JP2013123150A - Piezoelectric device and ultrasonic probe - Google Patents
Piezoelectric device and ultrasonic probe Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013123150A JP2013123150A JP2011271023A JP2011271023A JP2013123150A JP 2013123150 A JP2013123150 A JP 2013123150A JP 2011271023 A JP2011271023 A JP 2011271023A JP 2011271023 A JP2011271023 A JP 2011271023A JP 2013123150 A JP2013123150 A JP 2013123150A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- substrate
- electrodes
- electrode
- cells
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電デバイスおよび超音波探触子に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric device and an ultrasonic probe.
超音波診断装置は、非侵襲で内部組織の観察ができ、又、リアルタイムで観察ができるといった特徴を有するため、診断への応用場面が益々増加している。この超音波診断装置の超音波として、例えば基板にＰＺＴなどの圧電部材を形成したユニモルフ構造の圧電セルを太鼓状に振動させて超音波の送受信を行なうｐＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer）が知られている。 The ultrasonic diagnostic apparatus has features such as non-invasive observation of internal tissues and real-time observation, and therefore, the number of applications for diagnosis is increasing. As an ultrasonic wave of this ultrasonic diagnostic apparatus, for example, a pMUT (Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer) that transmits and receives ultrasonic waves by vibrating a piezoelectric cell of a unimorph structure in which a piezoelectric member such as PZT is formed on a substrate in a drum shape is known. Yes.
このようなｐＭＵＴの超音波探触子は、バルクＰＺＴをダイシングにより分割したものに比し、周波数帯域を広くすることができ、微細化して高解像度とすることができるとともに、３次元画像を取得するための圧電セル（振動子）の２次元配列化に適しており、また、小型薄型化が可能であるために超音波内視鏡への応用に適している等の利点を有する。このようなｐＭＵＴの超音波探触子において、１次元配列の振動子では、取得できる画像が断層画像であるため、操作による偽陰性の危険性があることから、操作者（医師、超音波診断技師）の熟練度が要求される。このような課題を軽減するため、３次元画像を取得できる２次元配列の超音波探触子のニーズは高い。 Such an ultrasonic probe of pMUT can widen the frequency band, can be miniaturized to have a high resolution, and can acquire a three-dimensional image as compared with a bulk PZT divided by dicing. This is suitable for two-dimensional arrangement of piezoelectric cells (vibrators) for the purpose, and has an advantage that it is suitable for application to an ultrasonic endoscope because it can be reduced in size and thickness. In such an ultrasonic probe of pMUT, since an image that can be acquired is a tomographic image with a one-dimensional array of transducers, there is a risk of false negatives due to the operation. Engineers' skill is required. In order to alleviate such problems, there is a high need for a two-dimensional array of ultrasonic probes capable of acquiring a three-dimensional image.
又、ｐＭＵＴセルは、厚さ数ミクロンの薄膜ＰＺＴの厚さ方向の両面に電極を配置する構成にすると、低い電圧で大きな電界強度を印加可能となり、低い電圧で大きな音圧を得ることができる。ところが受信時には、電極間隔が小さいことから、応力に対して得られる電圧が小さい。超音波診断においては、安全性のため体内に入れられる超音波の強度は規定されているため、受信感度を送信音圧で補うことはできない。従って、高画質の画像を得るためには、所定の受信感度を確保する必要がある。この課題を補うために、複数の圧電セルを直列接続することで、数倍の電圧感度を得ることが可能となり、送信感度（単位電圧当たりの音圧値）は低下するが電圧を上げることで対応が可能である。 In addition, when the pMUT cell is configured such that electrodes are disposed on both sides in the thickness direction of a thin film PZT having a thickness of several microns, a large electric field strength can be applied at a low voltage, and a large sound pressure can be obtained at a low voltage. . However, at the time of reception, since the electrode interval is small, the voltage obtained with respect to the stress is small. In the ultrasonic diagnosis, the intensity of the ultrasonic wave that is put into the body is defined for safety, and therefore the reception sensitivity cannot be supplemented by the transmission sound pressure. Therefore, in order to obtain a high-quality image, it is necessary to ensure a predetermined reception sensitivity. To compensate for this problem, it is possible to obtain several times the voltage sensitivity by connecting a plurality of piezoelectric cells in series, and the transmission sensitivity (sound pressure value per unit voltage) decreases, but the voltage increases. Correspondence is possible.
