[go: up one dir, main page]

JP4338565B2 - Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe - Google Patents

Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe Download PDF

Info

Publication number
JP4338565B2
JP4338565B2 JP2004089251A JP2004089251A JP4338565B2 JP 4338565 B2 JP4338565 B2 JP 4338565B2 JP 2004089251 A JP2004089251 A JP 2004089251A JP 2004089251 A JP2004089251 A JP 2004089251A JP 4338565 B2 JP4338565 B2 JP 4338565B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric material
composite
wiring
ultrasonic probe
backing 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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004089251A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005277864A (en
Inventor
康裕 尾名
英司 笠原
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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 Aloka Co Ltd filed Critical Aloka Co Ltd
Priority to JP2004089251A priority Critical patent/JP4338565B2/en
Publication of JP2005277864A publication Critical patent/JP2005277864A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4338565B2 publication Critical patent/JP4338565B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、超音波探触子及び超音波探触子の製造方法、特に、送受波信号の減衰が少なく、被検体への押圧性、密着性が改善され、製造し易い超音波探触子及びその製造方法の改良に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe and a method of manufacturing an ultrasonic probe, and in particular, an ultrasonic probe that is easy to manufacture with less attenuation of a transmitted / received signal, improved pressability and adhesion to a subject. And improvement of the manufacturing method thereof.

従来から、圧電材に所定周波数の電圧を印加することにより周期的な歪みを発生させ、その歪みに応じた周波数の超音波を得る超音波探触子が多数考案されている。一般的な超音波探触子は、現実に歪みを生じ超音波を発生する圧電材の一面側に、超音波の吸収を行い超音波の授受を行わない面を形成すると共に、探触子が短いパルス信号を送受できるように周波数帯域を広げる役目を果たすバッキング層が配置され、他面側には、超音波探触子の使用時に被検体等に対し、音響インピーダンスのギャップを埋める役割を果たす音響整合層が配置される。すなわち、全体として複数の部材が積層された状態で構成されている。   Conventionally, many ultrasonic probes have been devised that generate a periodic distortion by applying a voltage of a predetermined frequency to a piezoelectric material and obtain an ultrasonic wave having a frequency corresponding to the distortion. A general ultrasonic probe forms a surface that absorbs ultrasonic waves and does not transmit / receive ultrasonic waves on one side of a piezoelectric material that actually generates distortion and generates ultrasonic waves. A backing layer that expands the frequency band so that short pulse signals can be transmitted and received is arranged, and on the other side, it plays a role of filling the gap of acoustic impedance to the subject etc. when using an ultrasonic probe An acoustic matching layer is disposed. That is, as a whole, a plurality of members are stacked.

このように構成される超音波探触子は用途に応じて、様々な形状や超音波の走査方法が採用されている。各圧電材(振動子)の配列形態としては、複数の圧電材を直線的に配列したリニアアレイ型や、このリニアアレイを湾曲させたコンベックスアレイ型等がある。また、走査方法としては、圧電材面と垂直に超音波を出射するリニア走査、各圧電材から発生する超音波の合成波面を偏向させて扇形の画像を得るセクタ走査、ビームを弓状に走査するアーク走査、ビームを周囲360°に走査するラジアル走査等がある。   The ultrasonic probe configured as described above employs various shapes and ultrasonic scanning methods depending on applications. As an arrangement form of each piezoelectric material (vibrator), there are a linear array type in which a plurality of piezoelectric materials are linearly arranged, a convex array type in which this linear array is curved, and the like. As scanning methods, linear scanning that emits ultrasonic waves perpendicular to the surface of the piezoelectric material, sector scanning that deflects the combined wavefront of the ultrasonic waves generated from each piezoelectric material to obtain a fan-shaped image, and beam scanning in an arcuate shape Arc scanning to be performed, radial scanning to scan the beam to the surrounding 360 °, and the like.

このような超音波探触子を用いて、例えば、心臓の超音波診断を行う場合、肋骨と肋骨の間から超音波の送受を行う必要がある。通常、このように肋間で超音波の送受を行う場合、図13に示すような、表面が平面である小型のリニアアレイ型の超音波探触子100をセクタ走査することで、心臓102の超音波画像の取得を行っている。   For example, when performing ultrasonic diagnosis of the heart using such an ultrasonic probe, it is necessary to transmit and receive ultrasonic waves between the ribs. Normally, when transmitting and receiving ultrasonic waves between the intercostals as described above, a sector of the small linear array type ultrasonic probe 100 having a flat surface as shown in FIG. Sound image acquisition is performed.

ところで、図13のように、超音波探触子100の表面が平面である超音波探触子100を用いて画像を得ようとする場合(実際は、音響整合層の上面に保護膜やカバーが配置されている)、良好な画像取得位置を探るために、超音波探触子100を被検体に密着させた状態で肋骨104上で左右に移動させる。その結果、直線的な超音波探触子100が肋骨104と肋骨104との間で擦れ、被験者に不快感を与えてしまうという不都合や、超音波探触子100の表面が平面であるため肋間への位置決めが安定しない等の不都合があった。   By the way, as shown in FIG. 13, when an image is to be obtained using the ultrasonic probe 100 whose surface is flat (actually, a protective film or a cover is provided on the upper surface of the acoustic matching layer). In order to find a good image acquisition position, the ultrasonic probe 100 is moved left and right on the rib 104 in a state of being in close contact with the subject. As a result, the linear ultrasonic probe 100 is rubbed between the ribs 104 and the ribs 104 to cause discomfort to the subject, and the surface of the ultrasonic probe 100 is flat. There were inconveniences such as unstable positioning.

そこで、例えば、リニアアレイ型の圧電材の表面側に配置するフォーカス用の凸状音響レンズの曲面形状を用いて、被検体への接触具合を改善したり、コンベックス型の超音波探触子を用いることにより接触具合を改善することが考えられる(特許文献1、特許文献2参照)。   Therefore, for example, by using the curved surface shape of the convex convex acoustic lens arranged on the surface side of the linear array type piezoelectric material, the contact condition with the subject can be improved, or the convex type ultrasonic probe can be used. It is conceivable to improve the contact condition by using it (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平8−289386号公報JP-A-8-289386 特開平6−292665号公報JP-A-6-292665

ところが、凸状の音響レンズを用いる場合、本来最も感度を高くしたい中央部分が厚くなってしまい、超音波の減衰が大きくなってしまうという問題がある。また、各圧電材(振動子)から放射される超音波は、圧電材の正面が最も強くなるが、セクタ走査を行うコンベックス型の超音波探触子の場合、各圧電材は扇形に沿って、中央から左右に広がる方向を向いて配列されている。その結果、セクタ走査を行う場合、例えばセンター位置に対して左方向を向いて配置された圧電材を用いて右方向に超音波ビームを送波しようとする場合、大きく左方向から右方向に偏向させる必要が生じる。また、センター位置に対して右方向を向いて配置された圧電材を用いて左方向に超音波を送信しようとする場合、大きく右方向から左方向に偏向させる必要が生じる。その結果、全体として超音波ビームが弱くなってしまうという問題がある。また、コンベックス型で2次元に圧電材の配列を行う場合、各圧電材の信号線やグランド線の引き出し方向は、湾曲の中心に向くため引き出しスペースの確保が困難であると共に、配線作業自体も困難になるという問題があった。   However, when a convex acoustic lens is used, there is a problem that the central portion where the highest sensitivity is originally desired is thickened and the attenuation of the ultrasonic wave is increased. In addition, the ultrasonic wave emitted from each piezoelectric material (vibrator) is strongest at the front surface of the piezoelectric material. However, in the case of a convex ultrasonic probe that performs sector scanning, each piezoelectric material follows a sector shape. , Arranged in a direction extending from the center to the left and right. As a result, when sector scanning is performed, for example, when an ultrasonic beam is transmitted in the right direction using a piezoelectric material arranged facing the left direction with respect to the center position, it is largely deflected from the left direction to the right direction. Need to be made. In addition, when an ultrasonic wave is to be transmitted in the left direction using a piezoelectric material arranged facing the right direction with respect to the center position, it is necessary to largely deflect the right direction to the left direction. As a result, there is a problem that the ultrasonic beam becomes weak as a whole. In addition, when a piezoelectric material is arranged in a two-dimensional manner using a convex type, it is difficult to secure a lead-out space since the lead-out direction of the signal lines and ground lines of each piezoelectric material faces the center of the curve, and the wiring work itself is also difficult. There was a problem that became difficult.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、被検体への接触性(当たり具合)を改善できると共に、超音波ビームの減衰を少なくすることのできる、また信号線やグランド線の引き出しスペースを十分に確保することのできる配線作業性、組み立て作業を改善した超音波探触子及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can improve contactability (contact condition) to a subject, reduce attenuation of an ultrasonic beam, and draw out a signal line and a ground line. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe with improved wiring workability and assembling work and a method for manufacturing the same.

上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波を発生する圧電材を複数配列してなる振動子と、当該振動子の一面側に積層される音響整合層と、振動子を挟んで音響整合層の対向側に積層されるバッキング層とからなる超音波探触子であって、前記振動子を構成する圧電材は、その超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列されていることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention includes a vibrator formed by arranging a plurality of piezoelectric materials that generate ultrasonic waves, an acoustic matching layer laminated on one surface side of the vibrator, and a vibrator. An ultrasonic probe comprising a backing layer sandwiched between and opposite to the acoustic matching layer, wherein the piezoelectric material constituting the vibrator has an ultrasonic wave transmitting / receiving surface of a piezoelectric material having a substantially central arrangement. It is characterized by being arranged in steps in the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface and in a convex shape with respect to the arrangement direction.

また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記振動子を構成する各圧電材は、個々に音響整合層とバッキング層とを備えた複合体を形成し、当該複合体を配列方向に凸状に段差配列することを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, in the above configuration, each piezoelectric material forming the vibrator individually forms a composite including an acoustic matching layer and a backing layer, The composites are arranged in steps so as to protrude in the arrangement direction.

また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記複合体は、短冊状の圧電材を含む板状複合体であり、当該板状複合体をその厚み方向に凸状に段差配列し1次元アレイを形成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, in the above configuration, the composite is a plate-like composite including a strip-shaped piezoelectric material, and the plate-like composite is arranged in the thickness direction. A one-dimensional array is formed by arranging steps in a convex shape.

また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記複合体は、短冊状の圧電材を含む板状複合体であり、当該板状複合体をその厚み方向に凸状に段差配列し、かつ前記板状複合体を厚み方向と直交する方向に複数に分離し、2次元アレイを形成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, in the above configuration, the composite is a plate-like composite including a strip-shaped piezoelectric material, and the plate-like composite is arranged in the thickness direction. A two-dimensional array is formed by arranging steps in a convex shape and separating the plate-shaped composite body into a plurality in a direction perpendicular to the thickness direction.

また、上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記振動子を構成する各圧電材は、個々に音響整合層とバッキング層とを備えた複合体を形成し、当該複合体を超音波送受波面の直交2方向にそれぞれ凸状に段差配列し、略中央部が頂部となる錐形状の2次元アレイを形成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, in the above configuration, each piezoelectric material forming the vibrator individually forms a composite including an acoustic matching layer and a backing layer, The composite is characterized in that a step is arranged in a convex shape in each of two orthogonal directions of the ultrasonic transmission / reception surface to form a cone-shaped two-dimensional array having a substantially central portion at the top.

さらに、上記のような目的を達成するために、本発明の超音波探触子の製造方法は、対向面に電極を有する圧電材を形成するステップと、圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて複合体を形成するステップと、前記複合体の表面及び裏面に露出した電極に対しそれぞれ引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側をバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、前記配線複合体と所定の厚さのスペーサとを交互に複数配列するステップであって、前記配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列するステップと、を含むことを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above-described object, the ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a step of forming a piezoelectric material having an electrode on an opposing surface, and a fluidity on one side across the piezoelectric material. A step of pouring an acoustic matching layer forming material and a flowable backing layer forming material on the other side and curing the respective materials to form a composite, and lead wires for the electrodes exposed on the front and back surfaces of the composite, respectively. And forming a wiring composite by extending the open end side of the leader line along the backing layer in a direction away from the piezoelectric material, and the wiring composite and a spacer having a predetermined thickness, Wherein the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material constituting the wiring complex is oriented in the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material at the substantially center of the arrangement, and with respect to the arrangement direction. Convex step Characterized in that it comprises the steps of: arranging.

