JPH05244690A

JPH05244690A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH05244690A
Application number: JP4079311A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sasai; 弘一笹井; Takehiro Itou; 丈博伊藤; Akihiko Ono; 明彦小野; Takashi Wakabayashi; 孝若林; Yasuo Shimizu; 康雄清水
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1992-02-29
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JP2969162B2

Abstract

(57)【要約】［目的］駆動時に発生する圧電振動子の熱を伝搬、放熱
させることで、振動子表面の温度上昇を持続的且つ効果
的に抑制し、信頼性や品質、安全性の低下を防ぐ超音波
探触子を提供する。［構成］両主面に電極の形成された超音波発生用の圧電
振動子と、該圧電振動子の一方の主面側に形成された音
響整合層と、該圧電振動子の他方の主面側に取着された
バッキング材と、前記バッキング材を保持した金属性の
放熱用基台と、該放熱用基台と前記圧電振動子の一方の
主面の電極とを接続する熱伝導薄膜とからなる探触子本
体を備えた超音波探触子において、上記放熱用基台に熱
伝導材を接続し、該熱伝導材を上記探触子本体の収納さ
れるケースから外部に導出した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波探触子を利用分野
とし、特に超音波発生用としての圧電振動子の駆動時に
発生した熱を伝搬、放熱することで、振動子表面の温度
上昇を抑制した超音波探触子に関する。

【０００２】

【発明の背景】周知の通り、超音波探触子の圧電振動子
に所定の電圧を印加すると、その電気エネルギーが機械
的振動エネルギーに変換され、所定周波数の超音波を発
生して伝播、放射される。近年では、エネルギー変換時
に発生する圧電振動子からの熱が様々な不都合を生じさ
せることが問題になっている。例えば、材料の熱劣化か
らくる強度不足による信頼性の低下、あるいは各材料の
温度上昇からくる特性変動による品質の低下、さらには
医療診断時に於ける生体の皮膚への低温火傷など安全性
の問題である。このようなことから、これらの不都合な
問題を低減する超音波探触子が望まれている。例えばそ
の一つに本出願人による放熱構造を採用した超音波探触
子がある（参照：特開平３−２０３２９０号公報、Ｈ
１．１２．２８付け出願）。

【０００３】

【従来技術】第４図はこの種の従来例を説明する超音波
探触子の分解構成図である。超音波探触子は、複数に分
割されて列設された圧電振動子１を超音波の発生源とす
る。圧電振動子１は、両主面に電極２（ａｂ）を有し、
両端側から交互にフレキシブルプリント基板３によりそ
の他方の電極２ｂ（信号電極２ｂとする）を導出され
る。なお、一方の電極２ａ（共通電極２ａとする）は導
線（未図示）により共通接続されて導出される。そし
て、一方の主面側に音響整合層４を形成し、他方の主面
側をバッキング材５に取着する。バッキング材５の下面
側には、放熱用として、Ａｌ金属からなる放熱用基台６
を設ける。そして、放熱用基台６と圧電振動子１の共通
電極２ａに接続し、放熱用基台６の周面を包囲する金属
薄膜７（ａｂｃ）を設ける。なお、ここまでの構成を放
熱構造を有する探触子本体８とする。そして、第５図に
示したように探触子本体８の表面に音響レンズ９を被せ
て、ケーブル１０の導出した樹脂からなるケース１１に
収納した構成とする。