このような圧電セル間を直列接続するものとして、例えば特許文献１に加速度センサが提案されている。このものは、例えば図１１に示すように薄板状の圧電部材１０１と前記圧電部材１０１の厚さ方向の一方面である下面に配設された第１電極（下部電極）１０２及び前記厚さ方向の他方面である上面に配設された第２電極（上部電極）１０３とを、基板１０４に設けた薄肉領域に配設することによって複数の圧電セル１００を備えたものとし、又、各圧電セル１００の第２電極１０３と第１電極１０２とを、絶縁層（ＴＥＯＳ）１０５を介して、圧電部材１０１の上面から側面を伝わせるようにした電極間接続部１０３ａにより接続することにより、複数の圧電セル１００を互いに直列接続したものである。このようにして圧電セル１００を互いに直列接続することで、圧電部材１０１の歪みに対して大きな検出電圧を得ることができるようにしている。
For example, Patent Document 1 proposes an acceleration sensor for connecting such piezoelectric cells in series. For example, as shown in FIG. 11, a thin plate-like
しかしながら、例えば電極を成膜によって形成する場合、圧電部材１０１の上面に較べて側面や上面と側面との境界角部には、電極材料がつき難く、側面に電極間接続部１０３ａを形成し難い。そのため、圧電部材１０１の側面や境界角部で接続不良を起こすおそれがある。また、その場合において、接続不良を防止するために電極を厚くすると圧電セル１００が変形し難くなる等、性能に影響を及ぼすおそれがあるという問題点がある。
However, when the electrodes are formed by film formation, for example, compared to the upper surface of the
又、第１電極を第２電極に接続するためのスペースが必要であり、圧電セル同士のピッチを小さくすることができず、単位面積当たりの検出感度が低下するという問題点もある。 In addition, a space for connecting the first electrode to the second electrode is required, the pitch between the piezoelectric cells cannot be reduced, and there is a problem that the detection sensitivity per unit area is lowered.
本発明は、大きな検出電圧を得ることができ、しかも、接続不良を起こすおそれの少ない圧電デバイスおよび超音波探触子の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric device and an ultrasonic probe that can obtain a large detection voltage and are less likely to cause a connection failure.
本発明の一態様に係る圧電デバイスは、板状の圧電部材と、前記圧電部材の厚さ方向の一方面に配設された複数の第１電極と、前記圧電部材の厚さ方向の他方面に配設され前記複数の第１電極とそれぞれ対となる複数の第２電極とを備え、前記一対の第１および第２電極とその間にある前記圧電部材とを有するものから１個の圧電セルが構成される圧電デバイスであって、前記複数の圧電セルは、接続元と接続先とは分極方向が逆であって、前記第１電極同士又は前記第２電極同士を互いに接続することで直列接続されていることを特徴とする。 A piezoelectric device according to an aspect of the present invention includes a plate-shaped piezoelectric member, a plurality of first electrodes disposed on one surface in the thickness direction of the piezoelectric member, and the other surface in the thickness direction of the piezoelectric member. One piezoelectric cell comprising a plurality of first electrodes disposed in a pair and a plurality of second electrodes each paired with the pair of first and second electrodes and the piezoelectric member therebetween. The plurality of piezoelectric cells have a polarization direction opposite to that of a connection source and a connection destination, and are connected in series by connecting the first electrodes or the second electrodes to each other. It is connected.
この構成によれば、複数の圧電セルが直列接続されているため、圧電セルが受けた負荷に対して高い電圧が得られ、高感度なものにできる。 According to this configuration, since the plurality of piezoelectric cells are connected in series, a high voltage can be obtained with respect to the load received by the piezoelectric cell, and the sensitivity can be increased.