また、上記のような目的を達成するために、本発明の超音波探触子の製造方法は、対向面に電極を有する短冊状の圧電材を形成するステップと、圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて板状の複合体を形成するステップと、板状の複合体の表面及び裏面に露出した電極に対し所定ピッチで複数に分離可能な引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側が形成されたバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、前記配線複合体と所定の厚さのスペーサとを厚み方向に交互に配列するステップであって、前記複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列してブロック体を形成するステップと、前記ブロック体の音響整合層側からスペーサの上部を排除する方向と、短冊状の圧電材を複数に分離する方向にマトリックス状の溝を形成し、短冊状の圧電材を各引出線に対応した個別素子に分離するステップと、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a step of forming a strip-shaped piezoelectric material having electrodes on opposite surfaces, and one side across the piezoelectric material. A flowable acoustic matching layer forming material and a fluidized backing layer forming material on the other side, and curing each to form a plate-shaped composite, and a plate-shaped composite on the front and back surfaces. A lead wire that can be separated into a plurality of separations at a predetermined pitch is connected to the exposed electrode, and is extended in a direction away from the piezoelectric material along the backing layer on which the open end side of the lead wire is formed. Forming the wiring composite and spacers of a predetermined thickness alternately in the thickness direction, wherein an ultrasonic wave transmitting / receiving surface of a piezoelectric material constituting the composite Ultrasonic wave transmitting / receiving surface A step of forming a block body by arranging steps in the same direction and projecting with respect to the arrangement direction, a direction of removing the upper portion of the spacer from the acoustic matching layer side of the block body, and a strip-shaped piezoelectric material Forming a matrix-like groove in a plurality of separating directions, and separating the strip-shaped piezoelectric material into individual elements corresponding to the lead lines.

また、上記のような目的を達成するために、本発明の超音波探触子の製造方法は、対向面に電極を有する短冊状の圧電材を形成するステップと、圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて板状の複合体を形成するステップと、板状の複合体の表面及び裏面に露出した電極に対し所定ピッチで複数に分離可能な引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側が形成されたバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、前記配線複合体と所定厚さのスペーサを厚み方向に積層し、前記引出線の引出方向に沿って複数に分離し、個別複合体を形成するステップと、前記個別複合体を、当該個別複合体の配線複合体部分とスペーサ部分とを交互に配列させるステップであって、前記配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列して板状配線複合体を形成するステップと、前記板状配線複合体と所定の厚さのスペーサとを厚み方向に交互に配列するステップであって、前記板状配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列してブロック体を形成するステップと、前記ブロック体の音響整合層側から前記個別複合体の周囲に存在するスペーサの上部を排除してマトリックス状の溝を形成し、短冊状の圧電材を各引出線に対応した個別素子に分離するステップと、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a step of forming a strip-shaped piezoelectric material having electrodes on opposite surfaces, and one side across the piezoelectric material. A flowable acoustic matching layer forming material and a fluidized backing layer forming material on the other side, and curing each to form a plate-shaped composite, and a plate-shaped composite on the front and back surfaces. A lead wire that can be separated into a plurality of separations at a predetermined pitch is connected to the exposed electrode, and is extended in a direction away from the piezoelectric material along the backing layer on which the open end side of the lead wire is formed. Forming a wiring composite and a spacer having a predetermined thickness in the thickness direction, separating the plurality of wiring composites along the lead-out direction of the leader line, and forming the individual composite; and The individual complex The step of alternately arranging the wire composite portion and the spacer portion, wherein the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material constituting the wiring composite is oriented in the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material at the substantially center of the arrangement And forming a plate-like wiring complex by arranging steps in a convex shape with respect to the arrangement direction, and arranging the plate-like wiring complex and a spacer having a predetermined thickness alternately in the thickness direction. The ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the piezoelectric material constituting the plate-like wiring composite is aligned in the same direction as the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the piezoelectric material at the center of the arrangement, and is arranged in a stepped manner in a convex shape with respect to the arrangement direction A step of forming a block body, a matrix-like groove is formed by excluding an upper portion of a spacer existing around the individual composite from the acoustic matching layer side of the block body, and a strip-shaped piezoelectric material is provided for each lead wire Separated into individual elements corresponding to A step that, characterized in that it comprises a.

上記構成によれば、圧電材の配列が凸状に段差配列され、超音波探触子の表面形状を他の部材の形状を用いることなく凸形状にすることができるので、被検体への接触性(当たり具合)を改善することができる。また、他部材を用いることなく圧電材の段差配列により凸形状を形成するため、送受波する超音波の減衰を抑制することができる。また、全ての圧電材の超音波送受波面が略中央の圧電材と同じ向き、すなわち正面を向いているため、セクタ走査を行う場合、各圧電材からの超音波の偏向角度を必要最小限にすることができるので、超音波ビームの減衰を最小にすることができる。また、圧電材の超音波送受波面が全て同一方向を向いているので、信号線やグランド線は真っ直ぐに圧電材の裏面方向に引き出すことが可能になり、超音波探触子の配線作業や組み立て作業が容易になる。   According to the above configuration, the piezoelectric material is arranged in a stepped shape, and the surface shape of the ultrasonic probe can be made convex without using the shape of another member. It can improve the sex. In addition, since the convex shape is formed by the stepped arrangement of the piezoelectric material without using other members, it is possible to suppress attenuation of ultrasonic waves to be transmitted and received. In addition, since the ultrasonic wave transmission / reception surfaces of all piezoelectric materials are substantially in the same direction as the central piezoelectric material, that is, facing the front, when performing sector scanning, the deflection angle of ultrasonic waves from each piezoelectric material is minimized. The attenuation of the ultrasonic beam can be minimized. In addition, since the ultrasonic wave transmission / reception surfaces of the piezoelectric material are all in the same direction, the signal and ground wires can be drawn straight in the direction of the back surface of the piezoelectric material, wiring and assembly of the ultrasonic probe. Work becomes easy.

以下、本発明の好適な実施の形態(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1には、本実施形態の超音波探触子10の概略外観図が示されている。本実施形態の超音波探触子10は、超音波を発生する圧電材12(振動子)と、バッキング層14と音響整合層16で構成されている。バッキング層14は、超音波の吸収を行い、超音波探触子10が短いパルス信号を送受できるようにして、周波数帯域を広げる役目を果たす。音響整合層16は、被検体等に対し音響インピーダンスのギャップを埋める役割を果たす。なお、図1は、独立制御可能な複数の圧電材12をマトリックス状に配列した、二次元タイプの超音波探触子10が構成されている例を示している。   FIG. 1 shows a schematic external view of an ultrasonic probe 10 of the present embodiment. The ultrasonic probe 10 of this embodiment includes a piezoelectric material 12 (vibrator) that generates ultrasonic waves, a backing layer 14, and an acoustic matching layer 16. The backing layer 14 absorbs ultrasonic waves and serves to widen the frequency band by allowing the ultrasonic probe 10 to transmit and receive short pulse signals. The acoustic matching layer 16 plays a role of filling a gap of acoustic impedance with respect to the subject or the like. FIG. 1 shows an example in which a two-dimensional type ultrasonic probe 10 in which a plurality of independently controllable piezoelectric materials 12 are arranged in a matrix is configured.

本実施形態において、圧電材12の下面には図2に示すように、信号電極18aが形成され、その端面が圧電材12の側面に配置される信号線18と接触している。また、圧電材12の上面に形成されたグランド電極20aの端面が信号線18に対して圧電材12の対向側面に配置されるグランド線20と接触している。そして、信号線18とグランド線20との間に電圧を印加することにより音響整合層16の積層方向に超音波が放射されるようになっている。なお、この時、圧電材12の下面に形成される信号電極18aのグランド線20側の端面を圧電材12の端面より内側にオフセットさせている。つまり、音響整合層側のグランド線20に接続されたグランド電極20aと非接触になるようにして、圧電材12の両側面に信号線18及びグランド線20を固定することを可能にしている。なお、図2において、バッキング層14は図示を省略している。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, a signal electrode 18 a is formed on the lower surface of the piezoelectric material 12, and its end surface is in contact with the signal line 18 disposed on the side surface of the piezoelectric material 12. Further, the end surface of the ground electrode 20 a formed on the upper surface of the piezoelectric material 12 is in contact with the ground wire 20 disposed on the opposite side surface of the piezoelectric material 12 with respect to the signal line 18. Then, by applying a voltage between the signal line 18 and the ground line 20, ultrasonic waves are radiated in the stacking direction of the acoustic matching layer 16. At this time, the end surface of the signal electrode 18 a formed on the lower surface of the piezoelectric material 12 on the ground line 20 side is offset inward from the end surface of the piezoelectric material 12. That is, the signal line 18 and the ground line 20 can be fixed to both side surfaces of the piezoelectric material 12 so as not to contact the ground electrode 20a connected to the ground line 20 on the acoustic matching layer side. In FIG. 2, the backing layer 14 is not shown.

前述したように、信号線18とグランド線20との間に所定の電圧が印加されると、圧電材12は、図中Z方向に振動する。図2の構成においては、このZ方向の振動、いわゆる縦効果方式により発生する超音波を使用して超音波探触子10から所望の超音波を放射している。   As described above, when a predetermined voltage is applied between the signal line 18 and the ground line 20, the piezoelectric material 12 vibrates in the Z direction in the figure. In the configuration of FIG. 2, desired ultrasonic waves are radiated from the ultrasonic probe 10 using the vibration in the Z direction, that is, ultrasonic waves generated by a so-called longitudinal effect method.

本実施形態の超音波探触子10の特徴的事項は、振動子を構成する圧電材12において、その超音波送受波面が、配列略中央の圧電材12の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列されているところである。   The characteristic feature of the ultrasonic probe 10 of the present embodiment is that, in the piezoelectric material 12 constituting the vibrator, the ultrasonic wave transmitting / receiving surface is oriented in the same direction as the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the piezoelectric material 12 at substantially the center of the array. In addition, the steps are arranged in a convex shape with respect to the arrangement direction.

図1、図2から明らかなように、本実施形態においては、信号線18とグランド線20とは、個々の圧電材12の側面からバッキング層14を貫通し、超音波探触子10の裏面側に延出している。つまり、超音波探触子を構成する1振動子(振動素子)毎に信号線18とグランド線20を接続することが可能となり、1振動子毎の正確な制御、つまり正確な超音波の送受波制御を行うことが可能になる。また、各振動子を実質的に独立状態にすることが可能となるので、超音波の指向性の劣化を抑制することが可能となる。さらに、各振動子が実質的に独立状態になるので、相互のクロストークの抑制に寄与することができる。特に、図1、図2から容易に理解できるように、グランド線20をバッキング層14内をまっすぐに貫通させ、各信号線18間に、グランド線20を介在させているので、信号線18間でのクロストークを抑制することが可能になり、信号の劣化を低減することが可能となる。   As is apparent from FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the signal line 18 and the ground line 20 penetrate the backing layer 14 from the side surface of each piezoelectric material 12, and the back surface of the ultrasonic probe 10. It extends to the side. That is, the signal line 18 and the ground line 20 can be connected to each transducer (vibration element) constituting the ultrasonic probe, and accurate control for each transducer, that is, accurate transmission and reception of ultrasonic waves. Wave control can be performed. In addition, since it becomes possible to make each vibrator substantially independent, it is possible to suppress deterioration of directivity of ultrasonic waves. Furthermore, since each vibrator is substantially in an independent state, it is possible to contribute to suppression of mutual crosstalk. In particular, as can be easily understood from FIGS. 1 and 2, the ground line 20 passes straight through the backing layer 14 and the ground line 20 is interposed between the signal lines 18. It is possible to suppress crosstalk in the signal line and to reduce signal degradation.

以下、図3〜図5を用いて、本実施形態の二次元タイプの超音波探触子10、つまり全ての圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施された超音波探触子10の製造方法を説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 5, the two-dimensional type ultrasonic probe 10 of this embodiment, that is, the ultrasonic wave transmitting / receiving surfaces of all the piezoelectric materials 12 are directed in the same direction and are convex with respect to the arrangement direction. A method for manufacturing the ultrasonic probe 10 having the shape of the stepped arrangement will be described.

第1ステップとして、図3(a)に示すように、例えば、チタン酸バリウム、PZT、チタン酸鉛等の圧電セラミックス等からなる板状の圧電素材22の対向する表裏面に金材等電極に適した材料により信号電極18a、グランド電極20aを蒸着やスパッタリング、印刷等任意の手段により形成する。   As a first step, as shown in FIG. 3 (a), for example, on the front and back surfaces of the plate-like piezoelectric material 22 made of piezoelectric ceramics such as barium titanate, PZT, lead titanate, etc. The signal electrode 18a and the ground electrode 20a are formed by a suitable material by any means such as vapor deposition, sputtering, and printing.

