JP3930118B2 - 圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置の超音波振動子を形成する圧電素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野においては、超音波振動子から生体組織内に超音波パルスを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを、同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受信して、この超音波パルスを送受信する方向を徐々にずらすことによって、生体内の複数の方向から収集した情報を可視像の超音波断層画像として表示する超音波診断装置が、従来より種々提案されている。
【０００３】
例えば、実開昭６２−１２７１９６号公報には１つの超音波探触子で各診断領域について良質な画質の超音波画像が得られるようにするために、圧電振動子の超音波放射方向の厚さ寸法が連続的に変化するように円弧状に形成した超音波探触子が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６０−２４７１５９号公報には平凹面形状や平凸面形状にして有効な広帯域化が実現できるようにするため、有機物中に多数の柱状圧電体が埋め込まれた構造の複合圧電体を用いた超音波探触子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実開昭６２−１２７１９６号公報及び特開昭６０−２４７１５９号公報に開示されている超音波探触子では平板の圧電体に所望の曲率の凹状曲面を形成する際、図９に示すように凹状曲面９１と側面９２，９３とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法（Ｈ）にばらつきが生じ、すなわち高さ寸法（Ｈ）を精度良く加工することが難しく、超音波探触子の超音波特性がばらつくという問題があった。また、加工の際や保管中などにエッジ面が欠けたり、割れたりして歩留りが悪いという問題があった。さらに、湾曲面に信号電極を設けた際、配線面が湾曲形状になっていることにより信号線を信号電極に配線する際の作業性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電素子は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の機械加工を施して形成された圧電素子であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明による圧電素子の製造方法は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の加工を施すことにより圧電素子を製造する方法であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明による圧電素子の構成によれば、残存する平面によって配線作業性が向上すると共に、エッジ先端の欠けや割れがなくなり、エッジ先端から底面までの高さ寸法の精度が向上する。
【００１０】
また、本発明による圧電素子の製造方法によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法の加工精度が良く、寸法のばらつきやかけなどの不良の発生が少なくなって歩留りが向上すると共に、超音波振動子の超音波特性が安定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図、図２は圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図、図３は本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように本実施形態の圧電素子１は、例えばジルコン酸チタン酸塩又はチタン酸塩等の平板状部材の圧電セラミックの高さ寸法ｈ，幅寸法ｗ及び長さ寸法ｌを角出しして予め所定寸法に加工したものであり、この直方体に加工された圧電素子１に後述する平面部４ａ，４ｂを残存させて、二点鎖線に示すような凹状曲面（以下曲面とも記載する）２を形成するようにしている。すなわち、曲面２を設けた圧電素子１に平面部４ａ，４ｂが残存することによって、従来の圧電素子で形成されていた凹状曲面と側面とで形成されたエッジ部をなくして、圧電素子１の高さ寸法ｈを高精度にしたものである。
【００１３】
前記圧電素子１に凹状曲面２を形成する際、まず砥石に凹状曲面の曲率半径（Ｒ）に対応するアール付けをし、この圧電素子１の対向する二平面３ａ，３ｂの少なくとも一方の平面側を研削していく。すると、同図（ｂ）に示すように第１平面３ａに交わるように略円筒面形状の凹状曲面２が形成されていく。そして、所定の曲面２が形成されたとき、この曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存した圧電素子１になる。
【００１４】
図２に示すように前記凹状曲面２を加工した圧電素子１の第１平面３ａ側及び第２平面３ｂ側の両面にそれぞれ第１電極１１及び第２電極１２を、例えば金や銀等を焼付けや蒸着、スパッタ等によって形成する。この圧電素子１に形成される第１電極１１及び第２電極１２の形成位置には以下に示す形態がある。
【００１５】
圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の一例として図２（ａ）に示すものがある。本図の圧電素子１Ａは、第１電極１１を第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成し、第２電極１２を前記曲面２を設けた第１平面３ａに対向する第２平面３ｂの表面上に前記第１電極１１に対して電気的に別体に形成している。
【００１６】
また、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の他の例である同図（ｂ）に示す圧電素子１Ｂでは、第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成した第１電極１１の一端部を一側面５ａまで延設し、第２平面３ｂの表面に形成した前記第１電極１１に対して電気的に別体な第２電極１２の一端部を他側面５ｂの表面まで延設している。
【００１７】
さらに、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の別の例である同図（ｃ）に示す圧電素子１Ｃでは、前記同図（ｂ）で他側面５ｂまで延設させた第２電極１２の一端部をさらに延伸させて前記第１電極１１が形成されている第１平面３ａまで延設している。すなわち、第１平面３ａに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第１平面上で前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体になっている。