又、その際、圧電部材の厚さ方向の一方面に配設された第１電極同士を接続し、又は、前記圧電部材の厚さ方向の他方面に配設された第２電極同士を接続するため、例えば第２電極同士を接続する電極間接続部を圧電部材の他方面と同じ平面上に形成して圧電部材同士に跨がるようにして第２電極同士を接続でき、従来のように圧電部材の他方面となる上面から側面を伝わせるようにして形成しなくてもよいものにできる。これにより、電極を成膜によって形成し難い圧電部材の側面等に形成せずに済みその側面で接続不良を起こすおそれの少ないものにできる。 At that time, the first electrodes arranged on one surface in the thickness direction of the piezoelectric member are connected to each other, or the second electrodes arranged on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric member are connected to each other. Therefore, for example, the interelectrode connecting portion for connecting the second electrodes can be formed on the same plane as the other surface of the piezoelectric member, and the second electrodes can be connected so as to straddle the piezoelectric members. It is possible to avoid the formation of the piezoelectric member by forming the side surface from the upper surface serving as the other surface of the piezoelectric member. Thereby, it is not necessary to form the electrode on the side surface of the piezoelectric member that is difficult to form by film formation, and it is possible to reduce the possibility of poor connection on the side surface.
又、電極間接続部を、圧電部材の上面から側面を伝わせるようにして圧電部材同士間に形成しなくてもよいため、隣接する圧電セル同士のピッチ間隔を、絶縁破壊しない程度に小さくでき、圧電セルのピッチ間隔を小さくでき、単位面積当たりの検出感度を向上できる。 In addition, since the interelectrode connecting portion does not have to be formed between the piezoelectric members so as to be transmitted from the upper surface of the piezoelectric member to each other, the pitch interval between adjacent piezoelectric cells can be made small enough not to cause dielectric breakdown. The pitch interval of the piezoelectric cells can be reduced, and the detection sensitivity per unit area can be improved.
他の一態様では、前記圧電デバイスにおいて、厚さが他の領域より薄い複数の薄肉領域を持つ基板を備え、前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに分割され、即ち、前記圧電部材は、前記複数の一対の第１および第２電極間に配置された複数から構成され、前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、前記第２電極同士を互いに接続した第２電極間接続部は、空中配線であることを特徴とする。 In another aspect, the piezoelectric device includes a substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions, and the plurality of piezoelectric cells are formed in the thin regions of the substrate, respectively. The piezoelectric members of the piezoelectric cell are divided from each other, that is, the piezoelectric member is composed of a plurality of the first and second electrodes disposed between the plurality of pairs of first and second electrodes, and the first electrode is bonded to the substrate. The second inter-electrode connecting portion that is arranged so as to connect the second electrodes to each other is an aerial wiring.
この構成によれば、第２電極間接続部は空中配線であるため、各圧電セルが撓み変形する際に、第２電極間接続部がその変形の抵抗になるおそれの少ないものにでき、各圧電セルを円滑に撓み変形させることができる。 According to this configuration, since the second inter-electrode connecting portion is an aerial wiring, when each piezoelectric cell is bent and deformed, the second inter-electrode connecting portion can be less likely to become a resistance to the deformation. The piezoelectric cell can be smoothly bent and deformed.
他の一態様では、前記圧電デバイスにおいて、厚さが他の領域より薄い複数の薄肉領域を持つ基板を備え、前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに分割され、前記圧電部材同士の間に、絶縁材料からなる絶縁部材が配設され、前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、前記第２電極同士を接続した第２電極間接続部は、前記基板と当該第２電極間接続部との間に前記絶縁部材が介在するようにして配設されていることを特徴とする。 In another aspect, the piezoelectric device includes a substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions, and the plurality of piezoelectric cells are formed in the thin regions of the substrate, respectively. The piezoelectric members of the piezoelectric cell are divided from each other, an insulating member made of an insulating material is disposed between the piezoelectric members, and the first electrode is disposed so as to be bonded to the substrate. The second interelectrode connecting portion connecting the two electrodes is arranged such that the insulating member is interposed between the substrate and the second interelectrode connecting portion.
この構成によれば、絶縁部材が基板と第２電極間接続部との間に介在するため、各圧電セルの撓み変形に際して、第２電極同士を接続した第２電極間接続部が絶縁部材によって過度の力を受けずに済み、第２電極間接続部が破壊するおそれの少ないものにできる。 According to this configuration, since the insulating member is interposed between the substrate and the second interelectrode connecting portion, the second interelectrode connecting portion connecting the second electrodes is formed by the insulating member when the piezoelectric cells are bent and deformed. It is not necessary to receive an excessive force, and the second interelectrode connection portion is less likely to be broken.