続いて、図3(b)に示すように、片側の電極形成面(例えば、信号電極18aの形成面)に、エッチング等の手段により所定ピッチの溝24を形成する。この溝24は、前述したようにグランド線20(溝24を信号電極18aの形成面に設けた場合)を接続した場合、当該グランド線20が信号電極18aに接触しないようにするためのものである。次に、図3(c)に示すように、溝24に沿って圧電素材22を短冊状に切断し、圧電材22aを形成する。この短冊の幅が振動子の幅となる。なお、溝24は、前述のように、グランド線20を圧電材22aに接続する際に、信号電極18aが接触しないように、短冊状に切断した後の圧電材22aの端面より内側に信号電極18aをオフセットさせるためのものである。従って、図3(b)におけるエッチングの幅は、図3(c)おけるオフセット溝24aの幅に切断代を加えた幅となる。なお、エッチングの深さは、グランド線20と信号線18との間で電気的な接続及び影響が無い程度の深さに適宜選択することが望ましい(圧電材形成ステップ)。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, grooves 24 having a predetermined pitch are formed on one electrode formation surface (for example, the formation surface of the signal electrode 18a) by means such as etching. The groove 24 is for preventing the ground line 20 from coming into contact with the signal electrode 18a when the ground line 20 (when the groove 24 is provided on the formation surface of the signal electrode 18a) is connected as described above. is there. Next, as shown in FIG. 3C, the piezoelectric material 22 is cut into strips along the grooves 24 to form the piezoelectric material 22a. The width of this strip is the width of the vibrator. As described above, the groove 24 has a signal electrode on the inner side of the end face of the piezoelectric material 22a after being cut into a strip shape so that the signal electrode 18a does not come into contact when the ground wire 20 is connected to the piezoelectric material 22a. This is for offsetting 18a. Therefore, the etching width in FIG. 3B is a width obtained by adding a cutting margin to the width of the offset groove 24a in FIG. It is desirable that the etching depth be appropriately selected to a depth that does not cause electrical connection or influence between the ground line 20 and the signal line 18 (piezoelectric material forming step).

次に、図3(d)に示すような、型枠23の所定位置にカットした圧電材22aを配置する。この場合、圧電材22aは、図3(e)に示すように、オフセット溝24aが上面にくるように型枠23に配置される。この時、型枠23には、圧電材22aを保持するための保持部26が形成されているので、圧電材22aの位置決めは容易かつ正確に行うことができる。型枠23には、圧電材22aにより領域28a,28bに分断される凹部28が形成されている。なお、圧電材22aは、領域28a側にオフセット溝24aが向くように配置される。   Next, as shown in FIG. 3D, the cut piezoelectric material 22a is disposed at a predetermined position of the mold 23. In this case, as shown in FIG. 3E, the piezoelectric material 22a is disposed in the mold 23 so that the offset groove 24a is on the upper surface. At this time, since the holding portion 26 for holding the piezoelectric material 22a is formed in the mold 23, the positioning of the piezoelectric material 22a can be performed easily and accurately. The mold 23 is formed with a recess 28 that is divided into regions 28a and 28b by the piezoelectric material 22a. The piezoelectric material 22a is arranged so that the offset groove 24a faces the region 28a side.

そして、図示しない型蓋により凹部28の領域28a,28bを完全に覆う。この時、領域28aを覆っている型蓋は、図4(a)に示すように、バッキング層形成材料30の厚みが圧電材22aの厚みより薄く(例えば、半分の厚さ)なるように型蓋を凹部28の領域28aに嵌合可能な凸形状を呈している。次に、注入ゲート28cから流動性のバッキング層形成材料30を注入し領域28aを満たす。過剰なバッキング層形成材料30は排出ゲート28dから排出される。なお、形成されるバッキング層14には、型蓋の形状に従いグランド線20が屈曲することなく固定できるように、バッキング層形成材料30は傾斜を伴って徐々に薄くなるように整形されることが好ましい。この状態でバッキング層形成材料30の硬化を行う。   Then, the regions 28a and 28b of the recess 28 are completely covered with a mold lid (not shown). At this time, as shown in FIG. 4A, the mold lid covering the region 28a is molded so that the thickness of the backing layer forming material 30 is smaller than the thickness of the piezoelectric material 22a (for example, half the thickness). The lid has a convex shape that can be fitted into the region 28 a of the concave portion 28. Next, a fluid backing layer forming material 30 is injected from the injection gate 28c to fill the region 28a. Excess backing layer forming material 30 is discharged from the discharge gate 28d. It should be noted that the backing layer forming material 30 can be shaped so as to gradually become thin with an inclination so that the ground line 20 can be fixed without being bent in accordance with the shape of the mold lid. preferable. In this state, the backing layer forming material 30 is cured.

バッキング層14の形成と同時に、または前後して、型蓋で覆われた領域28bに流動性の音響整合層形成材料32が注入ゲート28cから注入され、領域28b内を満たす。バッキング層形成材料30と同様に過剰な音響整合層形成材料32は、排出ゲート28dから排出される。なお、音響整合層形成材料32、バッキング層形成材料30は、硬化により電極が形成された圧電材22aと接着する特性を有するものを選択する。   Simultaneously with or before or after the formation of the backing layer 14, the fluid acoustic matching layer forming material 32 is injected from the injection gate 28 c into the region 28 b covered with the mold lid to fill the region 28 b. Similar to the backing layer forming material 30, the excess acoustic matching layer forming material 32 is discharged from the discharge gate 28d. Note that the acoustic matching layer forming material 32 and the backing layer forming material 30 are selected from those having a property of adhering to the piezoelectric material 22a on which electrodes are formed by curing.

図4(b)には、所定の硬化処理を施した後のバッキング層形成材料30及び音響整合層形成材料32が型枠23から圧電材22aとともに取り出され、注入ゲート及び排出ゲート部分を切り落として板状の複合体34とした状態が示されている(複合体形成ステップ)。この状態で、音響整合層16の高さh0及び厚みt0は、正確に得られている。図4(c)には、複合体34の断面図が示されている。図4(c)から明らかなように、音響整合層形成材料32(音響整合層16)、グランド電極20a、圧電材22a、信号電極18a、バッキング層形成材料30(バッキング層14)が積層された状態になっている。このとき、各電極が形成された圧電材22aに対して流動性の音響整合層形成材料32及びバッキング層形成材料30を接触させ硬化させているので、何ら接着剤等を用いることなく、音響整合層16及びバッキング層14を圧電材22aに接続(接着)することができるので、圧電材22aとの境界において、超音波の減衰や不要な反射などのノイズの発生原因を伴うことなく理想的に境界状態を実現することができる。   In FIG. 4B, the backing layer forming material 30 and the acoustic matching layer forming material 32 after being subjected to a predetermined curing process are taken out together with the piezoelectric material 22a from the mold 23, and the injection gate and the discharge gate portions are cut off. The state of the plate-like composite 34 is shown (composite forming step). In this state, the height h0 and the thickness t0 of the acoustic matching layer 16 are accurately obtained. FIG. 4C shows a cross-sectional view of the composite 34. As apparent from FIG. 4C, the acoustic matching layer forming material 32 (acoustic matching layer 16), the ground electrode 20a, the piezoelectric material 22a, the signal electrode 18a, and the backing layer forming material 30 (backing layer 14) are laminated. It is in a state. At this time, since the fluid acoustic matching layer forming material 32 and the backing layer forming material 30 are brought into contact with the piezoelectric material 22a on which each electrode is formed and cured, the acoustic matching can be performed without using any adhesive. Since the layer 16 and the backing layer 14 can be connected (adhered) to the piezoelectric material 22a, the layer 16 and the backing layer 14 are ideally free from noise generation such as attenuation of ultrasonic waves and unnecessary reflection at the boundary with the piezoelectric material 22a. A boundary state can be realized.

続いて、図4(d)に示すように、複合体34の一面側(例えば、バッキング層14を薄型化した側)に、グランド電極20aの端部に接触するグランド線20を形成する。また、図4(e)に示すように、複合体34の他方面側には、信号電極18aの端部に接触する信号線18を形成する。グランド線20及び信号線18の形成は例えば蒸着やスパッタリング等によって容易に形成することができる(配線複合体形成ステップ)。なお、グランド線20や信号線18を蒸着やスパッタリング等によって形成する場合、その形状は任意かつ容易に選択することができるので、本実施形態においては、図4(d)、図4(e)に示すように、グランド電極20a、信号電極18aの接触部分で連続し、その下の部分で櫛状に分かれた形状を採用している。この場合、後に圧電材22aを分離する時にグランド線20や信号線18を個別に分離する必要が無くなり効率的な製造を行うことができる。もちろん、面状のグランド線や信号線を形成し、別途エッチング等を施して個別分離したグランド線20や信号線18としてもよい。   Subsequently, as illustrated in FIG. 4D, the ground line 20 that contacts the end portion of the ground electrode 20 a is formed on one side of the composite 34 (for example, the side where the backing layer 14 is thinned). As shown in FIG. 4E, the signal line 18 that contacts the end of the signal electrode 18a is formed on the other surface side of the composite 34. The ground line 20 and the signal line 18 can be easily formed by, for example, vapor deposition or sputtering (wiring complex forming step). Note that, when the ground line 20 and the signal line 18 are formed by vapor deposition, sputtering, or the like, the shape can be arbitrarily and easily selected. Therefore, in the present embodiment, FIG. 4 (d) and FIG. 4 (e). As shown in FIG. 4, a shape that is continuous at the contact portion of the ground electrode 20a and the signal electrode 18a and is separated into a comb shape at the lower portion is employed. In this case, when the piezoelectric material 22a is separated later, it is not necessary to separately separate the ground line 20 and the signal line 18, and efficient production can be performed. Needless to say, planar ground lines and signal lines may be formed, and the ground lines 20 and the signal lines 18 may be separately separated by etching or the like.

複合体34にグランド線20及び信号線18を形成した配線複合体36の断面図が図4(f)に示されている。図4(f)から明らかなように、信号電極18aとグランド線20は前述したオフセット溝24aの存在により電気的に接触することはない。   A cross-sectional view of a wiring complex 36 in which the ground wire 20 and the signal line 18 are formed on the complex 34 is shown in FIG. As is apparent from FIG. 4F, the signal electrode 18a and the ground line 20 are not in electrical contact due to the presence of the offset groove 24a described above.

このように形成された配線複合体36は、図1に示すように、配列略中央の圧電材12の超音波送受波面と、他の圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列できるように、バッキング層14の長さを配列方向に沿って順次変化するように調整する。つまり、図4(g)に示すように各配線複合体36のバッキング層14を適宜調整しカットして、バッキング層14の長さの異なる配線複合体36a,36b,36c・・・を形成する(配線複合体36aは基本長さ)。図4(g)は、説明のためカット部14aの長さを誇張表現しているが、実際は、各カット部14aの長さの差は、数十μm〜数百μm程度である。バッキング層14の長さは十分長く設定しておくことにより、長さ調整のために各配線複合体36でバッキング層14の長さが変化しても音響特性に影響を与えることはない。   As shown in FIG. 1, the wiring composite 36 formed in this way has the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material 12 at the substantially center of the array and the ultrasonic transmission / reception surfaces of the other piezoelectric materials 12 oriented in the same direction, and The length of the backing layer 14 is adjusted so as to sequentially change along the arrangement direction so that the steps can be arranged in a convex shape with respect to the arrangement direction. That is, as shown in FIG. 4G, the backing layers 14 of the respective wiring composites 36 are appropriately adjusted and cut to form wiring composites 36a, 36b, 36c,... Having different backing layer 14 lengths. (The wiring complex 36a has a basic length). Although FIG. 4G exaggerates the length of the cut portion 14a for the sake of explanation, the difference in length of each cut portion 14a is actually about several tens of μm to several hundreds of μm. By setting the length of the backing layer 14 to be sufficiently long, even if the length of the backing layer 14 changes in each wiring complex 36 for adjusting the length, the acoustic characteristics are not affected.

なお、上記説明では、同じ長さのバッキング層14を有する配線複合体36を適宜カット処理して、長さの異なる配線複合体36a,36b,36c・・・を形成したが、図3(d)に示す型枠23の形状を調整したり、図4(b)におけるバリ処理工程で、バッキング層14の長さ調整を行ってもよい。   In the above description, the wiring composite 36 having the same length of the backing layer 14 is appropriately cut to form the wiring composites 36a, 36b, 36c... Having different lengths. ) Or the length of the backing layer 14 may be adjusted in the burr processing step in FIG. 4B.

