 13a, 1a provided above and below the piezoelectric material 14, respectively.
3b, the sound absorbing material 11 adhered to the surface of the lower electrode 13a with the adhesive 12a, and the acoustic matching layer 15 adhered to the surface of the upper electrode 13b with the adhesive 12b.
It consists of The piezoelectric material 14 has a concave upper surface and a flat lower surface. An ultrasonic transducer using a piezoelectric material whose upper surface is concavely curved and whose lower surface is a flat surface as an ultrasonic wave generation source is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-10759.
No. 5 publication.
【０００５】図２において、超音波振動子２０は、圧電
材２４、圧電材２４の上下に付設された電極２３ａ、２
３ｂ、上側電極２３ｂから下方に向かって延びる切り込
み２７、下側電極２３ａの表面に接着剤２２ａより貼り
付けられている吸音材２１、切り込み２７よって分離さ
れた上側電極２３ｂを電気的に接続する導電層２６、そ
して導電層２６の表面に接着剤２２ｂより貼り付けられ
ている音響整合層２５からなる。圧電材２４は、切り込
み２７によって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面
が凹型に湾曲するように曲げて形成されている。なお、
板状の圧電材を上側表面が凹型に湾曲するように曲げた
圧電材を超音波発生源とした超音波振動子は、例えば、
特表平８−５０６２２７号公報に記載されている。特表
平８−５０６２２７号公報の図７及び図９においては、
圧電材に切り込みが形成され、上側電極に切り込みが形
成されていない超音波振動子が示されているが、明細書
本文の記載から上側電極にも切り込みが形成されている
と解される。In FIG. 2, an ultrasonic transducer 20 is composed of a piezoelectric material 24 and electrodes 23a and 2a provided above and below the piezoelectric material 24, respectively.
3b, a notch 27 extending downward from the upper electrode 23b, a sound absorbing material 21 attached to the surface of the lower electrode 23a with an adhesive 22a, and an electrical connection electrically connecting the upper electrode 23b separated by the notch 27. The layer 26 and the acoustic matching layer 25 attached to the surface of the conductive layer 26 with the adhesive 22b. The piezoelectric material 24 is formed by bending a plate-shaped piezoelectric material that is easily bent by the notches 27 so that the upper surface is curved in a concave shape. In addition,
An ultrasonic transducer using a piezoelectric material obtained by bending a plate-shaped piezoelectric material so that the upper surface is curved in a concave shape is, for example,
It is described in Japanese Patent Publication No. 8-506227. In FIG. 7 and FIG. 9 of Japanese Patent Publication No. 8-506227,
Although an ultrasonic transducer in which a cut is formed in the piezoelectric material and a cut is not formed in the upper electrode is shown, it is understood from the description in the specification text that the cut is also formed in the upper electrode.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】圧電材にて発生した超
音波を外部に効率よく放射するには、超音波振動子の上
側電極と音響整合層とを貼り合わせる接着剤の厚さを薄
くすることが好ましい。しかしながら、湾曲面を有する
超音波振動子では、音響整合層を上側電極の形状に沿う
ように凹型に湾曲させているため、接着剤の厚さを過度
に薄くすると音響整合層を湾曲させたときの残留応力に
よって、音響整合層が上側電極から剥離し易くなる傾向
にある。In order to efficiently radiate the ultrasonic waves generated by the piezoelectric material to the outside, the thickness of the adhesive for bonding the upper electrode of the ultrasonic vibrator and the acoustic matching layer is made thin. It is preferable. However, in an ultrasonic transducer having a curved surface, the acoustic matching layer is curved in a concave shape so as to follow the shape of the upper electrode. Therefore, if the thickness of the adhesive is excessively reduced, the acoustic matching layer may be curved. The residual stress of 1) tends to cause the acoustic matching layer to peel off from the upper electrode.
【０００７】従って、本発明の目的は、音響整合層が上
側電極から剥離しにくい湾曲を有する音波振動子を提供
することにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide a sound wave oscillator having a curve in which the acoustic matching layer is difficult to separate from the upper electrode.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、幅方向の長さ
に対して長さ方向の長さが２０〜２００倍の長さを有
し、上側の表面が長さ方向に沿って、凹型に湾曲した湾
曲面を有する圧電材、該圧電材の上下に、該圧電材の形
状に沿って付設された電極、下側電極の表面に接着剤よ
り貼り付けられている吸音材、そして上側電極の表面に
接着剤より貼り付けられている音響整合層からなる湾曲
面を有する超音波振動子であって、該音響整合層の下側
表面に、幅方向に沿って並列する二個以上の溝部が形成
されていて、該上側電極と該音響整合層とを貼り付けて
いる接着剤が、該音響整合層の溝部にも充填されている
ことを特徴とする湾曲面を有する超音波振動子にある。According to the present invention, the length in the length direction is 20 to 200 times the length in the width direction, and the upper surface is along the length direction. Piezoelectric material having concave curved surfaces, electrodes attached along the shape of the piezoelectric material above and below the piezoelectric material, sound absorbing material attached to the surface of the lower electrode with an adhesive, and upper side An ultrasonic transducer having a curved surface made of an acoustic matching layer adhered to the surface of an electrode with an adhesive, wherein two or more ultrasonic transducers arranged in parallel in the width direction are provided on the lower surface of the acoustic matching layer. An ultrasonic transducer having a curved surface, in which a groove is formed, and an adhesive for bonding the upper electrode and the acoustic matching layer is also filled in the groove of the acoustic matching layer. It is in.