【００１８】
又、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２のまた別の例である同図（ｄ）に示す圧電素子１Ｄでは、前記同図（ｂ）で一側面５ａまで延設させた第１電極１１の一端部を更に延伸させて前記第２電極１２が形成されている第２平面３ｂまで延設している。すなわち、第２平面３ｂに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第２平面上で前記第１電極１１と前記第２電極とは電気的に別体になっている。
【００１９】
図３を参照して超音波振動子１０の１例を説明する。
同図（ａ）に示す超音波振動子１０Ａは、前記図２（ｃ）に示した圧電素子１Ｃを複数配設して第２平面３ｂ側が超音波放射面になるように形成したものであり、これらの圧電素子１Ｃに形成されている曲面２側にフェライト入りのポリクロロプレンゴム，タングステン粉末入りのエポキシ樹脂等の弾性体を成形した超音波吸収体１３を設けている。また、前記圧電素子１Ｃの第１平面３ａに延設した全ての第２電極１２にはグランド線となる例えば１枚の燐青銅板等で形成したアース導体１４の先端部平面が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２０】
一方、前記圧電素子１Ｃに形成されている第２平面３ｂ側にはマコールガラスからなる第１整合層１５及びポリイミド樹脂部材等からなる第２整合層１６を介してシリコンやエポキシ等、樹脂製の音響レンズ１７を配設している。この音響レンズ１７は、シリコン樹脂で形成した場合は凸レンズであり、エポキシ樹脂で形成した場合には凹レンズである。また、前記第１平面３ａの第１電極１１にはフレキシブルプリント基板に配設された銅パターン等の信号導体１８が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２１】
このように、超音波振動子を構成する圧電素子に凹状曲面を形成する際、予め平板状の圧電素子を所定の寸法に加工し、この圧電素子に平面部が残存するように所定の曲率半径の凹状曲面を形成することにより寸法精度が安定し、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部がなくなることにより歩留りが向上して超音波特性の安定した圧電素子を確実に量産することができる。
【００２２】
また、圧電素子の一平面の表面に電気的に別体な第１電極と第２電極とを設けたことによって、第１電極と信号導体とを電気的に接続するための配線作業及び第２電極とアース導体とを電気的に接続するための配線作業を容易に行うことができる。
【００２３】
さらに、超音波放射面側にアース導体を配置することなく、またそれぞれの電極に接続する信号導体とアース導体とを対称な位置関係で配置したことにより、音場の偏りを解消することができる。このことによって、超音波受信の特性が向上する。
【００２４】
又、圧電素子に平面部を形成することによって圧電素子の面積が増大する一方、前記圧電素子に形成した平面部が厚肉部であるため、この平面部から低周波側の超音波が出射されて、超音波振動子から遠い位置での感度を向上させることができる。
【００２５】
なお、同図（ｂ）に示す超音波振動子１０Ｂは、前記図２（ｄ）に示した圧電素子１Ｄを複数配設して第１平面３ａ側が超音波放射面になるように形成したものであり、この圧電素子１Ｄの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２側に音響レンズ１７を配設することなくエポキシ樹脂等からなる音響整合層１９だけを設けている。そして、前記圧電素子１Ｃの第２平面３ｂに延設した全ての第１電極１１にアース導体１４が接続され、前記第２平面３ｂの第２電極１２に信号導体１８を電気的に接続して超音波振動子１０Ｂを構成している。このことによって、音響レンズによる超音波の減衰がなくなって感度の良い超音波振動子を構成することができる。その他の作用及び効果は同図（ａ）に示した超音波振動子１０Ａと同様である。なお、幾何学的な超音波の収束位置は圧電素子１に形成する曲面２の曲率半径によって設定される。また、音響整合層は複数層になっていてもよい。
【００２６】
また、図４に示すように圧電素子１に縦・横方向に延びる複数の分割溝２１を設け、この分割溝２１中にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して圧電素子１Ｅを構成することにより、圧電素子１の音響インピーダンスを下げて、生体の有する音響インピーダンスに近づけることができる。
【００２７】
このように、圧電素子に形成した分割溝に樹脂部材を充填して音響インピーダンスを生体の有する音響インピーダンスに近づけることによって、超音波振動子から出射される超音波が生体に入り易くすることができる。
【００２８】
前記圧電素子１は、略直方体形状に限定されるものではなく、図５（ａ），（ｂ）に示すように円板形状の圧電素子１Ｆの中央部に凹状曲面２ａを形成し、この凹状曲面２ａの周囲に平面部４ｃを残存させたものであっても良い。
【００２９】
このように、円板形状の圧電素子に上述の実施形態と同様に平面部を残存させたことにより、凹状曲面の形成時に寸法精度を確保できなくなるなどの不具合を解消することができる。その他の作用及び効果は上述の実施形態と同様である。
【００３０】
図６に示すように前記円板状圧電素子１Ｆを用いた超音波振動子１０Ｃは、前記図５に示した圧電素子１Ｆを金属製のハウジング３１内に配設して構成したものであり、この圧電素子１Ｆには前記図２（ａ）に示すように第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に設けた電気的に一体な第１電極１１及びこの第１平面３ａに対向する第２平面３ｂに設けた第２電極１２が設けられている。なお、前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体であり、第１電極１１が設けられている第１平面３ａ側が超音波放射面になっている。
【００３１】
前記ハウジング３１内に配設されている圧電素子１Ｆの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２ａを形成した第１平面３ａ側にハウジング３１の先端面を覆うように整合層１９を設けている。また、第２平面３ｂの第２電極１２に信号線からなる信号導体１８を接続し、第１平面３ａの第１電極１１にグランド線となるアース導体１４の一端部を接続している。
【００３２】
なお、符号３２は第１電極１１と第２電極１２との短絡を防止するための樹脂製の絶縁層であり、超音波吸収体１３及び圧電素子１Ｆのそれぞれ外周に設けられている。また、このアース導体１４の他端部はハウジング３１の外表面に接続されている。さらに、前記信号導体１８には図示しない超音波診断装置の超音波送受信部から延出する同軸ケーブルの芯線が接続され、前記同軸ケーブルのシールド線はハウジングに接続されている。