図5(a)には、長さの異なるバッキング層14を有する配線複合体36(36a〜36d)を配列方向に対して凸状に段差が形成されるように配列している状態が示されている。なお、配線複合体36を配列する場合、隣接する配線複合体36との電気的絶縁を行うために、スペーサ38を介して交互に所定数配列し、ブロック体40を形成する(ブロック体形成ステップ)。ここで用いるスペーサ38は、バッキング層14と同じ材質または同等の材質で形成したものが好ましく、例えば、型枠等を用いて予め、バッキング層14の長さ調整を行った配線複合体36と同等の長さに形成しておくことが望ましい。なお、図5(a)から明らかなように、スペーサ38の形状は、配線複合体36のバッキング層14の薄肉部分に対応した厚肉部分を有し、配線複合体36とスペーサ38とにより、方形形状を呈するようになっている。このように、バッキング層14に薄肉部分を形成し、スペーサ38に厚肉部分を形成することにより、スペーサ38を介して交互に配列される配線複合体36間の距離を拡大することが可能になり、信号線18間の電気的なクロストークを抑制することができる。もちろん、バッキング層14やスペーサ38の厚みを均一としても信号線18は分離されているので、十分な電気的クロストークの抑制は行われる。   FIG. 5A shows a state in which the wiring composites 36 (36a to 36d) having the backing layers 14 having different lengths are arranged so that a step is formed in a convex shape with respect to the arrangement direction. ing. When arranging the wiring complexes 36, a predetermined number of them are alternately arranged via the spacers 38 to form the block bodies 40 in order to electrically insulate the adjacent wiring complexes 36 (block body forming step). ). The spacer 38 used here is preferably formed of the same material as the backing layer 14 or an equivalent material. For example, the spacer 38 is equivalent to the wiring complex 36 in which the length of the backing layer 14 is adjusted in advance using a mold or the like. It is desirable to form in length. 5A, the spacer 38 has a thick portion corresponding to the thin portion of the backing layer 14 of the wiring composite 36. The wiring composite 36 and the spacer 38 It has a rectangular shape. In this way, by forming a thin portion in the backing layer 14 and forming a thick portion in the spacer 38, it is possible to increase the distance between the wiring complexes 36 that are alternately arranged via the spacer 38. Thus, electrical crosstalk between the signal lines 18 can be suppressed. Of course, even if the thickness of the backing layer 14 and the spacer 38 is made uniform, the signal lines 18 are separated, so that sufficient electrical crosstalk is suppressed.

また、配線複合体36とスペーサ38との接合は、例えばエポキシ系の接着剤により行うことができる。なお、最終的に取得したい超音波探触子10のサイズは、その縦方向が配線複合体36の幅で決めることが可能であり、横方向のサイズは、ブロック体40を形成する時の配線複合体36とスペーサ38の配列数によって任意に決めることができる。また、図5(a)等に示す段差配列は、中央2枚の配線複合体36が同じサイズであり、他が配列方向に対して段差を有するように配列されているが、全体として配列方向に段差を有して凸状に形成されればよく、例えば、同じ長さの配線複合体36が連続して隣接する数個が段差を有さない平配列部分を含んでもよい。このように平配列を適宜混在させることにより、超音波探触子10の表面の凸状態を任意に調整することができる。もちろん、全ての配線複合体36が段差を有して配列されてもよいし、所望する超音波探触子10の表面の凸状態に応じて、各段差の差分を変化させてもよい。ただし、本実施形態のように配列方向に段差を形成する場合、各振動子(圧電材12)から被検体のターゲットまでの実距離が段差に応じて変化するので、段差分を考慮して各振動子の超音波送受波制御を行う必要がある。   Further, the wiring composite 36 and the spacer 38 can be joined with, for example, an epoxy adhesive. Note that the size of the ultrasonic probe 10 to be finally obtained can be determined by the width of the wiring complex 36 in the vertical direction, and the size in the horizontal direction can be determined by wiring when the block body 40 is formed. The number can be arbitrarily determined depending on the number of the composites 36 and the spacers 38 arranged. Further, in the step arrangement shown in FIG. 5A and the like, the central two wiring composites 36 are the same size, and the others are arranged so as to have a step with respect to the arrangement direction. For example, several adjacent wiring composites 36 having the same length may include a flat array portion having no step. Thus, by appropriately mixing the flat arrangement, the convex state of the surface of the ultrasonic probe 10 can be arbitrarily adjusted. Of course, all the wiring complexes 36 may be arranged with steps, or the difference between the steps may be changed according to the desired convexity of the surface of the ultrasonic probe 10. However, when the step is formed in the arrangement direction as in the present embodiment, the actual distance from each transducer (piezoelectric material 12) to the target of the subject changes according to the step, so that each step is taken into consideration. It is necessary to perform ultrasonic transmission / reception control of the vibrator.

図4(g)に示すように、配線複合体36のバッキング層14の長さ調整を予め行っておくことにより、容易に凸状に段差配列を行うことができる。もちろん、配線複合体36のバッキング層14の長さ調整を行わず、凹状に段差を形成した配列用の型等を用いて、凸状の段差配列を行ってもよい。この場合、バッキング層14側端面を後工程でカットして平らにすれば、図5(a)と同じ形状とすることができる。また、カットを行わずにバッキング層14側の段差を残しておく場合、バッキング層14に沿って引き出されている信号線18やグランド線20は各配線複合体36毎に段違いとなるので、外部配線との結線作業が容易になる。   As shown in FIG. 4G, by adjusting the length of the backing layer 14 of the wiring complex 36 in advance, the step arrangement can be easily performed in a convex shape. Of course, the convex step arrangement may be performed using an arrangement mold or the like in which a step is formed in a concave shape without adjusting the length of the backing layer 14 of the wiring complex 36. In this case, if the backing layer 14 side end surface is cut and flattened in a later step, the same shape as in FIG. 5A can be obtained. Further, when the step on the backing layer 14 side is left without being cut, the signal line 18 and the ground line 20 drawn along the backing layer 14 are stepped for each wiring complex 36. Wiring work with wiring becomes easy.

この状態で、全ての圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施された1次元アレイが完成することになる。なお、実際の1次元アレイの場合、配線複合体36の配線方向の厚みに対して直交する奥行き方向の長さは適宜選択される。   In this state, a one-dimensional array is completed in which the ultrasonic wave transmitting / receiving surfaces of all the piezoelectric materials 12 face the same direction and are provided with a convex step arrangement in the arrangement direction. In the case of an actual one-dimensional array, the length in the depth direction orthogonal to the thickness in the wiring direction of the wiring complex 36 is appropriately selected.

一方、本実施形態のように、2次元アレイを作成する場合、続いて、ブロック体40における圧電材22aを所定の振動子(振動素子)毎に分離する。まず、図5(b)に示すように、ブロック体40の音響整合層16側面を配線複合体36とスペーサ38の配列方向(カット1の方向)に所定ピッチ(所望の振動子の幅で、各振動子のほぼ中央に信号線18(グランド線20)がくる位置)でダイシングを行い、図5(c)に示すような溝42を形成し、配線複合体36を形成している圧電材22aを個別の圧電材12(振動子)に分離する。この時のダイシング深さは、最端部に配線複合体36において、音響整合層16側から圧電材22a(12)を越え、バッキング層14上に分離溝が形成される程度、つまり、少なくとも音響整合層16と圧電材12とが信号線18毎に完全に分離される深さである。   On the other hand, when creating a two-dimensional array like this embodiment, the piezoelectric material 22a in the block body 40 is isolate | separated for every predetermined vibrator | oscillator (vibration element) continuously. First, as shown in FIG. 5B, the acoustic matching layer 16 side surface of the block body 40 is arranged at a predetermined pitch (in a desired transducer width) in the arrangement direction of the wiring complex 36 and the spacer 38 (direction of cut 1). Dicing is performed at a position where the signal line 18 (the ground line 20) comes to substantially the center of each vibrator), and a groove 42 as shown in FIG. 5C is formed to form a wiring composite 36. 22a is separated into individual piezoelectric materials 12 (vibrators). The dicing depth at this time is such that the separation groove is formed on the backing layer 14 beyond the piezoelectric material 22a (12) from the acoustic matching layer 16 side in the wiring composite 36 at the extreme end, that is, at least acoustic. The depth is such that the matching layer 16 and the piezoelectric material 12 are completely separated for each signal line 18.

さらに、図5(c)に示すように、カット1の方向と直交するカット2の方向に所定深さのダイシングを行い、図5(d)に示すような溝44を形成し、表面的にも音響整合層16をマトリックス状に分離して、完全に圧電材12毎に分離した音響整合層16を形成する。この場合、溝44は、スペーサ38上部を排除するように形成され、その深さはバッキング層14に僅かに達する深さであり、個々の配線複合体36の上面(音響整合層16)からの深さは同じであることが望ましい(素子分離ステップ)。   Further, as shown in FIG. 5 (c), dicing with a predetermined depth is performed in the direction of cut 2 perpendicular to the direction of cut 1 to form a groove 44 as shown in FIG. Also, the acoustic matching layer 16 is separated into a matrix, and the acoustic matching layer 16 is completely separated for each piezoelectric material 12. In this case, the groove 44 is formed so as to exclude the upper portion of the spacer 38, and the depth thereof is a depth that slightly reaches the backing layer 14, and from the upper surface (acoustic matching layer 16) of each wiring complex 36. The depth is preferably the same (element isolation step).

最後に、音響整合層16及び圧電材12の分離のために形成した溝42,44に、音響的なクロストークを抑制するため、例えばウレタン系の硬化性樹脂や樹脂でできたバブル体を含むシリコン系の接着剤等を注入し目止めを行う。この目止めによりクロストークの低減ができる。また、音響的かつ物理的に分割された音響整合層16及び圧電材12の安定した保持を行うことができる。   Finally, the grooves 42 and 44 formed for separating the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 include, for example, a bubble body made of urethane curable resin or resin in order to suppress acoustic crosstalk. A silicon adhesive or the like is injected for sealing. This stop can reduce crosstalk. In addition, the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 that are acoustically and physically divided can be stably held.

なお、カット1で溝42を形成する場合、圧電材22aを切断するため、切断負荷が圧電材22aに作用する。スペーサ38はこの時に圧電材22aを支持する働きを有し、圧電材22aの破損等を防止することができる。もちろん、ダイシングの速度等を考慮することにより、圧電材22aへの切断負荷を低減可能である。この場合、図5(a)で使用するスペーサ38の高さを予め溝44の深さ分低くして、カット2のダイシングを省略することができる。   When the groove 42 is formed by the cut 1, the cutting load acts on the piezoelectric material 22a in order to cut the piezoelectric material 22a. The spacer 38 has a function of supporting the piezoelectric material 22a at this time, and can prevent the piezoelectric material 22a from being damaged. Of course, the cutting load on the piezoelectric material 22a can be reduced by considering the dicing speed and the like. In this case, the height of the spacer 38 used in FIG. 5A can be lowered in advance by the depth of the groove 44, and the dicing of the cut 2 can be omitted.

以上の手順で超音波探触子の製造を行うことにより、図1、図5(d)に示すように、実質的にマトリックス状に圧電材12が配列され、かつ各圧電材12の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材12の超音波送受波面と同一方向、つまり正面を向き、さらに配列方向に対して凸状に段差配列された超音波探触子10を得ることができる。従って、超音波探触子10の表面が、他の凸形状形成部材等を用いることなく、凸状を形成することが可能となる。なお、実際は音響整合層16の上にさらに薄い均一な厚さの保護膜や保護カバー等が配置されるが各圧電材12間で超音波送受波面上の付加物の厚みに差は生じない。また、本実施形態の場合、各圧電材12毎に信号線18、グランド線20が一対で接続された、指向特性の良好な、音響的、電気的にクロストークを抑制した二次元タイプの超音波探触子10を容易に形成することができる。   By manufacturing the ultrasonic probe according to the above procedure, as shown in FIGS. 1 and 5D, the piezoelectric materials 12 are arranged substantially in a matrix, and the ultrasonic waves of each piezoelectric material 12 are arranged. It is possible to obtain the ultrasonic probe 10 in which the transmission / reception surface is oriented in the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material 12 at the center of the arrangement, that is, the front surface, and is arranged in a stepped shape in a convex shape with respect to the arrangement direction. Therefore, the surface of the ultrasonic probe 10 can form a convex shape without using another convex shape forming member or the like. In practice, a thinner protective film, a protective cover, and the like are disposed on the acoustic matching layer 16, but there is no difference in the thickness of the additional material on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface between the piezoelectric materials 12. In the case of this embodiment, a pair of the signal line 18 and the ground line 20 is connected for each piezoelectric material 12 and has a good directional characteristic and is a two-dimensional type superacoustic that suppresses crosstalk acoustically and electrically. The acoustic probe 10 can be easily formed.

さらに、各圧電材12毎にそれぞれ分離された信号線18とグランド線20を一対としてバッキング層14の裏面側に容易に延出することができるので、各圧電材12毎に個別の電気回路を接続し、圧電材12毎に異なる制御を行うことができるので、回路設計の自由度向上にも寄与する超音波探触子10を容易に製造することができる。   Furthermore, since the signal line 18 and the ground line 20 separated for each piezoelectric material 12 can be easily extended to the back surface side of the backing layer 14, a separate electric circuit is provided for each piezoelectric material 12. Since they can be connected and controlled differently for each piezoelectric material 12, it is possible to easily manufacture the ultrasonic probe 10 that contributes to improving the degree of freedom in circuit design.