【０００９】本発明の湾曲面を有する超音波振動子の好
ましい態様は、次の通りである。
（１）圧電材の下側表面が平面である。
（２）圧電材の下側表面が長さ方向に沿って、凹型に湾
曲している。
（３）上側電極の表面から、圧電材の下方に向かって延
びる切り込みが設けられており、音響整合層の溝部が該
切り込みに対応した位置に形成されている。
（４）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材である。
（５）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材であり、音響整合層の溝部が、上記複合圧電材
の樹脂部に対応した位置に形成されている。
（６）音響整合層の溝部が、音響整合層の上側表面を突
き抜けるまで延長されている。Preferred embodiments of the ultrasonic transducer having a curved surface of the present invention are as follows. (1) The lower surface of the piezoelectric material is flat. (2) The lower surface of the piezoelectric material is curved in a concave shape along the length direction. (3) A notch extending downward from the surface of the upper electrode is provided in the piezoelectric material, and a groove portion of the acoustic matching layer is formed at a position corresponding to the notch. (4) The piezoelectric material is a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics and resin. (5) The piezoelectric material is a composite piezoelectric material made of piezoelectric ceramics and resin, and the groove portion of the acoustic matching layer is formed at a position corresponding to the resin portion of the composite piezoelectric material. (6) The groove portion of the acoustic matching layer is extended until it penetrates the upper surface of the acoustic matching layer.
【００１０】（７）音響整合層の上側表面に接着剤よ
り、第二音響整合層が貼り付けられており、該音響整合
層の上側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形
成されていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼
り付けている接着剤が、該音響整合層の上側溝部にも充
填されている。
（８）音響整合層の上側表面に接着剤より、第二音響整
合層が貼り付けられており、該第二音響整合層の下側表
面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成されてい
て、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り付けてい
る接着剤が、該第二音響整合層側の溝部にも充填されて
いる。(7) A second acoustic matching layer is attached to the upper surface of the acoustic matching layer with an adhesive, and two or more groove portions arranged in parallel in the width direction are formed on the upper surface of the acoustic matching layer. The adhesive for bonding the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is also filled in the upper groove portion of the acoustic matching layer. (8) A second acoustic matching layer is attached to the upper surface of the acoustic matching layer with an adhesive, and two or more groove portions arranged in the width direction are formed on the lower surface of the second acoustic matching layer. The adhesive for adhering the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is also filled in the groove portion on the second acoustic matching layer side.
【００１１】本発明はまた、上記の湾曲面を有する超音
波振動子が、吸音材を連続層として、幅方向に沿って並列
配置されてなることを特徴とするアレイ型超音波振動子
にもある。The present invention also relates to an array type ultrasonic transducer, wherein the ultrasonic transducers having the above curved surface are arranged in parallel along the width direction with the sound absorbing material as a continuous layer. is there.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の湾曲面を有する超音波振動子、並びにアレイ型
超音波振動子の構成について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the accompanying drawings,
The configurations of the ultrasonic transducer having a curved surface and the array type ultrasonic transducer of the present invention will be described.
【００１３】図３は、本発明に従う湾曲面を有する超音
波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超音波振動
子の一実施例を示す概略図である。図３において、超音
波振動子３０は、圧電材３４、圧電材３４の上下に付設
された電極３３ａ、３３ｂ、下側電極３３ａの表面に接
着剤３２ａより貼り付けられている吸音材３１、そして
上側電極３３ｂの表面に接着剤３２ｂより貼り付けられ
ている、下側の表面に溝部３８が形成された音響整合層
３５から構成されている。溝部３８には、上側電極３３
ｂと音響整合層３５とを貼り付けている接着剤３２ｂが
充填されている。FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers having curved surfaces according to the present invention are arranged in parallel in an array. In FIG. 3, the ultrasonic transducer 30 includes a piezoelectric material 34, electrodes 33a and 33b attached above and below the piezoelectric material 34, a sound absorbing material 31 attached to the surface of the lower electrode 33a with an adhesive 32a, and The acoustic matching layer 35 is formed by adhering the surface of the upper electrode 33b with the adhesive 32b, and the groove 38 is formed in the lower surface of the acoustic matching layer 35. In the groove 38, the upper electrode 33
An adhesive 32b for adhering b to the acoustic matching layer 35 is filled.
