JP2002224104A - 超音波アレイ振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークの発生を防止して、圧電素子の
グランド電極の共通接続を安定して確保できる超音波ア
レイ振動子を提供する。 【解決手段】 両面に電極を設けたベルト状の圧電素子
はその下面の音響放射面側に導電性の第１整合層１４を
接着してダイシングマシーンで分割溝１６を形成するこ
とにより、素子配列方向にアレイ状の圧電素子６，６，
…，６を形成し、分割溝１６を深く形成することによ
り、クロストークの発生を防止でき、且つ分割溝１６内
に導電性接着剤１７を各圧電素子６に接触しない部分に
充填することにより、分割溝１６を形成したことによる
強度低下を防止すると共に、各圧電素子６の下面のグラ
ンド電極１３ｂと導電性の第１整合層１４との共通接続
をより確実に確保するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波断層像を得
るための超音波内視鏡や、超音波探触子に使用される超
音波アレイ振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療診断等に超音波振動子を用い
た超音波診断装置が広く用いられるようになった。この
場合、単一の超音波振動子を回転等して機械的に超音波
を走査するメカニカル走査式超音波振動子の他に電子走
査式の超音波振動子が採用されることがある。

【０００３】この電子走査式の超音波振動子は超音波振
動子をアレイ状に形成した超音波アレイ振動子で形成さ
れる。従来の電子走査式の超音波振動子（超音波アレイ
振動子）は、圧電素子の両面にシグナル電極とグランド
電極を設け、整合層を配置して整合層途中深さに達する
切り込み溝を施して複数素子を分割形成する。この時、
グランド電極を共通接続する必要がある。

【０００４】グランド電極を共通接続する方法として、
特開昭６１−２５３９９９号公報のように、圧電素子と
接する音響整合層を導電性樹脂とし、整合層の途中深さ
に達する切り込みを設けたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、切り残す整合
層の厚さが薄いと、整合層の強度が相対的に低下するた
め、力が加わった際等に整合層にヒビが入ったりして導
通不良となる恐れがある。一方、切り残す整合層の厚さ
が厚い（整合層への切り込みが浅い）とクロストークが
発生する恐れがあった。

【０００６】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、クロストークの発生を防止して、
圧電素子のグランド電極の共通接続を安定して確保でき
る超音波アレイ振動子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】超音波アレイ振動子にお
いて、導電性材料で形成した整合層と、グランド電極の
一部が前記整合層と接する位置で整合層へ接着した圧電
素子と、圧電素子と整合層とを少なくとも圧電素子の厚
さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を
形成する分割溝と、を設け、前記整合層の分割溝におけ
る圧電素子接触部以外の部分に充填材を充填して前記整
合層をケーブル配線用基板のグランドランド部と導通さ
せる構造とにより、圧電素子を切り離して整合層に届
き、整合層での切り残す厚さを小さくするような十分に
深い分割溝を形成して、クロストークを十分に抑制でき
ると共に、その強度の低下を充填材で防止することがで
きるようにしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図４は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波ア
レイ振動子の全体を示し、図２は配列方向の断面を示
し、図３は図２と直交するエレベーション方向の断面で
内部構造を示し、図４は図３におけるバッキング材を充
填する前の内部構造を示す。

【０００９】図１に示す超音波アレイ振動子１は、音響
レンズ２の内側にバッキング材枠３が配置され、このバ
ッキング材枠３の内側にケーブル配線基板４が立設さ
れ、その周囲にバッキング材５が充填されるようにして
いる。ケーブル配線基板４には図２等に示すアレイ状に
形成された多数の圧電素子６，６，…，６に信号配線ワ
イヤ７で接続される信号配線ランド８，８，…，８がそ
の長手方向の両面に設けてある。

【００１０】また、ケーブル配線基板４の上部寄りの両
面には、ＧＮＤ配線ランド９がその長手方向にライン状
に形成され、例えばその両端の位置で接続ワイヤ１０に
より、バッキング材枠５の内面に設けた導電膜１１と半
田１２付け等で電気的に接続している。

【００１１】図２、図３及び図４に示すように各圧電素
子６はその上下両面に信号電極１３ａとグランド電極１
３ｂとが金或いは銀等の金属の蒸着等で形成され、その
超音波送受を行う下面（音響放射面）側には、整合をと
るための第１整合層１４、第２整合層１５と、出射され
る超音波を集音する音響レンズ２が層状に形成されてい
る。