【００３３】
ここで、図７を参照して分割溝に樹脂部材を充填して生体の有する音響インピーダンスに近づけた圧電素子１Ｅの一製造方法の各工程を説明する。
まず、同図（ａ）に示すように所定寸法に加工された圧電素子１の第１平面３ａに予備電極４１を設け、第２平面３ｂに第２電極１２を設け、両電極４１,１２に高電圧を印可して分極しておく。
【００３４】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の例えば第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって所定ピッチで複数の分割溝２１，…,２１を切削していく。これら分割溝２１は圧電素子１の一部が残るように、すなわち前記第２電極１２に至る手前まで切削して形成されている。
【００３５】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した分割溝２１，…，２１にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して、前記分割溝２１，…，２１を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した平面部４ａ，４ｂに設けた予備電極４１を除去して、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００３６】
このように、圧電素子に複数の分割溝を形成し、この分割溝を樹脂部材で埋めた後、第１平面に平面部が残存するように凹状曲面を形成することによって、加工中の欠けや割れの発生がなくなる共に、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部をなくして歩留りの向上及び寸法精度が向上を図ることができる。このことによって、生体の有する音響インピーダンスに近く、超音波特性の安定した圧電素子を効率良く生産することができる。
【００３７】
また、凹状曲面を形成する際、圧電素子に設けられている予備電極及び分割溝を埋めている樹脂部材及び圧電素子を一度に削るので、圧電素子の平面部及び曲面の表面に残存樹脂がなくなって、平面部及び曲面に第１電極を形成する際に発生する残存樹脂による不具合を解消することができる。残存樹脂があると電極の付着強度が低下し剥がれやすくなるが、樹脂がないので付着強度が向上する。このことにより、電極の付着強度が安定して、より超音波特性の安定した圧電素子の生産効率が向上する。
【００３８】
図８を参照して圧電素子１Ｅの他の製造方法の各工程を説明する。
本製造方法においてはまず、同図（ａ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ及び第２平面３ｂにそれぞれ予備電極４１を設け、両平面３ａ，３ｂの予備電極４１に高電圧を印可して分極したものを、エレクトロンワックスなどの固定用樹脂４２に例えば圧電素子１の第２平面３ｂ側を一体的に固定する。
【００３９】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって固定用樹脂４２に到達するまで切削溝４３を形成して、所定ピッチで圧電素子１を複数に分割する。
【００４０】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した切削溝４３，…，４３に上述と同様に樹脂部材２２を充填して、前記切削溝４３，…，４３を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した予備電極４１を除去する。そして、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設ける。
【００４１】
次に、同図（ｆ）に示すように前記第２平面３ｂ側に固定されていた固定用樹脂４２を溶融させる。すると、前記切削溝４３に充填されていた樹脂部材２２が第２平面３ｂ側から突出する。また、前記第１平面３ａ側の凹状曲面２内に樹脂部材２２などを充填して、この凹状曲面２を埋め、前記凹状曲面２側を下側にして突出した樹脂部材２２及び予備電極４１を除去した後、同図（ｇ）に示すように第２電極１２を第２平面３ｂの表面に焼付けや蒸着、スパッタにより設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００４２】
このように、図７で示した製造方法で形成した分割溝の代わりに、本製造方法においては圧電素子を完全に分割する切削溝を形成したことにより、分割溝形成時に残こる圧電素子残存部によって発生する不要振動の発生をなくすことができる。
【００４３】
また、第１平面に形成した凹状曲面を樹脂部材で埋めることによって、第２平面側を加工する際、凹状曲面を形成した第１平面の強度が低下することを防止することができると共に、この凹状曲面を埋める樹脂部材を適宜選択しておくことにより、凹状曲面を埋めた樹脂部材を整合層として使用することができる。その他の作用及び効果は前記第１製造方法と同様である。
【００４４】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４５】
［付記］
（１）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子。
【００４６】
（２）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、
この曲面及び前記曲面を形成した一方の平面の表面に電気的に一体な第１電極を設け、
他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子。
【００４７】
（３）前記第１電極を設けた一方の平面側まで前記第２電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４８】
（４）前記第２電極を設けた他方の平面側まで前記第１電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４９】
（５）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が円筒面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５０】
（６）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が球面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５１】
（７）前記圧電素子に複数の溝を形成し、前記溝内に樹脂部材を充填した付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５２】