また、図4(a)等に示す型枠23において、音響整合層形成材料32用の注入ゲート28cや排出ゲート28dが接続される流路を音響整合層16の形成領域に対して斜めに設けているが、これは、保持部26を形成すると共に注入ゲート28cや排出ゲート28dの存在に伴うバリが音響整合層16の高さh0や厚みt0に影響しない部分に形成するためのものである。従って、圧電材22aの保持や音響整合層16の高さh0及び厚みt0をダイシング等の追加工を施すことなく正確に得られる形状であれば、型枠23の形状は適宜選択することができる。   Further, in the mold 23 shown in FIG. 4A and the like, a flow path to which the injection gate 28c and the discharge gate 28d for the acoustic matching layer forming material 32 are connected is provided obliquely with respect to the acoustic matching layer 16 formation region. However, this is for forming the holding portion 26 and forming the burr due to the presence of the injection gate 28c and the discharge gate 28d in a portion where the height h0 and the thickness t0 of the acoustic matching layer 16 are not affected. . Therefore, the shape of the mold 23 can be appropriately selected as long as the shape can be obtained accurately without holding the piezoelectric material 22a and the height h0 and the thickness t0 of the acoustic matching layer 16 without additional processing such as dicing. .

上記説明において、図4(a)で示す注入ゲート28c等の存在により発生したバリを図4(b)の段階で切除してバッキング層14の厚みTを整えているが、図4(g)のバッキング層14の長さ調整の時に併せて切除するようにしてもよい。また、音響整合層用の領域28bと同様に、バッキング層用の注入ゲート28cを排出ゲート28dと同じ側面に配置し、バッキング層14の厚みTを型枠23で規定するようにしてもよい。   In the above description, burrs generated due to the presence of the injection gate 28c and the like shown in FIG. 4A are cut out at the stage of FIG. 4B to adjust the thickness T of the backing layer 14, but FIG. The backing layer 14 may be excised together with the length adjustment. Similarly to the acoustic matching layer region 28b, the backing layer injection gate 28c may be disposed on the same side surface as the discharge gate 28d, and the thickness T of the backing layer 14 may be defined by the mold 23.

このようにして製造された超音波探触子10は、図6に示すように、圧電材12の配列自体により、凸形状を形成するので、肋骨104の間に安定して配置させることができる。また、表面が凸形状の滑らかな曲面(前述のように実際は薄い保護膜やカバーが音響整合層16の上に形成されている)を形成しているので、肋骨104上で超音波探触子10を移動させてもごつごつ感はなく、測定位置の探りを良好に行うことができる。また、表面を凸形状にするための中央が凸に膨らんだ追加部材を必要としないので、中央部での超音波の減衰を抑制することができる。また、各圧電材12の超音波送受波面は略中央の圧電材12と同じ向き、すなわち全ての圧電材12が同様に角度0°の正面を向いているので、セクタ走査を行う場合に指向特性が必要最小限(正面の位置から右のみまたは左のみ)で済む。通常のコンベックス型の場合は、ビームをスキャンする範囲以上の指向性が要求され、超音波の減衰をまねくことになる。   As shown in FIG. 6, the ultrasonic probe 10 manufactured in this way forms a convex shape due to the arrangement of the piezoelectric material 12 itself, so that it can be stably disposed between the ribs 104. . Further, since the surface is formed with a smooth curved surface (in fact, a thin protective film or cover is formed on the acoustic matching layer 16 as described above), the ultrasonic probe is formed on the rib 104. Even if the 10 is moved, there is no sense of inconvenience, and the measurement position can be satisfactorily searched. In addition, since an additional member having a convexly centered surface for making the surface convex is not required, attenuation of ultrasonic waves at the central portion can be suppressed. Further, the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of each piezoelectric material 12 has the same orientation as that of the piezoelectric material 12 at the center, that is, all the piezoelectric materials 12 are similarly facing the front at an angle of 0 °. Is the minimum necessary (only right or left from the front position). In the case of a normal convex type, directivity beyond the scanning range of the beam is required, which leads to attenuation of ultrasonic waves.

また、圧電材12の超音波送受波面が全て同一方向を向いているので、信号線やグランド線は真っ直ぐに圧電材12の裏面方向、つまりバッキング層14に引き出すことが可能になる。その結果、配線の引出スペースを容易に確保でき、配線作業や組み立て作業が容易になる。   Further, since the ultrasonic wave transmission / reception surfaces of the piezoelectric material 12 all face the same direction, the signal lines and the ground lines can be drawn straight to the back surface direction of the piezoelectric material 12, that is, the backing layer 14. As a result, a wiring drawing space can be easily secured, and wiring work and assembly work are facilitated.

図7、図8には、他の形態の超音波探触子の製造手順が示されている。上述した超音波探触子10は、圧電材12の配列方向の一方に関しては、凸状に段差配列されているが、直交する他方向に関しては、段差配列されていない。そこで、図7、図8で示す超音波探触子では、直交する2方向に関して凸状の段差配列が行われている例を示す。   FIG. 7 and FIG. 8 show a procedure for manufacturing another type of ultrasonic probe. In the ultrasonic probe 10 described above, a step is arranged in a convex shape with respect to one of the arrangement directions of the piezoelectric materials 12, but no step is arranged in the other orthogonal direction. Therefore, in the ultrasonic probe shown in FIG. 7 and FIG. 8, an example is shown in which convex steps are arranged in two orthogonal directions.

まず、図3(a)〜(f)及び図4(a)〜(f)で説明した手順により作成した配線複合体36を準備し、対応する形状のスペーサ38を図7(a)に示すように貼り合わせる。この場合、貼り合わせに使用する接着剤は、例えばスペーサ38と同材質(すなわちバッキング層14と同材質)の硬化性の液体材料であることが好ましい。   First, a wiring complex 36 prepared by the procedure described in FIGS. 3A to 3F and FIGS. 4A to 4F is prepared, and a spacer 38 having a corresponding shape is shown in FIG. 7A. Paste together. In this case, the adhesive used for bonding is preferably a curable liquid material made of the same material as the spacer 38 (ie, the same material as the backing layer 14).

続いて、図7(b)に示すように、カット3方向から所定ピッチで(所望の振動子の幅で、各振動子のほぼ中央に信号線18(グランド線20)がくる位置)でダイシングを行い、図7(c)に示すように個別にスペーサを有する振動体46を形成する。さらに、この振動体46を図7(d)に示すように積層して、配線複合体48を再構成する。この場合、略中央の振動体46を中心に凸状になるように段差配列を行う。図7(d)から明らかなように、積層された配線複合体48は、バッキング層14の部分の長さが異なっている。従って、図7(c)に至る工程のいずれかにおいて、カット3方向と直交する方向にバッキング層14の長さを調整するカット処理を行うことになる。もちろん、バッキング層14の長さ調整を行わない配線複合体48を準備し、凹状に段差を形成した配列用の型等を用いて、凸状の段差配列を行ってもよい。この場合、バッキング層14側端面を後工程でカットして平らにすれば、図7(d)と同じ形状とすることができる。なお、図7(d)に示す例では、積層する全数に対して段差を形成しているのではなく、一部平らな部分を形成している。このように平配列を適宜混在させることにより、前述したように完成した超音波探触子の表面の凸状態を任意に調整することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 7B, dicing is performed at a predetermined pitch from the cut 3 direction (a position where the signal line 18 (the ground line 20) comes to the center of each vibrator with a desired vibrator width). Then, as shown in FIG. 7C, the vibrating body 46 having individual spacers is formed. Further, the vibrating body 46 is laminated as shown in FIG. 7D to reconfigure the wiring complex 48. In this case, the steps are arranged so as to be convex with the vibrating body 46 at the substantially center. As apparent from FIG. 7D, the laminated wiring composite 48 has different lengths of the backing layer 14. Therefore, in any of the steps leading to FIG. 7C, a cut process for adjusting the length of the backing layer 14 in a direction orthogonal to the cut 3 direction is performed. Of course, it is also possible to prepare the wiring complex 48 in which the length of the backing layer 14 is not adjusted, and perform the convex step arrangement by using an array mold or the like in which the concave step is formed. In this case, if the end surface on the backing layer 14 side is cut and flattened in a later step, the same shape as that shown in FIG. In the example shown in FIG. 7 (d), a step is not formed with respect to the total number of layers, but a part of the flat portion is formed. As described above, by appropriately mixing the flat arrangement, the convex state of the surface of the ultrasonic probe completed as described above can be arbitrarily adjusted.

図7(d)においては、図中左の配線複合体48が超音波探触子を組み上げた時の略中央部を形成する配線複合体48であり右に向かうに従い順に外周側を形成する配線複合体48となる。また、図7(d)の最も右の配線複合体48は、積層方向の段差を形成されていないが、この配線複合体48が超音波探触子を組み上げた時に全体的な段差の最低段部となる。また、図7(d)において、配線複合体48の全体厚みt1〜t4の関係は、t1>t2>t3>t4(後述する配線複合体48の配列方向に段差を全て付ける場合)である。   In FIG. 7D, the wiring complex 48 on the left in the figure is a wiring complex 48 that forms a substantially central portion when the ultrasonic probe is assembled, and the wiring that forms the outer peripheral side in order toward the right. A composite 48 is obtained. Further, the rightmost wiring complex 48 in FIG. 7D is not formed with a step in the stacking direction, but when this wiring complex 48 assembles an ultrasonic probe, the lowest step of the overall level difference. Part. In FIG. 7D, the relationship between the total thicknesses t1 to t4 of the wiring complex 48 is t1> t2> t3> t4 (when all steps are provided in the arrangement direction of the wiring complex 48 described later).

続いて、図8(a)に示すように、再構成した配線複合体48を図5(a)と同様に、配列方向に対して凸状に段差が形成されるように配列する。この時も、隣接する配線複合体48との電気的絶縁を行うために、スペーサ50を介して交互に所定数配列し、ブロック体52を形成する(ブロック体形成ステップ)。ここで用いるスペーサ50は、バッキング層14と同じ材質または同等の材質で形成したものが好ましく、例えば、型枠等を用いて予め、最も短くバッキング層14の長さ調整を行った配線複合体48(図8(a)では最も手前側)と同等またはその配線複合体48のバッキング層14と同様の長さに一律に形成しておくことが望ましい。なお、図8(a)から明らかなように、スペーサ50は、板形状を呈し、その両面が平面形状を呈している。スペーサ38,50により、配線複合体48を構成する各振動体46は、完全に相互に分離され、信号線18間の電気的なクロストークを抑制することができる。また、各振動体46の配列は、直交する2方向に凸状の段差配列が形成された、所謂ピラミット形状が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 8A, the reconfigured wiring complex 48 is arranged so that a step is formed in a convex shape with respect to the arrangement direction, as in FIG. 5A. Also at this time, in order to electrically insulate the adjacent wiring complex 48, a predetermined number of them are alternately arranged via the spacers 50 to form the block bodies 52 (block body forming step). The spacer 50 used here is preferably formed of the same material as the backing layer 14 or an equivalent material. For example, the wiring complex 48 in which the length of the backing layer 14 is adjusted to the shortest in advance using a mold or the like. It is desirable that the length is equal to or the same length as that of the backing layer 14 of the wiring complex 48 (most front side in FIG. 8A). As is clear from FIG. 8A, the spacer 50 has a plate shape, and both surfaces thereof have a planar shape. The vibrating bodies 46 constituting the wiring complex 48 are completely separated from each other by the spacers 38 and 50, and electrical crosstalk between the signal lines 18 can be suppressed. In addition, the arrangement of the vibrating bodies 46 is a so-called pyramid shape in which convex step arrangements are formed in two orthogonal directions.

このように形成されたブロック体52に対し、図8(b)に示すように、配線複合体48とスペーサ50の配列方向(カット1の方向)で、スペーサ50の上部を排除するようにダイシング等により溝54を形成する。溝54の深さはバッキング層14に僅かに達する深さが好ましい。なお、前述のように、スペーサ50の長さをバッキング層14に僅かに達する程度に調整したものを用いる場合、このカット1方向のダイシングは省略することができる。続いて、カット1の方向と直交するカット2の方向に所定深さのダイシングを行い、図8(b)に示すような溝56をダイシング等により形成し、スペーサ38の上部を排除する。この時の溝56の深さも、バッキング層14に僅かに達する深さが好ましい。この結果、ブロック体52はマトリックス状に分離して、完全に圧電材12毎に分離した構造となる。   As shown in FIG. 8B, the block body 52 formed in this way is diced so as to exclude the upper part of the spacer 50 in the arrangement direction of the wiring complex 48 and the spacer 50 (direction of cut 1). The groove 54 is formed by such means. The depth of the groove 54 is preferably a depth that slightly reaches the backing layer 14. As described above, when the spacer 50 having a length adjusted so as to reach the backing layer 14 is used, this dicing in the cut 1 direction can be omitted. Subsequently, dicing with a predetermined depth is performed in the direction of cut 2 orthogonal to the direction of cut 1 to form a groove 56 as shown in FIG. 8B by dicing or the like, and the upper portion of the spacer 38 is eliminated. The depth of the groove 56 at this time is preferably a depth that slightly reaches the backing layer 14. As a result, the block body 52 is separated into a matrix shape and is completely separated for each piezoelectric material 12.