【００１４】溝部３８の幅は、通常は、圧電材３４の長
さ方向の長さの１／１００〜１／２０００の長さにあ
る。例えば、圧電材３４の長さ方向の長さが１０ｍｍで
あれば、溝部３８の幅は０．００５〜０．１ｍｍの範囲
にある。溝部３８の深さは、通常は、０．０１〜０．０
５ｍｍの範囲にあり、０．０２〜０．０３ｍｍの範囲と
することが好ましい。但し、溝部３８の深さには特に制
限はなく、音響整合層の上側表面を突き抜けるまで延長
されていてもよい。なお、溝部が音響整合層の上側表面
を突き抜けるまで延長されている超音波振動子の構成の
例については後述する。溝部の形成位置に特には制限は
ないが、圧電材の長さ方向に沿って対称に形成されてい
ることが好ましい。The width of the groove portion 38 is usually 1/100 to 1/2000 of the length of the piezoelectric material 34 in the longitudinal direction. For example, if the length of the piezoelectric material 34 in the longitudinal direction is 10 mm, the width of the groove 38 is in the range of 0.005 to 0.1 mm. The depth of the groove 38 is usually 0.01 to 0.0.
It is in the range of 5 mm, and preferably in the range of 0.02 to 0.03 mm. However, the depth of the groove 38 is not particularly limited, and may be extended until it penetrates the upper surface of the acoustic matching layer. An example of the configuration of the ultrasonic transducer in which the groove extends until it penetrates the upper surface of the acoustic matching layer will be described later. The position where the groove is formed is not particularly limited, but it is preferable that the groove is formed symmetrically along the length direction of the piezoelectric material.
【００１５】圧電材３４は、幅方向の長さに対して長さ
方向の長さが、通常は２０〜２００倍の長さ、好ましく
は２０〜１５０倍の長さを有する。圧電材３４の幅方向
の長さは、通常は、０．１〜０．３ｍｍの範囲にあり、
好ましくは０．１〜０．２ｍｍの範囲にある。圧電材３
４の長さ方向の長さは、通常は、５〜２０ｍｍの範囲に
あり、好ましくは５〜１５ｍｍの範囲にある。The length of the piezoelectric material 34 in the length direction is usually 20 to 200 times, preferably 20 to 150 times the length in the width direction. The length in the width direction of the piezoelectric material 34 is usually in the range of 0.1 to 0.3 mm,
It is preferably in the range of 0.1 to 0.2 mm. Piezoelectric material 3
The length of 4 in the length direction is usually in the range of 5 to 20 mm, preferably in the range of 5 to 15 mm.
【００１６】図３において、圧電材３４は、下側表面が
平面であるが、上側表面が凹型に湾曲している限り、下
側表面は任意の形状を取ることができる。In FIG. 3, the piezoelectric material 34 has a flat lower surface, but the lower surface may have any shape as long as the upper surface is concavely curved.
【００１７】本発明において用いる圧電材は、チタン酸
ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの公知の圧電セラミックス
から形成されたものであってもよいし、圧電セラミック
スと樹脂とからなる複合圧電材から形成されたものであ
ってもよい。なお、複合圧電材から形成された圧電材を
超音波発生源とする超音波振動子の構成については後述
する。The piezoelectric material used in the present invention may be made of a known piezoelectric ceramic such as lead zirconate titanate (PZT) or a composite piezoelectric material made of piezoelectric ceramic and resin. It may be Note that the configuration of the ultrasonic transducer using the piezoelectric material formed of the composite piezoelectric material as the ultrasonic wave generation source will be described later.
【００１８】上側電極３３ｂと音響整合層３５とを貼り
付けている接着剤３２ｂの厚さは、通常は、０．００１
〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部３８に充填されて
いる分の厚さを除く）。接着剤３２ｂには、エポキシ樹
脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることができる。The thickness of the adhesive 32b for attaching the upper electrode 33b and the acoustic matching layer 35 is usually 0.001.
It is in the range of 0.010 mm (excluding the thickness filled in the groove portion 38). As the adhesive 32b, a known adhesive such as an epoxy resin adhesive can be used.
【００１９】下側電極３３ａと吸音材３１とを貼り付け
ている接着剤３２ａの厚さは、通常は、０．００１〜
０．０５０ｍｍの範囲にある。接着剤３２ａには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。The thickness of the adhesive 32a for bonding the lower electrode 33a and the sound absorbing material 31 is usually 0.001 to 0.001.
It is in the range of 0.050 mm. A known adhesive such as an epoxy resin adhesive can be used as the adhesive 32a.
【００２０】図４は、本発明に従う超音波振動子をアレ
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子の別の実施例
を示す概略図である。図４において、超音波振動子４０
は、圧電材４４、圧電材４４の上下に付設された電極４
３ａ、４３ｂ、上側電極４３ｂから下方に向かって延び
る切り込み４７、下側電極４３ａの表面に接着剤４２ａ
より貼り付けられている吸音材４１、切り込み４７よっ
て分離された上側電極４３ｂを電気的に接続する導電層
４６、そして導電層４６の表面に接着剤４２ｂより貼り
付けられている、下側の表面に溝部４８が形成された音
響整合層４５からなる。圧電材４４は、切り込み４７に
よって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面が凹型に
湾曲するように曲げて形成されている。FIG. 4 is a schematic view showing another embodiment of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers according to the present invention are arranged in parallel in an array. In FIG. 4, the ultrasonic transducer 40
Is the piezoelectric material 44, and the electrodes 4 attached above and below the piezoelectric material 44.