（８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５３】
（９）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、この曲面及び前記曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を形成し、他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５４】
（１０）前記第１電極を設けた平面側まで前記第２電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５５】
（１１）前記第２電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
一方の平面側に設けた第１電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第２電極にアース用導体を接続した付記１０記載の超音波振動子。
【００５６】
（１２）前記第２電極を設けた平面側まで前記第１電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５７】
（１３）前記第１電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
前記一方の平面に対向する平面側に設けた第２電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第１電極にアース用導体を接続した付記１２記載の超音波振動子。
【００５８】
（１４）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成した曲面が円筒面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００５９】
（１５）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に形成した曲面が球面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６０】
（１６）前記圧電素子を複数配設した付記８ないし付記１５記のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６１】
（１７）前記圧電素子に複数の溝が形成され、この溝内に樹脂部材が充填されている付記８ないし付記１６のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６２】
（１８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【００６３】
（１９）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６４】
（２０）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記第１電極と電気的に別体な第２電極を前記曲面を形成した平面に対向する他方の平面側に設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６５】
（２１）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が円筒面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６６】
（２２）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が球面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６７】
（２３）対向する二平面を有する平板状圧電素子の一方の平面を固定用樹脂に固定する工程と、
前記他方の平面側から一方の平面を経て固定用樹脂に至る切削溝を複数形成して圧電素子を分割する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記他方の平面側に、平面の一部が残存するように、この平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記固定用樹脂から前記圧電素子を取り外す工程と、
前記固定用樹脂を取り除いたことにより前記一方の平面側から突出した樹脂部材を除去する工程と、
この一方の平面上に前記第１電極と電気的に別体な第２電極を設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６８】
（２４）前記平面に形成する曲面が円筒面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００６９】
（２５）前記平面に形成する曲面が球面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図
【図２】圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図
【図３】本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図４】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子を示す説明図
【図５】圧電素子の他の形状例を示す説明図
【図６】図６に示した圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図７】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の１例を示す説明図
【図８】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の他の例を示す説明図
【図９】従来の圧電素子を示す図
【符号の説明】
１…圧電素子
２…凹状曲面（曲面）
３ａ…第１平面
３ｂ…第２平面
４ａ，４ｂ…平面部
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置の超音波振動子を形成する圧電素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野においては、超音波振動子から生体組織内に超音波パルスを繰り返し送信し、生体組織から反射される超音波パルスのエコーを、同一あるいは別体に設けた超音波振動子で受信して、この超音波パルスを送受信する方向を徐々にずらすことによって、生体内の複数の方向から収集した情報を可視像の超音波断層画像として表示する超音波診断装置が、従来より種々提案されている。
【０００３】
