JP2003092796A - 湾曲面を有する超音波振動子 - Google Patents
湾曲面を有する超音波振動子Info
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- JP2003092796A JP2003092796A JP2001283107A JP2001283107A JP2003092796A JP 2003092796 A JP2003092796 A JP 2003092796A JP 2001283107 A JP2001283107 A JP 2001283107A JP 2001283107 A JP2001283107 A JP 2001283107A JP 2003092796 A JP2003092796 A JP 2003092796A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 湾曲面を有する圧電材に付設された上側電極
から剥離しにくい超音波振動子を提供すること。 【解決手段】 音響整合層の下側表面に、幅方向に沿っ
て並列する二個以上の溝部が形成されていて、該上側電
極と該音響整合層とを貼り付けている接着剤が、該音響
整合層の溝部にも充填されていることを特徴とする湾曲
面を有する超音波振動子。
から剥離しにくい超音波振動子を提供すること。 【解決手段】 音響整合層の下側表面に、幅方向に沿っ
て並列する二個以上の溝部が形成されていて、該上側電
極と該音響整合層とを貼り付けている接着剤が、該音響
整合層の溝部にも充填されていることを特徴とする湾曲
面を有する超音波振動子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲面を有する超
音波振動子に関する。
音波振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用超音波診断装置などの超音波を利
用する測定装置に用いられる超音波振動子は、一般に、
超音波発生源となる圧電材、圧電材の上下に付設された
電極、下側電極の表面に貼り付けられている吸音材、そ
して上側電極の表面に貼り付けられている音響整合層か
らなる。超音波振動子の圧電材には、従来より上下の表
面が平面である板状圧電材が用いられていたが、近年、
上側表面（超音波放射面）を凹型に湾曲させた湾曲面を
有する圧電材が開発され、実用化されている。この湾曲
面を有する圧電材を超音波発生源とする湾曲面を有する
超音波振動子は、超音波ビームの音圧分布に重み付け
（アポタイゼーション）が付与されている点で好まし
い。
用する測定装置に用いられる超音波振動子は、一般に、
超音波発生源となる圧電材、圧電材の上下に付設された
電極、下側電極の表面に貼り付けられている吸音材、そ
して上側電極の表面に貼り付けられている音響整合層か
らなる。超音波振動子の圧電材には、従来より上下の表
面が平面である板状圧電材が用いられていたが、近年、
上側表面（超音波放射面）を凹型に湾曲させた湾曲面を
有する圧電材が開発され、実用化されている。この湾曲
面を有する圧電材を超音波発生源とする湾曲面を有する
超音波振動子は、超音波ビームの音圧分布に重み付け
（アポタイゼーション）が付与されている点で好まし
い。
【０００３】ここで、添付図面の図１、及び図２を参照
しながら、代表的な湾曲面を有する超音波振動子の構成
ついて説明する。図１、及び図２は、それぞれ代表的な
湾曲面を有する超音波振動子をアレイ状に並列配置した
アレイ型超音波振動子の部分斜視図である。
しながら、代表的な湾曲面を有する超音波振動子の構成
ついて説明する。図１、及び図２は、それぞれ代表的な
湾曲面を有する超音波振動子をアレイ状に並列配置した
アレイ型超音波振動子の部分斜視図である。
【０００４】図１において、超音波振動子１０は、圧電
材１４、圧電材１４の上下に付設された電極１３ａ、１
３ｂ、下側電極１３ａの表面に接着剤１２ａより貼り付
けられている吸音材１１、そして上側電極１３ｂの表面
に接着剤１２ｂより貼り付けられている音響整合層１５
から構成されている。圧電材１４は、上側表面が凹型に
湾曲し、下側表面が平面である。なお、上側表面が凹型
に湾曲し、下側表面が平面である圧電材を超音波発生源
とする超音波振動子は、例えば、特開平７−１０７５９
５号公報に記載されている。
材１４、圧電材１４の上下に付設された電極１３ａ、１
３ｂ、下側電極１３ａの表面に接着剤１２ａより貼り付
けられている吸音材１１、そして上側電極１３ｂの表面
に接着剤１２ｂより貼り付けられている音響整合層１５
から構成されている。圧電材１４は、上側表面が凹型に
湾曲し、下側表面が平面である。なお、上側表面が凹型
に湾曲し、下側表面が平面である圧電材を超音波発生源
とする超音波振動子は、例えば、特開平７−１０７５９
５号公報に記載されている。
【０００５】図２において、超音波振動子２０は、圧電
材２４、圧電材２４の上下に付設された電極２３ａ、２
３ｂ、上側電極２３ｂから下方に向かって延びる切り込
み２７、下側電極２３ａの表面に接着剤２２ａより貼り
付けられている吸音材２１、切り込み２７よって分離さ
れた上側電極２３ｂを電気的に接続する導電層２６、そ
して導電層２６の表面に接着剤２２ｂより貼り付けられ
ている音響整合層２５からなる。圧電材２４は、切り込
み２７によって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面
が凹型に湾曲するように曲げて形成されている。なお、
板状の圧電材を上側表面が凹型に湾曲するように曲げた
圧電材を超音波発生源とした超音波振動子は、例えば、
特表平８−５０６２２７号公報に記載されている。特表
平８−５０６２２７号公報の図７及び図９においては、
圧電材に切り込みが形成され、上側電極に切り込みが形
成されていない超音波振動子が示されているが、明細書
本文の記載から上側電極にも切り込みが形成されている
と解される。
材２４、圧電材２４の上下に付設された電極２３ａ、２
３ｂ、上側電極２３ｂから下方に向かって延びる切り込
み２７、下側電極２３ａの表面に接着剤２２ａより貼り
付けられている吸音材２１、切り込み２７よって分離さ
れた上側電極２３ｂを電気的に接続する導電層２６、そ
して導電層２６の表面に接着剤２２ｂより貼り付けられ
ている音響整合層２５からなる。圧電材２４は、切り込
み２７によって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面
が凹型に湾曲するように曲げて形成されている。なお、
板状の圧電材を上側表面が凹型に湾曲するように曲げた
圧電材を超音波発生源とした超音波振動子は、例えば、
特表平８−５０６２２７号公報に記載されている。特表
平８−５０６２２７号公報の図７及び図９においては、
圧電材に切り込みが形成され、上側電極に切り込みが形
成されていない超音波振動子が示されているが、明細書
本文の記載から上側電極にも切り込みが形成されている
と解される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】圧電材にて発生した超
音波を外部に効率よく放射するには、超音波振動子の上
側電極と音響整合層とを貼り合わせる接着剤の厚さを薄
くすることが好ましい。しかしながら、湾曲面を有する
超音波振動子では、音響整合層を上側電極の形状に沿う
ように凹型に湾曲させているため、接着剤の厚さを過度
に薄くすると音響整合層を湾曲させたときの残留応力に
よって、音響整合層が上側電極から剥離し易くなる傾向
にある。
音波を外部に効率よく放射するには、超音波振動子の上
側電極と音響整合層とを貼り合わせる接着剤の厚さを薄
くすることが好ましい。しかしながら、湾曲面を有する
超音波振動子では、音響整合層を上側電極の形状に沿う
ように凹型に湾曲させているため、接着剤の厚さを過度
に薄くすると音響整合層を湾曲させたときの残留応力に
よって、音響整合層が上側電極から剥離し易くなる傾向
にある。
【０００７】従って、本発明の目的は、音響整合層が上
側電極から剥離しにくい湾曲を有する音波振動子を提供
することにある。
側電極から剥離しにくい湾曲を有する音波振動子を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、幅方向の長さ
に対して長さ方向の長さが２０〜２００倍の長さを有
し、上側の表面が長さ方向に沿って、凹型に湾曲した湾
曲面を有する圧電材、該圧電材の上下に、該圧電材の形
状に沿って付設された電極、下側電極の表面に接着剤よ
り貼り付けられている吸音材、そして上側電極の表面に
接着剤より貼り付けられている音響整合層からなる湾曲
面を有する超音波振動子であって、該音響整合層の下側
表面に、幅方向に沿って並列する二個以上の溝部が形成
されていて、該上側電極と該音響整合層とを貼り付けて
いる接着剤が、該音響整合層の溝部にも充填されている
ことを特徴とする湾曲面を有する超音波振動子にある。
に対して長さ方向の長さが２０〜２００倍の長さを有
し、上側の表面が長さ方向に沿って、凹型に湾曲した湾
曲面を有する圧電材、該圧電材の上下に、該圧電材の形
状に沿って付設された電極、下側電極の表面に接着剤よ
り貼り付けられている吸音材、そして上側電極の表面に
接着剤より貼り付けられている音響整合層からなる湾曲
面を有する超音波振動子であって、該音響整合層の下側
表面に、幅方向に沿って並列する二個以上の溝部が形成
されていて、該上側電極と該音響整合層とを貼り付けて
いる接着剤が、該音響整合層の溝部にも充填されている
ことを特徴とする湾曲面を有する超音波振動子にある。
【０００９】本発明の湾曲面を有する超音波振動子の好
ましい態様は、次の通りである。 （１）圧電材の下側表面が平面である。 （２）圧電材の下側表面が長さ方向に沿って、凹型に湾
曲している。 （３）上側電極の表面から、圧電材の下方に向かって延
びる切り込みが設けられており、音響整合層の溝部が該
切り込みに対応した位置に形成されている。 （４）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材である。 （５）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材であり、音響整合層の溝部が、上記複合圧電材
の樹脂部に対応した位置に形成されている。 （６）音響整合層の溝部が、音響整合層の上側表面を突
き抜けるまで延長されている。
ましい態様は、次の通りである。 （１）圧電材の下側表面が平面である。 （２）圧電材の下側表面が長さ方向に沿って、凹型に湾
曲している。 （３）上側電極の表面から、圧電材の下方に向かって延
びる切り込みが設けられており、音響整合層の溝部が該
切り込みに対応した位置に形成されている。 （４）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材である。 （５）圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とからなる複
合圧電材であり、音響整合層の溝部が、上記複合圧電材
の樹脂部に対応した位置に形成されている。 （６）音響整合層の溝部が、音響整合層の上側表面を突
き抜けるまで延長されている。
【００１０】（７）音響整合層の上側表面に接着剤よ
り、第二音響整合層が貼り付けられており、該音響整合
層の上側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形
成されていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼
り付けている接着剤が、該音響整合層の上側溝部にも充
填されている。 （８）音響整合層の上側表面に接着剤より、第二音響整
合層が貼り付けられており、該第二音響整合層の下側表
面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成されてい
て、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り付けてい
る接着剤が、該第二音響整合層側の溝部にも充填されて
いる。
り、第二音響整合層が貼り付けられており、該音響整合
層の上側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形
成されていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼
り付けている接着剤が、該音響整合層の上側溝部にも充
填されている。 （８）音響整合層の上側表面に接着剤より、第二音響整
合層が貼り付けられており、該第二音響整合層の下側表
面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成されてい
て、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り付けてい
る接着剤が、該第二音響整合層側の溝部にも充填されて
いる。
【００１１】本発明はまた、上記の湾曲面を有する超音
波振動子が、吸音材を連続層として、幅方向に沿って並列
配置されてなることを特徴とするアレイ型超音波振動子
にもある。
波振動子が、吸音材を連続層として、幅方向に沿って並列
配置されてなることを特徴とするアレイ型超音波振動子
にもある。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の湾曲面を有する超音波振動子、並びにアレイ型
超音波振動子の構成について説明する。
本発明の湾曲面を有する超音波振動子、並びにアレイ型
超音波振動子の構成について説明する。
【００１３】図３は、本発明に従う湾曲面を有する超音
波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超音波振動
子の一実施例を示す概略図である。図３において、超音
波振動子３０は、圧電材３４、圧電材３４の上下に付設
された電極３３ａ、３３ｂ、下側電極３３ａの表面に接
着剤３２ａより貼り付けられている吸音材３１、そして
上側電極３３ｂの表面に接着剤３２ｂより貼り付けられ
ている、下側の表面に溝部３８が形成された音響整合層
３５から構成されている。溝部３８には、上側電極３３
ｂと音響整合層３５とを貼り付けている接着剤３２ｂが
充填されている。
波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超音波振動
子の一実施例を示す概略図である。図３において、超音
波振動子３０は、圧電材３４、圧電材３４の上下に付設
された電極３３ａ、３３ｂ、下側電極３３ａの表面に接
着剤３２ａより貼り付けられている吸音材３１、そして
上側電極３３ｂの表面に接着剤３２ｂより貼り付けられ
ている、下側の表面に溝部３８が形成された音響整合層
３５から構成されている。溝部３８には、上側電極３３
ｂと音響整合層３５とを貼り付けている接着剤３２ｂが
充填されている。
【００１４】溝部３８の幅は、通常は、圧電材３４の長
さ方向の長さの１／１００〜１／２０００の長さにあ
る。例えば、圧電材３４の長さ方向の長さが１０ｍｍで
あれば、溝部３８の幅は０．００５〜０．１ｍｍの範囲
にある。溝部３８の深さは、通常は、０．０１〜０．０
５ｍｍの範囲にあり、０．０２〜０．０３ｍｍの範囲と
することが好ましい。但し、溝部３８の深さには特に制
限はなく、音響整合層の上側表面を突き抜けるまで延長
されていてもよい。なお、溝部が音響整合層の上側表面
を突き抜けるまで延長されている超音波振動子の構成の
例については後述する。溝部の形成位置に特には制限は
ないが、圧電材の長さ方向に沿って対称に形成されてい
ることが好ましい。
さ方向の長さの１／１００〜１／２０００の長さにあ
る。例えば、圧電材３４の長さ方向の長さが１０ｍｍで
あれば、溝部３８の幅は０．００５〜０．１ｍｍの範囲
にある。溝部３８の深さは、通常は、０．０１〜０．０
５ｍｍの範囲にあり、０．０２〜０．０３ｍｍの範囲と
することが好ましい。但し、溝部３８の深さには特に制
限はなく、音響整合層の上側表面を突き抜けるまで延長
されていてもよい。なお、溝部が音響整合層の上側表面
を突き抜けるまで延長されている超音波振動子の構成の
例については後述する。溝部の形成位置に特には制限は
ないが、圧電材の長さ方向に沿って対称に形成されてい
ることが好ましい。
【００１５】圧電材３４は、幅方向の長さに対して長さ
方向の長さが、通常は２０〜２００倍の長さ、好ましく
は２０〜１５０倍の長さを有する。圧電材３４の幅方向
の長さは、通常は、０．１〜０．３ｍｍの範囲にあり、
好ましくは０．１〜０．２ｍｍの範囲にある。圧電材３
４の長さ方向の長さは、通常は、５〜２０ｍｍの範囲に
あり、好ましくは５〜１５ｍｍの範囲にある。
方向の長さが、通常は２０〜２００倍の長さ、好ましく
は２０〜１５０倍の長さを有する。圧電材３４の幅方向
の長さは、通常は、０．１〜０．３ｍｍの範囲にあり、
好ましくは０．１〜０．２ｍｍの範囲にある。圧電材３
４の長さ方向の長さは、通常は、５〜２０ｍｍの範囲に
あり、好ましくは５〜１５ｍｍの範囲にある。
【００１６】図３において、圧電材３４は、下側表面が
平面であるが、上側表面が凹型に湾曲している限り、下
側表面は任意の形状を取ることができる。
平面であるが、上側表面が凹型に湾曲している限り、下
側表面は任意の形状を取ることができる。
【００１７】本発明において用いる圧電材は、チタン酸
ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの公知の圧電セラミックス
から形成されたものであってもよいし、圧電セラミック
スと樹脂とからなる複合圧電材から形成されたものであ
ってもよい。なお、複合圧電材から形成された圧電材を
超音波発生源とする超音波振動子の構成については後述
する。
ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの公知の圧電セラミックス
から形成されたものであってもよいし、圧電セラミック
スと樹脂とからなる複合圧電材から形成されたものであ
ってもよい。なお、複合圧電材から形成された圧電材を
超音波発生源とする超音波振動子の構成については後述
する。
【００１８】上側電極３３ｂと音響整合層３５とを貼り
付けている接着剤３２ｂの厚さは、通常は、０．００１
〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部３８に充填されて
いる分の厚さを除く）。接着剤３２ｂには、エポキシ樹
脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることができる。
付けている接着剤３２ｂの厚さは、通常は、０．００１
〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部３８に充填されて
いる分の厚さを除く）。接着剤３２ｂには、エポキシ樹
脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることができる。
【００１９】下側電極３３ａと吸音材３１とを貼り付け
ている接着剤３２ａの厚さは、通常は、０．００１〜
０．０５０ｍｍの範囲にある。接着剤３２ａには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。
ている接着剤３２ａの厚さは、通常は、０．００１〜
０．０５０ｍｍの範囲にある。接着剤３２ａには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。
【００２０】図４は、本発明に従う超音波振動子をアレ
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子の別の実施例
を示す概略図である。図４において、超音波振動子４０
は、圧電材４４、圧電材４４の上下に付設された電極４
３ａ、４３ｂ、上側電極４３ｂから下方に向かって延び
る切り込み４７、下側電極４３ａの表面に接着剤４２ａ
より貼り付けられている吸音材４１、切り込み４７よっ
て分離された上側電極４３ｂを電気的に接続する導電層
４６、そして導電層４６の表面に接着剤４２ｂより貼り
付けられている、下側の表面に溝部４８が形成された音
響整合層４５からなる。圧電材４４は、切り込み４７に
よって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面が凹型に
湾曲するように曲げて形成されている。
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子の別の実施例
を示す概略図である。図４において、超音波振動子４０
は、圧電材４４、圧電材４４の上下に付設された電極４
３ａ、４３ｂ、上側電極４３ｂから下方に向かって延び
る切り込み４７、下側電極４３ａの表面に接着剤４２ａ
より貼り付けられている吸音材４１、切り込み４７よっ
て分離された上側電極４３ｂを電気的に接続する導電層
４６、そして導電層４６の表面に接着剤４２ｂより貼り
付けられている、下側の表面に溝部４８が形成された音
響整合層４５からなる。圧電材４４は、切り込み４７に
よって曲げ易くなった板状の圧電材を上側表面が凹型に
湾曲するように曲げて形成されている。
【００２１】溝部４８は、圧電材４４の切り込み４７に
対応した位置に設けられている。溝部４８には、導電層
４６と音響整合層４５とを貼り付けている接着剤４２ｂ
が充填されている。導電層４６には、銅箔などの金属箔
を用いて形成することができる。
対応した位置に設けられている。溝部４８には、導電層
４６と音響整合層４５とを貼り付けている接着剤４２ｂ
が充填されている。導電層４６には、銅箔などの金属箔
を用いて形成することができる。
【００２２】図５は、本発明に従う超音波振動子をアレ
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子のさらに別の
実施例を示す概略図である。図５において、超音波振動
子５０は、圧電材５４、圧電材５４の上下に付設された
電極５３ａ、５３ｂ、下側電極５３ａの表面に接着剤５
２ａより貼り付けられている吸音材５１、上側電極５３
ｂの表面に接着剤５２ｂより貼り付けられている、下側
の表面に溝部５８が形成された音響整合層５５、そして
音響整合層５５の表面に接着剤５２ｃより貼り付けられ
ている第二音響整合層５９から構成されている。
イ状に並列配置したアレイ型超音波振動子のさらに別の
実施例を示す概略図である。図５において、超音波振動
子５０は、圧電材５４、圧電材５４の上下に付設された
電極５３ａ、５３ｂ、下側電極５３ａの表面に接着剤５
２ａより貼り付けられている吸音材５１、上側電極５３
ｂの表面に接着剤５２ｂより貼り付けられている、下側
の表面に溝部５８が形成された音響整合層５５、そして
音響整合層５５の表面に接着剤５２ｃより貼り付けられ
ている第二音響整合層５９から構成されている。
【００２３】圧電材５４は、圧電セラミックス５６と樹
脂５７とからなる複合圧電材から形成されている。複合
圧電材には、２−２形状複合圧電材、１−３形状複合圧
電材などの公知の複合圧電材を用いることができる。
脂５７とからなる複合圧電材から形成されている。複合
圧電材には、２−２形状複合圧電材、１−３形状複合圧
電材などの公知の複合圧電材を用いることができる。
【００２４】溝部５８は、圧電材５４の樹脂５５に対応
した位置に設けられている。溝部５８には、上側電極５
３ｂと音響整合層５５とを貼り付けている接着剤５２ｂ
が充填されている。なお、溝部５８の形成位置は図５に
示したように、圧電材５４の樹脂５７に対応した位置に
設けられていることが好ましいが、圧電材５４の圧電セ
ラミックス５６に対応した位置に設けられていてもよ
い。
した位置に設けられている。溝部５８には、上側電極５
３ｂと音響整合層５５とを貼り付けている接着剤５２ｂ
が充填されている。なお、溝部５８の形成位置は図５に
示したように、圧電材５４の樹脂５７に対応した位置に
設けられていることが好ましいが、圧電材５４の圧電セ
ラミックス５６に対応した位置に設けられていてもよ
い。
【００２５】本発明において、音響整合層５５の表面に
第二音響整合層５９を貼り付ける場合には、音響整合層
５５の上側表面あるいは、第二音響整合層５９の下側表
面に溝部を形成して、該溝部に音響整合層５５と第二音
響整合層５９とを貼り付けている接着剤５２ｃを充填し
てもよい。なお、このような構成の超音波振動子につい
ては後述する。
第二音響整合層５９を貼り付ける場合には、音響整合層
５５の上側表面あるいは、第二音響整合層５９の下側表
面に溝部を形成して、該溝部に音響整合層５５と第二音
響整合層５９とを貼り付けている接着剤５２ｃを充填し
てもよい。なお、このような構成の超音波振動子につい
ては後述する。
【００２６】音響整合層の溝部が、音響整合層の下側表
面から上側表面を突き抜けるまで延長されている超音波
振動子の構成の一例を図６に示す。図６は、本発明に従
う超音波振動子のさらに別の実施例を示す側面図であ
る。図６において、超音波振動子６０は、圧電材６４、
圧電材６４の上下に付設された電極６３ａ、６３ｂ、下
側電極６３ａの表面に接着剤６２ａより貼り付けられて
いる吸音材６１、上側電極６３ｂの表面に接着剤６２ｂ
より貼り付けられている、溝部６８が形成された音響整
合層６５、そして音響整合層６５の表面に接着剤６２ｃ
より貼り付けられている第二音響整合層６９から構成さ
れている。
面から上側表面を突き抜けるまで延長されている超音波
振動子の構成の一例を図６に示す。図６は、本発明に従
う超音波振動子のさらに別の実施例を示す側面図であ
る。図６において、超音波振動子６０は、圧電材６４、
圧電材６４の上下に付設された電極６３ａ、６３ｂ、下
側電極６３ａの表面に接着剤６２ａより貼り付けられて
いる吸音材６１、上側電極６３ｂの表面に接着剤６２ｂ
より貼り付けられている、溝部６８が形成された音響整
合層６５、そして音響整合層６５の表面に接着剤６２ｃ
より貼り付けられている第二音響整合層６９から構成さ
れている。
【００２７】圧電材６４は、圧電セラミックス６６と樹
脂６７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
６８は、圧電材６４の樹脂に対応した位置に設けられて
いる。溝部６８には、上側電極６３ｂと音響整合層６５
とを貼り付けている接着剤６２ｂが充填されている。
脂６７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
６８は、圧電材６４の樹脂に対応した位置に設けられて
いる。溝部６８には、上側電極６３ｂと音響整合層６５
とを貼り付けている接着剤６２ｂが充填されている。
【００２８】音響整合層の上側表面に溝部を形成し、該
溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付けている
接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図７に示
す。図７は、本発明に従う超音波振動子のさらに別の実
施例を示す側面図である。図７において、超音波振動子
７０は、圧電材７４、圧電材７４の上下に付設された電
極７３ａ、７３ｂ、下側電極７３ａの表面に接着剤７２
ａより貼り付けられている吸音材７１、上側電極７３ｂ
の表面に接着剤７２ｂより貼り付けられている、上下表
面に溝部７８、７８ａが形成された音響整合層７５、そ
して音響整合層７５の表面に接着剤７２ｃより貼り付け
られている第二音響整合層から構成されている。
溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付けている
接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図７に示
す。図７は、本発明に従う超音波振動子のさらに別の実
施例を示す側面図である。図７において、超音波振動子
７０は、圧電材７４、圧電材７４の上下に付設された電
極７３ａ、７３ｂ、下側電極７３ａの表面に接着剤７２
ａより貼り付けられている吸音材７１、上側電極７３ｂ
の表面に接着剤７２ｂより貼り付けられている、上下表
面に溝部７８、７８ａが形成された音響整合層７５、そ
して音響整合層７５の表面に接着剤７２ｃより貼り付け
られている第二音響整合層から構成されている。
【００２９】圧電材７４は、圧電セラミックス７６と樹
脂７７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
７８は、圧電材７４の樹脂７７に対応した位置に設けら
れている。溝部７８には、上側電極７３ｂと音響整合層
７５とを貼り付けている接着剤７２ｂが充填されてい
る。一方、溝部７８ａは、圧電材７４の圧電セラミック
ス７６に対応した位置に設けられている。但し、溝部７
８ａは、圧電材７４の圧電セラミックス７６に対応した
位置に設けられていてもよい。溝部７８ａには、音響整
合層７５と第二音響整合層７９とを貼り付けている接着
剤７２ｃが充填されている。
脂７７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
７８は、圧電材７４の樹脂７７に対応した位置に設けら
れている。溝部７８には、上側電極７３ｂと音響整合層
７５とを貼り付けている接着剤７２ｂが充填されてい
る。一方、溝部７８ａは、圧電材７４の圧電セラミック
ス７６に対応した位置に設けられている。但し、溝部７
８ａは、圧電材７４の圧電セラミックス７６に対応した
位置に設けられていてもよい。溝部７８ａには、音響整
合層７５と第二音響整合層７９とを貼り付けている接着
剤７２ｃが充填されている。
【００３０】音響整合層７５と第二音響整合層７９とを
貼り付けている接着剤７２ｃの厚さは、通常は、０．０
０１〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部７８ａに充填
されている分の厚さを除く）。接着剤７２ｃには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。
貼り付けている接着剤７２ｃの厚さは、通常は、０．０
０１〜０．０１０ｍｍの範囲にある（溝部７８ａに充填
されている分の厚さを除く）。接着剤７２ｃには、エポ
キシ樹脂系接着剤などの公知の接着剤を用いることがで
きる。
【００３１】第二音響整合層の下側表面に溝部を形成
し、該溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付け
ている接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図
８に示す。図８は、本発明に従う超音波振動子のさらに
別の実施例を示す側面図である。図８において、超音波
振動子８０は、圧電材８４、圧電材８４の上下に付設さ
れた電極８３ａ、８３ｂ、下側電極８３ａの表面に接着
剤８２ａより貼り付けられている吸音材８１、上側電極
８３ｂの表面に接着剤８２ｂより貼り付けられている、
下側の表面に溝部８８が形成されている音響整合層８
５、そして音響整合層８５の表面に接着剤８２ｃより貼
り付けられている、下側の表面に溝部８８ａが形成され
ている第二音響整合層から構成されている。
し、該溝部に音響整合層と第二音響整合層とを貼り付け
ている接着剤を充填した超音波振動子の構成の一例を図
８に示す。図８は、本発明に従う超音波振動子のさらに
別の実施例を示す側面図である。図８において、超音波
振動子８０は、圧電材８４、圧電材８４の上下に付設さ
れた電極８３ａ、８３ｂ、下側電極８３ａの表面に接着
剤８２ａより貼り付けられている吸音材８１、上側電極
８３ｂの表面に接着剤８２ｂより貼り付けられている、
下側の表面に溝部８８が形成されている音響整合層８
５、そして音響整合層８５の表面に接着剤８２ｃより貼
り付けられている、下側の表面に溝部８８ａが形成され
ている第二音響整合層から構成されている。
【００３２】圧電材８４は、圧電セラミックス８６と樹
脂８７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
８８は、圧電材８４の樹脂８７に対応した位置に設けら
れている。溝部８８には、上側電極８３ｂと音響整合層
８５とを貼り付けている接着剤８２ｂが充填されてい
る。溝部８８ａもまた、圧電材８４の樹脂８７に対応し
た位置に設けられている。但し、溝部８８ａは、圧電材
８４の圧電セラミックス８６に対応した位置に設けられ
ていてもよい。溝部８８ａには、音響整合層８５と第二
音響整合層８９とを貼り付けている接着剤８２ｃが充填
されている。
脂８７とからなる複合圧電材から形成されている。溝部
８８は、圧電材８４の樹脂８７に対応した位置に設けら
れている。溝部８８には、上側電極８３ｂと音響整合層
８５とを貼り付けている接着剤８２ｂが充填されてい
る。溝部８８ａもまた、圧電材８４の樹脂８７に対応し
た位置に設けられている。但し、溝部８８ａは、圧電材
８４の圧電セラミックス８６に対応した位置に設けられ
ていてもよい。溝部８８ａには、音響整合層８５と第二
音響整合層８９とを貼り付けている接着剤８２ｃが充填
されている。
【００３３】図３〜図８においては、圧電材に付設され
た電極に接続する電気的配線に関連する部分は、省略さ
れている。ここで、電極に電気的配線が接続された超音
波振動子の構成の一例を図９に示す。図９は、本発明に
従う超音波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超
音波振動子の部分拡大斜視図である。図９において、超
音波振動子９０は、圧電材９４、圧電材９４の上下に付
設された電極９３ａ、９３ｂ、下側電極９３ａの表面に
接着剤９２ａより貼り付けられている吸音材９１、上側
電極９３ｂの表面に接着剤９２ｂより貼り付けられてい
る音響整合層９５、そして音響整合層９５の表面に接着
剤９２ｃより貼り付けられている第二音響整合層９９か
ら構成されている。
た電極に接続する電気的配線に関連する部分は、省略さ
れている。ここで、電極に電気的配線が接続された超音
波振動子の構成の一例を図９に示す。図９は、本発明に
従う超音波振動子をアレイ状に並列配置したアレイ型超
音波振動子の部分拡大斜視図である。図９において、超
音波振動子９０は、圧電材９４、圧電材９４の上下に付
設された電極９３ａ、９３ｂ、下側電極９３ａの表面に
接着剤９２ａより貼り付けられている吸音材９１、上側
電極９３ｂの表面に接着剤９２ｂより貼り付けられてい
る音響整合層９５、そして音響整合層９５の表面に接着
剤９２ｃより貼り付けられている第二音響整合層９９か
ら構成されている。
【００３４】各超音波振動子９０の下側電極９３ａは、
それぞれがリード線１００に接続している。一方、各超
音波振動子９０の上側電極９３ｂは、それぞれ１個のア
ースプレート１０１に接続している。下側電極９３ａと
リード線１００との接続、及び上側電極９３ｂとアース
プレート１０１との接続には、例えば、はんだ又は導電
性接着剤を用いることができる。なお、リード線及びア
ースプレートは、圧電材９４の長さ方向における両端
に、それぞれ接続してもよいし、一方の端部にのみ接続
してもよい。
それぞれがリード線１００に接続している。一方、各超
音波振動子９０の上側電極９３ｂは、それぞれ１個のア
ースプレート１０１に接続している。下側電極９３ａと
リード線１００との接続、及び上側電極９３ｂとアース
プレート１０１との接続には、例えば、はんだ又は導電
性接着剤を用いることができる。なお、リード線及びア
ースプレートは、圧電材９４の長さ方向における両端
に、それぞれ接続してもよいし、一方の端部にのみ接続
してもよい。
【００３５】
【発明の効果】本発明の超音波振動子は、音響整合層に
溝部が設けられているので、音響整合層を湾曲させたと
きの残留応力が低減され、かつ、音響整合層に設けられ
ている溝部にも接着剤が充填されているので、音響整合
層と上側電極との接着強度も強くなる。従って、本発明
の超音波振動子は、音響整合層が上側電極から剥離しに
くく、長期間にわたって安定に使用することができる。
溝部が設けられているので、音響整合層を湾曲させたと
きの残留応力が低減され、かつ、音響整合層に設けられ
ている溝部にも接着剤が充填されているので、音響整合
層と上側電極との接着強度も強くなる。従って、本発明
の超音波振動子は、音響整合層が上側電極から剥離しに
くく、長期間にわたって安定に使用することができる。
【図１】代表的な湾曲面を有する超音波振動子をアレイ
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。
【図２】代表的な湾曲面を有する超音波振動子をアレイ
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。
状に並列配置したアレイ型超音波振動子の部分斜視図で
ある。
【図３】本発明に従うアレイ型超音波振動子の一実施例
を示す部分斜視図である。
を示す部分斜視図である。
【図４】本発明に従うアレイ型超音波振動子の別の実施
例を示す部分斜視図である。
例を示す部分斜視図である。
【図５】本発明に従うアレイ型超音波振動子の別の実施
例を示す部分斜視図である。
例を示す部分斜視図である。
【図６】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図７】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図８】本発明に従う超音波振動子のさらに別の実施例
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図９】本発明に従うアレイ型超音波振動子の拡大斜視
図である。
図である。
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９
０ 超音波振動子 １１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９
１ 吸音材 １２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４
２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、６２ａ、６２
ｂ、６２ｃ、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、８２ａ、８２
ｂ、８２ｃ、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ 接着剤 １３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ、６３ａ、７
３ａ、８３ａ、９３ａ下側電極 １３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ、６３ｂ、７
３ｂ、８３ｂ、９３ｂ上側電極 １４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９
４ 圧電材 １５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９
５ 整合層 ２６、４６ 導電層 ２７、４７ 切り込み ３８、４８、５８、６８、７８、７８ａ、８８、８８ａ
溝部 ５６、６６、７６、８６ 圧電セラミックス ５７、６７、７７、８７ 樹脂 ５９、６９、７９、８９、９９ 第二音響整合層 １００ リード線 １０１ アースプレート
０ 超音波振動子 １１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９
１ 吸音材 １２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４
２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、６２ａ、６２
ｂ、６２ｃ、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、８２ａ、８２
ｂ、８２ｃ、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ 接着剤 １３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ、６３ａ、７
３ａ、８３ａ、９３ａ下側電極 １３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ、６３ｂ、７
３ｂ、８３ｂ、９３ｂ上側電極 １４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９
４ 圧電材 １５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、９
５ 整合層 ２６、４６ 導電層 ２７、４７ 切り込み ３８、４８、５８、６８、７８、７８ａ、８８、８８ａ
溝部 ５６、６６、７６、８６ 圧電セラミックス ５７、６７、７７、８７ 樹脂 ５９、６９、７９、８９、９９ 第二音響整合層 １００ リード線 １０１ アースプレート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐藤 孝
長野県上田市踏入２丁目10番19号 上田日
本無線株式会社内
Ｆターム(参考） 2G047 CA01 EA11 GA02 GB02 GB15
GB16 GB21 GB23 GB29 GB30
GB32 GB35 GB36
4C301 EE12 GB04 GB17 GB18 GB19
GB22 GB24 GB34
4C601 EE10 GB01 GB02 GB03 GB04
GB14 GB17 GB19 GB24 GB25
GB26 GB28 GB42
5D019 AA18 AA22 BB02 BB18 FF04
GG01 GG12
Claims (10)
- 【請求項１】 幅方向の長さに対して長さ方向の長さが
２０〜２００倍の長さを有し、上側の表面が長さ方向に
沿って、凹型に湾曲した湾曲面を有する圧電材、該圧電
材の上下に、該圧電材の形状に沿って付設された電極、
下側電極の表面に接着剤より貼り付けられている吸音
材、そして上側電極の表面に接着剤より貼り付けられて
いる音響整合層からなる湾曲面を有する超音波振動子で
あって、該音響整合層の下側表面に、幅方向に沿って並
列する二個以上の溝部が形成されていて、該上側電極と
該音響整合層とを貼り付けている接着剤が、該音響整合
層の溝部にも充填されていることを特徴とする湾曲面を
有する超音波振動子。 - 【請求項２】 圧電材の下側表面が、平面であることを
特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振動
子。 - 【請求項３】 圧電材の下側表面が、長さ方向に沿っ
て、凹型に湾曲していることを特徴とする請求項１に記
載の湾曲面を有する超音波振動子。 - 【請求項４】 上側電極の表面から、圧電材の下方に向
かって延びる切り込みが設けられており、音響整合層の
溝部が該切り込みに対応した位置に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振
動子。 - 【請求項５】 圧電材が、圧電セラミックスと樹脂とか
らなる複合圧電材であることを特徴とする請求項１に記
載の湾曲面を有する超音波振動子。 - 【請求項６】 音響整合層の溝部が、複合圧電材の樹脂
部に対応した位置に形成されていることを特徴とする請
求項５に記載の湾曲面を有する超音波振動子。 - 【請求項７】 音響整合層の溝部が、音響整合層の上側
表面を突き抜けるまで延長されていることを特徴とする
請求項１に記載の湾曲面を有する超音波振動子。 - 【請求項８】 音響整合層の上側表面に接着剤より、第
二音響整合層が貼り付けられており、該音響整合層の上
側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成され
ていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り付け
ている接着剤が、該音響整合層の上側溝部にも充填され
ていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲面を有す
る超音波振動子。 - 【請求項９】 音響整合層の上側表面に接着剤より、第
二音響整合層が貼り付けられており、該第二音響整合層
の下側表面に、幅方向に並列する二個以上の溝部が形成
されていて、該音響整合層と該第二音響整合層とを貼り
付けている接着剤が、該第二音響整合層側の溝部にも充
填されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲面
を有する超音波振動子。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のうちのいずれかの項
に記載の湾曲面を有する超音波振動子が、吸音材を連続
層として、幅方向に沿って並列配置されてなることを特
徴とするアレイ型超音波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283107A JP2003092796A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 湾曲面を有する超音波振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283107A JP2003092796A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 湾曲面を有する超音波振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003092796A true JP2003092796A (ja) | 2003-03-28 |
Family
ID=19106653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283107A Pending JP2003092796A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 湾曲面を有する超音波振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003092796A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012235925A (ja) * | 2011-05-12 | 2012-12-06 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波振動子、超音波振動子の製造方法、超音波内視鏡 |
| KR101295215B1 (ko) | 2010-07-29 | 2013-08-08 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기 |
| JP2013150681A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Toshiba Corp | 超音波プローブおよび超音波診断装置 |
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Citations (5)
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| JP2001037760A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-13 | Aloka Co Ltd | 超音波探触子 |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001283107A patent/JP2003092796A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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