3a, 43b, a notch 47 extending downward from the upper electrode 43b, and an adhesive 42a on the surface of the lower electrode 43a.
The sound absorbing material 41 that is further attached, the conductive layer 46 that electrically connects the upper electrode 43b separated by the notch 47, and the lower surface that is attached to the surface of the conductive layer 46 with the adhesive 42b. The acoustic matching layer 45 has a groove 48 formed therein. The piezoelectric material 44 is formed by bending a plate-shaped piezoelectric material that is easily bent by the notches 47 so that the upper surface is curved in a concave shape.
【００２１】溝部４８は、圧電材４４の切り込み４７に
対応した位置に設けられている。溝部４８には、導電層
４６と音響整合層４５とを貼り付けている接着剤４２ｂ
が充填されている。導電層４６には、銅箔などの金属箔
を用いて形成することができる。The groove portion 48 is provided at a position corresponding to the notch 47 of the piezoelectric material 44. An adhesive 42b for attaching the conductive layer 46 and the acoustic matching layer 45 to the groove 48.
Is filled. The conductive layer 46 can be formed using a metal foil such as a copper foil.
【００２２】図５は、本発明に従う超音波振動子をアレ
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子のさらに別の
実施例を示す概略図である。図５において、超音波振動
子５０は、圧電材５４、圧電材５４の上下に付設された
電極５３ａ、５３ｂ、下側電極５３ａの表面に接着剤５
２ａより貼り付けられている吸音材５１、上側電極５３
ｂの表面に接着剤５２ｂより貼り付けられている、下側
の表面に溝部５８が形成された音響整合層５５、そして
音響整合層５５の表面に接着剤５２ｃより貼り付けられ
ている第二音響整合層５９から構成されている。FIG. 5 is a schematic view showing still another embodiment of the array type ultrasonic transducer in which the ultrasonic transducers according to the present invention are arranged in parallel in an array. In FIG. 5, the ultrasonic transducer 50 includes the piezoelectric material 54, the electrodes 53a and 53b provided above and below the piezoelectric material 54, and the adhesive 5 on the surface of the lower electrode 53a.
Sound absorbing material 51 and upper electrode 53 attached from 2a
The acoustic matching layer 55 having the groove portion 58 formed on the lower surface, which is attached to the surface of b with the adhesive 52b, and the second sound attached to the surface of the acoustic matching layer 55 with the adhesive 52c. It is composed of a matching layer 59.
【００２３】圧電材５４は、圧電セラミックス５６と樹
脂５７とからなる複合圧電材から形成されている。複合
圧電材には、２−２形状複合圧電材、１−３形状複合圧
電材などの公知の複合圧電材を用いることができる。The piezoelectric material 54 is formed of a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics 56 and resin 57. As the composite piezoelectric material, known composite piezoelectric materials such as 2-2 shape composite piezoelectric material and 1-3 shape composite piezoelectric material can be used.
【００２４】溝部５８は、圧電材５４の樹脂５５に対応
した位置に設けられている。溝部５８には、上側電極５
３ｂと音響整合層５５とを貼り付けている接着剤５２ｂ
が充填されている。なお、溝部５８の形成位置は図５に
示したように、圧電材５４の樹脂５７に対応した位置に
設けられていることが好ましいが、圧電材５４の圧電セ
ラミックス５６に対応した位置に設けられていてもよ
い。The groove portion 58 is provided at a position corresponding to the resin 55 of the piezoelectric material 54. The upper electrode 5 is provided in the groove 58.
Adhesive 52b for adhering 3b and acoustic matching layer 55
Is filled. The groove 58 is preferably formed at a position corresponding to the resin 57 of the piezoelectric material 54 as shown in FIG. 5, but is provided at a position corresponding to the piezoelectric ceramics 56 of the piezoelectric material 54. May be.
【００２５】本発明において、音響整合層５５の表面に
第二音響整合層５９を貼り付ける場合には、音響整合層
５５の上側表面あるいは、第二音響整合層５９の下側表
面に溝部を形成して、該溝部に音響整合層５５と第二音
響整合層５９とを貼り付けている接着剤５２ｃを充填し
てもよい。なお、このような構成の超音波振動子につい
ては後述する。In the present invention, when the second acoustic matching layer 59 is attached to the surface of the acoustic matching layer 55, a groove is formed on the upper surface of the acoustic matching layer 55 or the lower surface of the second acoustic matching layer 59. Then, the groove 52 may be filled with an adhesive 52c that attaches the acoustic matching layer 55 and the second acoustic matching layer 59. The ultrasonic transducer having such a configuration will be described later.