例えば、実開昭６２−１２７１９６号公報には１つの超音波探触子で各診断領域について良質な画質の超音波画像が得られるようにするために、圧電振動子の超音波放射方向の厚さ寸法が連続的に変化するように円弧状に形成した超音波探触子が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６０−２４７１５９号公報には平凹面形状や平凸面形状にして有効な広帯域化が実現できるようにするため、有機物中に多数の柱状圧電体が埋め込まれた構造の複合圧電体を用いた超音波探触子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実開昭６２−１２７１９６号公報及び特開昭６０−２４７１５９号公報に開示されている超音波探触子では平板の圧電体に所望の曲率の凹状曲面を形成する際、図９に示すように凹状曲面９１と側面９２，９３とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法（Ｈ）にばらつきが生じ、すなわち高さ寸法（Ｈ）を精度良く加工することが難しく、超音波探触子の超音波特性がばらつくという問題があった。また、加工の際や保管中などにエッジ面が欠けたり、割れたりして歩留りが悪いという問題があった。さらに、湾曲面に信号電極を設けた際、配線面が湾曲形状になっていることにより信号線を信号電極に配線する際の作業性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電素子は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の機械加工を施して形成された圧電素子であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明による圧電素子の製造方法は、高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の加工を施すことにより圧電素子を製造する方法であって、前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明による圧電素子の構成によれば、残存する平面によって配線作業性が向上すると共に、エッジ先端の欠けや割れがなくなり、エッジ先端から底面までの高さ寸法の精度が向上する。
【００１０】
また、本発明による圧電素子の製造方法によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法の加工精度が良く、寸法のばらつきやかけなどの不良の発生が少なくなって歩留りが向上すると共に、超音波振動子の超音波特性が安定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図、図２は圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図、図３は本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように本実施形態の圧電素子１は、例えばジルコン酸チタン酸塩又はチタン酸塩等の平板状部材の圧電セラミックの高さ寸法ｈ，幅寸法ｗ及び長さ寸法ｌを角出しして予め所定寸法に加工したものであり、この直方体に加工された圧電素子１に後述する平面部４ａ，４ｂを残存させて、二点鎖線に示すような凹状曲面（以下曲面とも記載する）２を形成するようにしている。すなわち、曲面２を設けた圧電素子１に平面部４ａ，４ｂが残存することによって、従来の圧電素子で形成されていた凹状曲面と側面とで形成されたエッジ部をなくして、圧電素子１の高さ寸法ｈを高精度にしたものである。
【００１３】
前記圧電素子１に凹状曲面２を形成する際、まず砥石に凹状曲面の曲率半径（Ｒ）に対応するアール付けをし、この圧電素子１の対向する二平面３ａ，３ｂの少なくとも一方の平面側を研削していく。すると、同図（ｂ）に示すように第１平面３ａに交わるように略円筒面形状の凹状曲面２が形成されていく。そして、所定の曲面２が形成されたとき、この曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存した圧電素子１になる。
【００１４】
図２に示すように前記凹状曲面２を加工した圧電素子１の第１平面３ａ側及び第２平面３ｂ側の両面にそれぞれ第１電極１１及び第２電極１２を、例えば金や銀等を焼付けや蒸着、スパッタ等によって形成する。この圧電素子１に形成される第１電極１１及び第２電極１２の形成位置には以下に示す形態がある。
【００１５】
圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の一例として図２（ａ）に示すものがある。本図の圧電素子１Ａは、第１電極１１を第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成し、第２電極１２を前記曲面２を設けた第１平面３ａに対向する第２平面３ｂの表面上に前記第１電極１１に対して電気的に別体に形成している。
【００１６】
また、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の他の例である同図（ｂ）に示す圧電素子１Ｂでは、第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に電気的に一体に形成した第１電極１１の一端部を一側面５ａまで延設し、第２平面３ｂの表面に形成した前記第１電極１１に対して電気的に別体な第２電極１２の一端部を他側面５ｂの表面まで延設している。
【００１７】
さらに、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２の別の例である同図（ｃ）に示す圧電素子１Ｃでは、前記同図（ｂ）で他側面５ｂまで延設させた第２電極１２の一端部をさらに延伸させて前記第１電極１１が形成されている第１平面３ａまで延設している。すなわち、第１平面３ａに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第１平面上で前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体になっている。
【００１８】
又、圧電素子１に形成する第１電極１１及び第２電極１２のまた別の例である同図（ｄ）に示す圧電素子１Ｄでは、前記同図（ｂ）で一側面５ａまで延設させた第１電極１１の一端部を更に延伸させて前記第２電極１２が形成されている第２平面３ｂまで延設している。すなわち、第２平面３ｂに第１電極１１と第２電極１２とを配置している。このとき、前記第２平面上で前記第１電極１１と前記第２電極とは電気的に別体になっている。
【００１９】
図３を参照して超音波振動子１０の１例を説明する。
同図（ａ）に示す超音波振動子１０Ａは、前記図２（ｃ）に示した圧電素子１Ｃを複数配設して第２平面３ｂ側が超音波放射面になるように形成したものであり、これらの圧電素子１Ｃに形成されている曲面２側にフェライト入りのポリクロロプレンゴム，タングステン粉末入りのエポキシ樹脂等の弾性体を成形した超音波吸収体１３を設けている。また、前記圧電素子１Ｃの第１平面３ａに延設した全ての第２電極１２にはグランド線となる例えば１枚の燐青銅板等で形成したアース導体１４の先端部平面が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２０】