他の一態様では、前記圧電デバイスにおいて、厚さが他の領域より薄い複数の薄肉領域を持つ基板を備え、前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに接合され、前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、前記第２電極同士を接続した第２電極間接続部は、前記基板と当該第２電極間接続部との間に前記圧電部材が介在するようにして配設されていることを特徴とする。 In another aspect, the piezoelectric device includes a substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions, and the plurality of piezoelectric cells are formed in the thin regions of the substrate, respectively. The piezoelectric members of the piezoelectric cell are bonded to each other, the first electrode is disposed to be bonded to the substrate, and the second interelectrode connecting portion connecting the second electrodes is connected to the substrate and the first electrode. The piezoelectric member is disposed so as to be interposed between two electrode connecting portions.
この構成によれば、圧電部材が基板と第２電極間接続部との間に介在するため、各圧電セルの撓み変形に際して、第２電極同士を接続した第２電極間接続部が圧電部材によって過度の力を受けずに済み、第２電極間接続部が破壊するおそれの少ないものにできる。 According to this configuration, since the piezoelectric member is interposed between the substrate and the second interelectrode connecting portion, the second interelectrode connecting portion connecting the second electrodes is deformed by the piezoelectric member when the piezoelectric cells are bent and deformed. It is not necessary to receive an excessive force, and the second interelectrode connection portion is less likely to be broken.
又、製造に際しては、絶縁部材を不要にでき、製作容易なものにできるとともに、低コストで製作できる。 Further, when manufacturing, an insulating member can be eliminated, the manufacturing can be made easily, and the manufacturing can be made at low cost.
他の一態様では、前記圧電デバイスにおいて、前記薄肉領域は、前記他の領域に全周が囲まれるようにして形成され、前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記薄肉領域に形成されてダイヤフラムを構成していることを特徴とする。 In another aspect, in the piezoelectric device, the thin region is formed so as to be surrounded by the other region, and each of the plurality of piezoelectric cells is formed in the thin region to form a diaphragm. It is characterized by comprising.
この構成によれば、送受信感度を高めることができ、超音波探触子に適したものにできる。 According to this configuration, the transmission / reception sensitivity can be increased, and it can be made suitable for an ultrasound probe.
又、本発明の超音波探触子は、上述の何れかに記載の圧電デバイスを備える。 Moreover, the ultrasonic probe of the present invention includes any one of the piezoelectric devices described above.
この構成によれば、受信感度を高めることができ、高画質な画像をうることができる超音波探触子にできる。 According to this configuration, it is possible to increase the reception sensitivity and to obtain an ultrasonic probe capable of obtaining a high-quality image.
本発明の圧電デバイスおよび超音波探触子は、大きな検出電圧を得ることができ、しかも、接続不良を起こすおそれの少ないものである。 The piezoelectric device and the ultrasonic probe of the present invention can obtain a large detection voltage and are less likely to cause a connection failure.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の超音波探触子を有する超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、第１実施形態の超音波探触子を有する超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、第１実施形態の超音波探触子の構成を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus having the ultrasonic probe according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the ultrasonic probe according to the first embodiment.
この実施形態における超音波診断装置Ｓは、図１に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（第１超音波信号）を送信すると共に、この第１超音波信号に基づく被検体内から来た超音波（第２超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内から来た第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基いて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus S in this embodiment transmits an ultrasonic wave (first ultrasonic signal) to a subject such as a living body (not shown) and transmits the ultrasonic wave to the first ultrasonic signal. The
この第１超音波信号に基づく被検体内から来た超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不整合によって被検体内で第１超音波信号が反射した反射波（エコー）だけでなく、例えば微小気泡（マイクロバブル）等の超音波造影剤（コントラスト剤）が用いられている場合には、第１超音波信号に基いて超音波造影剤の微小気泡で生成される超音波もある。超音波造影剤では、超音波の照射を受けると、超音波造影剤の微小気泡は、共振もしくは共鳴し、さらに一定の閾値以上の音圧では崩壊、消失する。超音波造影剤では、微小気泡の共振によって、あるいは微小気泡の崩壊、消失によって、超音波が生じている。 The ultrasonic waves coming from within the subject based on the first ultrasonic signal are not only reflected waves (echoes) reflected from the first ultrasonic signal in the subject due to acoustic impedance mismatches in the subject, for example, When an ultrasonic contrast agent (contrast agent) such as microbubbles is used, there is also an ultrasonic wave generated by the microbubbles of the ultrasonic contrast agent based on the first ultrasonic signal. When an ultrasonic contrast agent is irradiated with ultrasonic waves, the microbubbles of the ultrasonic contrast agent resonate or resonate, and further collapse or disappear at a sound pressure above a certain threshold. In the ultrasonic contrast agent, ultrasonic waves are generated by resonance of microbubbles or by collapse or disappearance of microbubbles.