【００２６】音響整合層の溝部が、音響整合層の下側表
面から上側表面を突き抜けるまで延長されている超音波
振動子の構成の一例を図６に示す。図６は、本発明に従
う超音波振動子のさらに別の実施例を示す側面図であ
る。図６において、超音波振動子６０は、圧電材６４、
圧電材６４の上下に付設された電極６３ａ、６３ｂ、下
側電極６３ａの表面に接着剤６２ａより貼り付けられて
いる吸音材６１、上側電極６３ｂの表面に接着剤６２ｂ
より貼り付けられている、溝部６８が形成された音響整
合層６５、そして音響整合層６５の表面に接着剤６２ｃ
より貼り付けられている第二音響整合層６９から構成さ
れている。FIG. 6 shows an example of the structure of an ultrasonic transducer in which the groove portion of the acoustic matching layer extends from the lower surface of the acoustic matching layer until it penetrates the upper surface. FIG. 6 is a side view showing yet another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention. In FIG. 6, the ultrasonic transducer 60 includes a piezoelectric material 64,
The electrodes 63a and 63b attached above and below the piezoelectric material 64, the sound absorbing material 61 attached to the surface of the lower electrode 63a with the adhesive 62a, and the adhesive 62b on the surface of the upper electrode 63b.
The acoustic matching layer 65 in which the groove 68 is formed, which is further attached, and the adhesive 62c on the surface of the acoustic matching layer 65.
The second acoustic matching layer 69 is further attached.
【００２７】圧電材６４は、圧電セラミックス６６と樹
脂６７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
６８は、圧電材６４の樹脂に対応した位置に設けられて
いる。溝部６８には、上側電極６３ｂと音響整合層６５
とを貼り付けている接着剤６２ｂが充填されている。The piezoelectric material 64 is formed of a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics 66 and resin 67. The groove portion 68 is provided at a position corresponding to the resin of the piezoelectric material 64. In the groove 68, the upper electrode 63b and the acoustic matching layer 65 are formed.
The adhesive 62b for attaching and is filled.
【００２８】音響整合層の上側表面に溝部を形成し、該
溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付けている
接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図７に示
す。図７は、本発明に従う超音波振動子のさらに別の実
施例を示す側面図である。図７において、超音波振動子
７０は、圧電材７４、圧電材７４の上下に付設された電
極７３ａ、７３ｂ、下側電極７３ａの表面に接着剤７２
ａより貼り付けられている吸音材７１、上側電極７３ｂ
の表面に接着剤７２ｂより貼り付けられている、上下表
面に溝部７８、７８ａが形成された音響整合層７５、そ
して音響整合層７５の表面に接着剤７２ｃより貼り付け
られている第二音響整合層から構成されている。FIG. 7 shows an example of the structure of an ultrasonic transducer in which a groove is formed on the upper surface of the acoustic matching layer, and an adhesive for adhering the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is filled in the groove. Show. FIG. 7 is a side view showing yet another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention. In FIG. 7, the ultrasonic transducer 70 includes a piezoelectric material 74, electrodes 73 a and 73 b attached above and below the piezoelectric material 74, and an adhesive 72 on the surface of the lower electrode 73 a.
Sound absorbing material 71 and upper electrode 73b attached from a
Of the acoustic matching layer 75 having the grooves 78 and 78a formed on the upper and lower surfaces, and the second acoustic matching that is attached to the surface of the acoustic matching layer 75 with the adhesive 72c. It is composed of layers.
【００２９】圧電材７４は、圧電セラミックス７６と樹
脂７７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
７８は、圧電材７４の樹脂７７に対応した位置に設けら
れている。溝部７８には、上側電極７３ｂと音響整合層
７５とを貼り付けている接着剤７２ｂが充填されてい
る。一方、溝部７８ａは、圧電材７４の圧電セラミック
ス７６に対応した位置に設けられている。但し、溝部７
８ａは、圧電材７４の圧電セラミックス７６に対応した
位置に設けられていてもよい。溝部７８ａには、音響整
合層７５と第二音響整合層７９とを貼り付けている接着
剤７２ｃが充填されている。The piezoelectric material 74 is formed of a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics 76 and resin 77. The groove portion 78 is provided at a position corresponding to the resin 77 of the piezoelectric material 74. The groove portion 78 is filled with an adhesive 72b that attaches the upper electrode 73b and the acoustic matching layer 75. On the other hand, the groove 78a is provided at a position corresponding to the piezoelectric ceramics 76 of the piezoelectric material 74. However, the groove 7
8a may be provided at a position corresponding to the piezoelectric ceramics 76 of the piezoelectric material 74. The groove portion 78a is filled with an adhesive 72c that attaches the acoustic matching layer 75 and the second acoustic matching layer 79.
【００３０】音響整合層７５と第二音響整合層７９とを
貼り付けている接着剤７２ｃの厚さは、通常は、０．０
０１〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部７８ａに充填
されている分の厚さを除く）。接着剤７２ｃには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。The thickness of the adhesive 72c for attaching the acoustic matching layer 75 and the second acoustic matching layer 79 is usually 0.0.