最後に、音響整合層16及び圧電材12の分離のために形成した溝54,56に、音響的なクロストークを抑制するため、例えばウレタン系の硬化性樹脂や樹脂でできたバブル体を含むシリコン系の接着剤等を注入し目止めを行う。この目止めによりクロストークの低減ができる。また、音響的かつ物理的に分割された音響整合層16及び圧電材12の安定した保持を行うことができる。なお、実際の超音波探触子58の場合、音響整合層16の上面にほぼ均一の厚さの保護膜やカバーが配置される。   Finally, the grooves 54 and 56 formed for separating the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 include, for example, a bubble body made of urethane-based curable resin or resin in order to suppress acoustic crosstalk. A silicon adhesive or the like is injected for sealing. This stop can reduce crosstalk. In addition, the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 that are acoustically and physically divided can be stably held. In the case of the actual ultrasonic probe 58, a protective film or cover having a substantially uniform thickness is disposed on the upper surface of the acoustic matching layer 16.

このように形成されたピラミッド型の超音波探触子58は、錐体形状を呈し、図1等で示す1方向に段差配列したものに比べ被検体に対する密着性が向上し、さらに良好な超音波の送受信を行うことが可能になる。また、被検体に超音波探触子58を押圧した状態で移動させる場合、任意の方向に自由にスムーズに動かすことが可能で接触感の向上にも寄与することができる。また、全ての圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施されているので、信号線18やグランド線20の配線も容易に行うことができる。   The pyramid-type ultrasonic probe 58 formed in this way has a cone shape, and has improved adhesion to the subject as compared to those arranged in steps in one direction as shown in FIG. Sound waves can be transmitted and received. Further, when the ultrasonic probe 58 is moved while being pressed against the subject, it can be moved freely and smoothly in an arbitrary direction, which can contribute to an improvement in contact feeling. Further, since the ultrasonic wave transmitting / receiving surfaces of all the piezoelectric materials 12 face the same direction and are provided with a convex step arrangement with respect to the arrangement direction, the signal lines 18 and the ground lines 20 can be easily wired. Can do.

図9には、図2で説明した構造とは異なる振動特性を利用する振動子の構造例が示されている。つまり、信号電極とグランド電極とが、音響整合層16の積層面と直交する圧電材12の対向する面に形成され、信号線18とグランド線20とが各信号電極、グランド電極に接続されている。この時、圧電材12は、信号線18とグランド線20との間に所定の電圧が印加されると、図9のX方向に振動するが、同時にZ方向にも振動する。このZ方向の振動は、いわゆるX方向の横効果方式により発生し、Z方向の振動により超音波を発生させ超音波探触子の放射面から所望の超音波を放射している。   FIG. 9 shows a structural example of a vibrator using vibration characteristics different from the structure described in FIG. That is, the signal electrode and the ground electrode are formed on the opposing surface of the piezoelectric material 12 orthogonal to the laminated surface of the acoustic matching layer 16, and the signal line 18 and the ground line 20 are connected to each signal electrode and the ground electrode. Yes. At this time, when a predetermined voltage is applied between the signal line 18 and the ground line 20, the piezoelectric material 12 vibrates in the X direction of FIG. 9, but simultaneously vibrates in the Z direction. The vibration in the Z direction is generated by a so-called X-direction lateral effect method, and an ultrasonic wave is generated by the vibration in the Z direction to emit a desired ultrasonic wave from the radiation surface of the ultrasonic probe.

図9で説明する超音波探触子においても、圧電材12の下面側に接続されるバッキング層14は省略しているが、信号線18とグランド線20とは、圧電材12の側面からバッキング層14を貫通し、超音波探触子10の裏面側に延出している。従って、信号線18とグランド線20は、音響整合層16と圧電材12の接合間、及び圧電材12とバッキング層14の接合間には介在しない。つまり、音響整合層16と圧電材12とバッキング層14とを、直接接合することができる。その結果、圧電材12に対して音響整合層16とバッキング層14を強固に接合することができる。また、超音波の放射方向に信号線18やグランド線20が存在しないため、圧電材12と音響整合層16とのカップリングを良好に行うことが可能であり、超音波の放射性能を良好に維持することができる。   Also in the ultrasonic probe described with reference to FIG. 9, the backing layer 14 connected to the lower surface side of the piezoelectric material 12 is omitted, but the signal line 18 and the ground line 20 are backed from the side surface of the piezoelectric material 12. It penetrates through the layer 14 and extends to the back side of the ultrasonic probe 10. Therefore, the signal line 18 and the ground line 20 are not interposed between the bonding between the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 and between the bonding between the piezoelectric material 12 and the backing layer 14. That is, the acoustic matching layer 16, the piezoelectric material 12, and the backing layer 14 can be directly joined. As a result, the acoustic matching layer 16 and the backing layer 14 can be firmly bonded to the piezoelectric material 12. In addition, since the signal line 18 and the ground line 20 do not exist in the ultrasonic radiation direction, the piezoelectric material 12 and the acoustic matching layer 16 can be coupled well, and the ultrasonic radiation performance is improved. Can be maintained.

さらに、図9から明らかなように、圧電材12上に積層される音響整合層16は信号線18やグランド線20の影響を受けること無く、圧電材12毎に完全分離することができるので、図1のようにマトリックス状に配列された場合でも、隣接した圧電材12から放射される超音波は、相互に干渉することなく、各圧電材12から所望の方向に超音波を放射することができる。その結果、超音波探触子10としての指向特性を向上することができる。また、圧電材12毎に分離した信号線18とグランド線20とを一対でバッキング層14の裏面側に容易に延出することができるので、圧電材12毎の加工が容易になり、また、圧電材12毎の制御も容易になるので圧電材12に接続する電気回路の回路設計の自由度が向上する。   Further, as apparent from FIG. 9, the acoustic matching layer 16 laminated on the piezoelectric material 12 can be completely separated for each piezoelectric material 12 without being affected by the signal line 18 and the ground line 20. Even when arranged in a matrix as shown in FIG. 1, ultrasonic waves radiated from adjacent piezoelectric materials 12 can radiate ultrasonic waves from each piezoelectric material 12 in a desired direction without interfering with each other. it can. As a result, the directional characteristics as the ultrasonic probe 10 can be improved. Further, since the signal line 18 and the ground line 20 separated for each piezoelectric material 12 can be easily extended to the back surface side of the backing layer 14, the processing for each piezoelectric material 12 is facilitated. Since the control for each piezoelectric material 12 becomes easy, the degree of freedom in circuit design of the electric circuit connected to the piezoelectric material 12 is improved.

また、図9の構成において、グランド線20はバッキング層14内をまっすぐに貫通させ、裏面側に延出させることができる。すなわち、各信号線18間に、グランド線20を容易に介在させることができるため、信号線18間でのクロストークを抑制することが可能になり、信号の劣化を低減することも可能となる。   In the configuration of FIG. 9, the ground line 20 can extend straight through the backing layer 14 and extend to the back surface side. That is, since the ground line 20 can be easily interposed between the signal lines 18, crosstalk between the signal lines 18 can be suppressed, and signal deterioration can be reduced. .

図10には、図9に示す横効果利用タイプの超音波探触子の製造方法の概略手順が示されている。   FIG. 10 shows a schematic procedure of a manufacturing method of the lateral effect utilization type ultrasonic probe shown in FIG.

第1ステップとして、図10(a)に示すように、例えば、チタン酸バリウム、PZT、チタン酸鉛等の圧電セラミックス等からなる板状の圧電素材22の対向する表裏面に金材等電極に適した材料により信号電極18a、グランド電極20aを蒸着やスパッタリング、印刷等任意の手段により形成する(電極形成ステップ)。   As a first step, as shown in FIG. 10 (a), for example, electrodes such as barium titanate, PZT, lead titanate and other plate-like piezoelectric materials 22 made of piezoelectric ceramics, etc. The signal electrode 18a and the ground electrode 20a are formed by a suitable material by any means such as vapor deposition, sputtering, and printing (electrode formation step).

次に、図10(b)に示すように、板状の圧電素材22を所望の大きさの短冊状の圧電材22aに切断する。この短冊の幅が振動子(振動素子)の幅となる。なお、横効果を用いる場合、各電極が圧電材22aの両側面に配置されるため、信号電極とグランド線との接触は発生しない。そのため、図3(b)のように溝24を形成する必要はない。この状態で、図10(c)に示すように、対向面に信号電極18aとグランド電極20aとを有する短冊状の圧電材22aが形成される。   Next, as shown in FIG. 10B, the plate-shaped piezoelectric material 22 is cut into strip-shaped piezoelectric material 22a having a desired size. The width of this strip is the width of the vibrator (vibration element). When the lateral effect is used, each electrode is disposed on both side surfaces of the piezoelectric material 22a, so that the contact between the signal electrode and the ground line does not occur. Therefore, it is not necessary to form the groove 24 as shown in FIG. In this state, as shown in FIG. 10C, a strip-shaped piezoelectric material 22a having a signal electrode 18a and a ground electrode 20a on the opposing surface is formed.

続いて、図3(f)、図4(a)、図4(b)で説明したものと同様な手順により、圧電材22aの一方側に音響整合層形成材料32を流し込み音響整合層16を形成し、他方側にバッキング層形成材料30を流し込みバッキング層14を形成する。この時、前述したように、バッキング層14の厚さは、圧電材22aの厚みより薄く(例えば、半分の厚さ)なるようにする。また、バッキング層14には、グランド線20が屈曲することなく固定できるように、バッキング層14に傾斜を持たせるようにすることが好ましい。図10(d)に音響整合層16及びバッキング層14を備えた圧電材22a、すなわち複合体60の側面図が示されている。続いて、図10(e)に示すように、複合体60の一面側(例えば、バッキング層14を薄型化した側)にグランド電極20aに接触するようにグランド線20を形成する。また、複合体60の他方面側に、信号電極18aに接触する信号線18を形成する。グランド線20及び信号線18の形成は例えば蒸着やスパッタリング等によって容易に形成することができる。複合体60にグランド線20及び信号線18を形成した配線複合体62の断面図が図10(e)に示されている。図10(e)から明らかなように、信号電極18aとグランド線20は全く接触することがないので、図3(c)に示すようなオフセット溝24aは必要ない。なお、横効果を利用した構造においても、バッキング層14に薄肉部分を形成し、スペーサ38に厚肉部分を形成することにより、電気的クロストークをより抑制することが可能となる。もちろん、バッキング層14やスペーサ38をそれぞれ均一な厚さにしてもよい。   Subsequently, the acoustic matching layer forming material 32 is poured into one side of the piezoelectric material 22a by the same procedure as that described with reference to FIGS. 3 (f), 4 (a), and 4 (b). The backing layer forming material 30 is poured onto the other side to form the backing layer 14. At this time, as described above, the thickness of the backing layer 14 is made thinner (for example, half the thickness) than the thickness of the piezoelectric material 22a. Further, it is preferable that the backing layer 14 is inclined so that the ground wire 20 can be fixed without bending. FIG. 10D shows a side view of the piezoelectric material 22 a having the acoustic matching layer 16 and the backing layer 14, that is, the composite 60. Subsequently, as shown in FIG. 10E, the ground line 20 is formed on one surface side of the composite 60 (for example, the side where the backing layer 14 is thinned) so as to contact the ground electrode 20a. Further, the signal line 18 in contact with the signal electrode 18 a is formed on the other surface side of the composite body 60. The ground line 20 and the signal line 18 can be easily formed by, for example, vapor deposition or sputtering. A cross-sectional view of a wiring complex 62 in which the ground wire 20 and the signal line 18 are formed on the complex 60 is shown in FIG. As apparent from FIG. 10 (e), the signal electrode 18a and the ground line 20 are not in contact at all, so the offset groove 24a as shown in FIG. 3 (c) is not necessary. Even in a structure using the lateral effect, it is possible to further suppress electrical crosstalk by forming a thin portion in the backing layer 14 and forming a thick portion in the spacer 38. Needless to say, the backing layer 14 and the spacer 38 may each have a uniform thickness.

このように、横効果タイプの超音波振動子の場合、信号電極やグランド電極は、音響整合層16と圧電材12の接合間、及び圧電材12とバッキング層14の接合間には介在しない。つまり、音響整合層16と圧電材12とバッキング層14とを、直接接合することが可能になり、音響整合層16やバッキング層14の硬化時に圧電材22aと強固に接合することができる。   As described above, in the case of the lateral effect type ultrasonic transducer, the signal electrode and the ground electrode are not interposed between the bonding of the acoustic matching layer 16 and the piezoelectric material 12 and between the bonding of the piezoelectric material 12 and the backing layer 14. That is, the acoustic matching layer 16, the piezoelectric material 12, and the backing layer 14 can be directly joined, and can be firmly joined to the piezoelectric material 22 a when the acoustic matching layer 16 and the backing layer 14 are cured.