一方、前記圧電素子１Ｃに形成されている第２平面３ｂ側にはマコールガラスからなる第１整合層１５及びポリイミド樹脂部材等からなる第２整合層１６を介してシリコンやエポキシ等、樹脂製の音響レンズ１７を配設している。この音響レンズ１７は、シリコン樹脂で形成した場合は凸レンズであり、エポキシ樹脂で形成した場合には凹レンズである。また、前記第１平面３ａの第１電極１１にはフレキシブルプリント基板に配設された銅パターン等の信号導体１８が半田付けや導電性接着剤により電気的に接続されている。
【００２１】
このように、超音波振動子を構成する圧電素子に凹状曲面を形成する際、予め平板状の圧電素子を所定の寸法に加工し、この圧電素子に平面部が残存するように所定の曲率半径の凹状曲面を形成することにより寸法精度が安定し、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部がなくなることにより歩留りが向上して超音波特性の安定した圧電素子を確実に量産することができる。
【００２２】
また、圧電素子の一平面の表面に電気的に別体な第１電極と第２電極とを設けたことによって、第１電極と信号導体とを電気的に接続するための配線作業及び第２電極とアース導体とを電気的に接続するための配線作業を容易に行うことができる。
【００２３】
さらに、超音波放射面側にアース導体を配置することなく、またそれぞれの電極に接続する信号導体とアース導体とを対称な位置関係で配置したことにより、音場の偏りを解消することができる。このことによって、超音波受信の特性が向上する。
【００２４】
又、圧電素子に平面部を形成することによって圧電素子の面積が増大する一方、前記圧電素子に形成した平面部が厚肉部であるため、この平面部から低周波側の超音波が出射されて、超音波振動子から遠い位置での感度を向上させることができる。
【００２５】
なお、同図（ｂ）に示す超音波振動子１０Ｂは、前記図２（ｄ）に示した圧電素子１Ｄを複数配設して第１平面３ａ側が超音波放射面になるように形成したものであり、この圧電素子１Ｄの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２側に音響レンズ１７を配設することなくエポキシ樹脂等からなる音響整合層１９だけを設けている。そして、前記圧電素子１Ｃの第２平面３ｂに延設した全ての第１電極１１にアース導体１４が接続され、前記第２平面３ｂの第２電極１２に信号導体１８を電気的に接続して超音波振動子１０Ｂを構成している。このことによって、音響レンズによる超音波の減衰がなくなって感度の良い超音波振動子を構成することができる。その他の作用及び効果は同図（ａ）に示した超音波振動子１０Ａと同様である。なお、幾何学的な超音波の収束位置は圧電素子１に形成する曲面２の曲率半径によって設定される。また、音響整合層は複数層になっていてもよい。
【００２６】
また、図４に示すように圧電素子１に縦・横方向に延びる複数の分割溝２１を設け、この分割溝２１中にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して圧電素子１Ｅを構成することにより、圧電素子１の音響インピーダンスを下げて、生体の有する音響インピーダンスに近づけることができる。
【００２７】
このように、圧電素子に形成した分割溝に樹脂部材を充填して音響インピーダンスを生体の有する音響インピーダンスに近づけることによって、超音波振動子から出射される超音波が生体に入り易くすることができる。
【００２８】
前記圧電素子１は、略直方体形状に限定されるものではなく、図５（ａ），（ｂ）に示すように円板形状の圧電素子１Ｆの中央部に凹状曲面２ａを形成し、この凹状曲面２ａの周囲に平面部４ｃを残存させたものであっても良い。
【００２９】
このように、円板形状の圧電素子に上述の実施形態と同様に平面部を残存させたことにより、凹状曲面の形成時に寸法精度を確保できなくなるなどの不具合を解消することができる。その他の作用及び効果は上述の実施形態と同様である。
【００３０】
図６に示すように前記円板状圧電素子１Ｆを用いた超音波振動子１０Ｃは、前記図５に示した圧電素子１Ｆを金属製のハウジング３１内に配設して構成したものであり、この圧電素子１Ｆには前記図２（ａ）に示すように第１平面３ａの表面及び曲面２の表面に設けた電気的に一体な第１電極１１及びこの第１平面３ａに対向する第２平面３ｂに設けた第２電極１２が設けられている。なお、前記第１電極１１と前記第２電極１２とは電気的に別体であり、第１電極１１が設けられている第１平面３ａ側が超音波放射面になっている。
【００３１】
前記ハウジング３１内に配設されている圧電素子１Ｆの第２平面３ｂ側に超音波吸収体１３を設け、曲面２ａを形成した第１平面３ａ側にハウジング３１の先端面を覆うように整合層１９を設けている。また、第２平面３ｂの第２電極１２に信号線からなる信号導体１８を接続し、第１平面３ａの第１電極１１にグランド線となるアース導体１４の一端部を接続している。
【００３２】
なお、符号３２は第１電極１１と第２電極１２との短絡を防止するための樹脂製の絶縁層であり、超音波吸収体１３及び圧電素子１Ｆのそれぞれ外周に設けられている。また、このアース導体１４の他端部はハウジング３１の外表面に接続されている。さらに、前記信号導体１８には図示しない超音波診断装置の超音波送受信部から延出する同軸ケーブルの芯線が接続され、前記同軸ケーブルのシールド線はハウジングに接続されている。
【００３３】
ここで、図７を参照して分割溝に樹脂部材を充填して生体の有する音響インピーダンスに近づけた圧電素子１Ｅの一製造方法の各工程を説明する。
まず、同図（ａ）に示すように所定寸法に加工された圧電素子１の第１平面３ａに予備電極４１を設け、第２平面３ｂに第２電極１２を設け、両電極４１,１２に高電圧を印可して分極しておく。
【００３４】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の例えば第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって所定ピッチで複数の分割溝２１，…,２１を切削していく。これら分割溝２１は圧電素子１の一部が残るように、すなわち前記第２電極１２に至る手前まで切削して形成されている。
【００３５】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した分割溝２１，…，２１にポリウレタン、エポキシ等の樹脂部材２２を充填して、前記分割溝２１，…，２１を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した平面部４ａ，４ｂに設けた予備電極４１を除去して、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００３６】