It is in the range of 01 to 0.010 mm (excluding the thickness filled in the groove 78a). As the adhesive 72c, a known adhesive such as an epoxy resin adhesive can be used.
【００３１】第二音響整合層の下側表面に溝部を形成
し、該溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付け
ている接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図
８に示す。図８は、本発明に従う超音波振動子のさらに
別の実施例を示す側面図である。図８において、超音波
振動子８０は、圧電材８４、圧電材８４の上下に付設さ
れた電極８３ａ、８３ｂ、下側電極８３ａの表面に接着
剤８２ａより貼り付けられている吸音材８１、上側電極
８３ｂの表面に接着剤８２ｂより貼り付けられている、
下側の表面に溝部８８が形成されている音響整合層８
５、そして音響整合層８５の表面に接着剤８２ｃより貼
り付けられている、下側の表面に溝部８８ａが形成され
ている第二音響整合層から構成されている。An example of the structure of an ultrasonic transducer in which a groove is formed on the lower surface of the second acoustic matching layer and an adhesive for adhering the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is filled in the groove is filled. It shows in FIG. FIG. 8 is a side view showing yet another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention. In FIG. 8, the ultrasonic transducer 80 includes a piezoelectric material 84, electrodes 83a and 83b attached above and below the piezoelectric material 84, a sound absorbing material 81 attached to the surface of the lower electrode 83a with an adhesive 82a, and an upper side. Affixed to the surface of the electrode 83b with an adhesive 82b,
Acoustic matching layer 8 having groove 88 formed on the lower surface
5 and a second acoustic matching layer having a groove 88a formed on the lower surface, which is attached to the surface of the acoustic matching layer 85 with an adhesive 82c.
【００３２】圧電材８４は、圧電セラミックス８６と樹
脂８７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
８８は、圧電材８４の樹脂８７に対応した位置に設けら
れている。溝部８８には、上側電極８３ｂと音響整合層
８５とを貼り付けている接着剤８２ｂが充填されてい
る。溝部８８ａもまた、圧電材８４の樹脂８７に対応し
た位置に設けられている。但し、溝部８８ａは、圧電材
８４の圧電セラミックス８６に対応した位置に設けられ
ていてもよい。溝部８８ａには、音響整合層８５と第二
音響整合層８９とを貼り付けている接着剤８２ｃが充填
されている。The piezoelectric material 84 is formed of a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics 86 and resin 87. The groove portion 88 is provided at a position corresponding to the resin 87 of the piezoelectric material 84. The groove portion 88 is filled with an adhesive 82b that attaches the upper electrode 83b and the acoustic matching layer 85. The groove portion 88a is also provided at a position corresponding to the resin 87 of the piezoelectric material 84. However, the groove portion 88a may be provided at a position corresponding to the piezoelectric ceramics 86 of the piezoelectric material 84. The groove portion 88a is filled with an adhesive 82c that adheres the acoustic matching layer 85 and the second acoustic matching layer 89.
【００３３】図３〜図８においては、圧電材に付設され
た電極に接続する電気的配線に関連する部分は、省略さ
れている。ここで、電極に電気的配線が接続された超音
波振動子の構成の一例を図９に示す。図９は、本発明に
従う超音波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超
音波振動子の部分拡大斜視図である。図９において、超
音波振動子９０は、圧電材９４、圧電材９４の上下に付
設された電極９３ａ、９３ｂ、下側電極９３ａの表面に
接着剤９２ａより貼り付けられている吸音材９１、上側
電極９３ｂの表面に接着剤９２ｂより貼り付けられてい
る音響整合層９５、そして音響整合層９５の表面に接着
剤９２ｃより貼り付けられている第二音響整合層９９か
ら構成されている。In FIG. 3 to FIG. 8, parts related to electrical wiring connected to the electrodes attached to the piezoelectric material are omitted. Here, FIG. 9 shows an example of the configuration of an ultrasonic transducer in which electrical wiring is connected to the electrodes. FIG. 9 is a partially enlarged perspective view of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers according to the present invention are arranged in parallel in an array. In FIG. 9, an ultrasonic transducer 90 includes a piezoelectric material 94, electrodes 93a and 93b provided above and below the piezoelectric material 94, a sound absorbing material 91 attached to the surface of the lower electrode 93a with an adhesive 92a, and an upper side. It is composed of an acoustic matching layer 95 attached to the surface of the electrode 93b with an adhesive 92b, and a second acoustic matching layer 99 attached to the surface of the acoustic matching layer 95 with an adhesive 92c.