【００１２】本実施の形態では、第１整合層１４は（例
えばエポキシ樹脂に炭素等を添加して付与された）導電
性を有する樹脂等で形成されている。つまり、第１整合
層１４はこの第１整合層１４側に設けた各圧電素子６の
下面側のグランド電極となる各電極１３と共通に導通す
る。

【００１３】アレイ状に形成された（アレイ状振動子と
しての）多数の圧電素子６，６，…，６は例えば図４に
示すエレベーション方向（幅方向）の幅Ｗを有し、その
方向と直交する素子配列方向に長く形成したベルト状の
圧電素子板の両面に蒸着等で全面電極を設けたものを第
１整合層１４に接着した状態のものを、ダイシングマシ
ーンにより素子配列方向に所定ピッチで形成した分割溝
１６によりその配列方向に分割されてアレイ状に形成さ
れている。

【００１４】この場合、分割溝１６の深さは圧電素子６
の厚さより大きく、その下面のグランド電極１３ｂに接
着された第１整合層１４の厚さ方向の途中まで穿設する
ように形成する。より具体的には、図２に示すように第
１整合層１４の厚さをＴとした場合に、その第１整合層
１４の厚さＴのほぼ６０〜１００％となるような深さｔ
（圧電素子６の上面から計測するとその厚さ＋ｔ）で分
割溝１６が形成される。

【００１５】このように第１整合層１４に届き、その厚
さＴの２／３程度に至る十分に深い分割溝１６を形成し
ているので、隣接する圧電素子６，６によるクロストー
クの発生をその間の分割溝１６により十分に抑制できる
ようにしている。

【００１６】また、分割溝１６の深さを大きく形成する
ことにより、（分割溝１６の深さを浅く形成した場合に
比べて）第１整合層１４の強度が相対的に低下するが、
本実施の形態では分割溝１６内に補強するための充填材
（補強材）として導電性接着剤１７を充填して、第１整
合層１４の強度が相対的に低下するのを防止している。

【００１７】この導電性接着剤１７として、本実施の形
態では第１整合層１４の形成部材と同じ導電性部材を充
填して補強している。そして、第１整合層１４にひびが
入った場合にも、この導電性接着剤１７により、導通不
良が起こるのを確実に防止できるようにしている。

【００１８】この導電性接着剤１７は、図４に示すよう
に第１整合層１４の分割溝１６における圧電素子６に接
触する部分以外の部分に充填している。各圧電素子６の
グランド電極１３ｂは第１整合層１４と導通し、図２に
示すように第１整合層１４はその配列方向の両端付近で
バッキング材枠３の内面に設けた導電膜１１と導電剤
（半田）等で導通する。なお、バッキング材枠３は例え
ばガラスエポキシ樹脂で形成され、その内面には銅箔が
貼着されて導電膜１１が形成されている。そして、導電
膜１１はその上端側で接続ワイヤ１０により、ＧＮＤ配
線ランド９と電気的に接続される。

【００１９】また、各圧電素子６の上面側の各信号電極
１３ａは、各圧電素子６の上面にその下端面が接触する
ように立設されたケーブル配線基板４における、各信号
電極１３ａの上部側に対向して短冊状に形成された信号
配線ランド８に信号配線ワイヤ７により（半田付け等
で）電気的に接続される。

【００２０】この場合、図２及び図４に示すように、ケ
ーブル配線基板４にはその両面に信号配線ランド８がそ
の長手方向に沿って、圧電素子６の配列と同じ間隔で交
互に形成されている。つまり、一方の面での配列ピッチ
は圧電素子６の配列の２倍であり、各面で１つ置きに信
号配線ワイヤ７により各信号電極１３ａは信号配線ラン
ド８に接続されている。このように両面に信号配線ラン
ド８を設け、各面では１つ置きで信号配線ワイヤ７によ
り各信号電極１３ａを信号配線ランド８に接続すること
により、細かいピッチでアレイ状の圧電素子６を形成し
た場合にも、各信号電極１３ａを信号配線ランド８に接
続し易くしている。

【００２１】各信号電極１３ａを信号配線ワイヤ７によ
り信号配線ランド８に接続した後に、図３に示すように
圧電素子６の周囲は音波を吸収、或いは減衰させるバッ
キング材５で覆うようにしている。