【０００４】

【従来技術の問題点】しかしながら、このような構成の
超音波探触子では、振動子表面の温度上昇を持続的に且
つ効果的に抑制することは困難であった。すなわち、探
触子本体８はケース１０に収納されて密閉されるため、
内部での放熱量が限界に達しやすい。したがって、特に
長時間連続駆動の場合にはその発熱量も大きく、振動子
表面からの熱を放熱用基台６に伝搬したとしても、放熱
用基台６からの放熱が充分でないことに起因する。ま
た、放熱用基台６と金属薄膜７ｂとは図示しない粘着剤
（接着材）とにより接続されるため、振動子表面からの
熱がその粘着剤により遮断され、放熱用基台６への伝搬
効率を低下させることもあった。このようなことから、
特に振動子表面と音響整合層との接着面が熱に犯され、
音響整合層の破壊、剥離等により音響特性を劣化させ
て、信頼性や品質の低下や、低温火傷等の安全性を損な
う問題があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、駆動により発生する圧電振動
子の熱を伝搬、放熱させることで、振動子表面の温度上
昇を持続的且つ効果的に抑制し、信頼性や品質、安全性
の低下を防ぐ超音波探触子を提供することにある。

【０００６】

【解決手段】本発明は、前述した放熱用基台に熱伝導材
を接続し、該熱伝導材を上記探触子本体の収納されるケ
ースから外部に導出したことを解決手段とする。以下、
本発明の一実施例を作用とともに説明する。

【０００７】

【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する超音波
探触子の分解図である。なお、前従来例図と同一部分に
は同番号を付与し、その説明は簡略する。超音波探触子
は、前従来例同様に、探触子本体１２をケース内に収納
して構成される。探触子本体１２は、共通電極２ａ及び
信号電極２ｂが形成された圧電振動子の、一方の主面側
に音響整合層４を、他方の主面側にバッキング材５を形
成し、圧電振動子１の一端側からフレキシブルプリント
基板３により信号電極２ｂ等を導出される。そして、こ
の実施例では、放熱構造を次のようにする。すなわち、
バッキング材５の下面側にＡｌからなる放熱用基台６を
設ける。そして、圧電振動子１の共通電極２ａの一端側
に、Ａｇとした金属薄膜７ａを半田付けにより接合す
る。金属薄膜７ａは、例えば圧電振動子１の分割前にそ
の一端側に接合され、音響整合層４とともに一体的に切
断分割される。また、圧電振動子１の一端側の側面に
は、金属薄膜７ａと信号電極２ｂとが短絡しないよう
に、接着剤等の絶縁材１３を施す。なお、図中の符号２
４は、段差の隙間に設けられた接着剤である。そして、
金属薄膜７ａには、Ｃｕとした金属薄膜７ｂを半田によ
り接続し、放熱用基台６の周側面を及び底面を包囲して
接着される。金属薄膜７ｂには予め粘着材が施されてい
る。また、放熱用基台６の底面には、偏組線や平板状等
の熱伝導材１４が、金属薄膜７ｂを保持する固定板１５
とともに、ネジ１６により圧接して締着される。そし
て、熱伝導材１４は、ケース１１の内部で伝熱線１７に
接続し、ケース１１から外部に導出される。伝熱線１７
は導体Ｃｕ等からなり、ケーブル１８内に埋設される。
第２図は、伝熱線１７の設けられたケーブル１８の断面
図である。ケーブル１８は同軸多芯型とし、伝熱線１７
はケーブル１８の柔軟性を損なわないために複数本から
なる。そして、ケーブル１８の中央に網線等１９により
内部遮蔽されて埋設される。なお、図中の符号２０は絶
縁体、２１は外部遮蔽の網線、２２は被膜、２３は各圧
電振動子１の信号電極２ｂ及び共通電極２ａと接続する
線路の組み込まれた電極導出線である。