【００３４】各超音波振動子９０の下側電極９３ａは、
それぞれがリード線１００に接続している。一方、各超
音波振動子９０の上側電極９３ｂは、それぞれ１個のア
ースプレート１０１に接続している。下側電極９３ａと
リード線１００との接続、及び上側電極９３ｂとアース
プレート１０１との接続には、例えば、はんだ又は導電
性接着剤を用いることができる。なお、リード線及びア
ースプレートは、圧電材９４の長さ方向における両端
に、それぞれ接続してもよいし、一方の端部にのみ接続
してもよい。The lower electrode 93a of each ultrasonic transducer 90 is
Each is connected to a lead wire 100. On the other hand, the upper electrode 93b of each ultrasonic transducer 90 is connected to one earth plate 101. For connecting the lower electrode 93a and the lead wire 100 and connecting the upper electrode 93b and the ground plate 101, for example, solder or a conductive adhesive can be used. The lead wire and the ground plate may be connected to both ends of the piezoelectric material 94 in the length direction, or may be connected to only one end.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明の超音波振動子は、音響整合層に
溝部が設けられているので、音響整合層を湾曲させたと
きの残留応力が低減され、かつ、音響整合層に設けられ
ている溝部にも接着剤が充填されているので、音響整合
層と上側電極との接着強度も強くなる。従って、本発明
の超音波振動子は、音響整合層が上側電極から剥離しに
くく、長期間にわたって安定に使用することができる。In the ultrasonic vibrator of the present invention, since the groove portion is provided in the acoustic matching layer, the residual stress when the acoustic matching layer is curved is reduced, and the ultrasonic matching layer is provided in the acoustic matching layer. Since the existing groove is also filled with the adhesive, the adhesive strength between the acoustic matching layer and the upper electrode is also increased. Therefore, in the ultrasonic transducer of the present invention, the acoustic matching layer does not easily peel off from the upper electrode, and can be used stably for a long period of time.
【図１】代表的な湾曲面を有する超音波振動子をアレイ
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。FIG. 1 is a partial perspective view of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers having a typical curved surface are arranged in parallel in an array.
【図２】代表的な湾曲面を有する超音波振動子をアレイ
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。FIG. 2 is a partial perspective view of an array type ultrasonic transducer in which ultrasonic transducers having typical curved surfaces are arranged in parallel in an array.
【図３】本発明に従うアレイ型超音波振動子の一実施例
を示す部分斜視図である。FIG. 3 is a partial perspective view showing an embodiment of an array type ultrasonic transducer according to the present invention.
【図４】本発明に従うアレイ型超音波振動子の別の実施
例を示す部分斜視図である。FIG. 4 is a partial perspective view showing another embodiment of the array-type ultrasonic transducer according to the present invention.
【図５】本発明に従うアレイ型超音波振動子の別の実施
例を示す部分斜視図である。FIG. 5 is a partial perspective view showing another embodiment of the array-type ultrasonic transducer according to the present invention.
【図６】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing yet another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention.
【図７】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing yet another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention.
【図８】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing still another embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention.
【図９】本発明に従うアレイ型超音波振動子の拡大斜視
図である。FIG. 9 is an enlarged perspective view of an array type ultrasonic transducer according to the present invention.
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９
０ 超音波振動子
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９
１ 吸音材
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４
２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、６２ａ、６２
ｂ、６２ｃ、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、８２ａ、８２
ｂ、８２ｃ、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ 接着剤
１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ、６３ａ、７
３ａ、８３ａ、９３ａ下側電極
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ、６３ｂ、７
３ｂ、８３ｂ、９３ｂ上側電極
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９
４ 圧電材
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９
５ 整合層
２６、４６ 導電層
２７、４７ 切り込み
３８、４８、５８、６８、７８、７８ａ、８８、８８ａ
溝部
５６、６６、７６、８６ 圧電セラミックス
５７、６７、７７、８７ 樹脂
５９、６９、７９、８９、９９ 第二音響整合層
１００ リード線
１０１ アースプレート10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 9
0 ultrasonic transducers 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 9
1 sound absorbing material 12a, 12b, 22a, 22b, 32a, 32b, 4
2a, 42b, 52a, 52b, 52c, 62a, 62
b, 62c, 72a, 72b, 72c, 82a, 82
b, 82c, 92a, 92b, 92c Adhesives 13a, 23a, 33a, 43a, 53a, 63a, 7
3a, 83a, 93a lower electrodes 13b, 23b, 33b, 43b, 53b, 63b, 7
3b, 83b, 93b upper electrode 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 9
4 Piezoelectric materials 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 9
5 matching layers 26, 46 conductive layers 27, 47 notches 38, 48, 58, 68, 78, 78a, 88, 88a
Grooves 56, 66, 76, 86 Piezoelectric ceramics 57, 67, 77, 87 Resins 59, 69, 79, 89, 99 Second acoustic matching layer 100 Lead wire 101 Earth plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 孝 長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日 本無線株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 CA01 EA11 GA02 GB02 GB15 GB16 GB21 GB23 GB29 GB30 GB32 GB35 GB36 4C301 EE12 GB04 GB17 GB18 GB19 GB22 GB24 GB34 4C601 EE10 GB01 GB02 GB03 GB04 GB14 GB17 GB19 GB24 GB25 GB26 GB28 GB42 5D019 AA18 AA22 BB02 BB18 FF04 GG01 GG12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takashi Sato 2-10-19 Tairiri, Ueda, Nagano Prefecture Ueda Sun Inside the radio company F-term (reference) 2G047 CA01 EA11 GA02 GB02 GB15 GB16 GB21 GB23 GB29 GB30 GB32 GB35 GB36 4C301 EE12 GB04 GB17 GB18 GB19 GB22 GB24 GB34 4C601 EE10 GB01 GB02 GB03 GB04 GB14 GB17 GB19 GB24 GB25 GB26 GB28 GB42 5D019 AA18 AA22 BB02 BB18 FF04 GG01 GG12
Claims (10)
２０〜２００倍の長さを有し、上側の表面が長さ方向に
沿って、凹型に湾曲した湾曲面を有する圧電材、該圧電
材の上下に、該圧電材の形状に沿って付設された電極、
下側電極の表面に接着剤より貼り付けられている吸音
材、そして上側電極の表面に接着剤より貼り付けられて
いる音響整合層からなる湾曲面を有する超音波振動子で
あって、該音響整合層の下側表面に、幅方向に沿って並
列する二個以上の溝部が形成されていて、該上側電極と
該音響整合層とを貼り付けている接着剤が、該音響整合
層の溝部にも充填されていることを特徴とする湾曲面を
有する超音波振動子。1. The length in the length direction is 20 to 200 times the length in the width direction, and the upper surface has a curved surface curved in a concave shape along the length direction. Piezoelectric material, electrodes provided along the shape of the piezoelectric material above and below the piezoelectric material,
An ultrasonic transducer having a curved surface made up of a sound absorbing material attached to the surface of a lower electrode with an adhesive and an acoustic matching layer attached to the surface of an upper electrode with an adhesive. On the lower surface of the matching layer, two or more groove portions that are arranged in parallel along the width direction are formed, and the adhesive that adheres the upper electrode and the acoustic matching layer is the groove portion of the acoustic matching layer. An ultrasonic transducer having a curved surface, which is also filled in.
特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振動
子。2. The ultrasonic transducer having a curved surface according to claim 1, wherein the lower surface of the piezoelectric material is a flat surface.
て、凹型に湾曲していることを特徴とする請求項１に記
載の湾曲面を有する超音波振動子。3. The ultrasonic transducer having a curved surface according to claim 1, wherein the lower surface of the piezoelectric material is concavely curved along the length direction.
かって延びる切り込みが設けられており、音響整合層の
溝部が該切り込みに対応した位置に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振
動子。4. A notch extending downward from the surface of the upper electrode toward the lower part of the piezoelectric material, and a groove portion of the acoustic matching layer is formed at a position corresponding to the notch. 1. An ultrasonic transducer having a curved surface according to 1.
らなる複合圧電材であることを特徴とする請求項１に記
載の湾曲面を有する超音波振動子。5. The ultrasonic transducer having a curved surface according to claim 1, wherein the piezoelectric material is a composite piezoelectric material composed of piezoelectric ceramics and resin.
部に対応した位置に形成されていることを特徴とする請
求項５に記載の湾曲面を有する超音波振動子。6. The ultrasonic transducer having a curved surface according to claim 5, wherein the groove portion of the acoustic matching layer is formed at a position corresponding to the resin portion of the composite piezoelectric material.
表面を突き抜けるまで延長されていることを特徴とする
請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振動子。7. The ultrasonic transducer having a curved surface according to claim 1, wherein the groove portion of the acoustic matching layer extends until it penetrates the upper surface of the acoustic matching layer.
二音響整合層が貼り付けられており、該音響整合層の上
側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成され
ていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り付け
ている接着剤が、該音響整合層の上側溝部にも充填され
ていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有す
る超音波振動子。8. A second acoustic matching layer is adhered to the upper surface of the acoustic matching layer with an adhesive, and two or more groove portions arranged in parallel in the width direction are formed on the upper surface of the acoustic matching layer. 2. The curve according to claim 1, wherein the adhesive for bonding the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is also filled in the upper groove portion of the acoustic matching layer. An ultrasonic transducer having a surface.
二音響整合層が貼り付けられており、該第二音響整合層
の下側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成
されていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り
付けている接着剤が、該第二音響整合層側の溝部にも充
填されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲面
を有する超音波振動子。9. The second acoustic matching layer is attached to the upper surface of the acoustic matching layer with an adhesive, and two or more groove portions arranged in parallel in the width direction are formed on the lower surface of the second acoustic matching layer. 2. The adhesive for adhering the acoustic matching layer and the second acoustic matching layer is also filled in the groove portion on the second acoustic matching layer side. An ultrasonic transducer having a curved surface according to [1].
に記載の湾曲面を有する超音波振動子が、吸音材を連続
層として、幅方向に沿って並列配置されてなることを特
徴とするアレイ型超音波振動子。10. The ultrasonic transducer having a curved surface according to any one of claims 1 to 9 is arranged in parallel along a width direction with a sound absorbing material as a continuous layer. Array type ultrasonic transducer.
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