【００２２】また、ケーブル配線基板４は図示しない超
音波ケーブルの一端と各信号配線ランド８とＧＮＤ配線
ランド９とが半田付け等で接続され、その他端のコネク
タは超音波観測装置に接続される。なお、図３に示すよ
うに超音波アレイ振動子１はケース１９に設けた開口に
音響レンズ２の部分が露出するようにして取り付けられ
る。

【００２３】このような構成の超音波アレイ振動子１は
以下のようにして製造する。図示しない枠体内に第２整
合層１５を形成する固化前の液体状の樹脂を流して固化
させ、その表面を研削して所定の厚さの第２整合層１５
を形成し、その上に同様に第１整合層１４を形成し、さ
らにその上に両面に全面電極を設けた圧電素子板を接着
する。なお、枠体は第２整合層１５を形成した後に外
す。

【００２４】そして、圧電素子板を完全に切り離すよう
に分割し、その下側の第１整合層１４の厚さＴのほぼ６
０〜１００％程度の深さｔに至る分割溝１６が形成され
るようにダイシングマシーンにて圧電素子板（及び第１
整合層１４）をその長手方向に所定ピッチで分割して、
それぞれが切り離されたアレイ状の圧電素子６，６，
…，６を形成する。

【００２５】次に各分割溝１６には、各圧電素子６に隣
接する部分を除いて導電性部材、例えば第１整合層１４
を形成した導電性接着剤１７と同じ素材を充填し、硬化
させて第１整合層１４を補強する。

【００２６】次に両面に信号配線ランド８とＧＮＤ配線
ランド９を設けたケーブル配線基板４を圧電素子６，
６，…，６の上面の信号電極１３ａの上から少し離れた
位置に、エレベーション方向の有効幅Ｗの例えば中央に
位置するように治具で固定し、圧電素子６，６，…，６
の上面の各信号電極１３ａと各信号配線ランド８とを信
号配線ワイヤ７で接続する。

【００２７】そして、アレイ状の圧電素子６，６，…，
６及びケーブル配線基板４の周囲を囲むように、天井側
及び底面側は開口する四角形状のバッキング材枠３を取
り付ける。このバッキング材枠３の内壁面には銅箔等の
導電膜１１が形成されており、図２に示すようにその底
面側の開口は導電性接着剤で第１整合層１４と導通する
ように固定接続する。なお、このバッキング材枠３の枠
のサイズは前記枠体の内枠より小さいサイズである。

【００２８】その後、バッキング材枠３の天井側の開口
から固化前のバッキング材５を所定の高さまで流し込ん
で固化させる。その後、ケーブル配線基板を固定してい
た治具を外し、バッキング材枠３の導電膜１１とケーブ
ル配線基板のＧＮＤ配線ランド９とを接続ワイヤ１０に
より電気的に接続する。また、このようにして作ったも
のを、予め図示しない枠体により形成した音響レンズ２
に収納し、底部の第２整合層１５を音響レンズ２の上面
に接するように接合する。

【００２９】また、ケーブル配線基板４に図示しない超
音波ケーブルを接続し、この接続部分を覆う。そして、
このようにして製造した超音波アレイ振動子１を図３に
示すようにケース１９に音響レンズ２の底部側が露出す
るように取り付ける。

【００３０】このようにして製造された超音波アレイ振
動子１による作用を説明する。超音波ケーブルの他端の
コネクタを超音波観測装置に接続し、超音波観測装置の
電源を投入し、音響レンズ２の底面を患者等の検査部位
に当てることにより、この超音波アレイ振動子１に電子
走査を行う送信パルスが印加される。

【００３１】超音波アレイ振動子１はその素子配列方向
の各圧電素子６の信号電極１３ａ、グランド電極１３ｂ
間に順次、送信パルスが印加され、この送信パルスの印
加により圧電素子６は電気−音響変換機能により超音波
励振して、下面（音響放射面）と上面側に超音波を送出
する。上面側ではバッキング材５により減衰される。一
方、下面側から送出された超音波は第１整合層１４、第
２整合層１５を通り、さらに音響レンズ２で集音され、
この音響レンズ２と当接する検査部位側に送波され、そ
の際に素子配列方向にリニア走査する。

【００３２】検査部位側での音響インピーダンスの変化
部分で反射された反射超音波は同じ圧電素子６で受信さ
れ、電気信号に変換され、超音波観測装置内の信号処理
系で信号処理され、映像信号に変換されてモニタの表示
面にリニア走査した場合の超音波断層像を表示する。

【００３３】なお、送信パルスを圧電素子６の信号電極
１３ａ、グランド電極１３ｂ間に印加した場合、送信パ
ルスはケーブル配線基板４の信号配線ランド８→信号配
線ワイヤ７→圧電素子６の信号電極１３ａ→グランド電
極１３ｂ→第１整合層（分割溝１６内の導電性接着剤１
７）→バッキング材枠３内面の導電膜１１→接続ワイヤ
１０→ケーブル配線基板４のＧＮＤ配線ランド９の経路
で印加されるようになる。

【００３４】この超音波アレイ振動子１によれば第１整
合層１４の厚さＴの例えば２／３程度までの深い分割溝
１６を形成することにより、特に隣接する圧電素子６と
のクロストークを十分に小さくできる。従って、素子配
列方向に対して分解能の高い断層像を得ることができ
る。

【００３５】また、深い分割溝１６を形成することによ
り、浅く形成した場合よりも、強度が低下するが、補強
する充填部材１７を分割溝１６に充填することにより、
その低下を防止できる。また、分割溝１６を深く形成し
た際に、導電性材料で形成した第１整合層１４にひびが
入ったとしても、分割溝１６内に導電性接着剤１７を充
填することにより、強度を補強できると共に、導通させ
る機能もより確実に確保できるので、グランド電極１３
ｂの共通接続を十分に保持できる。

【００３６】本実施の形態は以下の効果を有する。第１
整合層１４の厚さＴの例えば６０〜１００％程度までの
深い分割溝１６を形成することにより、クロストークを
十分に小さくできる。また、分割溝１６に充填材１７を
充填することにより強度の低下を防止できる。また、各
圧電素子６のグランド電極１３ｂの共通接続の機能を安
定して確保できる。

【００３７】（第２の実施の形態）次に図５を参照して
本発明の第２の実施の形態を説明する。図５は第２の実
施の形態の超音波アレイ振動子２１の構造を示す。この
超音波アレイ振動子２１は、図４に示す超音波アレイ振
動子１における導電性材料による第１整合層１４を導電
性を有しない第１整合層１４′とし、さらにこの第１整
合層１４′における圧電素子６のエレベーション方向の
両端に接触する部分の２箇所には、素子配列方向に沿う
ように溝部２２、２２を形成して、各溝部２２に導電層
２３を設けている。

【００３８】なお、導電層２３を形成する導電体は樹脂
と金属粉等を混合して作るため、水などにより膨潤し易
い。このため、本実施の形態ではこの導電層２３を第１
整合層の厚さの２／３以下にして、必要とされる耐久性
を確保している。なお、本実施の形態では、分割溝１６
を形成した場合、分割溝１６は導電層２３の厚さより浅
く形成され、導電層２３は分割溝１６の形成により、分
離されないようにしている。

【００３９】第１整合層１４′の上面と導電層２３の上
面とは面一になるように研削等し、この第１整合層１４
及び各溝部２２に形成した導電層２３の上に、その両面
に電極を設けた圧電素子板を接着して、第１の実施の形
態と同様にダイシングマシーンにて分割溝１６を形成す
ることにより、上面に信号電極１３ａ、下面にグランド
電極１３ｂがそれぞれ形成されたアレイ状の圧電素子
６，６，…，６が形成される。

【００４０】この場合、第１整合層１４′の上面は各圧
電素子６の下面のグランド電極１３ｂの中央部分と接触
し、そのエレベーション方向の両端のグランド電極１３
ｂ部分は導電層２３と接触している。また、本実施の形
態では、分割溝１６には、例えば圧電素子６に接触しな
い部分で、しかも導電層２３に形成した部分に導電性接
着剤２４を充填している。

【００４１】なお、導電層２３及び導電性接着剤２４と
しては第１の実施の形態で説明した第１整合層１４を形
成した場合の例えばエポキシ樹脂に炭素等を添加して導
電性を付与したものを採用することができる。その他の
構成は第１の実施の形態と同様である。

【００４２】また、本実施の形態の作用としては、圧電
素子６の中央部分は第１整合層１４′に接触し、その両
端側が導電層２３と接触しているのみであるので、第１
整合層１４′として導電性材料という制約がある第１整
合層１４の場合よりも材料の制約が少なく、より適切な
値の整合できたり、より安価な材料で製造できる。

【００４３】また、本実施の形態では圧電素子６の音響
放射面側から送波される超音波は主に第１整合層１４′
が形成された部分がその超音波画像の形成に使用され
る。その他は第１の実施の形態とほぼ同様の作用を有す
る。

【００４４】本実施の形態は以下の効果を有する。導電
性材料という制約がある第１整合層１４の場合よりも材
料の制約が少なく、より適切な値の整合ができたり、よ
り安価な材料で製造できる。その他は第１の実施の形態
とほぼ同様の効果を有する。なお、第２の実施の形態の
変形例として、図６に示すような構造にしても良い。図
６に示す超音波アレイ振動子２１′では、図５における
溝部２２の幅を第１整合層１４′の端部に至るまで広げ
た（大きくした）ものに相当する。換言すると、第１整
合層１４′はエレベーション方向の中央部分を残してそ
の両側を切り欠いた切り欠き溝２２′、２２′を設け
て、各切り欠き溝２２′に導電層部材を充填して導電層
２３を形成している。

【００４５】また、分割溝１６には、圧電素子６に接触
する部分付近を除いて各切り欠き溝２２′内には導電性
接着剤２４を充填している。その他は図５と同様の構成
であり、またその作用及び効果もほぼ同様である。な
お、本実施の形態（変形例も含む）では、導電層２３を
２本設けているが、１本のみ設けるようにしても良い。

【００４６】（第３の実施の形態）次に図７を参照して
本発明の第３の実施の形態を説明する。図７は第３の実
施の形態の超音波アレイ振動子３１の構造を示す。この
超音波アレイ振動子３１は図５の超音波アレイ振動子２
１において、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接
触しない部分の導電層２３の上面に、素子配列方向に沿
って共通接続用及び補強の機能を持つ導電性のワイヤ３
２を導電性接着剤３３で固定した構造にしている。この
ワイヤ３２は金属線、例えば銀線で形成されている。

【００４７】また、分割溝１６にはこのワイヤ３２の下
側付近となる部分には、導電性接着剤３３が充填されて
いる。本実施の形態の作用及び効果は図５の場合とほぼ
同様であるが、導電性のワイヤ３２を採用することによ
り、よりグランド電極１３ｂの共通接続の機能と、補強
との両機能を高めることができる。

【００４８】また、本実施の形態の振動子３１をオート
クレーブ滅菌すると、導電層２３の樹脂部分は湿気を含
み膨張し、導電性が低下するが、ワイヤ３２は金属線で
あるため膨張しないので、オートクレーブ滅菌に対する
耐性を高くできる。

【００４９】また、本実施の形態の変形例として図８の
ような構造にしても良い。図８に示す超音波アレイ振動
子３１′は、図６に示す超音波アレイ振動子２１′にお
いて、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接触しな
い部分の導電層２３の上面に、素子配列方向に沿って共
通接続用のフラットワイヤ３２′を導電性接着剤３３で
固定した構造にしている。

【００５０】また、分割溝１６にはこのフラットワイヤ
３２′の下側付近となる部分には、導電性接着剤３３が
充填されている。この場合もその作用及び効果は上記の
場合とほぼ同様である。

【００５１】なお、変形例の場合も含めて本実施の形態
では、ワイヤ３２、或いはフラットワイヤ３２′を２本
設けるようにしているが、１本のみ設けるようにしても
良い。

【００５２】（第４の実施の形態）次に図９を参照して
本発明の第４の実施の形態を説明する。図９は第４の実
施の形態の超音波アレイ振動子４１の構造を示す。この
超音波アレイ振動子４１は図４の超音波アレイ振動子１
において、分割溝１６を形成後に、各圧電素子６に接触
しない部分の第１整合層１４の上面に、素子配列方向に
沿って共通接続用の導電性テープ４２を導電性接着剤４
７で固定した構造にしている。この導電性テープ４２は
例えば銀製テープでその一方の面には導電性接着剤４７
による粘着部が設けてある。

【００５３】また、分割溝１６にはこの導電性テープ４
２の下側付近となる部分には、導電性接着剤４７を充填
して、より確実な導通を確保すると共に、補強の機能も
持たせている。本実施の形態は図７或いは図８等の場合
とほぼ同様の作用効果を有する。また、テープにしたこ
とにより、取付けがし易くかつ接触面積も大きくでき、
安定したグランド電極の共通接続を可能にすると共に、
超音波アレイ振動子４１の製造作業がより容易となる。
なお、導電性テープ４２を２本設けるようにしている
が、１本のみ設けるようにしても良い。

【００５４】（第５の実施の形態）次に図１０を参照し
て本発明の第５の実施の形態を説明する。図１０は第５
の実施の形態の超音波アレイ振動子５１の構造を分割溝
に沿った断面で示す。この超音波アレイ振動子５１は、
例えば第１の実施の形態の超音波アレイ振動子１の場合
と同様の深さでダイシングマシーンで分割溝１６を形成
するが、分割溝１６を第１整合層１４の両端に至るまで
形成するのでなく、圧電素子６の両端より少し長い部分
のみ（そのエレベーション方向）に形成している。

【００５５】つまり、図１０に示すように、分割溝１６
により各圧電素子６を分離して形成すると共に、その下
面の第１整合層１４も圧電素子６に対向する部分はクロ
ストークの発生が十分に抑制されるように深い溝を形成
する。

【００５６】しかし、各圧電素子６のエレベーション方
向の両端から離れた第１整合層１４の両端側付近は分割
溝１６が形成されていないので、これらの部分にも分割
溝１６を形成した場合よりも第１整合層１４の強度を大
きくでき、かつ分割溝１６を形成する加工の際にひびが
入るようなことも防止できるようにしている。

【００５７】本実施の形態では、各圧電素子６のエレベ
ーション方向の両端から離れた第１整合層１４の（両端
側）部分には分割溝１６を形成していないので、その部
分を充填材で補強することを行わない。その他は第１の
実施の形態と同様の構成である。

【００５８】本実施の形態は、導電性接着剤１７で分割
溝１６を形成した部分を補強しなくても、第１の実施の
形態とほぼ同様の作用及び効果を有する。なお、図１０
では圧電素子６に隣接する部分付近に分割溝１６を形成
し、その両側では分割溝１６を形成しないで、第１整合
層１４の強度を大きくしているが、両側部分にはその深
さを小さくして、強度の低下を防止するものも本実施の
形態に属する。

【００５９】なお、本実施の形態は第１の実施の形態に
対して、その分割溝１６の形成部分を変更したもので説
明したが、他の実施の形態等に適用することもできる。
つまり、他の実施の形態等に対しても、分割溝１６を形
成する部分を圧電素子６の両端より少し長い部分のみに
形成しても良い。

【００６０】（第６の実施の形態）次に図１１ないし図
１３を参照して本発明の第６の実施の形態を説明する。
図１１はカーブドリニアタイプの超音波アレイ振動子の
外形を示し、図１２は素子配列方向の断面構造を示し、
図１３はエレベーション方向の断面構造を示す。この超
音波アレイ振動子６１は半円状の音響レンズ６２の内側
にバッキング材枠６３が配置され、このバッキング材枠
６３の内側にケーブル配線基板６４が立設され、その周
囲にバッキング材６５を充填している。

【００６１】ケーブル配線基板６４には図１２に示すよ
うに例えば円弧に沿ってアレイ状に形成された多数の圧
電素子６６，６６，…，６６に信号配線ワイヤ６７で接
続される信号配線ランド６８，６８，…，６８がその長
手方向にほぼ放射状に設けてある。

【００６２】また、ケーブル配線基板６４の上部寄りに
は、ＧＮＤ配線ランド６９がその長手方向にライン状に
形成されると共に、信号配線ランド６８，６８，…，６
８の両側に設けたグランド配線ランドに延出されてい
る。そして接続ワイヤ７０により、圧電素子６６，６
６，…，６６の底面側のグランド電極７１ｂと導通する
導電層７２と半田付け等で電気的に接続している。

【００６３】図１２及び図１３に示すように各圧電素子
６６はその上下両面には信号電極７１ａとグランド電極
７１ｂとが金属の蒸着等で形成され、その超音波送受を
行う下面側には、整合をとるための第１整合層７４、第
２整合層７５と、出射される超音波を集音する音響レン
ズ６２が層状に形成されている。

【００６４】なお、図１３に示すように、圧電素子６６
のエレベーション方向の両端付近に対向する第１整合層
７４の上面には溝部を形成して、その溝内に設けた導電
層７２が形成されている。本実施の形態における第１整
合層１４は例えばエポキシ樹脂等で形成されている。

【００６５】アレイ状に形成された多数の圧電素子６
６，６６，…，６６は円筒面に沿って形成したベルト状
の圧電素子板の両面に蒸着等で全面電極を設けたものを
第１整合層７４に接着して、ダイシングマシーンにより
分離するように形成した分割溝７６によりその円筒面に
沿った配列方向に分割されてアレイ状に形成されてい
る。

【００６６】また、各分割溝７６における圧電素子６６
に隣接する部分を除いて導電層７２が形成された部分に
は導電性充填材７７が充填され、グランド電極７１ｂを
共通に導通すると共に、補強するようにしている。本実
施の形態は、超音波を放射状に送受信することを除いて
第１の実施の形態等とほぼ同様の作用及び効果を有す
る。

【００６７】なお、上述の各実施の形態等において、ク
ロストークが発生する影響を考えると、分割溝の深さは
浅いよりも深い方が望ましい。また、上述の実施の形態
等では第１整合層と第２整合層とで整合層を形成した
が、１つの整合層のみを形成した場合にも適用できる。
このような場合も考慮すると、分割溝の深さは整合層の
厚さの１／３から２／３程度に設定することができる。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等で組み合わせ
て構成される実施の形態等も本発明に属する。

【００６８】［付記］ １．超音波アレイ振動子において、導電性材料で形成し
た整合層と、グランド電極の一部が前記整合層と接する
位置で整合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層
とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分
割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設
け、前記整合層の分割溝における圧電素子接触部以外の
部分に充填材を充填して前記整合層をケーブル配線用基
板のグランドランド部と導通させたことを特徴とする超
音波アレイ振動子。

【００６９】２．超音波アレイ振動子において、圧電素
子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層
と、グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整
合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層及び導電
層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで
分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設
け、前記導電層における分割溝における圧電素子接触部
以外の部分に導電性の充填材を充填し、導電層をケーブ
ル配線用基板のグランドランド部と導通させたことを特
徴とする超音波アレイ振動子。

【００７０】３．超音波アレイ振動子において、圧電素
子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた整合層
と、グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整
合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層及び導電
層とを少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで
分割して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設
け、前記導電層における圧電素子接触部以外の部分に導
電体を設け、導電体をケーブル配線用基板のグランドラ
ンド部へ導通させたことを特徴とする超音波アレイ振動
子。

【００７１】４．付記１において、前記充填材は導電性
を有する導電性充填材である。

【００７２】５．付記４において、前記導電性充填材は
前記整合層を形成する導電性材料と同じである。

【００７３】６．付記２又は３において、前記導電層は
整合層へ設けた溝の内部へ導電性樹脂を充填した。

【００７４】７．付記３において、前記導電体が金属線
である。

【００７５】８．付記１、２又は３において、前記整合
層における前記分割溝の深さは該整合層の厚さの１／３
から２／３程度である。

【００７６】９．付記２又は３において、前記導電層の
厚さが整合層の厚さの２／３以下である。

【００７７】１０．超音波アレイ振動子において、両面
にグランド電極と、信号電極とが設けられた圧電素子
と、前記グランド電極の少なくとも一部が導通するよう
に層状に形成された整合層と、前記圧電素子と整合層と
を少なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割
して複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を有し、
前記圧電素子を前記分割溝によりそれぞれ分離する部分
よりもその外側部分の整合層部分の強度を大きくする強
度増大手段を形成したことを特徴とする超音波アレイ振
動子。

【００７８】１１．付記１０において、前記強度増大手
段は、前記分割溝を前記圧電素子の幅より少し大きく形
成して、前記圧電素子の幅方向の少なくとも一方の端部
から離間した部分では前記分割溝の深さをその深さがゼ
ロの場合を含むように浅く形成した。

【００７９】１２．付記１０において、前記強度増大手
段は、前記分割溝を前記圧電素子の幅方向より大きく形
成した場合には、前記圧電素子の幅方向の少なくとも一
方の端部から離間した部分における前記分割溝に補強の
ための部材を充填した。 １２．付記１０において、前記強度増大手段は、前記グ
ランド電極と導通させる導通手段を形成する。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波アレイ振動子において、導電性材料で形成した整合
層と、グランド電極の一部が前記整合層と接する位置で
整合層へ接着した圧電素子と、圧電素子と整合層とを少
なくとも圧電素子の厚さを越える所定の深さで分割して
複数のアレイ振動子を形成する分割溝と、を設け、前記
整合層の分割溝における圧電素子接触部以外の部分に充
填材を充填して前記整合層をケーブル配線用基板のグラ
ンドランド部と導通させる構造としているので、圧電素
子を切り離して整合層に届き、整合層での切り残す厚さ
を小さくするような十分に深い分割溝を形成して、クロ
ストークを十分に抑制できると共に、その強度の低下を
充填材で防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波アレイ振動
子の全体を示す斜視図。

【図２】配列方向の断面構造を示す断面図。

【図３】エレベーション方向の断面で内部構造を示す断
面図。

【図４】図３におけるバッキング材を充填する前の内部
構造を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波アレイ振動
子の内部構造を示す図。

【図６】第２の実施の形態の変形例の超音波アレイ振動
子の内部構造を示す図。

【図７】本発明の第３の実施の形態の超音波アレイ振動
子の内部構造を示す図。

【図８】第３の実施の形態の変形例の超音波アレイ振動
子の内部構造を示す図。

【図９】本発明の第４の実施の形態の超音波アレイ振動
子の内部構造を示す図。

【図１０】本発明の第５の実施の形態の超音波アレイ振
動子の構造を示す断面図。

【図１１】本発明の第６の実施の形態の超音波アレイ振
動子の外観を示す斜視図。

【図１２】素子配列の構造を示す断面図。

【図１３】エレベーション方向の構造を示す断面図。

【符号の説明】

１…超音波アレイ振動子 ２…音響レンズ ３…バッキング材枠 ４…ケーブル配線基板 ５…バッキング材 ６…圧電素子 ７…信号配線ワイヤ ８…信号配線ランド ９…ＧＮＤ配線ランド １０…接続ワイヤ １１…導電膜 １２…半田 １３ａ…信号電極 １３ｂ…グランド電極 １４…第１整合層 １５…第２整合層 １６…分割溝 １７…導電性接着剤 １９…ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２Ａ Ｆターム(参考） 2G047 EA07 EA11 GB02 GB21 GB28 4C301 GB03 GB19 GB22 GB24 5D019 AA18 AA22 BB18 BB28 EE02 FF04 GG01 5D107 AA09 AA16 CC05 FF05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波アレイ振動子において、 導電性材料で形成した整合層と、 グランド電極の一部が前記整合層と接する位置で整合層
   へ接着した圧電素子と、 圧電素子と整合層とを少なくとも圧電素子の厚さを越え
   る所定の深さで分割して複数のアレイ振動子を形成する
   分割溝と、 を設け、前記整合層の分割溝における圧電素子接触部以
   外の部分に充填材を充填して前記整合層をケーブル配線
   用基板のグランドランド部と導通させたことを特徴とす
   る超音波アレイ振動子。
2. 【請求項２】 超音波アレイ振動子において、 圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた
   整合層と、 グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層
   へ接着した圧電素子と、 圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の
   厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子
   を形成する分割溝と、 を設け、前記導電層における分割溝における圧電素子接
   触部以外の部分に導電性の充填材を充填し、導電層をケ
   ーブル配線用基板のグランドランド部と導通させたこと
   を特徴とする超音波アレイ振動子。
3. 【請求項３】 超音波アレイ振動子において、 圧電素子接続側の一部の素子配列方向に導電層を設けた
   整合層と、 グランド電極の一部が前記導電層と接する位置で整合層
   へ接着した圧電素子と、 圧電素子と整合層及び導電層とを少なくとも圧電素子の
   厚さを越える所定の深さで分割して複数のアレイ振動子
   を形成する分割溝と、 を設け、前記導電層における圧電素子接触部以外の部分
   に導電体を設け、導電体をケーブル配線用基板のグラン
   ドランド部へ導通させたことを特徴とする超音波アレイ
   振動子。