以上のように形成された配線複合体62は、図5(a)のようにスペーサ38を介して配列され、ブロック体を形成する。続いて、図5(b)〜(d)の手順によりマトリックス状にダイシングを行い、信号線18、グランド線20とで個別に制御可能な振動子から成る全ての圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施されたマトリックス状の超音波探触子を作成する。   The wiring complex 62 formed as described above is arranged via the spacers 38 as shown in FIG. 5A to form a block body. 5B to 5D, the ultrasonic wave transmitting / receiving surfaces of all the piezoelectric materials 12 formed of vibrators that can be individually controlled by the signal line 18 and the ground line 20 by performing dicing in a matrix form. Are arranged in the same direction, and a matrix-like ultrasonic probe having a convex step arrangement in the arrangement direction is created.

また、同様に形成した配線複合体62を用いて、図7(a)〜(d)、図8(a)、(b)の手順で製造を行うことにより、横振動を用いた、全ての圧電材12の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施されたピラミッド型の超音波探触子58を得ることができる。   In addition, by using the wiring complex 62 formed in the same manner and manufacturing in the procedure of FIGS. 7A to 7D, FIGS. It is possible to obtain a pyramid type ultrasonic probe 58 in which the ultrasonic wave transmitting / receiving surface of the piezoelectric material 12 is directed in the same direction and is provided with a convex step arrangement with respect to the arrangement direction.

ところで、上述した超音波探触子の製造方法(縦効果を用いるもの及び横効果を用いるもの)においては、製造工程の一部を変更するのみで、様々な付加効果を得ることができる。例えば、圧電材22aの上面側に接続される音響整合層16はその積層方向の厚みにより、超音波の音響特性が変化する。従って、音響整合層16の厚みは、正確に設定される必要があると共に、製造する超音波探触子の特性に応じて任意に容易に選択調整できるようにしておくことが望ましい。そこで、図11(a)に示すように、予め厚め(例えば厚さt)に音響整合層16を形成しておき、図11(b)に示すように、必要に応じて、厚みt0に切断することにより、容易に所望の音響特性を有する複合体を形成することができる。   By the way, in the above-described ultrasonic probe manufacturing method (the one using the vertical effect and the one using the horizontal effect), various additional effects can be obtained by changing only part of the manufacturing process. For example, the acoustic matching layer 16 connected to the upper surface side of the piezoelectric material 22a changes the acoustic characteristics of the ultrasonic wave depending on the thickness in the stacking direction. Therefore, the thickness of the acoustic matching layer 16 needs to be set accurately, and it is desirable that the thickness of the acoustic matching layer 16 can be selected and adjusted arbitrarily and easily according to the characteristics of the ultrasonic probe to be manufactured. Therefore, as shown in FIG. 11 (a), the acoustic matching layer 16 is formed in advance thickly (for example, thickness t), and is cut into a thickness t0 as necessary as shown in FIG. 11 (b). By doing so, a composite having desired acoustic characteristics can be easily formed.

図12には、上述した本実施形態の横効果への応用例、つまり圧電材12の超音波放射方向と直交する方向に対面する側面に信号線18とグランド線20を形成する構造の応用例を示すものである。なお、図12において、バッキング層14は図示を省略している。また、図12は、実際の超音波探触子10において、個々に分割された後の1つの振動子(振動素子)64のみを図示している。   FIG. 12 shows an application example of the above-described embodiment to the lateral effect, that is, an application example of a structure in which the signal line 18 and the ground line 20 are formed on the side surface facing the direction orthogonal to the ultrasonic radiation direction of the piezoelectric material 12. Is shown. In FIG. 12, the backing layer 14 is not shown. FIG. 12 illustrates only one transducer (vibration element) 64 after being divided in the actual ultrasonic probe 10.

図12に示す構造は、必要とされる圧電材66の厚さT0(例えば、図9、図10等で説明した圧電材12(22a)と同じ厚さ)を得るために、1/2の厚さ(T1)の圧電材66を2枚貼り合わせている。   The structure shown in FIG. 12 has a half thickness T0 of the piezoelectric material 66 (for example, the same thickness as the piezoelectric material 12 (22a) described in FIG. 9, FIG. 10, etc.). Two piezoelectric materials 66 having a thickness (T1) are bonded together.

圧電材66は、図10で説明した手順に従って、超音波放射方向と直交する方向に対面する側面に信号線18とグランド線20を形成する。なお、図12では、個別の圧電材66に分離した後の形状を図示しているが、実際の製造過程においては、図3等に示す手順で、厚さT1の板状に形成し、最終工程でダイシングにより分離した状態が図12となる。   The piezoelectric material 66 forms the signal line 18 and the ground line 20 on the side surface facing the direction orthogonal to the ultrasonic radiation direction according to the procedure described in FIG. In FIG. 12, the shape after separation into the individual piezoelectric members 66 is illustrated. However, in the actual manufacturing process, a plate having a thickness T1 is formed by the procedure shown in FIG. The state separated by dicing in the process is shown in FIG.

圧電材66に接続する信号線18とグランド線20は、例えば金材を、所望の厚さT0の1/2の厚さT1で形成した複合体にシート状の配線素材の貼り付けやパターン印刷、蒸着やスパッタリング等により形成する。続いて、信号線18とグランド線20が形成された2枚の配線複合体を図12に示すように、信号線18が互いに接触するように向き合わせ接合する。この時の接合方法は任意である。例えば、貼り合わせる2枚の配線複合体の接合面は、完全に平面が出ているわけではないので、例えばエポキシ系の導電性の接着剤等を用いて両者を接着して電気的な接触を得る。   The signal line 18 and the ground line 20 connected to the piezoelectric material 66 are, for example, a sheet-like wiring material pasted or a pattern printed on a composite in which a gold material is formed with a thickness T1 that is ½ of a desired thickness T0. It is formed by vapor deposition or sputtering. Subsequently, as shown in FIG. 12, the two wiring composites on which the signal line 18 and the ground line 20 are formed are face-to-face joined so that the signal lines 18 are in contact with each other. The joining method at this time is arbitrary. For example, the bonding surface of the two wiring composites to be bonded is not completely flat. For example, an epoxy conductive adhesive or the like is used to bond the two to make electrical contact. obtain.

このような構造にすることにより、信号線18とグランド線20で挟持される個々の圧電材66に関するインピーダンスは、厚さT0のものに対し、1/2になる。そして、信号線18とグランド線20で挟持される圧電材を2枚重ねてT0の厚さにした場合、トータルのインピーダンスは、厚さT0の圧電材を信号線18とグランド線20で挟持したものの1/4になる。つまり、厚さT0の圧電材を有する配線複合体を形成した場合、電気特性を向上することが可能となり、高性能の超音波探触子を形成することができる。   With such a structure, the impedance related to each piezoelectric material 66 sandwiched between the signal line 18 and the ground line 20 is ½ that of the thickness T0. When two piezoelectric materials sandwiched between the signal line 18 and the ground line 20 are stacked to have a thickness T0, the total impedance is obtained by sandwiching the piezoelectric material having the thickness T0 between the signal line 18 and the ground line 20. 1/4 of the thing. That is, when a wiring complex having a piezoelectric material with a thickness T0 is formed, it is possible to improve electrical characteristics and to form a high-performance ultrasonic probe.

上述のように形成した積層タイプの配線複合体は、図3〜図5に示す手順と同様な手順に従って、ブロック体を形成した後、ダイシングを行い、全ての圧電材66の超音波送受波面が同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状の段差配列が施された超音波探触子10として完成させる。なお、グランド線20の引き出しは、個別にバッキング層14の裏面側に延出させてもよいし、共通のグランド線として延出してもよい。   In the multilayer type wiring composite formed as described above, the block body is formed according to the procedure similar to the procedure shown in FIGS. 3 to 5 and then dicing is performed, so that the ultrasonic wave transmitting / receiving surfaces of all the piezoelectric materials 66 are formed. The ultrasonic probe 10 is completed, which faces the same direction and is provided with a convex step arrangement in the arrangement direction. The lead-out of the ground line 20 may be individually extended to the back side of the backing layer 14 or may be extended as a common ground line.

また、図12において、音響整合層16は、圧電材66にバッキング層を形成する時に同時に形成してもよいし、圧電材66を2枚積層した後に後付けで圧電材66上に積層してもよい。後付けの場合、音響整合層16の形状精度等が出し易いので、超音波探触子10の全体精度の向上に適している。一方、先付けの場合は、製造工程がシンプルになるので、製造効率の向上に適している。従って、音響整合層16の形成順序は適宜選択することが好ましい。   In FIG. 12, the acoustic matching layer 16 may be formed at the same time when the backing layer is formed on the piezoelectric material 66, or may be laminated on the piezoelectric material 66 after the two piezoelectric materials 66 are laminated. Good. In the case of retrofitting, since the shape accuracy of the acoustic matching layer 16 is easily obtained, it is suitable for improving the overall accuracy of the ultrasonic probe 10. On the other hand, in the case of tipping, the manufacturing process is simplified, which is suitable for improving manufacturing efficiency. Therefore, it is preferable to appropriately select the order in which the acoustic matching layer 16 is formed.

なお、上述した実施形態では、音響整合層16とバッキング層14とを、型枠23を用いて圧電材22aの上下面に接着配置する例を説明したが、例えば、定盤上に配置した圧電材22aの上下面に任意に音響整合層形成材料32やバッキング層形成材料30を流し込み、硬化処理を施した後に音響整合層16とバッキング層14とをカッティング等により成形してもよい。もちろん、この構造は、横効果を用いた超音波探触子においても適用することが可能で同様な効果を得ることができる。   In the embodiment described above, the example in which the acoustic matching layer 16 and the backing layer 14 are bonded to the upper and lower surfaces of the piezoelectric material 22a using the mold 23 has been described. For example, the piezoelectric layer disposed on the surface plate is used. The acoustic matching layer forming material 32 and the backing layer forming material 30 may be arbitrarily poured on the upper and lower surfaces of the material 22a, and after curing, the acoustic matching layer 16 and the backing layer 14 may be formed by cutting or the like. Of course, this structure can be applied to an ultrasonic probe using a lateral effect, and the same effect can be obtained.

また、本実施形態においては、超音波の放射に関し述べているが、本実施形態の超音波探触子10は超音波の受信用として、また、送受信兼用としても使用可能であり、同様の効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the radiation of ultrasonic waves is described. However, the ultrasonic probe 10 of the present embodiment can be used for reception of ultrasonic waves and for both transmission and reception, and the same effect. Can be obtained.

また、本実施形態では、圧電材(振動子)を1次元配列した1Dアレイ、2次元配列した2Dアレイについて説明したが、1Dアレイの配列方向と直交する方向を数分割した所謂1.5Dアレイタイプの超音波振動子も同様に製造することが可能であり、同様な効果を得ることができる。   In this embodiment, a 1D array in which piezoelectric materials (vibrators) are arranged one-dimensionally has been described. A two-dimensional array of 2D arrays has been described, but a so-called 1.5D array in which a direction orthogonal to the arrangement direction of the 1D array is divided into several parts. A type of ultrasonic transducer can be manufactured in the same manner, and the same effect can be obtained.

本発明の実施形態に係る超音波探触子の構造概念図である。It is a structure conceptual diagram of the ultrasonic probe concerning the embodiment of the present invention. 図1の超音波探触子において、圧電材の側面に接続される信号線とグランド線の詳細を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating details of a signal line and a ground line connected to a side surface of a piezoelectric material in the ultrasonic probe of FIG. 1. 本発明の実施形態に係る超音波探触子の製造手順の序盤を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the first stage of the manufacturing procedure of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る超音波探触子の製造手順の中盤を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the middle stage of the manufacture procedure of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る超音波探触子の製造手順の終盤を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the last stage of the manufacturing procedure of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る超音波探触子を用いて肋間から心臓を診断している状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which is diagnosing the heart from the intercostal space using the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る他の形状の超音波探触子の製造手順の前半を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the first half of the manufacturing procedure of the ultrasonic probe of another shape which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る他の形状の超音波探触子の製造手順の後半を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the second half of the manufacturing procedure of the ultrasonic probe of another shape which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る超音波探触子において、横効果を利用する圧電材の側面に接続される信号線とグランド線の詳細を説明する説明図である。In the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention, it is explanatory drawing explaining the detail of the signal wire | line connected to the side surface of the piezoelectric material using a lateral effect, and a ground line. 図9に示す圧電材を用いた超音波探触子の製造手順の概略を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline of the manufacturing procedure of the ultrasonic probe using the piezoelectric material shown in FIG. 本発明の実施形態に係る超音波探触子の製造過程における音響整合層の厚みを調整する方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method to adjust the thickness of the acoustic matching layer in the manufacture process of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る超音波探触子の応用構造例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example of an applied structure of the ultrasonic probe which concerns on embodiment of this invention. 従来の超音波探触子を用いて肋間から心臓を診断している状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which is diagnosing the heart from the intercostal space using the conventional ultrasonic probe.