このように、圧電素子に複数の分割溝を形成し、この分割溝を樹脂部材で埋めた後、第１平面に平面部が残存するように凹状曲面を形成することによって、加工中の欠けや割れの発生がなくなる共に、凹状曲面と側面とで形成されるエッジ部をなくして歩留りの向上及び寸法精度が向上を図ることができる。このことによって、生体の有する音響インピーダンスに近く、超音波特性の安定した圧電素子を効率良く生産することができる。
【００３７】
また、凹状曲面を形成する際、圧電素子に設けられている予備電極及び分割溝を埋めている樹脂部材及び圧電素子を一度に削るので、圧電素子の平面部及び曲面の表面に残存樹脂がなくなって、平面部及び曲面に第１電極を形成する際に発生する残存樹脂による不具合を解消することができる。残存樹脂があると電極の付着強度が低下し剥がれやすくなるが、樹脂がないので付着強度が向上する。このことにより、電極の付着強度が安定して、より超音波特性の安定した圧電素子の生産効率が向上する。
【００３８】
図８を参照して圧電素子１Ｅの他の製造方法の各工程を説明する。
本製造方法においてはまず、同図（ａ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ及び第２平面３ｂにそれぞれ予備電極４１を設け、両平面３ａ，３ｂの予備電極４１に高電圧を印可して分極したものを、エレクトロンワックスなどの固定用樹脂４２に例えば圧電素子１の第２平面３ｂ側を一体的に固定する。
【００３９】
次に、同図（ｂ）に示すように圧電素子１の第１平面３ａ側からダイヤモンドカッター又はレーザなどによって固定用樹脂４２に到達するまで切削溝４３を形成して、所定ピッチで圧電素子１を複数に分割する。
【００４０】
次いで、同図（ｃ）に示すように複数形成した切削溝４３，…，４３に上述と同様に樹脂部材２２を充填して、前記切削溝４３，…，４３を樹脂部材２２で埋める。この状態で、同図（ｄ）に示すように予備電極４１及び樹脂部材２２及び圧電素子１をひとまとめに削って、所定の曲率半径（Ｒ）の凹状曲面２を形成する。このとき、前記凹状曲面２の両端部に平面部４ａ，４ｂが残存する。この後、残存した予備電極４１を除去する。そして、同図（ｅ）に示すように第１電極１１を平面部４ａ，４ｂ及び曲面２に焼付けや蒸着、スパッタによって設ける。
【００４１】
次に、同図（ｆ）に示すように前記第２平面３ｂ側に固定されていた固定用樹脂４２を溶融させる。すると、前記切削溝４３に充填されていた樹脂部材２２が第２平面３ｂ側から突出する。また、前記第１平面３ａ側の凹状曲面２内に樹脂部材２２などを充填して、この凹状曲面２を埋め、前記凹状曲面２側を下側にして突出した樹脂部材２２及び予備電極４１を除去した後、同図（ｇ）に示すように第２電極１２を第２平面３ｂの表面に焼付けや蒸着、スパッタにより設けて圧電素子１Ｅを形成する。
【００４２】
このように、図７で示した製造方法で形成した分割溝の代わりに、本製造方法においては圧電素子を完全に分割する切削溝を形成したことにより、分割溝形成時に残こる圧電素子残存部によって発生する不要振動の発生をなくすことができる。
【００４３】
また、第１平面に形成した凹状曲面を樹脂部材で埋めることによって、第２平面側を加工する際、凹状曲面を形成した第１平面の強度が低下することを防止することができると共に、この凹状曲面を埋める樹脂部材を適宜選択しておくことにより、凹状曲面を埋めた樹脂部材を整合層として使用することができる。その他の作用及び効果は前記第１製造方法と同様である。
【００４４】
なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４５】
［付記］
（１）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子。
【００４６】
（２）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、
この曲面及び前記曲面を形成した一方の平面の表面に電気的に一体な第１電極を設け、
他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子。
【００４７】
（３）前記第１電極を設けた一方の平面側まで前記第２電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４８】
（４）前記第２電極を設けた他方の平面側まで前記第１電極を延設した付記２記載の圧電素子。
【００４９】
（５）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が円筒面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５０】
（６）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成する曲面が球面形状である付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５１】
（７）前記圧電素子に複数の溝を形成し、前記溝内に樹脂部材を充填した付記１又は付記２記載の圧電素子。
【００５２】
（８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成した圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５３】
（９）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面に交わる曲面を形成し、この曲面及び前記曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を形成し、他方の平面の表面に前記第１電極に電気的に別体な第２電極を設けた圧電素子を備え、
この圧電素子の超音波放射方向側に音響整合層を設け、他方側に超音波吸収層を設けた超音波振動子。
【００５４】
（１０）前記第１電極を設けた平面側まで前記第２電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５５】
（１１）前記第２電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
一方の平面側に設けた第１電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第２電極にアース用導体を接続した付記１０記載の超音波振動子。
【００５６】
（１２）前記第２電極を設けた平面側まで前記第１電極を延設した付記９記載の超音波振動子。
【００５７】
（１３）前記第１電極を設けた平面側が超音波放射面側であり、
前記一方の平面に対向する平面側に設けた第２電極に圧電素子に信号電圧を供給する信号導体を接続し、この平面側に延設した第１電極にアース用導体を接続した付記１２記載の超音波振動子。