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、制御部１６とを備えて構成されている。
For example, as shown in FIG. 2, the ultrasonic diagnostic apparatus main body 1 includes an
操作入力部１１は、例えば、診断開始等を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するための装置であり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。
The
送信部１２は、例えば制御部１６からの制御信号を超音波探触子２に送信する。受信部１３は、例えば超音波探触子２から送られてくる受信信号を受信して画像処理部１４へ出力する。
For example, the
画像処理部１４は、制御部１６の制御に従って、受信部１３で受信された、第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号における所定の周波数成分に基いて被検体内の内部状態を表す画像（超音波画像）を形成する回路である。前記所定の周波数成分は、例えば、基本波成分、ならびに、例えば２次高調波成分、３次高調波成分および４次高調波成分等の高調波成分を挙げることができる。画像処理部１４は、複数の周波数成分を用いて超音波画像を形成するように構成されてもよい。画像処理部１４は、例えば、受信部１３の出力に基いて被検体の超音波画像を生成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）、および、表示部１５に超音波画像を表示すべく、前記ＤＳＰで処理された信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換するディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）等を備えて構成される。前記ＤＳＰは、例えば、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路およびカラーモード処理回路等を備え、いわゆるＢモード画像、ドプラ画像およびカラーモード画像の生成が可能とされている。
The
表示部１５は、制御部１６の制御に従って、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する装置である。表示部１５は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
The
制御部１６は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら超音波探触子２、操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。
The
超音波探触子（超音波プローブ、トランスデューサ）２は、図３に示すように探触子本体４と、探触子本体４に設けられ超音波の送受信を行なう超音波送受信部（圧電デバイス）５とを備えている。尚、図３のＸ方向を前方側、Ｙ方向を後方側として説明する。後述の図５（ｂ）、図８（ｂ）において同じである。
As shown in FIG. 3, the ultrasonic probe (ultrasonic probe, transducer) 2 includes a probe
探触子本体４は、前端に設けられた被覆層４１と、後端側に設けられた信号処理回路部４２と、被覆層４１と信号処理回路部４２との間に配設されたバッキング材層４３とを備えている。
The
被覆層４１は、診断に際して、例えば被検体としての生体と当接し、その当接に際し不快感を与えることがないものであって、人体との音響整合をとるために音響インピーダンスが人体に近いシリコーンゴム等から形成されている。
For example, the covering
バッキング材層４３は、超音波送受信部５に発生する不要振動を減衰する等の役割を果たす。
The
信号処理回路部４２は、ケーブル３を介して超音波診断装置Ｓと接続されているとともに、超音波送信用のパルス信号の生成、或いは、受信パルス信号の処理などを行なう。
The signal
詳しくは、制御部１６の制御に従って、上記送信部１２から送られてくる電気信号の送信信号を供給して超音波送受信部５に第１超音波信号を発生させる。例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。この信号処理回路部４２で生成された駆動信号は、後述の複数の圧電セル６（図５参照）それぞれに対し適宜に遅延時間を個別に設定した、パルス状の複数の信号であり、圧電セル６のそれぞれに供給される。この複数の駆動信号によっては、各圧電セル６から放射された超音波の位相が特定方向（特定方位）（あるいは、特定の送信フォーカス点）において一致し、その特定方向にメインビームを形成した送信ビームの第１超音波信号を発生する。
Specifically, under the control of the