【０００８】このような構成であれば、圧電振動子１よ
り発生した熱は金属薄膜７（ａｂ）を伝搬して金属体か
らなる基台６に蓄熱される。そして、ケース１３内で放
熱される。さらに、熱伝導体１４を直接的にあるいは間
接的に経て、ケーブル１４内の伝熱線１７を伝搬し、探
触子本体１２から外部へ逃げる。そして、この実施例で
は、金属薄膜７ｂを固定板１５により密接して熱伝導材
１４に結合するため、粘着剤を介在させることなく振動
子表面からの伝搬効率を良好にする。また、放熱用基台
６に対しても密結合とするので、粘着剤による熱の遮蔽
を緩和して放熱用基台６への伝搬効率を高める。第３図
は、音響整合層４の表面温度を、従来例のものと比較し
て示す特性図である。なお、曲線（イ）は本実施例、同
（ロ）は従来例で、横軸は始動時からの経過時間
（分）、縦軸は表面温度（℃）である。また、本実験で
は、その便宜上から音響レンズ９は除去してあり、振動
子表面温度に代えて音響整合層４の表面温度とした。こ
の実験結果から、本実施例のものでは、始動時（２５
℃）から６０分後の表面温度は約４５℃であり、従来例
の５５℃に比して約１０℃低くなり、放熱効果が良好で
あることが理解される。このようなことから、特に振動
子表面と音響整合層４の接着面における温度上昇を抑え
て、音響整合層４の破壊、剥離等による音響特性の低下
を防止し、信頼性や品質の低下や、低温火傷等の安全性
を維持できる。

【０００９】

【他の事項】上記実施例では、フレキシブルプリント基
板３は圧電振動子１の片側からのみ導出したが、その両
側から例えば交互に導出してもよい。また、金属薄膜７
はその強度を維持するために樹脂等を被膜したりして
も、あるいはフレキシブルプリント基板を用いてもよ
い。さらに、金属薄膜７は、経済性を考慮した熱伝導性
からＡｇとＣｕとを併用したが、例えばＡｇから一体的
に形成しても、さらには複数に分割して半田付けしても
よい。また、熱伝導材１４を用いて放熱用基台６と伝熱
線１７とを熱的に結合したが、伝熱線１７を直接的に放
熱用基台６や固定板１５に接続してもよく、この意味で
特許請求の範囲に記載の熱伝導材は伝熱線を含むもので
ある。また、伝熱線１７は遮蔽用の網線とは別個にケー
ブル１８の中央に設けたが、必要に応じて遮蔽用の網線
等を兼用してもよい。要するに、本発明では、その特許
請求の範囲の記載から明かなように、ケース内部での熱
容量の限界を、ケース外部に伝熱することで解消しよう
としたもので、その趣旨に逸脱しない範囲内で適宜に変
更可能とするものである。

【００１０】

【発明の効果】本発明は、放熱用基台に熱伝導材を接続
し、該熱伝導材を上記探触子本体の収納されるケースか
ら外部に導出したので、振動子表面の温度上昇を持続的
且つ効果的に抑制し、信頼性や品質、安全性の低下を防
ぐ超音波探触子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【第１図】本発明の一実施例を説明する超音波探触子の
分解図である。

【第２図】本発明の一実施例を説明するためのケーブル
の断面図である。

【第３図】本発明の一実施例の作用効果を説明する温度
特性図である。

【第４図】従来例を説明する超音波探触子の分解図であ
る。

【第５図】超音波探触子の外観図である。

【符号の説明】

１圧電振動子、２電極、３フレキブルプリント
基板、４音響整合層、５バッキング材、６放熱用
基台、７金属薄膜、８、１２探触子本体、１５固
定台、１６ネジ、１７伝熱線、１９音響レンズ、
１０、１８ケーブル、１９、２１網線、２０絶縁
体、２２被膜、２３電極導出線、２４接着剤．

フロントページの続き (72)発明者若林孝埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の２日本電波工業株式会社狭山事業所内 (72)発明者清水康雄埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の２日本電波工業株式会社狭山事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両主面に電極の形成された超音波発生用の
圧電振動子と、該圧電振動子の一方の主面側に形成され
た音響整合層と、該圧電振動子の他方の主面側に取着さ
れたバッキング材と、前記バッキング材を保持した金属
性の放熱用基台と、該放熱用基台と前記圧電振動子の一
方の主面の電極とを接続する熱伝導薄膜とからなる探触
子本体を備えた超音波探触子において、上記放熱用基台に熱伝導材を接続し、該熱伝導材を上記
探触子本体の収納されるケースから外部に導出したこと
を特徴とする超音波探触子。