【００５８】
（１４）対向する二平面の少なくとも一方の平面に形成した曲面が円筒面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００５９】
（１５）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に形成した曲面が球面形状である付記８ないし付記１３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６０】
（１６）前記圧電素子を複数配設した付記８ないし付記１５記のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６１】
（１７）前記圧電素子に複数の溝が形成され、この溝内に樹脂部材が充填されている付記８ないし付記１６のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【００６２】
（１８）対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【００６３】
（１９）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６４】
（２０）対向する二平面を有する平板状圧電素子に複数の分割溝を形成する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記対向する二平面の少なくとも一方の平面側に、この平面の一部が残存するように平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記第１電極と電気的に別体な第２電極を前記曲面を形成した平面に対向する他方の平面側に設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６５】
（２１）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が円筒面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６６】
（２２）対向する二平面の少なくとも一方の面に形成される曲面が球面形状である付記１８ないし付記２０のいずれか１つに記載の圧電素子の製法。
【００６７】
（２３）対向する二平面を有する平板状圧電素子の一方の平面を固定用樹脂に固定する工程と、
前記他方の平面側から一方の平面を経て固定用樹脂に至る切削溝を複数形成して圧電素子を分割する工程と、
前記溝中に樹脂部材を充填する工程と、
前記他方の平面側に、平面の一部が残存するように、この平面に交わる曲面を形成する工程と、
前記曲面及びこの曲面を形成した平面の表面に電気的に一体な第１電極を設ける工程と、
前記固定用樹脂から前記圧電素子を取り外す工程と、
前記固定用樹脂を取り除いたことにより前記一方の平面側から突出した樹脂部材を除去する工程と、
この一方の平面上に前記第１電極と電気的に別体な第２電極を設ける工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【００６８】
（２４）前記平面に形成する曲面が円筒面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００６９】
（２５）前記平面に形成する曲面が球面形状である付記２３記載の圧電素子の製造方法。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧電素子の凹状曲面と側面とで形成されるエッジ先端から底面までの高さ寸法を精度良く加工可能で、歩留りを向上させ、かつ配線作業性を向上させることが可能な圧電素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図３は本発明の一実施形態に係り、図１は圧電素子の構成を説明する斜視図
【図２】圧電素子に設ける２種類の電極の配置例を示す図
【図３】本実施形態の圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図４】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子を示す説明図
【図５】圧電素子の他の形状例を示す説明図
【図６】図６に示した圧電素子を使用した超音波振動子の１例を示す説明図
【図７】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の１例を示す説明図
【図８】生体の有する音響インピーダンスに近い圧電素子の製造方法の他の例を示す説明図
【図９】従来の圧電素子を示す図
【符号の説明】
１…圧電素子
２…凹状曲面（曲面）
３ａ…第１平面
３ｂ…第２平面
４ａ，４ｂ…平面部
Claims (4)
- 高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の機械加工を施して形成された圧電素子であって、
前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成した
ことを特徴とする圧電素子。 - 前記圧電素子はセラミックスにより形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
- 高さｈ，幅ｗ及び長さｌの所定寸法により予め加工された直方体の平板状部材に対して所定の加工を施すことにより圧電素子を製造する方法であって、
前記平板状部材における前記高さｈを隔てて対向する二平面のうちの一方の平面側に、当該平面と線分において交わる所定の曲率を有する曲面を形成すると共に、前記曲面が形成された側の平面における、前記曲面と当該平面とが交わる線分より幅ｗ方向の両側方に、前記高さｈが一定となる２つの平面部を形成する
ことを特徴とする圧電素子の製造方法。 - 前記圧電素子はセラミックスにより形成されるものであることを特徴とする請求項３に記載の圧電素子の製造方法。
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| JP27758497A JP3930118B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 圧電素子及びその製造方法 |
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| JP27758497A JP3930118B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 圧電素子及びその製造方法 |
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Family Applications (1)
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