符号の説明Explanation of symbols

10,58 超音波探触子、12,22a,66 圧電材、14 バッキング層、16 音響整合層、18 信号線、18a 信号電極、20 グランド線、20a グランド電極、22 圧電素材、23 型枠、24 溝、24a オフセット溝、26 保持部、28 凹部、30 バッキング層形成材料、32 音響整合層形成材料、34,60 複合体、36,48,62 配線複合体、38,50 スペーサ、40,52 ブロック体、42,44 溝、46 振動体、64 振動子、102 心臓、104 肋骨。   10, 58 ultrasonic probe, 12, 22a, 66 piezoelectric material, 14 backing layer, 16 acoustic matching layer, 18 signal line, 18a signal electrode, 20 ground line, 20a ground electrode, 22 piezoelectric material, 23 mold, 24 groove, 24a offset groove, 26 holding portion, 28 recess, 30 backing layer forming material, 32 acoustic matching layer forming material, 34, 60 composite, 36, 48, 62 wiring composite, 38, 50 spacer, 40, 52 Block body, 42, 44 groove, 46 vibrator, 64 vibrator, 102 heart, 104 rib.

Claims (6)

超音波を発生する圧電材を複数配列してなる振動子と、当該振動子の一面側に積層される音響整合層と、振動子を挟んで音響整合層の対向側に積層されるバッキング層とからなる超音波探触子であって、
前記振動子を構成する圧電材は、その超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列され
前記振動子を構成する各圧電材は、個々に音響整合層とバッキング層とを備えた複合体を形成し、当該複合体が配列方向に凸状に段差配列され、
前記複合体は、短冊状の圧電材を含む板状複合体であり、当該板状複合体と所定の厚さのスペーサとが厚み方向に交互に複数配列され、当該板状複合体がその厚み方向に凸状に段差配列される、
ことを特徴とする超音波探触子。
A vibrator formed by arranging a plurality of piezoelectric materials that generate ultrasonic waves, an acoustic matching layer laminated on one side of the vibrator, and a backing layer laminated on the opposite side of the acoustic matching layer with the vibrator interposed therebetween. An ultrasonic probe comprising:
The piezoelectric material that constitutes the vibrator has its ultrasonic transmission / reception surface oriented in the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material at the center of the arrangement, and is arranged stepwise in a convex shape with respect to the arrangement direction ,
Each piezoelectric material constituting the vibrator individually forms a composite including an acoustic matching layer and a backing layer, and the composite is arranged in steps in a convex shape in the arrangement direction,
The composite is a plate-like composite including a strip-shaped piezoelectric material, and a plurality of the plate-like composites and spacers having a predetermined thickness are alternately arranged in the thickness direction, and the plate-like composite has a thickness thereof. Steps are arranged in a convex shape in the direction,
An ultrasonic probe characterized by that.
請求項1記載の超音波探触子において、The ultrasonic probe according to claim 1,
前記板状複合体を厚み方向と直交する方向に複数に分離し、2次元アレイを形成することを特徴とする超音波探触子。An ultrasonic probe, wherein the plate-like composite is separated into a plurality of parts in a direction perpendicular to the thickness direction to form a two-dimensional array.
請求項1記載の超音波探触子において、The ultrasonic probe according to claim 1,
前記複合体を超音波送受波面の直交2方向にそれぞれ凸状に段差配列し、略中央部が頂部となる錐形状の2次元アレイを形成することを特徴とする超音波探触子。An ultrasonic probe characterized in that the complex is arranged in a convex shape in two directions orthogonal to an ultrasonic wave transmitting / receiving surface to form a cone-shaped two-dimensional array having a substantially central portion at the top.
対向面に電極を有する圧電材を形成するステップと、Forming a piezoelectric material having electrodes on opposing surfaces;
圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて複合体を形成するステップと、Pouring a fluid acoustic matching layer forming material on one side with a piezoelectric material in between, pouring a fluid backing layer forming material on the other side, and curing each to form a composite;
前記複合体の表面及び裏面に露出した電極に対しそれぞれ引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側をバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、A lead wire is connected to the electrodes exposed on the front and back surfaces of the composite, and the open end side of the lead is extended in the direction away from the piezoelectric material along the backing layer to form a wiring composite. And steps to
前記配線複合体と所定の厚さのスペーサとを交互に複数配列するステップであって、前記配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列するステップと、A step of alternately arranging a plurality of the wiring composites and spacers having a predetermined thickness, wherein the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material constituting the wiring composite is an ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material at a substantially center of the arrangement And arranging the steps in a convex manner with respect to the arrangement direction,
を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法。A method for manufacturing an ultrasonic probe, comprising:
対向面に電極を有する短冊状の圧電材を形成するステップと、Forming a strip-shaped piezoelectric material having electrodes on the opposing surface;
圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて板状の複合体を形成するステップと、Pouring a fluid acoustic matching layer forming material on one side with a piezoelectric material in between, pouring a fluid backing layer forming material on the other side, and curing each to form a plate-like composite;
板状の複合体の表面及び裏面に露出した電極に対し所定ピッチで複数に分離可能な引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側が形成されたバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、Lead wires that can be separated into a plurality of predetermined pitches are connected to the electrodes exposed on the front and back surfaces of the plate-like composite, and separated from the piezoelectric material along the backing layer on which the open ends of the lead wires are formed. Extending in a direction to form a wiring complex;
前記配線複合体と所定の厚さのスペーサとを厚み方向に交互に配列するステップであって、前記複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列してブロック体を形成するステップと、The step of alternately arranging the wiring composite and the spacer having a predetermined thickness in the thickness direction, wherein the ultrasonic transmission / reception surface of the piezoelectric material constituting the composite is the ultrasonic transmission / reception of the piezoelectric material at the substantially center of the arrangement. Directing the same direction as the wavefront and forming a block body with a stepped arrangement in a convex shape with respect to the arrangement direction; and
前記ブロック体の音響整合層側からスペーサの上部を排除する方向と、短冊状の圧電材を複数に分離する方向にマトリックス状の溝を形成し、短冊状の圧電材を各引出線に対応した個別素子に分離するステップと、A matrix-like groove is formed in a direction in which the upper portion of the spacer is removed from the acoustic matching layer side of the block body and a direction in which the strip-shaped piezoelectric material is separated into a plurality of strips, and the strip-shaped piezoelectric material corresponds to each lead line. Separating into individual elements;
を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法。A method for manufacturing an ultrasonic probe, comprising:
対向面に電極を有する短冊状の圧電材を形成するステップと、Forming a strip-shaped piezoelectric material having electrodes on the opposing surface;
圧電材を挟んで一方側に流動性の音響整合層形成材料を流し込み、他方側に流動性のバッキング層形成材料を流し込み、それぞれ硬化させて板状の複合体を形成するステップと、Pouring a fluid acoustic matching layer forming material on one side with a piezoelectric material in between, pouring a fluid backing layer forming material on the other side, and curing each to form a plate-like composite;
板状の複合体の表面及び裏面に露出した電極に対し所定ピッチで複数に分離可能な引出線を接続すると共に、当該引出線の開放端側が形成されたバッキング層に沿って圧電材に対し離反方向に延出させて配線複合体を形成するステップと、Lead wires that can be separated into a plurality of pitches at predetermined pitches are connected to the electrodes exposed on the front and back surfaces of the plate-like composite, and separated from the piezoelectric material along the backing layer on which the open ends of the lead wires are formed. Extending in a direction to form a wiring complex;
前記配線複合体と所定厚さのスペーサを厚み方向に積層し、前記引出線の引出方向に沿って複数に分離し、個別複合体を形成するステップと、Laminating the wiring composite and a spacer having a predetermined thickness in the thickness direction, separating the plurality of wiring composites along the lead-out direction of the lead lines, and forming individual composites;
前記個別複合体を、当該個別複合体の配線複合体部分とスペーサ部分とを交互に配列させるステップであって、前記配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列して板状配線複合体を形成するステップと、The individual composite is a step of alternately arranging a wiring composite portion and a spacer portion of the individual composite, wherein an ultrasonic wave transmitting / receiving surface of a piezoelectric material constituting the wiring composite is a piezoelectric at a substantially center of the arrangement. Directing the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the material, and forming a plate-like wiring composite by arranging the steps in a convex shape with respect to the arrangement direction;
前記板状配線複合体と所定の厚さのスペーサとを厚み方向に交互に配列するステップであって、前記板状配線複合体を構成する圧電材の超音波送受波面が、配列略中央の圧電材の超音波送受波面と同一方向を向き、かつ配列方向に対して凸状に段差配列してブロック体を形成するステップと、A step of alternately arranging the plate-like wiring composite and a spacer having a predetermined thickness in the thickness direction, wherein an ultrasonic wave transmitting / receiving surface of a piezoelectric material constituting the plate-like wiring composite is a piezoelectric at a substantially center of the arrangement; Directing the same direction as the ultrasonic transmission / reception surface of the material, and forming a block body by arranging a step in a convex shape with respect to the arrangement direction;
前記ブロック体の音響整合層側から前記個別複合体の周囲に存在するスペーサの上部を排除してマトリックス状の溝を形成し、短冊状の圧電材を各引出線に対応した個別素子に分離するステップと、The upper part of the spacer existing around the individual composite is removed from the acoustic matching layer side of the block body to form a matrix-like groove, and the strip-shaped piezoelectric material is separated into individual elements corresponding to the lead lines. Steps,
を含むことを特徴とする超音波探触子の製造方法。A method for producing an ultrasonic probe, comprising:
JP2004089251A 2004-03-25 2004-03-25 Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe Expired - Fee Related JP4338565B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004089251A JP4338565B2 (en) 2004-03-25 2004-03-25 Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004089251A JP4338565B2 (en) 2004-03-25 2004-03-25 Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005277864A JP2005277864A (en) 2005-10-06
JP4338565B2 true JP4338565B2 (en) 2009-10-07

Family

ID=35177046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004089251A Expired - Fee Related JP4338565B2 (en) 2004-03-25 2004-03-25 Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4338565B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112008001849B4 (en) * 2007-07-19 2016-07-21 Konica Minolta, Inc. An ultrasonic transducer, an ultrasonic diagnostic apparatus using the same, and an ultrasonic defect inspection apparatus using the same
JP5461769B2 (en) * 2007-09-20 2014-04-02 株式会社東芝 Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and method of manufacturing ultrasonic transducer
CN102132584B (en) 2008-11-28 2014-03-12 奥林巴斯医疗株式会社 Ultrasonic transducer, electronic device, and ultrasonic endoscope
JP5611645B2 (en) 2010-04-13 2014-10-22 株式会社東芝 Ultrasonic transducer and ultrasonic probe
FR3057667B1 (en) * 2016-10-13 2018-11-30 Centre National De La Recherche Scientifique PIEZOELECTRIC TRANSDUCER, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND ULTRASONIC RESONANCE SPECTROSCOPY DEVICE
CN111289022B (en) * 2020-02-26 2022-08-09 京东方科技集团股份有限公司 Sensor and driving method and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005277864A (en) 2005-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2473111B1 (en) Ultrasound probe with large field of view and method for fabricating such ultrasound probe
US9812634B2 (en) Method of making thick film transducer arrays
US7316059B2 (en) Method of manufacturing an ultrasonic probe
JP4253334B2 (en) Two-dimensional array type ultrasonic probe
US10524764B2 (en) Ultrasonic device, ultrasonic probe, electronic equipment, and ultrasonic image device
JP7376008B2 (en) high frequency ultrasonic transducer
JP2009506638A (en) Improved ultrasonic probe transducer assembly and production method
JP2004517521A (en) Multidimensional arrays and their manufacture
US12138659B2 (en) Planar phased ultrasound transducer array
CN113042347A (en) Array ultrasonic transducer
JPH0723500A (en) Two-dimension array ultrasonic wave probe
JP2009082612A (en) Ultrasonic probe and piezoelectric transducer
JP4338565B2 (en) Ultrasonic probe and method for manufacturing ultrasonic probe
CN114345673A (en) Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof and ultrasonic transduction system
KR101491801B1 (en) Ultrasonic transducer and method of manufacturing the same
JP4304112B2 (en) Manufacturing method of ultrasonic probe
JP5657950B2 (en) Manufacturing method of ultrasonic probe
JP3880218B2 (en) Ultrasonic probe
JP3354195B2 (en) Ultrasonic probe device
US11938514B2 (en) Curved shape piezoelectric transducer and method for manufacturing the same
JP6876645B2 (en) Ultrasonic probe and its manufacturing method
JPH06254089A (en) Ultrasonic probe device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090623

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090630

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120710

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130710

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees