JP2010258602A - Ultrasonic probe and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easy-to-manufacture ultrasonic probe having a piezoelectric vibrator with a high-accuracy curved surface, which reduces variation in shape or focal position of an ultrasonic beam between arrays, reduces component cost, and to provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The ultrasonic probe 1 is configured by adhering a laminate 3 composed of a sheet-like first flexible cable 12, a piezoelectric vibrator 11 with a plurality of notched grooves 18 formed thereon parallel to the thickness direction, a sheet-like second flexible cable 13, one or more acoustic matching layers 14 and 15, which are sequentially laminated on the top face of a rear surface load material 2 having a predetermined curvature in one direction. The curve of the top surface of the rear surface load material 2 is formed to a curved surface of a predetermined curvature while the laminated body 3 is placed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を被検者の体内に放射し、体内組織などの境界で反射する超音波から、体内の画像を表示することのできる超音波診断装置に接続される超音波探触子、および、その製造方法に関するものであり、特に超音波ビームのフォーカス精度を向上させた超音波探触子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe connected to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying an internal image from an ultrasonic wave that radiates an ultrasonic wave into the body of a subject and is reflected at a boundary of a body tissue or the like. In particular, the present invention relates to an ultrasonic probe with improved focus accuracy of an ultrasonic beam and a method for manufacturing the same.

被検体である生体に対して超音波の送受信を行い、生体の観察を行う超音波診断装置が普及している。超音波診断装置において、接続された超音波探触子によって超音波ビームの送受信を行う場合には、超音波ビームをフォーカスすることが必要となる。   2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves to and from a living body that is a subject and observes the living body is widespread. In an ultrasonic diagnostic apparatus, when an ultrasonic beam is transmitted and received by a connected ultrasonic probe, it is necessary to focus the ultrasonic beam.

超音波ビームのフォーカスには、超音波探触子に設けられた超音波を発生する圧電振動子を構成する振動素子の配列方向のフォーカスと、振動素子の配列方向と直行する超音波ビームの照射方向におけるフォーカスの２種類がある。このうち、振動素子の配列方向のフォーカスは、送信時では、各振動子に印加する送信波を遅延させることにより、また、受信時では、各振動子の受信波を遅延させることにより行う、電子フォーカスが用いられている。一方、振動素子の配列方向と直交する方向の超音波ビームのフォーカスは、振動素子の前方に設けたシリコーンゴム製の音響レンズを用いて行われてきたが、シリコーンゴムの音響レンズでは、温度依存性によるフォーカス位置のばらつきや高周波における減衰などの問題があった。このため、音響レンズを使用するフォーカスの代わりに、圧電振動子の表面を所定の曲率を持った凹面形状とする方法が提案されていた。   The focus of the ultrasonic beam includes focusing in the arrangement direction of the vibration elements constituting the piezoelectric vibrator that generates ultrasonic waves provided in the ultrasonic probe, and irradiation of the ultrasonic beam orthogonal to the arrangement direction of the vibration elements. There are two types of focus in the direction. Among these, the focusing in the arrangement direction of the vibration elements is performed by delaying the transmission wave applied to each transducer at the time of transmission, and by delaying the reception wave of each transducer at the time of reception. Focus is used. On the other hand, the focusing of the ultrasonic beam in the direction orthogonal to the arrangement direction of the vibration elements has been performed using an acoustic lens made of silicone rubber provided in front of the vibration element. There are problems such as variations in focus position due to the characteristics and attenuation at high frequencies. For this reason, a method has been proposed in which the surface of the piezoelectric vibrator is formed into a concave shape having a predetermined curvature instead of focusing using an acoustic lens.

図１０は、このような、圧電振動子の表面を所定の曲率を持った凹面形状とする従来の超音波探触子の製造方法を示す図である。なお、図１０では、超音波探触子の側面方向から見た状態を示している。   FIG. 10 is a diagram showing a conventional method for manufacturing an ultrasonic probe in which the surface of the piezoelectric vibrator has a concave shape with a predetermined curvature. In addition, in FIG. 10, the state seen from the side surface direction of the ultrasonic probe is shown.

図１０に示すように、従来の超音波探触子５０の製造方法は、圧電振動子５３の表面が形成する所定の凹曲面に対応する凹曲面形状の上面を有する硬質の背面負荷材５１の上に、第１フレキシブルケーブル５４、圧電振動子５３、第２フレキシブルケーブル５５、第１音響整合層５６、第２音響整合層５７が順次積層配置された積層体５２を載置した状態で、上方より加圧板５８によって所定圧力を加えることで、背面負荷材５１と積層体５２との成型固着を行うものであった。   As shown in FIG. 10, the conventional method of manufacturing the ultrasonic probe 50 includes a hard back load material 51 having a concave curved upper surface corresponding to a predetermined concave curved surface formed by the surface of the piezoelectric vibrator 53. In the state where the laminated body 52 in which the first flexible cable 54, the piezoelectric vibrator 53, the second flexible cable 55, the first acoustic matching layer 56, and the second acoustic matching layer 57 are sequentially laminated is placed on the upper side. By applying a predetermined pressure by the pressure plate 58, the back load material 51 and the laminate 52 are molded and fixed.

加圧板５８の下面（押圧面）は、背面負荷材５１の上面の形状に対応した、一方向に湾曲した曲面形状を有する略蒲鉾型の形状となっていて、所定の均一な圧力で積層体５２の上方から積層体５２を押下する。この結果、積層体５２は背面負荷材５１の上面形状と加圧板５８の下面形状に従って湾曲すると共に、相互の部材が密着される。また、加圧板５８が積層体５２を押下した状態で、各部材間にあらかじめ介在させておいた図示しない接着剤の硬化が行われる。   The lower surface (pressing surface) of the pressure plate 58 has a substantially bowl shape having a curved surface curved in one direction corresponding to the shape of the upper surface of the back load material 51, and is a laminate with a predetermined uniform pressure. The laminated body 52 is pushed down from above 52. As a result, the laminate 52 is curved according to the upper surface shape of the back load member 51 and the lower surface shape of the pressure plate 58, and the mutual members are in close contact with each other. In addition, in a state where the pressure plate 58 presses down the laminated body 52, the adhesive (not shown) that has been interposed in advance between the members is cured.

このような従来の超音波探触子５０では、背面負荷材５１として、例えばエポキシ樹脂を主体にタングステン等の金属を混入させて成る硬質材料で形成されていた。また、圧電振動子５３は、配列方向と直交する方向に図示しない複数の切欠き溝が形成され、加圧板５８により外力を加えることによって、湾曲させることができる。   In such a conventional ultrasonic probe 50, the back load material 51 is formed of a hard material made mainly of an epoxy resin and mixed with a metal such as tungsten. The piezoelectric vibrator 53 has a plurality of notch grooves (not shown) formed in a direction orthogonal to the arrangement direction, and can be curved by applying an external force by the pressure plate 58.

従来の超音波探触子では、このように、あらかじめ設定された背面負荷材５１の上面の曲面形状に応じて積層体５２を湾曲させることによって、圧電振動子５３で送受信される超音波ビームを集束させることが可能になり、音響レンズを用いることなく超音波ビームのフォーカスを行うことができる（特許文献１参照）。   In the conventional ultrasonic probe, the ultrasonic beam transmitted / received by the piezoelectric vibrator 53 is thus curved by bending the laminated body 52 in accordance with the preset curved surface shape of the upper surface of the back surface load material 51. It is possible to focus, and the ultrasonic beam can be focused without using an acoustic lens (see Patent Document 1).

特開平１１−３１７９９９号公報JP 11-317999 A

しかしながら、上記従来の超音波探触子の製造方法では、積層体５２を、硬質の背面負荷材５１の上面と加圧板５８の下面とで所定の圧力を加えながら挟むことで、所定の形状に湾曲させると同時に相互の部材を密着させるものであるため、加圧板５８の下面（押圧面）の凸形状と背面負荷材５１の上面の凹面形状とが高い精度で対応していることが必要となる。   However, in the conventional method for manufacturing an ultrasonic probe, the laminate 52 is sandwiched between the upper surface of the hard back load material 51 and the lower surface of the pressure plate 58 while applying a predetermined pressure, thereby forming a predetermined shape. Since the members are brought into close contact with each other at the same time as being curved, it is necessary that the convex shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate 58 and the concave shape of the upper surface of the rear load member 51 correspond with high accuracy. Become.

すなわち、図１１（ａ）に示すように、背面負荷材５１の上面の凹曲面の曲率をＲ４、積層体５２の厚さをｔ、加圧板５８の押圧面の凸形状の曲率をＲ５としたとき、Ｒ５＝Ｒ４−ｔの関係を満たすことが必要となる。なお、図１１（ａ）および後述する図１１（ｂ）では、図の煩雑化を避けるためハッチングを省略している。   That is, as shown in FIG. 11A, the curvature of the concave curved surface on the upper surface of the back load member 51 is R4, the thickness of the laminate 52 is t, and the convex curvature of the pressing surface of the pressure plate 58 is R5. At this time, it is necessary to satisfy the relationship of R5 = R4-t. In FIG. 11A and FIG. 11B described later, hatching is omitted in order to avoid complication of the drawing.

しかし、例えばＲ５＜Ｒ４−ｔの場合には、背面負荷材５１の上面凹曲面の中心軸６０の近傍から、図１１（ａ）中の左右方向の端部にいくにつれて、背面負荷材５１の上面と積層体５２との間の隙間が大きくなる。このため、背面負荷材５１の周辺部分では加圧板による押圧力Ｄが充分に伝わらずに接着剤層の厚さが厚くなって、電気的な接続不良が生じたり、積層体５２の圧電振動子５３の表面（超音波ビーム放射方向側の面）が正しい曲率を保てずに、超音波ビームのフォーカス特性が低下したりする原因となる。逆にＲ５＞Ｒ４−ｔの場合には、背面負荷材５１と積層体５２との間隔が、背面負荷材５１の中心軸６０の近傍で広くなり、図１１（ａ）中の左右方向の端部近傍で間隔が狭くなるため、やはり電気的接続不良やフォーカス性能の低下が生じ、さらには、加圧板５８の押圧力Ｄによって圧電振動子５３が破損してしまうこともある。   However, for example, in the case of R5 <R4-t, the rear load material 51 has a shape as it goes from the vicinity of the central axis 60 of the upper concave surface of the rear load material 51 to the end in the left-right direction in FIG. A gap between the upper surface and the laminate 52 is increased. For this reason, in the peripheral portion of the back load material 51, the pressing force D by the pressure plate is not sufficiently transmitted, and the thickness of the adhesive layer increases, resulting in poor electrical connection, or the piezoelectric vibrator of the laminate 52. The surface of 53 (surface on the ultrasonic beam radiation direction side) cannot maintain the correct curvature, which causes the focus characteristics of the ultrasonic beam to deteriorate. Conversely, in the case of R5> R4-t, the distance between the back surface load material 51 and the laminated body 52 becomes wide near the central axis 60 of the back surface load material 51, and the end in the left-right direction in FIG. Since the gap is narrow in the vicinity of the portion, electrical connection failure and focus performance are deteriorated, and the piezoelectric vibrator 53 may be damaged by the pressing force D of the pressure plate 58.

また、上記従来の超音波探触子の製造方法では、積層体５２の押圧時に、加圧板５８と背面負荷材５１との中心軸を正確に一致させることも必要となる。   In addition, in the conventional method for manufacturing an ultrasonic probe, it is necessary to accurately match the central axes of the pressure plate 58 and the back load material 51 when the laminate 52 is pressed.

図１１（ｂ）に示すように、背面負荷材５１の上面凹面形状の中心軸６０と加圧板５８の下面（押圧面）凸形状の中心軸６０ｂが、ｘ２だけ図中右側にずれた状態で所定圧力Ｄを積層体５２の上方から積層体５２に加えると、図中左側の積層体５２の端部近傍の押圧力が、中心軸６０ｂ近傍の押圧力Ｄよりも小さくなる。この結果、背面負荷材５１と積層体５２との間の部分６１や、積層体５２を構成する各部材間、例えば図１１（ｂ）では、第１音響整合層５６と第２音響整合層５７との間の部分６２に、接着剤層の厚い部分が生じる。そして、この場合にも、電気的接続不良やフォーカス特性の低下、さらには、圧電振動子５３の破損などが生じることとなる。   As shown in FIG. 11 (b), the center axis 60 of the concave surface on the upper surface of the load material 51 and the center axis 60b of the convex surface of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate 58 are shifted to the right in the drawing by x2. When the predetermined pressure D is applied to the stacked body 52 from above the stacked body 52, the pressing force in the vicinity of the end of the stacked body 52 on the left side in the drawing becomes smaller than the pressing force D in the vicinity of the central axis 60b. As a result, the first acoustic matching layer 56 and the second acoustic matching layer 57 in the portion 61 between the back load member 51 and the laminated body 52 and between the members constituting the laminated body 52, for example, in FIG. A thick portion of the adhesive layer is formed in the portion 62 between the two. Also in this case, poor electrical connection, deterioration of focus characteristics, damage to the piezoelectric vibrator 53, and the like occur.

したがって、従来の超音波探触子の製造方法では、製造された超音波探触子５０の電気的性能、超音波ビームのフォーカス特性が不十分であったり、背面負荷材５１の上面曲面形状や、押圧板５８の凸面形状、また、押圧板５８での積層体５２の押圧固着工程での各部材相互間の位置管理に対して高い精度が要求され、背面負荷材５１などの部品コスト、超音波探触子の製造コストが上がったりするという問題があった。   Therefore, in the conventional method of manufacturing an ultrasonic probe, the electrical performance of the manufactured ultrasonic probe 50 and the focus characteristics of the ultrasonic beam are insufficient, the upper surface curved shape of the back load material 51, High accuracy is required for the convex shape of the pressing plate 58 and the position management between the members in the pressing and fixing step of the laminated body 52 on the pressing plate 58, and the cost of parts such as the back load material 51, There has been a problem that the manufacturing cost of the acoustic probe increases.

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、その表面が湾曲形状を有する圧電振動子を有した超音波探触子において、圧電振動子表面の湾曲形状の寸法精度を高めることで、アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきが小さく、部品コストも低くて、かつ、容易に製造することのできる超音波探触子、およ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 to solve the above-described conventional problems. In an ultrasonic probe having a piezoelectric vibrator having a curved surface, the dimensional accuracy of the curved shape of the surface of the piezoelectric vibrator is increased. Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe that can be easily manufactured with a small variation in ultrasonic beam shape and focal position between arrays, a low component cost, and a method for manufacturing the same. To do.

上記課題を解決するために、本発明の超音波探触子は、シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体が、一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に固着された超音波探触子であって、前記背面負荷材の前記上面の曲面が、前記積層体が載置された状態で前記所定の曲率の曲面に形成されたものであることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an ultrasonic probe according to the present invention includes a sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator in which a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction are formed, and a sheet-like An ultrasonic probe in which a laminate in which the second flexible cable and one or more acoustic matching layers are sequentially laminated is a curved surface having a predetermined curvature in one direction, and is fixed to the upper surface of the back load material The curved surface of the upper surface of the back load material is formed into a curved surface having the predetermined curvature in a state where the laminated body is placed.

また、本発明の超音波探触子の製造方法は、シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体を形成する積層工程と、一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に前記積層体を載置し、前記積層体の上方より、所定形状の押圧面を有する加圧板により圧力を加えて、前記積層体と前記背面負荷材の前記上面とを、前記加圧板の前記所定形状に倣った形状とする変形工程と、前記変形工程の形状を維持したまま前記圧電振動子の前記切り欠き溝内に充填された接着剤を硬化させるとともに、前記積層体と前記背面負荷材とを接着固定する接着工程とを有することを特徴とする。   The ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator in which a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction are formed, and a sheet-like second. A stacking step of forming a laminate in which a flexible cable and one or more acoustic matching layers are sequentially laminated, and placing the laminate on the upper surface of a back load material, which is a curved surface having a predetermined curvature in one direction Then, pressure is applied from above the laminated body by a pressure plate having a pressing surface of a predetermined shape, and the laminated body and the upper surface of the back load material are shaped to follow the predetermined shape of the pressure plate. And a bonding step of curing and fixing the adhesive filled in the cutout groove of the piezoelectric vibrator while maintaining the shape of the deformation step, and bonding and fixing the laminate and the back load material It is characterized by having .

本発明の超音波探触子は、背面負荷材の上面の曲面が、積層体が載置された状態で所定の曲率の曲面に形成されたものであるため、圧電振動子の湾曲形状の寸法精度を高めることができて、アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきが小さくなる。また、背面負荷材や製造装置に要求される寸法精度が低くなるため、部品コストや製造コストを低減することができる。   In the ultrasonic probe of the present invention, the curved surface of the upper surface of the back load material is formed into a curved surface with a predetermined curvature in a state where the laminated body is placed. The accuracy can be increased, and the variation of the ultrasonic beam shape and the focal position between the arrays is reduced. Further, since the dimensional accuracy required for the back load material and the manufacturing apparatus is lowered, the component cost and the manufacturing cost can be reduced.

また、本発明の超音波探触子の製造方法は、積層体と背面負荷材の上面とを、加圧板の所定形状に倣った形状とする変形工程と、変形工程での形状を維持したまま圧電振動子の切り欠き溝内に充填された接着剤を硬化させるとともに、積層体と背面負荷材とを接着固定する接着工程とを有しているため、アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきが小さい超音波探触子を、低コストで製造することができる。   The ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a deformation process in which the laminate and the upper surface of the back load material are shaped according to a predetermined shape of the pressure plate, and the shape in the deformation process is maintained. Since the adhesive filled in the notch grooves of the piezoelectric vibrator is cured, and the laminate and the back load material are bonded and fixed, the ultrasonic beam shape and focal position between the arrays An ultrasonic probe with a small variation of can be manufactured at low cost.

本発明の第１の実施の形態にかかる超音波探触子の構成を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態にかかる超音波探触子の第１の作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the 1st effect of the ultrasonic probe concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態にかかる超音波探触子の第２の作用効果を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd effect of the ultrasonic probe concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施の形態にかかる超音波探触子の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic probe concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態にかかる超音波探触子の比較例の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the comparative example of the ultrasonic probe concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態にかかる超音波探触子の、最表面の音響整合層の表面形状を示す図である。It is a figure which shows the surface shape of the acoustic matching layer of the outermost surface of the ultrasonic probe concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の超音波探触子の製造方法の前半の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the first half of the manufacturing method of the ultrasonic probe of this invention. 本発明の超音波探触子の製造方法の後半の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the second half of the manufacturing method of the ultrasonic probe of this invention. 本発明の超音波探触子の製造方法の完成状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the completion state of the manufacturing method of the ultrasonic probe of this invention. 従来の超音波探触子の製造方法を示す構成概念図である。It is a structure conceptual diagram which shows the manufacturing method of the conventional ultrasonic probe. 従来の超音波探触子の課題を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the subject of the conventional ultrasonic probe.

本発明の超音波探触子は、シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体が、一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に固着された超音波探触子であって、前記背面負荷材の前記上面が、前記積層体が載置された状態で前記所定の曲率の曲面に形成されたものである。   The ultrasonic probe of the present invention includes a sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator in which a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction are formed, a sheet-like second flexible cable, A laminated body in which one or more acoustic matching layers are sequentially laminated is an ultrasonic probe fixed to an upper surface of a back load material, wherein the back load material is a curved surface having a predetermined curvature in one direction. The upper surface is formed on a curved surface having the predetermined curvature in a state where the laminated body is placed.

このようにすることで、あらかじめ形成されていた背面負荷材の上面（圧電素子側の面）の曲面の曲率の精度が低い場合であっても、圧電振動子の表面の曲率を容易に所望の曲率とすることができるので、超音波ビームのフォーカス性能の優れた超音波探触子を実現することができる。また、背面負荷材と積層体の湾曲形状を容易に揃えることができるので、接続不良などの電気的特性の低下を抑えた超音波探触子を低コストで得ることができる。   By doing so, the curvature of the surface of the piezoelectric vibrator can be easily set to a desired value even when the accuracy of the curvature of the curved surface of the upper surface (surface on the piezoelectric element side) of the back load material formed in advance is low. Since the curvature can be obtained, it is possible to realize an ultrasonic probe excellent in focusing performance of an ultrasonic beam. In addition, since the curved shapes of the back load material and the laminate can be easily aligned, it is possible to obtain an ultrasonic probe that suppresses deterioration in electrical characteristics such as poor connection at low cost.

本発明の超音波探触子において、前記背面負荷材が熱可塑性を有する材料であることが好ましい。このようにすることで、背面負荷材を加熱して所定の形状に容易に変形させることができるため、圧電振動子の表面（超音波ビーム放射方向側の面）の曲率を正確に規定することができる。   In the ultrasonic probe of the present invention, it is preferable that the back load material is a material having thermoplasticity. By doing so, the back load material can be heated and easily deformed into a predetermined shape, so that the curvature of the surface of the piezoelectric vibrator (surface on the ultrasonic beam radiation direction side) can be accurately defined. Can do.

また、前記背面負荷材がフェライトゴムであることが好ましい。柔らかなフェライトゴムの背面負荷材は、所定の形状に容易に変形させることができるため、圧電振動子の表面の曲率を正確に規定することができる。   The back load material is preferably ferrite rubber. Since the back load material of soft ferrite rubber can be easily deformed into a predetermined shape, the curvature of the surface of the piezoelectric vibrator can be accurately defined.

さらに、前記圧電振動子と前記第１のフレキシブルケーブルとが、前記圧電振動子の裏面に形成された第１の電極層によって接続され、前記圧電振動子と前記第２のフレキシブルケーブルとが、前記圧電振動子の表面に形成された第２の電極層によって接続されていて、前記圧電振動素子の前記表面および前記裏面の少なくともいずれか一方の面に、前記第１の電極層または前記第２の電極層が形成されていない無効領域を有することが好ましい。   Furthermore, the piezoelectric vibrator and the first flexible cable are connected by a first electrode layer formed on the back surface of the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator and the second flexible cable are It is connected by a second electrode layer formed on the surface of the piezoelectric vibrator, and the first electrode layer or the second electrode is provided on at least one of the front surface and the back surface of the piezoelectric vibration element. It is preferable to have an ineffective region where no electrode layer is formed.

このようにすることで、背面負荷材の上面の形状が変形しても、圧電振動子の有効開口領域において、圧電振動子の表面の曲率を精度よく維持することができる。   By doing so, even if the shape of the upper surface of the back load material is deformed, the curvature of the surface of the piezoelectric vibrator can be accurately maintained in the effective opening region of the piezoelectric vibrator.

また、本発明の超音波探触子の製造方法は、シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体を形成する積層工程と、一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に前記積層体を載置し、前記積層体の上方より、所定形状の押圧面を有する加圧板により圧力を加えて、前記積層体と前記背面負荷材の前記上面とを、前記加圧板の前記所定形状に倣った形状とする変形工程と、前記変形工程での形状を維持したまま前記圧電振動子の前記切り欠き溝内に充填された接着剤を硬化させるとともに、前記積層体と前記背面負荷材とを接着固定する接着工程とを有する。   The ultrasonic probe manufacturing method of the present invention includes a sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator in which a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction are formed, and a sheet-like second. A stacking step of forming a laminate in which a flexible cable and one or more acoustic matching layers are sequentially laminated, and placing the laminate on the upper surface of a back load material, which is a curved surface having a predetermined curvature in one direction Then, pressure is applied from above the laminated body by a pressure plate having a pressing surface of a predetermined shape, and the laminated body and the upper surface of the back load material are shaped to follow the predetermined shape of the pressure plate. And a bonding step for curing and fixing the adhesive filled in the cutout groove of the piezoelectric vibrator while maintaining the shape in the deformation step, and bonding and fixing the laminate and the back load material Process.

このようにすることで、積層体の湾曲形状を容易に加圧板の押圧面形状に倣った形状とすることができ、また、背面負荷材の上面の形状も積層体の湾曲形状に倣った形状にすることができる。このため、圧電振動子の表面の曲率を所望のものとすることができ、積層体を構成する各部材同士や積層体と背面負荷材との接着を、それぞれの部材が密着した状態で行うことができるので、接続不良などの電気的特性の低下や、圧電振動子の破損などが生じない超音波探触子の製造方法を提供することができる。このため、超音波ビームのフォーカス特性や電気的特性の優れた超音波探触子を、安価に製造することができる。   By doing in this way, the curved shape of the laminate can easily be made to follow the shape of the pressing surface of the pressure plate, and the shape of the upper surface of the back load material also follows the curved shape of the laminate. Can be. For this reason, the curvature of the surface of a piezoelectric vibrator can be made into a desired thing, and each member which comprises a laminated body, and adhesion | attachment with a laminated body and a back surface load material should be performed in the state which each member contact | adhered. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an ultrasonic probe that does not cause deterioration of electrical characteristics such as poor connection or damage of the piezoelectric vibrator. For this reason, an ultrasonic probe excellent in focus characteristics and electrical characteristics of an ultrasonic beam can be manufactured at low cost.

以下、本発明にかかる超音波探触子、およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an ultrasonic probe and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
まず、第１の実施形態として、本発明にかかる超音波探触子について説明する。 (Embodiment 1)
First, an ultrasonic probe according to the present invention will be described as a first embodiment.

図１は、本実施形態にかかる超音波探触子１の短軸方向、すなわち、その上面に形成されている所定の曲率の湾曲方向を見た概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the ultrasonic probe 1 according to the present embodiment as viewed in the short axis direction, that is, the bending direction of a predetermined curvature formed on the upper surface thereof.

本実施形態の超音波探触子１は、凹曲面形状の上面を有する背面負荷材２の上に、積層体３が積層され、接着剤で固着一体化されている。積層体３は、シート状の第１のフレキシブルケーブル１２、圧電振動子１１、第２のフレキシブルケーブル１３、音響整合層である第１の整合層１４、第２の整合層１５が順次積層され、それぞれの部材間に配置された熱硬化タイプの接着剤（図示せず）によって、一体となっている。   In the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, a laminated body 3 is laminated on a back load material 2 having a concave curved upper surface, and is fixedly integrated with an adhesive. In the laminate 3, a sheet-like first flexible cable 12, a piezoelectric vibrator 11, a second flexible cable 13, a first matching layer 14 that is an acoustic matching layer, and a second matching layer 15 are sequentially stacked. They are integrated by a thermosetting adhesive (not shown) disposed between the members.

背面負荷材２は、一定の温度（熔融温度）以上となると柔らかくなり、外力を加えて形状を変化させた後常温に戻すと所定の硬度を有するようになる熱可塑性の材料で形成されている。このような熱可塑性の材料としては、１００℃以下で変形が可能な（例えばガラス転移温度が１００℃以下である）エポキシ、ウレタンゴム、アクリル樹脂等にマイクロバルーン等を混入した材料、ガラス繊維製の布（クロス）を重ねたものに前記エポキシ、ウレタンゴム、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を含浸させた材料、またはポリスチレンに発泡剤を用いて成型する発泡スチロールに前記エポキシ、ウレタンゴム、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を含浸した材料などを用いることができる。なお、分極処理された圧電振動子を１００℃以上の高温環境下におくと圧電性が失われるため、１００℃以下で変形が可能な熱可塑性の材料を使用することが望ましい。   The back load material 2 is formed of a thermoplastic material that becomes soft when it reaches a certain temperature (melting temperature) or higher, and has a predetermined hardness when it is returned to room temperature after changing its shape by applying an external force. . Such a thermoplastic material can be deformed at 100 ° C. or lower (for example, glass transition temperature is 100 ° C. or lower), a material in which microballoons or the like are mixed in epoxy, urethane rubber, acrylic resin, or the like, made of glass fiber A material in which a thermoplastic resin such as epoxy, urethane rubber or acrylic resin is impregnated on a cloth of cloth (cloth), or polystyrene, which is molded using polystyrene with a foaming agent, the epoxy, urethane rubber, acrylic resin, etc. A material impregnated with the above thermoplastic resin can be used. In addition, since the piezoelectricity is lost when the polarized piezoelectric vibrator is placed in a high temperature environment of 100 ° C. or higher, it is desirable to use a thermoplastic material that can be deformed at 100 ° C. or lower.

図１に示すように、背面負荷材２の上面は、その短軸方向である、圧電振動子１１で送受信される超音波ビームの走査方向に直交する方向、図１での左右方向への凹曲面となっている。この凹曲面は、積層体３がその上面に載置された状態で所定の曲率、例えば、その曲率半径が照射される超音波ビームの焦点距離とほぼ等しくなるような曲率の面として形成されたものである。この凹曲面の好ましい曲率は、断層画像検査を行う対象臓器に適した超音波探触子の種類によって異なる。例えば、主として腹部および産婦人科の断層画像検査（臓器の描出、病変の位置の決定）などを目的として設計された超音波探触子においては、超音波ビームの焦点距離は一般的に５０ｍｍ程度であり、凹曲面の曲率半径は約５０ｍｍとなる。   As shown in FIG. 1, the upper surface of the back load member 2 has a concave in the short axis direction, a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic beam transmitted and received by the piezoelectric vibrator 11, and the left and right direction in FIG. It is a curved surface. The concave curved surface is formed as a surface having a predetermined curvature, for example, a curvature radius such that the radius of curvature is substantially equal to the focal length of the irradiated ultrasonic beam in a state where the laminate 3 is placed on the upper surface. Is. The preferable curvature of the concave curved surface varies depending on the type of ultrasonic probe suitable for the target organ for which tomographic image inspection is performed. For example, in an ultrasound probe designed mainly for the purpose of abdominal and gynecological tomographic imaging (depicting organs, determining the position of lesions), the focal length of the ultrasound beam is generally about 50 mm. And the radius of curvature of the concave curved surface is about 50 mm.

より具体的には、本実施形態の超音波探触子１の背面負荷材２上面の曲面形状は、背面負荷材２の上面に積層体３が載置された状態で、上方から所定の曲率である凸形状の押圧面を有する図示しない加圧板によって圧力を加え、積層体３とともに所定の曲率である凹形状に押圧変形させ、相互の部材が密着した状態で各部材間に介在する接着剤の加熱硬化を行って形成されたものである。このため、後述するように、背面負荷材２単体の状態で形成されている上面の曲面は、高い寸法精度の曲率を有している必要が無く、背面負荷材２自体を安価に製作することができる。   More specifically, the curved surface shape of the upper surface of the back load material 2 of the ultrasonic probe 1 of the present embodiment has a predetermined curvature from above in a state where the laminate 3 is placed on the upper surface of the back load material 2. Pressure is applied by a pressure plate (not shown) having a convex pressing surface, which is pressed to be deformed into a concave shape having a predetermined curvature together with the laminate 3, and an adhesive interposed between the members in a state where the members are in close contact with each other It is formed by performing heat curing. For this reason, as will be described later, the curved surface of the upper surface formed in the state of the back load material 2 alone does not need to have a curvature with high dimensional accuracy, and the back load material 2 itself is manufactured at low cost. Can do.

この背面負荷材２は、圧電振動子１１の裏面側（超音波ビーム発射方向とは反対側、図１における下側）で、圧電振動子１１からの超音波振動の機械的なダンピングを行い、周波数帯域を広くする機能を有している。   The back load material 2 performs mechanical damping of ultrasonic vibration from the piezoelectric vibrator 11 on the back side of the piezoelectric vibrator 11 (on the side opposite to the ultrasonic beam emission direction, the lower side in FIG. 1). It has a function to widen the frequency band.

背面負荷材２上面の凹曲面上には、図示しない熱硬化型接着剤を介して、積層体３を構成するシート状のフレキシブル配線基板からなる、第１のフレキシブルケーブル１２が配置されている。第１のフレキシブルケーブル１２は、ポリイミドなどの高分子フィルム製のベース部１２ｂと、このベース部１２ｂ上の圧電振動子１１側に、圧電振動子１１に対応するように形成された、例えば銅層からなる電極パターン１２ａとで構成されている。また、第１のフレキシブルケーブル１２の両端部は、圧電振動子１１との積層部分より図１の左右方向に延出し、背面負荷材２の側面に沿って、図１中の下側に引き出されている。そして、延出部分の両先端部は、図示しない信号用電気端子に電気的に接続される。なお、電極パターン１２ａの銅層表面には、蒸着、めっき、スパッタリング等により、金またはニッケル層等を形成し、酸化防止処理を行うことが望ましい。   A first flexible cable 12 made of a sheet-like flexible wiring board constituting the laminate 3 is disposed on a concave curved surface on the upper surface of the back load material 2 via a thermosetting adhesive (not shown). The first flexible cable 12 includes a base portion 12b made of a polymer film such as polyimide, and a piezoelectric layer 11 formed on the base portion 12b so as to correspond to the piezoelectric vibrator 11, for example, a copper layer. And an electrode pattern 12a. Further, both end portions of the first flexible cable 12 extend in the left-right direction in FIG. 1 from the layered portion with the piezoelectric vibrator 11, and are drawn out downward in FIG. 1 along the side surface of the back load material 2. ing. And both the front-end | tip parts of the extension part are electrically connected to the electric terminal for signals which is not shown in figure. In addition, it is desirable that a gold or nickel layer or the like is formed on the surface of the copper layer of the electrode pattern 12a by vapor deposition, plating, sputtering, or the like, and an oxidation treatment is performed.

圧電振動子１１は、ＰＺＴ系などの圧電セラミックス、単結晶、および、ＰＶＤＦ等の高分子等を用いた圧電素子である。圧電振動子１１の表面、すなわち第２のフレキシブルケーブル１３に面した面と、裏面、すなわち第１のフレキシブルケーブル１２に面した面には、ともに電極が形成されていて、第１のフレキシブルケーブル１２、第２のフレキシブルケーブル１３と接続可能となっている。本実施形態の圧電振動子１１では、第１のフレキシブルケーブル１２と接続される裏面側に、第１の電極層としての正電極層１６が、第２のフレキシブルケーブル１３と接続される表面側に、第２の電極層としての接地電極層１７が、それぞれ形成されている。これらの、正電極層１６や接地電極層１７は、例えば、高周波化に有効な厚さ１０００Å程度の金スパッタ電極層などとして形成することができる。また、正電極層１６と接地電極層１７とを入れ替えて、第１の電極層を接地電極層、第２の電極層を正電極層とすることもできる。   The piezoelectric vibrator 11 is a piezoelectric element using a piezoelectric ceramic such as a PZT system, a single crystal, and a polymer such as PVDF. Electrodes are formed on both the surface of the piezoelectric vibrator 11, that is, the surface facing the second flexible cable 13, and the back surface, that is, the surface facing the first flexible cable 12, and the first flexible cable 12. The second flexible cable 13 can be connected. In the piezoelectric vibrator 11 of the present embodiment, the positive electrode layer 16 as the first electrode layer is provided on the back surface side connected to the first flexible cable 12 on the front surface side connected to the second flexible cable 13. A ground electrode layer 17 is formed as a second electrode layer. The positive electrode layer 16 and the ground electrode layer 17 can be formed, for example, as a gold sputter electrode layer having a thickness of about 1000 mm that is effective for increasing the frequency. Alternatively, the positive electrode layer 16 and the ground electrode layer 17 can be interchanged so that the first electrode layer is a ground electrode layer and the second electrode layer is a positive electrode layer.

本実施形態の超音波探触子１の圧電振動子１１は、その厚さ方向に平行、すなわち、表面および裏面とは垂直な方向に、複数の切り欠き溝１８が形成されているため、主面である表面の側から外力を加えることによって、湾曲させることができる。また、切り欠き溝１８内部に、あらかじめ熱硬化型の接着剤１９を充填しておき、圧電振動子１１が湾曲した状態でこれを加熱硬化することによって、圧電振動子１１と後述する第２のフレキシブルケーブル１３とを接着すると同時に、圧電振動子１１の所定の曲面形状を保った状態でその強度を確保することができる。   The piezoelectric transducer 11 of the ultrasonic probe 1 of the present embodiment has a plurality of cutout grooves 18 formed in a direction parallel to the thickness direction thereof, that is, in a direction perpendicular to the front surface and the back surface. By applying an external force from the surface side which is a surface, it can be curved. In addition, a thermosetting adhesive 19 is filled in the notch groove 18 in advance, and the piezoelectric vibrator 11 is heated and cured in a curved state, whereby the piezoelectric vibrator 11 and a second later-described second vibrator are used. At the same time as bonding the flexible cable 13, the strength of the piezoelectric vibrator 11 can be ensured while maintaining a predetermined curved surface shape.

圧電振動子１１の表面側の接地電極層１７の上には、図示しない熱硬化型接着剤を介して、第２のフレキシブルケーブル１３が積層されている。第２のフレキシブルケーブル１３は、第１のフレキシブルケーブル１２と同様に、ポリイミド製のベース部１３ｂと、このベース部１３ｂの圧電振動子１１側に、圧電振動子１１に対応するように形成された、例えば銅層からなる電極パターン１３ａとで構成されている。また、この第２のフレキシブルケーブル１３の両端部も、第１のフレキシブルケーブル１２の両端部と同様に、圧電振動子１１との積層部分より図１における左右方向に延出し、背面負荷材２の側面に沿って、図１中下側に引き出され、図示しない信号用電気端子に電気的に接続される。なお、電極パターン１３ａの銅層表面に、酸化防止処理を行うことが望ましいことも第１のフレキシブルケーブル１２と同じである。   On the ground electrode layer 17 on the surface side of the piezoelectric vibrator 11, a second flexible cable 13 is laminated via a thermosetting adhesive (not shown). Similar to the first flexible cable 12, the second flexible cable 13 is formed on a polyimide base portion 13b and on the piezoelectric vibrator 11 side of the base portion 13b so as to correspond to the piezoelectric vibrator 11. The electrode pattern 13a is made of, for example, a copper layer. Also, both end portions of the second flexible cable 13 extend in the left-right direction in FIG. 1 from the laminated portion with the piezoelectric vibrator 11, similarly to the both end portions of the first flexible cable 12, and the back load material 2 Along the side surface, the lead wire is drawn down in FIG. 1 and electrically connected to a signal electrical terminal (not shown). In addition, it is the same as that of the 1st flexible cable 12 that it is desirable to perform an antioxidant process to the copper layer surface of the electrode pattern 13a.

本実施形態の場合は、第１のフレキシブルケーブル１２がシグナルリード薄板として機能し、第２のフレキシブルケーブル１３がグランドリード薄板として機能して、圧電振動子１１に所定の駆動電圧を印加すると共に、生体で反射した超音波ビームに基づく信号を図示しない超音波診断装置に送出している。   In the case of the present embodiment, the first flexible cable 12 functions as a signal lead thin plate, the second flexible cable 13 functions as a ground lead thin plate, and applies a predetermined drive voltage to the piezoelectric vibrator 11, A signal based on the ultrasonic beam reflected by the living body is sent to an ultrasonic diagnostic apparatus (not shown).

第２のフレキシブルケーブル１３の上面には、厚さが超音波ビームの波長のλ／４（一例として、腹部および産婦人科の断層画像検査などを目的として設計された中心周波数３ＭＨｚの超音波探触子においては、０．２５ｍｍ）に相当するグラファイト（黒鉛）シートからなる音響整合層としての第１の整合層１４と、第２の整合層６が配置され、前記圧電振動子１等の音響インピーダンスと、被検体である生体の音響インピーダンスとの整合を行うことによって、超音波の伝達性の向上を図っている。   On the upper surface of the second flexible cable 13, an ultrasonic probe having a thickness of λ / 4 of the wavelength of the ultrasonic beam (for example, an ultrasonic probe with a center frequency of 3 MHz designed for tomographic examinations of the abdomen and gynecology) In the touch panel, a first matching layer 14 as an acoustic matching layer made of a graphite (graphite) sheet corresponding to 0.25 mm) and a second matching layer 6 are arranged. By matching the impedance and the acoustic impedance of the living body that is the subject, the transmission of ultrasonic waves is improved.

なお、本実施形態では、第１の整合層１４と第２の整合層１５との二層の音響整合層を有する超音波探触子１を説明しているが、音響整合層の層数（枚数）は一層以上であれば特に限定はなく、超音波を発生する圧電振動子１１と被検体である生体との音響インピーダンスをとることができる構成であればよい。また、第１の整合層１４と第２の整合層１５とを、いずれも第２のフレキシブルケーブル１３の上に積層した構成の積層体３を示したが、第１の整合層を例えばグラファイトなどの導体とし、圧電振動子１と第２のフレキシブルケーブル１２との間に、第１の整合層を設ける構成とすることもできる。   In the present embodiment, the ultrasonic probe 1 having two acoustic matching layers of the first matching layer 14 and the second matching layer 15 is described, but the number of acoustic matching layers ( The number of sheets) is not particularly limited as long as it is one or more, and any structure can be used as long as the acoustic impedance between the piezoelectric vibrator 11 that generates ultrasonic waves and the living body that is the subject can be obtained. Moreover, although the laminated body 3 of the structure which laminated | stacked both the 1st matching layer 14 and the 2nd matching layer 15 on the 2nd flexible cable 13 was shown, the 1st matching layer is graphite etc., for example The first matching layer may be provided between the piezoelectric vibrator 1 and the second flexible cable 12.

上記のように、本実施形態の超音波探触子１の積層体３は、背面負荷材２上面に載置された状態で、所定の曲率である凸形状の押圧面を有する、図１では図示しない加圧板によって圧力を加えられ、背面負荷材の２の上面と同様に所定の曲率を有する凹面形状に押圧変形させられたものである。このため、本実施形態の超音波探触子１の圧電振動子１１の表面は、超音波ビームを高い精度でフォーカスすることができる曲面形状を有している。   As described above, the laminate 3 of the ultrasonic probe 1 of the present embodiment has a convex pressing surface having a predetermined curvature in a state of being placed on the upper surface of the back load material 2 in FIG. A pressure is applied by a pressure plate (not shown), and is pressed and deformed into a concave shape having a predetermined curvature like the upper surface of the back load material 2. For this reason, the surface of the piezoelectric vibrator 11 of the ultrasonic probe 1 of the present embodiment has a curved surface shape that can focus the ultrasonic beam with high accuracy.

ここで、以上のように構成された超音波探触子１の動作を説明する。   Here, the operation of the ultrasonic probe 1 configured as described above will be described.

図示しない超音波診断装置本体の送信部から送信された複数の電気信号は、図示しないケーブルを経て、第１のフレキシブルケーブル１２を介して、複数の圧電振動素子がアレイ状に配列された圧電振動子１１に印加される。圧電振動子１１は、加えられた電気信号に対応して、機械振動である超音波を励起（送波）する。励起された超音波は、第１の整合層１４および、第２の整合層１５によって生体との音響的な整合が図られると共に、圧電振動子１１の表面を、曲率を持った凹面形状とすることにより、収束されて生体内へ送波される。また、圧電振動子１１は、圧電効果により、生体より戻って来た超音波に対応して電気信号を発生（受波）する。受信された超音波信号は、電気信号に変換された後、第２のフレキシブルケーブル１３を経て、図示しないケーブルを介して、超音波診断装置本体の受信部に送信される。   A plurality of electrical signals transmitted from a transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus main body (not shown) are transmitted through a cable (not shown) and a piezoelectric vibration in which a plurality of piezoelectric vibration elements are arranged in an array via the first flexible cable 12. Applied to the child 11. The piezoelectric vibrator 11 excites (transmits) ultrasonic waves, which are mechanical vibrations, in response to the applied electric signal. The excited ultrasonic waves are acoustically matched with the living body by the first matching layer 14 and the second matching layer 15, and the surface of the piezoelectric vibrator 11 has a concave shape with a curvature. As a result, it is converged and transmitted into the living body. The piezoelectric vibrator 11 generates (receives) an electric signal in response to the ultrasonic wave returned from the living body due to the piezoelectric effect. The received ultrasonic signal is converted into an electrical signal, and then transmitted to the receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus body via the second flexible cable 13 and a cable (not shown).

受信部で受信した信号を処理し、超音波診断装置本体の表示部に受信信号の画像を表示することにより、患者の体内の画像をモニター上で確認できる。これらの動作は従来の超音波探触子と同様のものであるが、本実施形態にかかる超音波探触子１は、上記の本体の送信、受信方式に限定されるものではなく、様々な他の送受信方法の超音波診断装置の探触子として使用することができる。   By processing the signal received by the receiving unit and displaying the image of the received signal on the display unit of the ultrasonic diagnostic apparatus main body, the image inside the patient's body can be confirmed on the monitor. These operations are the same as those of the conventional ultrasonic probe, but the ultrasonic probe 1 according to the present embodiment is not limited to the transmission and reception methods of the main body described above, and various It can be used as a probe of an ultrasonic diagnostic apparatus of another transmission / reception method.

次に、図２および図３を用いて、本実施形態の超音波探触子１が、圧電振動子１１表面の湾曲形状の寸法精度が高く、アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきが小さいこと、また、部品コストが低くて、かつ、容易に製造することのできるものであることについて説明する。   Next, referring to FIGS. 2 and 3, the ultrasonic probe 1 of the present embodiment has high dimensional accuracy of the curved shape of the surface of the piezoelectric vibrator 11, and variations in the ultrasonic beam shape and focal position between arrays. Will be described, and the component cost is low and can be easily manufactured.

図２（ａ）、図２（ｂ）は、本実施形態の超音波探触子１の製造状態の様子を示す概略断面構成図であり、従来の超音波探触子５１における課題を説明した図１０（ａ）に相当する図面である。なお、図１０と同様、図２でも部材のハッチングは省略している。また、超音波振動子１１の形状はその外形のみを示している。   FIG. 2A and FIG. 2B are schematic cross-sectional configuration diagrams showing the state of manufacturing the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, and the problems in the conventional ultrasonic probe 51 have been described. It is drawing equivalent to Fig.10 (a). Like FIG. 10, hatching of members is omitted in FIG. Moreover, the shape of the ultrasonic transducer | vibrator 11 has shown only the external shape.

本実施形態の超音波探触子１では、背面負荷材２が熱可塑性の材料で構成されているため、背面負荷材２の上に積層体３を載置し、背面負荷材２と積層体３とを熱硬化型接着剤で接着固定する際に、加圧板２１によって積層体３の表面を所定の曲率の曲面とすると同時に、背面負荷材２上面の凹曲面の曲率も所望のものとすることができる。   In the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, since the back load material 2 is made of a thermoplastic material, the laminate 3 is placed on the back load material 2, and the back load material 2 and the laminate are placed. When the surface of the laminated body 3 is curved with a predetermined curvature by the pressure plate 21, the curvature of the concave curved surface on the upper surface of the back load material 2 is also desired. be able to.

すなわち、図２（ａ）に示すように、背面負荷材２の上面の曲面Ｒ１が、加圧板２１の凸曲面の曲率Ｒ２と積層体３の厚さＴとの和（Ｒ２＋Ｔ）と正確に同じでは無い場合、例えば、図２（ａ）のように、Ｒ１＞Ｒ２＋Ｔの関係が成り立つ場合には、積層体３の各部材の間２２や、背面負荷材２と積層体３の間２３の、特に周辺の近傍部分に隙間が生じる。また逆に、図示しないが、Ｒ１＜Ｒ２＋Ｔの関係が成り立つ場合には、背面負荷材２と積層体３の中央近傍、すなわち、背面負荷材２の上面の凹曲面および加圧板２１の押圧面の凸曲面の中心軸２４の近傍の部分で隙間が生じる。   That is, as shown in FIG. 2A, the curved surface R1 on the upper surface of the back load member 2 is exactly the same as the sum (R2 + T) of the curvature R2 of the convex curved surface of the pressure plate 21 and the thickness T of the laminate 3. If not, for example, as shown in FIG. 2A, when the relationship of R1> R2 + T holds, between the members of the laminate 3 and between the back load material 2 and the laminate 3, In particular, a gap is generated in the vicinity of the periphery. On the other hand, although not shown, when the relationship of R1 <R2 + T is established, the vicinity of the center of the back load material 2 and the laminate 3, that is, the concave curved surface on the top surface of the back load material 2 and the pressing surface of the pressure plate 21 A gap is generated in the vicinity of the central axis 24 of the convex curved surface.

しかし、本実施形態の超音波探触子１では、背面負荷材２が１００℃以下で変形可能な熱可塑性の材料でできているために、背面負荷材２と積層体３とを熱硬化型の接着剤によって接着するために加えられる熱によって、背面負荷材２が、まず変形しやすい状態となる。そして、図２（ｂ）に示すように、背面負荷材２と積層体３の少なくともいずれか一方が加熱されることで、背面負荷材２の温度が上昇して形状変化が生じるようになっている状態で、加圧板２１によって積層体３の上方から所定の力Ａで押圧されたとき、背面負荷材２の上面は、加圧板２１の下面の凸曲面に倣った形状となった積層体３からその全面に力Ｂが働いて、背面負荷材２の上面を積層体３の曲率に倣わせて、所定の曲率Ｒ１（＝Ｒ２＋Ｔ）となるように変形させる。この状態で、背面負荷材２と積層体３とを熱硬化型接着剤で固定接着することで、背面負荷材２の上面が所定の曲率の曲面に形成される。   However, in the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, since the back load material 2 is made of a thermoplastic material that can be deformed at 100 ° C. or lower, the back load material 2 and the laminate 3 are thermoset. Due to the heat applied for bonding with the adhesive, the back load material 2 is first easily deformed. And as shown in FIG.2 (b), when at least any one of the back surface load material 2 and the laminated body 3 is heated, the temperature of the back surface load material 2 rises and a shape change comes to arise. When the pressure plate 21 is pressed by the pressure plate 21 with a predetermined force A from above, the upper surface of the back load material 2 has a shape that follows the convex curved surface of the lower surface of the pressure plate 21. Then, a force B acts on the entire surface, and the upper surface of the back load material 2 is deformed so as to follow the curvature of the laminated body 3 and to have a predetermined curvature R1 (= R2 + T). In this state, the back load material 2 and the laminate 3 are fixedly bonded with a thermosetting adhesive, whereby the upper surface of the back load material 2 is formed into a curved surface with a predetermined curvature.

図３（ａ）、図３（ｂ）は、本実施形態の超音波探触子１の製造状態の様子を示す別の概略断面構成図であり、従来の超音波探触子５１における課題を説明した図１０（ｂ）に相当する図面である。なお、図２と同様に部材のハッチングは省略し、超音波振動子１１の形状はその外形のみを示している。   FIG. 3A and FIG. 3B are other schematic cross-sectional configuration diagrams showing the state of the manufacturing state of the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, and problems with the conventional ultrasonic probe 51 are illustrated. It is drawing equivalent to FIG.10 (b) demonstrated. Note that hatching of members is omitted as in FIG. 2, and only the outer shape of the ultrasonic transducer 11 is shown.

図３（ａ）に示すように、背面負荷材２の上面凹面形状の中心軸２４と加圧板２１の下面（押圧面）凸形状の中心軸２４ｂが「ｘ１」だけ図中右側にずれた状態で、上方から押圧力が積層体３に加わると、図中左側部分の積層体３の端部近傍への押圧力が、中心部分や図中右側部分への押圧力よりも小さくなって、背面負荷材２と積層体３との間の部分２５や、積層体３を構成する各部材間、例えば図３（ａ）の第１の整合層１４と第２の整合層１５との間の部分２６に、接着剤層の厚い部分が生じる。   As shown in FIG. 3A, the upper surface concave center axis 24 of the back load material 2 and the lower surface (pressing surface) convex center axis 24b of the pressure plate 21 are shifted to the right in the drawing by “x1”. When a pressing force is applied to the laminate 3 from above, the pressing force near the end of the laminate 3 on the left side in the drawing becomes smaller than the pressing force on the center portion and the right side in the drawing, A portion 25 between the load member 2 and the laminated body 3, a portion between the members constituting the laminated body 3, for example, a portion between the first matching layer 14 and the second matching layer 15 in FIG. At 26, a thick portion of the adhesive layer occurs.

しかし、本実施形態の超音波探触子１は、背面負荷材２が熱可塑性の材料で構成されているため、図３（ｂ）に示すように、背面負荷材２の上に積層体３を載置し、背面負荷材２および積層体３の少なくともいずれか一方を加熱して、熱硬化型接着剤で接着固定する際に、背面負荷材２に伝わった熱により背面負荷材２が変形可能となる。そして、加圧板２１の押圧力Ａが、積層体３を介して背面負荷材２上面に分散した押圧力Ｂとして伝わって、背面負荷材２上面の凹曲面の曲率も所望のものとすることができる。この結果として、本実施形態の超音波探触子１では、図１０（ｂ）として示した従来の超音波探触子５０に生じたような、電気的接続不良やフォーカス特性の低下、さらには、圧電振動子１１の破損などを生じることがない。   However, in the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, since the back load material 2 is made of a thermoplastic material, the laminate 3 is formed on the back load material 2 as shown in FIG. , And at least one of the back load material 2 and the laminate 3 is heated and bonded and fixed with a thermosetting adhesive, the back load material 2 is deformed by the heat transmitted to the back load material 2 It becomes possible. Then, the pressing force A of the pressure plate 21 is transmitted as the pressing force B distributed on the upper surface of the back load material 2 through the laminate 3, and the curvature of the concave curved surface on the upper surface of the back load material 2 is also set as desired. it can. As a result, in the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, the electrical connection failure, the focus characteristic deterioration, and the like as occurred in the conventional ultrasonic probe 50 shown in FIG. The piezoelectric vibrator 11 is not damaged.

以上のように、本実施形態の超音波探触子１は、背面負荷材２が熱可塑性の材料で構成されている。このため、背面負荷材２単独の状態では、その上面の曲面の曲率が正確に形成されていなくても、背面負荷材２上に積層体３が載置された状態で、加圧板２１で加熱・押圧されることで、金属加工により高い曲面精度を得ることができる加圧板２１の凸曲面形状、さらに、それぞれの部材の厚みを正確に制御できる積層体３の厚さ方向寸法を介して、背面負荷材２の上面の形状を正確に所定のものとすることができる。そして、結果として、超音波振動子３の表面の曲面形状も上記の精度に準じて所望のものとすることができる。   As described above, in the ultrasonic probe 1 of the present embodiment, the back load material 2 is made of a thermoplastic material. For this reason, in the state of the back load material 2 alone, even if the curvature of the curved surface of the upper surface is not accurately formed, the laminate 3 is placed on the back load material 2 and heated by the pressure plate 21. -By pressing, the convex curved surface shape of the pressure plate 21 that can obtain high curved surface accuracy by metal processing, and the thickness direction dimension of the laminate 3 that can accurately control the thickness of each member, The shape of the upper surface of the back load material 2 can be accurately set to a predetermined value. As a result, the curved surface shape of the surface of the ultrasonic transducer 3 can also be made desirable according to the accuracy described above.

このような本実施の形態の超音波探触子１によれば、超音波の走査方向に対し、直交する方向に所定曲率を持った超音波振動子３を得ることができ、振動子アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきを抑えることができる。   According to the ultrasonic probe 1 of this embodiment as described above, it is possible to obtain the ultrasonic transducer 3 having a predetermined curvature in a direction orthogonal to the ultrasonic scanning direction, and between the transducer arrays. Variations in the ultrasonic beam shape and focal position can be suppressed.

（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、本発明にかかる他の超音波探触子について説明する。 (Embodiment 2)
Next, as a second embodiment, another ultrasonic probe according to the present invention will be described.

実施の形態２にかかる超音波探触子は、背面負荷材の材料がフェライトゴムである点で、背面負荷材２が熱可塑性の材料で構成されている上記した実施の形態１にかかる超音波探触子と異なっている。なお、実施の形態２にかかる超音波探触子の、背面負荷材以外の部材の構成や、形状などは実施の形態１として説明した上記の超音波探触子と同じであるため、図面を示しての詳細な説明は省略する。   The ultrasonic probe according to the second embodiment is the ultrasonic wave according to the first embodiment described above in which the back load material 2 is made of a thermoplastic material in that the material of the back load material is ferrite rubber. It is different from the probe. The configuration and shape of the members other than the back load material of the ultrasonic probe according to the second embodiment are the same as those of the ultrasonic probe described as the first embodiment. The detailed description shown is omitted.

実施の形態２にかかる超音波探触子では、背面負荷材が、柔らかなフェライトゴムで形成されているために、加圧板の下面（押圧面）凸形状と背面負荷材の上面凹面形状が正確に対応していない場合でも、また、背面負荷材の上面凹面形状の中心軸と、加圧板の下面（押圧面）凸形状の中心軸とが一致していない状態であっても、背面負荷材の上面の形状が、加圧板の下面の凸形状に倣った形状となりやすい。したがって、上記した実施の形態１における超音波探触子と同様に、高い寸法精度を有することができる加圧板の下面（押圧面）凸形状の曲率半径、同じく高い精度で制御できる積層体の厚み寸法から、背面負荷材の上面に形成される凹面形状を所望の曲率を有したものとすることができる。   In the ultrasonic probe according to the second embodiment, since the back load material is formed of soft ferrite rubber, the convex shape of the bottom surface (pressing surface) of the pressure plate and the concave shape of the top surface of the back load material are accurate. Even if the center axis of the concave surface of the upper surface of the back load material does not match the center axis of the convex shape of the bottom surface (pressing surface) of the pressure plate, the back load material The shape of the upper surface of the plate tends to follow the convex shape of the lower surface of the pressure plate. Therefore, like the ultrasonic probe in the first embodiment described above, the curvature radius of the convex shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate that can have high dimensional accuracy, and the thickness of the laminate that can also be controlled with high accuracy. From the dimensions, the concave shape formed on the upper surface of the back load material can have a desired curvature.

このため、実施の形態２に示した超音波探触子も、超音波振動子の表面の曲率半径を所望のものとすることができ、振動子アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきを抑えることができる。   For this reason, the ultrasonic probe shown in the second embodiment can also have a desired radius of curvature of the surface of the ultrasonic transducer, and variations in the ultrasonic beam shape and focal position between the transducer arrays. Can be suppressed.

なお、本実施形態の超音波探触子の圧電振動子は、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成されている。このため、圧電振動子を含む積層体を、背面負荷材の上面に載置して固着する際に、圧電振動子の切り欠き溝内に浸透した接着剤が固着され、圧電振動子の表面が所望の曲面状態を保ったまま硬化させることができる。このため、実施の形態１で用いた熱硬化性の材料とは異なり、本実施の形態にかかる超音波探触子の背面負荷材は、接着剤の加熱・硬化後も軟性を有しているフェライトゴムを用いているが、積層体と積層固着された状態の超音波探触子は、実使用時に変形などが生じない実用的な強度を得ることができる。   Note that the piezoelectric transducer of the ultrasonic probe of this embodiment has a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction. For this reason, when the laminated body including the piezoelectric vibrator is mounted and fixed on the upper surface of the back load material, the adhesive that has penetrated into the notch groove of the piezoelectric vibrator is fixed, and the surface of the piezoelectric vibrator is It can be cured while maintaining a desired curved surface state. For this reason, unlike the thermosetting material used in the first embodiment, the back load material of the ultrasonic probe according to the present embodiment has flexibility even after heating and curing of the adhesive. Although the ferrite rubber is used, the ultrasonic probe in a state of being laminated and fixed to the laminate can obtain a practical strength that does not cause deformation during actual use.

（実施の形態３）
次に、本発明の超音波探触子の第３の実施形態について、図面を用いて説明する。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the ultrasonic probe of the present invention will be described with reference to the drawings.

図４は、本発明の第３の実施形態にかかる超音波探触子の構成を示す概略断面図である。また、図５は、本発明の第３の実施形態にかかる超音波探触子の理解を容易にするための比較例としての構成を示す概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic sectional view showing a configuration as a comparative example for facilitating understanding of the ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention.

図４に示すように、第３の実施形態にかかる超音波探触子１００は、上記図１を用いて説明した第１の実施形態の超音波探触子１や第２の実施形態の超音波探触子と比較して、積層体３を形成する圧電振動子３０が超音波ビームの走査方向であるその湾曲方向、すなわち図４の左右方向に幅広く形成されている。例えば、図４に示す本実施形態にかかる超音波探触子１００では、圧電振動子３０の幅は、第２のフレキシブルケーブル１３を介して積層される、第１の調整層１４および第２の調整層１５の幅とほぼ同じ幅となっている。   As shown in FIG. 4, the ultrasonic probe 100 according to the third embodiment is the ultrasonic probe 1 of the first embodiment described with reference to FIG. 1 or the ultrasonic probe of the second embodiment. Compared with the acoustic probe, the piezoelectric vibrator 30 forming the laminated body 3 is formed wider in the bending direction that is the scanning direction of the ultrasonic beam, that is, in the left-right direction in FIG. For example, in the ultrasonic probe 100 according to the present embodiment shown in FIG. 4, the width of the piezoelectric vibrator 30 is set such that the first adjustment layer 14 and the second adjustment layer 14 are stacked via the second flexible cable 13. The width is almost the same as the width of the adjustment layer 15.

また、本実施形態の超音波探触子１００の圧電振動子３０では、その表面側で第２のフレキシブルケーブル１３と接続される接地電極層１７が、圧電振動子３０の表面の中央部分にのみ形成されていて、その両端部分には形成されていない。この結果、本実施形態の超音波探触子１００の圧電振動子３０は、その表面の幅Ｚに対して、中央部分の幅Ｙの部分のみが実際に超音波振動子として機能する有効開口領域となり、圧電振動子３０の表面の周辺部分は、第２のフレキシブルケーブル１３と接続されていないために超音波振動子として機能する有効開口領域とは逆に超音波振動子として機能しないという意味で「無効」な、無効領域２７となっている。なお、図４に示す本実施形態の超音波探触子１００は、圧電振動子３０の幅が広いことと、圧電振動子３０の表面側の接地電極層１７が形成されていない無効領域２７を有している点以外は、図１に示す第１の実施形態の超音波探触子１と同じである。このため、図１に示す、第１の実施形態にかかる超音波探触子１と同一の構成の部分には同一の符号を付与し、その詳細の説明は省略する。また、図４、および図５においても、図２、図３と同様に各部材のハッチングは省略する。   Further, in the piezoelectric vibrator 30 of the ultrasonic probe 100 of the present embodiment, the ground electrode layer 17 connected to the second flexible cable 13 on the surface side is only at the center portion of the surface of the piezoelectric vibrator 30. It is formed, but not formed at both end portions thereof. As a result, the piezoelectric vibrator 30 of the ultrasonic probe 100 according to the present embodiment has an effective aperture region in which only the width Y of the central portion actually functions as the ultrasonic vibrator with respect to the width Z of the surface. Therefore, the peripheral portion of the surface of the piezoelectric vibrator 30 is not connected to the second flexible cable 13 and therefore does not function as an ultrasonic vibrator, contrary to an effective opening region that functions as an ultrasonic vibrator. The invalid area 27 is “invalid”. Note that the ultrasonic probe 100 of the present embodiment shown in FIG. 4 has a wide width of the piezoelectric vibrator 30 and an ineffective region 27 where the ground electrode layer 17 on the surface side of the piezoelectric vibrator 30 is not formed. Except for the points, it is the same as the ultrasonic probe 1 of the first embodiment shown in FIG. For this reason, the same code | symbol is provided to the part of the structure same as the ultrasound probe 1 concerning 1st Embodiment shown in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted. Also in FIGS. 4 and 5, the hatching of each member is omitted as in FIGS. 2 and 3.

本実施形態の超音波探触子１００において、圧電振動子３０の表面に対して、接地電極層１７の形成領域を狭くするためには、圧電振動子３０に接地電極層１７を金スパッタで形成する際に、無効領域２７とする部分にマスキングを施すなどの方法、また、後述するように、圧電振動子３０の表面の所定部分を、ダイシングブレードによって削り取るなどの方法を用いることで、所定の領域を無効領域２７として容易に形成することができる。   In the ultrasonic probe 100 of the present embodiment, in order to narrow the formation region of the ground electrode layer 17 relative to the surface of the piezoelectric vibrator 30, the ground electrode layer 17 is formed on the piezoelectric vibrator 30 by gold sputtering. In doing so, a method such as masking the portion to be the ineffective region 27, or a method of scraping a predetermined portion of the surface of the piezoelectric vibrator 30 with a dicing blade, as will be described later, is used. The region can be easily formed as the invalid region 27.

このように、本実施形態の超音波探触子は、圧電振動子１１の表面の周辺部分を無効領域２７としているが、このようにすることの作用効果を、図５に示した比較例１００ｂと対比して説明する。   As described above, the ultrasonic probe according to the present embodiment uses the peripheral portion of the surface of the piezoelectric vibrator 11 as the ineffective region 27. The effect of doing this is shown in the comparative example 100b shown in FIG. This will be explained in comparison with

図５に示す比較例の超音波探触子１００ｂでは、図４に示した第３の実施形態の超音波探触子１００と異なり、積層体３を形成する圧電振動子３０ｂの幅が、第２のフレキシブルケーブル１３を介して積層される第１の調整層１４、および、第２の調整層の幅よりも狭くなっている。また、図５に示す比較例１００ｂでは、超音波探触子１００ｂの圧電振動子３０ｂの表面全面に第２の電極層である接地電極層１７が形成されていて、全ての領域が有効開口領域となり、図４に示した第３の実施形態の超音波探触子１００のような無効領域２７を有していない。   In the ultrasonic probe 100b of the comparative example shown in FIG. 5, unlike the ultrasonic probe 100 of the third embodiment shown in FIG. 4, the width of the piezoelectric vibrator 30b forming the laminate 3 is The width of the first adjustment layer 14 and the second adjustment layer stacked via the two flexible cables 13 is narrower. Further, in the comparative example 100b shown in FIG. 5, the ground electrode layer 17 as the second electrode layer is formed on the entire surface of the piezoelectric vibrator 30b of the ultrasonic probe 100b, and all the regions are effective opening regions. Thus, the ineffective area 27 is not provided as in the ultrasonic probe 100 of the third embodiment shown in FIG.

このような、図５に示す比較例の場合には、超音波探触子の製造過程において積層体３が背面負荷材２の側面に沿って図５における図中下側方向に折り曲げられた際に、積層体３を形成する音響整合層１４、１５の表面の曲面が、所定の曲率とならない場合がある。   In the case of the comparative example shown in FIG. 5, when the laminate 3 is bent along the side surface of the back load material 2 in the downward direction in FIG. 5 in the manufacturing process of the ultrasonic probe. In addition, the curved surfaces of the acoustic matching layers 14 and 15 forming the laminate 3 may not have a predetermined curvature.

本発明にかかる超音波探触子１では、第１の実施形態として示したように、背面負荷材２が熱可塑性の材料で形成されていたり、第２の実施形態として示したように、背面負荷材２がフェライトゴムで形成されていたりする。このため、積層体３のシグナルリード薄板やグランドリード薄板として機能する第１のフレキシブルケーブル１２と第２のフレキシブルケーブル１３の側端部を、背面負荷材２の側面に沿って折り曲げてその両端を図示しない信号用電気端子に接続する際に、第１のフレキシブルケーブル１２と第２のフレキシブルケーブル１３とに、図４、および、図５に矢印Ｃとして示した張力が、図中下側に向かって印加される。このとき、背面負荷材２の肩の部分２８、すなわち、上面の曲面部分と側壁部分との境界部分が変形して、図４、および、図５に示されるような「だれ」が生じる。   In the ultrasonic probe 1 according to the present invention, as shown in the first embodiment, the back surface load material 2 is formed of a thermoplastic material, or as shown in the second embodiment, the back surface The load material 2 may be formed of ferrite rubber. Therefore, the side end portions of the first flexible cable 12 and the second flexible cable 13 that function as the signal lead thin plate and the ground lead thin plate of the laminate 3 are bent along the side surfaces of the back surface load material 2 and both ends thereof are bent. When connecting to a signal electrical terminal (not shown), the tension indicated by the arrow C in FIGS. 4 and 5 is applied to the first flexible cable 12 and the second flexible cable 13 toward the lower side in the figure. Applied. At this time, the shoulder portion 28 of the back surface load material 2, that is, the boundary portion between the curved surface portion and the side wall portion of the upper surface is deformed, and “sag” as shown in FIG. 4 and FIG. 5 occurs.

そして、この背面負荷材２の変形（「だれ」）に伴って、第１フレキシブルケーブル１２、圧電振動子１１、第２フレキシブルケーブル１３、第１の整合層１４、第２の整合層１５が順次積層配置された積層体３の端部も変形してしまう。その結果、超音波ビームの送受信を行う最表面に位置する音響整合層、特に、本実施形態の場合は第２の整合層１５の表面２９の曲率が、その周辺領域３１で所定の曲率Ｒ３を保てなくなってしまう。   As the back load material 2 is deformed (“sag”), the first flexible cable 12, the piezoelectric vibrator 11, the second flexible cable 13, the first matching layer 14, and the second matching layer 15 are sequentially formed. The ends of the laminated body 3 arranged in a stacked manner are also deformed. As a result, the curvature of the acoustic matching layer located on the outermost surface for transmitting and receiving the ultrasonic beam, particularly the surface 29 of the second matching layer 15 in the case of the present embodiment, has a predetermined curvature R3 in the peripheral region 31. I can't keep it.

この場合において、図４に示す本実施形態の超音波探触子１００では、圧電振動子３０の幅が超音波整合層１４、１５と同じ幅を有し、かつ、圧電振動子３０の表面の周辺部分に無効領域２７が形成されているため、圧電振動子３０の中央部分の有効開口領域では、その最表面の音響整合層１４、１５の表面２９の曲率は正確に所定の曲率Ｒ３を描いている。これに対し、図５に示す比較例の超音波探触子１００ｂでは、圧電振動子３０ｂの幅が音響整合層１４、１５の幅よりも狭く、かつ、圧電振動子３０ｂの表面の全てが有効開口領域となっているため、有効開口領域の端部近傍の部分３１では音響整合層１４、１５の形状が変形して、その部分３１において音響整合層１４、１５の表面２９の曲率が所定の曲率Ｒ３を描いていない。   In this case, in the ultrasonic probe 100 of the present embodiment shown in FIG. 4, the width of the piezoelectric vibrator 30 is the same as that of the ultrasonic matching layers 14 and 15, and the surface of the piezoelectric vibrator 30 is the same. Since the ineffective region 27 is formed in the peripheral portion, the curvature of the surface 29 of the outermost acoustic matching layers 14 and 15 accurately describes the predetermined curvature R3 in the effective opening region in the central portion of the piezoelectric vibrator 30. ing. In contrast, in the ultrasonic probe 100b of the comparative example shown in FIG. 5, the width of the piezoelectric vibrator 30b is narrower than the width of the acoustic matching layers 14 and 15, and the entire surface of the piezoelectric vibrator 30b is effective. Since it is an opening region, the shape of the acoustic matching layers 14 and 15 is deformed in the portion 31 near the end of the effective opening region, and the curvature of the surface 29 of the acoustic matching layers 14 and 15 is predetermined in the portion 31. The curvature R3 is not drawn.

図６は、図４に示した第３の実施形態にかかる超音波探触子の、最表面の音響整合層、すなわち第２の整合層１５の表面の形状を示すイメージ図である。   FIG. 6 is an image diagram showing the shape of the surface of the outermost acoustic matching layer, that is, the second matching layer 15, of the ultrasonic probe according to the third embodiment shown in FIG.

図６（ａ）は、第２の整合層１５の表面の高さｈと水平方向距離ｘとの関係を示したものであり、図６（ｂ）は、第２の整合層１５の表面の曲率半径ｒと水平距離ｘとの関係を示している。   6A shows the relationship between the height h of the surface of the second matching layer 15 and the horizontal distance x, and FIG. 6B shows the surface of the second matching layer 15. The relationship between the curvature radius r and the horizontal distance x is shown.

図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、本実施形態の超音波探触子１００の第２の整合層１５の表面は、圧電振動子３０の表面に対応する全ての領域Ｚのうち、有効領域Ｙを外れた無効領域２７に相当する表面２９の周辺部分３１で水平距離ｘに関する高さｈの変化の度合いが乱れ、水平距離ｘに対する曲率半径ｒの値も有効領域Ｙの両側の周辺領域３１で乱れている。しかし、有効領域Ｙの部分においては、水平距離ｘの変化に応じて一定の曲率ｒを保っていることが分かる。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the surface of the second matching layer 15 of the ultrasonic probe 100 of the present embodiment is the entire region Z corresponding to the surface of the piezoelectric vibrator 30. Among them, the degree of change in the height h with respect to the horizontal distance x is disturbed in the peripheral portion 31 of the surface 29 corresponding to the invalid area 27 outside the effective area Y, and the value of the curvature radius r with respect to the horizontal distance x is also the value of the effective area Y. Disturbed in the peripheral regions 31 on both sides. However, it can be seen that in the portion of the effective area Y, a constant curvature r is maintained according to the change in the horizontal distance x.

なお、上記第３の実施の形態では、圧電振動子３０の幅Ｚに対する有効領域の幅Ｙを狭くするために、圧電振動子３０の表面側に形成される第２の電極層１７の形成領域を狭くしたが、本発明はこれに限らず、圧電振動子３０の裏面側、すなわち背面負荷材２側の第１の電極層１６の形成領域を狭くすることによっても、圧電振動子３０の幅Ｚに対する有効領域Ｙの幅を狭くすることができる。   In the third embodiment, the formation region of the second electrode layer 17 formed on the surface side of the piezoelectric vibrator 30 in order to reduce the width Y of the effective area with respect to the width Z of the piezoelectric vibrator 30. However, the present invention is not limited to this, and the width of the piezoelectric vibrator 30 can also be reduced by narrowing the formation area of the first electrode layer 16 on the back surface side of the piezoelectric vibrator 30, that is, the back load material 2 side. The width of the effective area Y with respect to Z can be reduced.

このように、本実施形態の超音波探触子１００は、圧電振動子３０に超音波の送受信に寄与しない無効領域２７を設けることで、背面負荷材２に熱可塑性の樹脂や軟質のフェライトゴムを使用することによって生じる、圧電振動子３０の表面における凹面の曲率形状の精度の低下を抑えることができ、アレイ間の超音波ビーム形状や焦点位置のばらつきを抑えることができる。   As described above, the ultrasonic probe 100 of the present embodiment is provided with the ineffective region 27 that does not contribute to transmission / reception of ultrasonic waves in the piezoelectric vibrator 30, so that a thermoplastic resin or soft ferrite rubber is provided on the back load material 2. Can reduce a decrease in accuracy of the concave curvature shape on the surface of the piezoelectric vibrator 30, and can suppress variations in the ultrasonic beam shape and focal position between the arrays.

（第４の実施形態）
次に、本発明の超音波探触子の製造方法を、本発明の第４の実施の形態として説明する。 (Fourth embodiment)
Next, a method for manufacturing an ultrasonic probe of the present invention will be described as a fourth embodiment of the present invention.

図７、図８は、本実施形態の超音波探触子の製造方法のそれぞれの課程を示す概略断面構成図である。   7 and 8 are schematic cross-sectional configuration diagrams showing respective processes of the method of manufacturing the ultrasonic probe of the present embodiment.

まず、図７（ａ）に示すように、圧電振動子１１の両面に、金スパッタにより第１の電極層１６と第２の電極層１７とを形成する。本実施形態では、第１の電極層１７が正電極層となり、第２の電極層１７が接地電極層となっている。   First, as shown in FIG. 7A, the first electrode layer 16 and the second electrode layer 17 are formed on both surfaces of the piezoelectric vibrator 11 by gold sputtering. In the present embodiment, the first electrode layer 17 is a positive electrode layer, and the second electrode layer 17 is a ground electrode layer.

次に、図７（ｂ）に示すように、例えばシリコン製のゴムシートから成るポリイミド基材に対して粘着性を有するフレキシブルケーブル固定用治具３２の上に載置された第１のフレキシブルケーブル１２の上に、圧電振動子１１を積層する。ここで、第１のフレキシブルケーブル１２は、電極パターン１２ａを上側として、圧電振動子１１の第１の電極層１６と電極パターン１２ａとが向かい合うように配置する。   Next, as shown in FIG. 7B, for example, a first flexible cable placed on a flexible cable fixing jig 32 having adhesiveness to a polyimide base material made of, for example, a silicon rubber sheet. A piezoelectric vibrator 11 is laminated on the top 12. Here, the first flexible cable 12 is arranged so that the first electrode layer 16 of the piezoelectric vibrator 11 and the electrode pattern 12a face each other with the electrode pattern 12a on the upper side.

第１のフレキシブルケーブル１２と圧電振動子１１とは、あらかじめ塗布してあった図示しない熱硬化型接着剤を、高圧力（一例として、４０ｇ／ｍｍ2）下で加熱して圧接、固着する。例えば、熱硬化型接着剤として、米国エポキシ・テクノロジー社の２液性エポキシ系接着剤３５３ＮＤ（商品名）を用いた場合には、標準硬化温度・時間は６０℃・９０分である。 The first flexible cable 12 and the piezoelectric vibrator 11 are pressure-bonded and fixed by heating a pre-applied thermosetting adhesive (not shown) under high pressure (for example, 40 g / mm 2 ). For example, when a two-part epoxy adhesive 353ND (trade name) manufactured by Epoxy Technology, Inc. is used as a thermosetting adhesive, the standard curing temperature / time is 60 ° C./90 minutes.

なお、本実施形態では、フレキシブルケーブル固定用治具３２と第１のフレキシブルケーブル１２とを直接積層する方法について説明したが、例えば、フレキシブルケーブル固定用治具３２と第１のフレキシブルケーブル１２との間に、背面負荷材２と同じ材質からなるプレートを介在させて、熱硬化型接着剤を介して、このプレートと第１のフレキシブルケーブル１２のベース部１２ｂとを圧接、固着することによって、プレートを積層体３のキャリアとして使用し、そのままプレートを積層体３ごと背面負荷材２の上面に積載固着するという方法も採用することができる。   In the present embodiment, the method of directly stacking the flexible cable fixing jig 32 and the first flexible cable 12 has been described. For example, the flexible cable fixing jig 32 and the first flexible cable 12 may be A plate made of the same material as that of the back load material 2 is interposed therebetween, and this plate and the base portion 12b of the first flexible cable 12 are pressed and fixed via a thermosetting adhesive. Can be used as a carrier for the laminate 3 and the plate can be stacked and fixed on the upper surface of the back load material 2 together with the laminate 3 as it is.

次に、圧電振動子１１に、その厚さ方向に平行な切り欠き１８を形成する。具体的には、図９（ａ）に示すように、ダイシングブレード３３を、圧電振動子１１の長手方向の一方の端部から他方の端部まで、例えば所定のピッチ０．１〜０．５ｍｍで矢印３４の方向にダイシングして、圧電振動子柱列を作る。なお、この時の切り欠き溝１８の幅は、約１０μｍから１００μｍである。   Next, the notch 18 parallel to the thickness direction is formed in the piezoelectric vibrator 11. Specifically, as shown in FIG. 9A, the dicing blade 33 is moved from one end to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 11, for example, a predetermined pitch of 0.1 to 0.5 mm. Then, dicing in the direction of the arrow 34 to make a piezoelectric vibrator column. At this time, the width of the notch groove 18 is about 10 μm to 100 μm.

ダイシングブレード３３によって、圧電振動子１１をダイシングする際には、圧電振動子１１の第１の電極層１６、または、第１のフレキシブルケーブル１２の電極パターン１２ａまでは切り込まずに、少なくとも第１のフレキシブルケーブル１２、または、第１のフレキシブルケーブル１２と第１の電極層１６とは、分割せずに残しておく。   When dicing the piezoelectric vibrator 11 with the dicing blade 33, the first electrode layer 16 of the piezoelectric vibrator 11 or the electrode pattern 12a of the first flexible cable 12 is not cut, but at least the first electrode layer 16 is cut. The flexible cable 12 or the first flexible cable 12 and the first electrode layer 16 are left without being divided.

次に、図７（ｄ）に示すように、形成された切り欠き溝１８に熱硬化型接着剤１９を流し込む。   Next, as shown in FIG. 7D, a thermosetting adhesive 19 is poured into the formed notch groove 18.

なお、上記第３の実施形態に示したように、圧電振動子１１の表面の端部近傍を無効領域２７とする場合には、圧電振動子１１の図７（ｄ）中の左右両端部から所定範囲（無効領域２７の範囲）にわたって、ダイシングブレード３３の切り込む高さを、電極層２７を切削除去する高さ３５に設定し、狭ピッチ（例えば、幅１０〜１００μｍのダイシングブレードを使用した場合は、１０μｍピッチなど）で矢印３４の方向に移動させると、圧電振動子１１表面の第２の電極層１８を、有効開口領域部分を残して無効領域２７部分のみ切削することが可能となる。   As shown in the third embodiment, when the vicinity of the end of the surface of the piezoelectric vibrator 11 is used as the invalid region 27, the left and right ends of the piezoelectric vibrator 11 in FIG. When the cutting height of the dicing blade 33 is set to a height 35 for cutting and removing the electrode layer 27 over a predetermined range (the range of the invalid region 27), and a narrow pitch (for example, a dicing blade having a width of 10 to 100 μm is used) Is moved in the direction of the arrow 34 at a pitch of 10 μm or the like, the second electrode layer 18 on the surface of the piezoelectric vibrator 11 can be cut only in the ineffective region 27 portion leaving the effective opening region portion.

次に、図８（ａ）に示すように、圧電振動子１１の第２の電極層１７上に、第２のフレキシブルケーブル１３を積層配置する。このとき、第２のフレキシブルケーブル１３は、電極パターン１３ａを圧電振動子１１の第２の電極層１７の側へ対向させ、第２のフレキシブルケーブル１３の電極パターン１３ａと、圧電振動子１１の第２の電極層１７とが接続されるようにする。   Next, as shown in FIG. 8A, the second flexible cable 13 is laminated on the second electrode layer 17 of the piezoelectric vibrator 11. At this time, the second flexible cable 13 makes the electrode pattern 13 a face the second electrode layer 17 side of the piezoelectric vibrator 11, and the electrode pattern 13 a of the second flexible cable 13 and the first pattern of the piezoelectric vibrator 11. The two electrode layers 17 are connected.

次に、第２のフレキシブルケーブル１３上に、図示しない熱硬化型接着剤を塗布し、その上に第１の整合層１４を載置する。また、第１の整合層１４の上に、さらに図示しない熱硬化型接着剤を介して、第２の整合層１５を積層載置する。   Next, a thermosetting adhesive (not shown) is applied onto the second flexible cable 13, and the first matching layer 14 is placed thereon. In addition, the second matching layer 15 is stacked on the first matching layer 14 via a thermosetting adhesive (not shown).

このようにすることで、第１のフレキシブルケーブル１２、圧電振動子１１、第２のフレキシブルケーブル１３、第１の整合層１４、第２の整合層１５が順次された積層体３が形成される。なお、この積層体３は、図８（ｂ）に示すように、フレキシブルケーブル固定用治具３２の上に載置されている状態となっている。このとき、積層体３は、図８（ｂ）に示すように、平面状となっている。   By doing in this way, the laminated body 3 in which the first flexible cable 12, the piezoelectric vibrator 11, the second flexible cable 13, the first matching layer 14, and the second matching layer 15 are sequentially formed is formed. . The laminate 3 is placed on a flexible cable fixing jig 32 as shown in FIG. At this time, the laminated body 3 is planar as shown in FIG.

次に、図示しない加圧装置等の上に背面負荷材２を載置し、背面負荷材２の上面の凹面部に熱硬化型接着剤３７を塗布する。この、背面負荷材２の上に、フレキシブルケーブル固定用治具３２から取り外された積層体３を載置する。このとき、図８（ｃ）に示すように、第１のフレキシブルケーブル１２のベース部１２ｂを、背面負荷材２側とする。   Next, the back load material 2 is placed on a pressure device or the like (not shown), and a thermosetting adhesive 37 is applied to the concave portion of the top surface of the back load material 2. On this back load material 2, the laminated body 3 removed from the flexible cable fixing jig 32 is placed. At this time, as shown in FIG.8 (c), let the base part 12b of the 1st flexible cable 12 be the back surface load material 2 side.

なお、前記したように、フレキシブルケーブル固定用治具３２と第１のフレキシブルケーブル１２との間に、背面負荷材２と同じ材料のプレートを備えている場合には、積層体３とプレートとを、背面負荷材２の上に載置することになる。   As described above, when the plate made of the same material as the back load material 2 is provided between the flexible cable fixing jig 32 and the first flexible cable 12, the laminate 3 and the plate are attached to each other. Then, it is placed on the back load material 2.

続いて、図示しない加圧装置に設けられている、上下動作自在な加圧板２１によって、積層体３を上方から押下する。   Subsequently, the stacked body 3 is pushed down from above by a pressure plate 21 that is provided in a pressure device (not shown) and can move up and down.

加圧板２１の下面（押圧面）の形状は、所定の曲率Ｒである凸形状を有する略蒲鉾形状を呈していて、積層体３は、均一な所定圧力Ａ（例えば４０ｇ／ｍｍ2、図７（ｂ）で示した工程と同じ圧力）で上方から押下される。そして、加圧板２１が積層体３を押下している状態で、熱硬化型接着剤の硬化を行う。具体的には、加圧板２１による押圧状態を維持したまま、熱硬化炉等に投入し、熱可塑性の材料が軟化する温度で所定時間（例えば、熱硬化型接着剤として、米国エポキシ・テクノロジー社の２液性エポキシ系接着剤３５３ＮＤ（商品名）を使用した場合は、９０度で６０分程度）の硬化処理を行う。 The shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate 21 has a substantially bowl shape having a convex shape with a predetermined curvature R, and the laminate 3 has a uniform predetermined pressure A (for example, 40 g / mm 2 , FIG. 7). At the same pressure as the step shown in (b)). Then, the thermosetting adhesive is cured while the pressure plate 21 is pressing the laminated body 3. Specifically, while maintaining the pressed state by the pressure plate 21, it is put into a thermosetting furnace or the like, and at a temperature at which the thermoplastic material is softened (for example, as a thermosetting adhesive, US Epoxy Technology Co., Ltd.). When the two-component epoxy adhesive 353ND (trade name) is used, a curing process of 90 degrees and about 60 minutes is performed.

この時、例えば第１の実施形態で説明したように、背面負荷材２が熱可塑性の材料でできている場合には、加圧板２１の押圧面に対応した凹形状に変形する。このため、圧電振動子１１の破損や、積層体３の各部材間に介在する図示しない接着層の厚さのばらつきによる、電気的接続不良や音響性能のばらつきを抑えることができる。   At this time, for example, as described in the first embodiment, when the back load material 2 is made of a thermoplastic material, the back load material 2 is deformed into a concave shape corresponding to the pressing surface of the pressure plate 21. For this reason, it is possible to suppress poor electrical connection and variation in acoustic performance due to the breakage of the piezoelectric vibrator 11 and the variation in the thickness of the adhesive layer (not shown) interposed between the members of the laminate 3.

熱硬化型接着剤が硬化したのち、加圧板２１による押圧を解放すれば、圧電振動子１１や、第１の整合層１４、第２の整合層の表面が所定の曲率の湾曲面を有する積層体３が、背面負荷材２の上に固着形成された状態となる。   If the pressure applied by the pressure plate 21 is released after the thermosetting adhesive is cured, the piezoelectric vibrator 11, the first matching layer 14, and the second matching layer have a curved surface with a predetermined curvature. The body 3 is fixedly formed on the back load material 2.

また、第２の実施形態で示した場合のように、背面負荷材２が軟性のフェライトゴムでできている場合には、加圧板２１で押圧された状態で、圧電振動子１１の接着剤を硬化することで、圧電振動子１１が所定の湾曲形状を保ったまま、所定の強度となる。   Further, as shown in the second embodiment, when the back load material 2 is made of soft ferrite rubber, the adhesive of the piezoelectric vibrator 11 is applied while being pressed by the pressure plate 21. By curing, the piezoelectric vibrator 11 has a predetermined strength while maintaining a predetermined curved shape.

最後に、第２のフレキシブルケーブル１３側より所定のピッチでダイシングを行い、圧電振動子１１を電気的に独立した複数のアレイ３８に分割する。なお、この時の切込み溝の幅ｐは、約１０μｍ〜１００μｍである。   Finally, dicing is performed at a predetermined pitch from the second flexible cable 13 side to divide the piezoelectric vibrator 11 into a plurality of electrically independent arrays 38. At this time, the width p of the cut groove is about 10 μm to 100 μm.

その後、第１のフレキシブルケーブル１２と、第２のフレキシブルケーブル１３の両側端部を、背面負荷材２の側面に沿うように折り曲げることで、図９に示す形状の超音波探触子１を得ることができる。   Thereafter, the both ends of the first flexible cable 12 and the second flexible cable 13 are bent along the side surface of the back load material 2 to obtain the ultrasonic probe 1 having the shape shown in FIG. be able to.

以上、図７から図９を用いて説明したとおり、本実施形態の超音波探触子の製造方法によれば、略蒲鉾形状を呈した加圧板２１のあらかじめ設定された凸形状の曲率Ｒに応じて積層体３を湾曲させることによって、圧電振動子１１で送受信が行われる超音波ビームを、振動素子の配列方向と直交する方向において集束させることが可能となり、音響レンズを用いることなく超音波ビームのフォーカスを行うことができる。   As described above with reference to FIGS. 7 to 9, according to the ultrasonic probe manufacturing method of the present embodiment, the predetermined convex curvature R of the pressure plate 21 having a substantially bowl shape is obtained. Accordingly, by bending the laminated body 3, it is possible to focus an ultrasonic beam transmitted and received by the piezoelectric vibrator 11 in a direction orthogonal to the arrangement direction of the vibration elements, and ultrasonic waves can be used without using an acoustic lens. The beam can be focused.

また、本実施形態の製造方法によれば、所定の曲率Ｒである凸形状の押圧面を有する加圧板２１により圧力を加え、積層体３を所定の曲率である凹形状に押圧変形し、相互の部材が密着した状態で各部材間に介在する接着剤の加熱硬化が行われる。このとき、熱可塑性の背面負荷材２を用いている場合には、接着剤を硬化させるための熱によって、背面負荷材２が加圧板２１の押圧面に対応した凹形状に変形するので、圧電振動子１１の破損を効果的に防止し、積層体３の各部材間に介在する接着層の厚さばらつきによる電気的接続不良や音響性能のばらつきを抑えることができる。   In addition, according to the manufacturing method of the present embodiment, pressure is applied by the pressure plate 21 having a convex pressing surface having a predetermined curvature R, and the laminate 3 is pressed and deformed into a concave shape having a predetermined curvature. The adhesive interposed between the members is heat-cured in a state where the members are in close contact with each other. At this time, when the thermoplastic back load material 2 is used, the back load material 2 is deformed into a concave shape corresponding to the pressing surface of the pressure plate 21 by heat for curing the adhesive. Damage to the vibrator 11 can be effectively prevented, and poor electrical connection and variations in acoustic performance due to variations in the thickness of the adhesive layer interposed between the members of the laminate 3 can be suppressed.

さらに、加圧板２１の下面（押圧面）凸形状の半径寸法を高精度に加工することで、背面負荷材２の上面凹面の形状として高い精度を必要としない。また、背面負荷材２上面の凹形状との中心軸と、加圧板２１の下面（押圧面）凸形状の中心軸とを高精度に合致させる必要もない。このため、超音波探触子の製造が容易、かつ、低コストのものとなる。   Furthermore, by processing the radial dimension of the convex shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate 21 with high accuracy, the shape of the concave surface on the upper surface of the back load material 2 does not require high accuracy. Further, it is not necessary to match the center axis of the concave shape on the upper surface of the back load material 2 with the center axis of the convex shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate 21 with high accuracy. For this reason, manufacture of an ultrasonic probe becomes easy and it becomes a low-cost thing.

さらにまた、加圧板の下面（押圧面）凸形状に応じて容易に超音波ビームの方向を決定することが可能になり、ビーム特性の改善が容易になる。   Furthermore, it is possible to easily determine the direction of the ultrasonic beam according to the convex shape of the lower surface (pressing surface) of the pressure plate, and the beam characteristics can be easily improved.

以上、本発明の超音波探触子とその製造方法について、全ての実施形態において、背面負荷材の上面を凹面形状とした場合を例にとって説明してきた。しかし、本発明の超音波探触子、および、その製造方法は、これに限られるものではなく、必要に応じて背面負荷材の上面を凸面形状としてもよい。   As described above, the ultrasonic probe and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described by taking, as an example, the case where the upper surface of the back load material has a concave shape in all the embodiments. However, the ultrasonic probe and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to this, and the upper surface of the back load material may have a convex shape as necessary.

また、上記各実施形態の説明では、圧電振動子が直線状に並んだリニア型の超音波探触子について説明を行ったが、その他のコンベックス型や、マトリックスアレイ型の超音波探触子についても、同様に本発明を実施することが可能である。   In the description of each of the above embodiments, a linear type ultrasonic probe in which piezoelectric vibrators are arranged in a straight line has been described. However, other convex type and matrix array type ultrasonic probes are also described. Similarly, the present invention can be implemented.

また、上記各実施形態では、圧電振動子を湾曲させるために圧電振動子の厚さよりも小さい深さの複数の切り欠き溝を形成する例について説明したが、この切り欠き溝で圧電振動子を完全に分断する形態、すなわち、切り欠き溝が圧電振動子の厚さと同じ深さであり、個々の振動子が完全に分離する形態であっても、本発明を同様に適用することで、高精度な曲面形状を有する超音波探触子を、低コストで実現することができる。   In each of the above embodiments, an example in which a plurality of cutout grooves having a depth smaller than the thickness of the piezoelectric vibrator is formed to bend the piezoelectric vibrator has been described. Even in a form that is completely divided, i.e., in which the notch groove has the same depth as the thickness of the piezoelectric vibrator and the individual vibrators are completely separated, by applying the present invention in the same manner, An ultrasonic probe having an accurate curved surface shape can be realized at low cost.

本発明は、超音波を被検者の体内に放射し、各体内組織の境界で反射する超音波から体内の画像を表示することのできる超音波診断装置に接続される超音波探触子において、高い精度での湾曲形状を有する圧電振動子を含む超音波探触子、および、その製造方法として利用可能である。   The present invention relates to an ultrasonic probe connected to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of emitting an ultrasonic wave into the body of a subject and displaying an internal image from the ultrasonic wave reflected at the boundary of each body tissue. The present invention can be used as an ultrasonic probe including a piezoelectric vibrator having a curved shape with high accuracy, and a method of manufacturing the same.

１ 超音波探触子
２ 背面負荷材
３ 積層体
１１ 圧電振動子
１２ 第１のフレキシブルケーブル
１３ 第２のフレキシブルケーブル
１４ 第１の整合層（音響整合層）
１５ 第２の整合層（音響整合層）
１６ 第１の電極層
１７ 第２の電極層
１８ 切り欠き溝
１９ 熱硬化型接着剤
２１ 加圧板
２７ 無効領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Back surface load material 3 Laminated body 11 Piezoelectric vibrator 12 1st flexible cable 13 2nd flexible cable 14 1st matching layer (acoustic matching layer)
15 Second matching layer (acoustic matching layer)
16 1st electrode layer 17 2nd electrode layer 18 Notch groove 19 Thermosetting adhesive 21 Pressure plate 27 Invalid area

Claims (5)

シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体が、
一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に固着された超音波探触子であって、
前記背面負荷材の前記上面が、前記積層体が載置された状態で前記所定の曲率の曲面に形成されたものであることを特徴とする超音波探触子。 A sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator having a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction, a sheet-like second flexible cable, and one or more acoustic matching layers are sequentially stacked. The laminated body is
An ultrasonic probe fixed to the upper surface of the back load material, which is a curved surface having a predetermined curvature in one direction,
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the upper surface of the back load material is formed on a curved surface having the predetermined curvature in a state where the laminated body is placed. 前記背面負荷材が熱可塑性を有する材料である請求項１に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the back load material is a material having thermoplasticity. 前記背面負荷材がフェライトゴムである請求項１に記載の超音波探触子。   The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the back load material is ferrite rubber. 前記圧電振動子と前記第１のフレキシブルケーブルとが、前記圧電振動子の裏面に形成された第１の電極層によって接続され、
前記圧電振動子と前記第２のフレキシブルケーブルとが、前記圧電振動子の表面に形成された第２の電極層によって接続されていて、
前記圧電振動子の前記表面および前記裏面の少なくともいずれか一方の面に、前記第１の電極層または前記第２の電極層が形成されていない無効領域を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波探触子。 The piezoelectric vibrator and the first flexible cable are connected by a first electrode layer formed on the back surface of the piezoelectric vibrator,
The piezoelectric vibrator and the second flexible cable are connected by a second electrode layer formed on the surface of the piezoelectric vibrator,
4. The device according to claim 1, further comprising: an ineffective region in which the first electrode layer or the second electrode layer is not formed on at least one of the front surface and the back surface of the piezoelectric vibrator. The ultrasonic probe according to item. シート状の第１のフレキシブルケーブルと、厚さ方向に平行な複数の切り欠き溝が形成された圧電振動子と、シート状の第２のフレキシブルケーブルと、一層以上の音響整合層とが順次積層された積層体を形成する積層工程と、
一方向に所定の曲率を有する曲面である、背面負荷材の上面に前記積層体を載置し、前記積層体の上方より、所定形状の押圧面を有する加圧板により圧力を加えて、前記積層体と前記背面負荷材の前記上面とを、前記加圧板の前記所定形状に倣った形状とする変形工程と、
前記変形工程での形状を維持したまま前記圧電振動子の前記切り欠き溝内に充填された接着剤を硬化させるとともに、前記積層体と前記背面負荷材とを接着固定する接着工程とを有することを特徴とする超音波探触子の製造方法。 A sheet-like first flexible cable, a piezoelectric vibrator having a plurality of cutout grooves parallel to the thickness direction, a sheet-like second flexible cable, and one or more acoustic matching layers are sequentially stacked. A laminating step of forming a laminated body,
The laminated body is placed on the upper surface of the back load material, which is a curved surface having a predetermined curvature in one direction, and pressure is applied from above the laminated body by a pressure plate having a pressing surface of a predetermined shape, A deforming step in which the body and the upper surface of the back load material are shaped according to the predetermined shape of the pressure plate;
An adhesive step of curing the adhesive filled in the notch groove of the piezoelectric vibrator while maintaining the shape in the deformation step, and adhering and fixing the laminate and the back load material. A method of manufacturing an ultrasonic probe characterized by the above.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014512899A (en) * 2011-03-17 2014-05-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Highly porous acoustic support with high thermal conductivity for ultrasonic transducer arrays
KR20170099833A (en) * 2014-09-02 2017-09-01 에사오테 에스.피.에이. Ultrasound probe with optimized thermal management
CN113509199A (en) * 2021-03-29 2021-10-19 聚融医疗科技(杭州)有限公司 Curvature-adjustable probe in use process and preparation method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014512899A (en) * 2011-03-17 2014-05-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Highly porous acoustic support with high thermal conductivity for ultrasonic transducer arrays
US9943287B2 (en) 2011-03-17 2018-04-17 Koninklijke Philips N.V. High porosity acoustic backing with high thermal conductivity for ultrasound transducer array
KR20170099833A (en) * 2014-09-02 2017-09-01 에사오테 에스.피.에이. Ultrasound probe with optimized thermal management
JP2017527375A (en) * 2014-09-02 2017-09-21 エサオテ ソシエタ ペル アチオニ Ultrasonic probe with optimized thermal management
KR102303916B1 (en) 2014-09-02 2021-09-23 에사오테 에스.피.에이. Ultrasound probe with optimized thermal management
CN113509199A (en) * 2021-03-29 2021-10-19 聚融医疗科技(杭州)有限公司 Curvature-adjustable probe in use process and preparation method thereof
CN113509199B (en) * 2021-03-29 2023-08-29 聚融医疗科技(杭州)有限公司 Probe with adjustable curvature in use and preparation method thereof

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