又、信号処理回路部４２は、制御部１６の制御に従って、超音波送受信部５から電気信号の受信信号を受信し処理する。そして、送信時の送信ビームの形成と同様に、受信時もいわゆる整相加算することによって受信ビームが形成されてよい。すなわち、圧電セル６それぞれから出力される複数の出力信号に対し適宜に遅延時間を個別に設定し、これら遅延された複数の出力信号を加算することによって、各出力信号の位相が特定方向（特定方位、あるいは、特定の受信フォーカス点）において一致し、その特定方向にメインビームが形成される。このような場合において、例えば、前記増幅器で増幅された各出力信号が入力される受信ビームフォーマ等も備えてよい。尚、この信号処理回路部４２は、超音波診断装置本体１に設けるようにしてもよく、適宜変更できる。
Further, the signal
超音波送受信部５は、探触子本体４の被覆層４１とバッキング材層４３との間に配設されている。この実施形態の超音波送受信部５は、図４及び図５に示すように基板８と、基板８に形成された複数の圧電セル６ａ〜６ｄとを備えている。
The ultrasonic transmission /
基板８は、第１基板８１と、第１基板８１の前面全体に配設された第２基板８２とを備えている。
The
第１基板８１は、この実施形態では、シリコン製の板状体から構成されている。この第１基板８１には、図４に示すように、左右方向及び上下方向に配列された複数の円形状の貫通孔８１ａが設けられている。各貫通孔８１ａは、図５に示すように第１基板８１の前面から後面に貫通するようにして形成されている。
In this embodiment, the
第２基板８２は、この実施形態では、絶縁性の物質、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）或いは窒化シリコン（ＳｉＮ）から構成され、第１基板８１よりも厚さの薄い薄板状（この実施形態では、２μｍ程度の厚さ）のものから構成されている。
In this embodiment, the
そして、この第２基板８２は、図５（ｂ）に示すように第１基板８１の前面の全体に積層されるようにして貫通孔８１ａ夫々を前方側から覆うように配設されている。これにより、基板８は、貫通孔８１ａの前方側に第２基板８２により形成された円形状の薄肉領域８３と、その薄肉領域８３の全周を囲むようにして第１基板８１及び第２基板８２とにより形成され上記薄肉領域８３よりも厚さの厚い厚肉領域８４とから構成されている。
The
圧電セルは、上記各薄肉領域８３に形成されている。この実施形態では、図４に示すように第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄの４つ（２点鎖線で囲んだ４つ）で１つの単素子６６が構成され、そして、このようにして構成される単素子６６が複数、左右上下に２次元的に配列されている。これらの単素子６６は、夫々、同一構成を採っている。以下に、１つの単素子６６について、図４、図５に基いて説明する。
The piezoelectric cell is formed in each
４つの第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄは、夫々、上述の薄肉領域８３を構成した第２基板８２と、薄板円形状の圧電部材６２と、圧電部材６２の後面（一方面）に配設され第２基板８２の前面に接合された円形状の第１電極６３と、圧電部材６２の前面（他方面）に配設され上記第１電極６３とで一対をなす円形状の第２電極６４とから構成されており、これらにより、第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄは、夫々、ダイヤフラムを構成している。
The four first to fourth
圧電部材６２は、圧電材料から構成されている。この実施形態では、圧電部材６２は、ＰＺＴから構成されている。尚、圧電部材６２は、ＰＺＴから構成されるものに限らず、例えば圧電部材を、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム［Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３］、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、ＰＺＮ−ＰＴおよびＰＭＮ−ＰＴ等から構成することもでき、適宜変更できる。
The
又、この実施形態の圧電部材６２は、第１基板８１の貫通孔８１ａと同程度の大きさで、厚さが２μｍ程度の円板状のものから構成されている。
In addition, the
又、この実施形態では、第１圧電セル６ａの圧電部材６２は、分極方向Ｐ１が前方向きとなるように設定され、第２圧電セル６ｂの圧電部材６２は、分極方向Ｐ２が上記第１圧電セル６ａの圧電部材６２の分極方向Ｐ１とは逆向きの後方向きとなるように設定されている。又、第３圧電セル６ｃの圧電部材６２は、分極方向（図示せず）が上記第２圧電セル６ｂの圧電部材６２の分極方向Ｐ２と逆向き（第１圧電セル６ａの圧電部材６２の分極方向Ｐ１と同じ向き）の前方向きとなるように設定され、第４圧電セル６ｄの圧電部材６２は、分極方向が上記第３圧電セル６ｃの圧電部材６２の分極方向とは逆向き（第２圧電セル６ａの圧電部材６２の分極方向Ｐ２と同じ向き）の後方向きとなるように設定されている。
Further, in this embodiment, the
第１電極６３と第２電極６４とは、金又は白金等から構成されている。第１圧電セル６ａの第１電極６３は、第１引き出し部６５ａに接続されて引き出されている。又、第４圧電セル６ｄの第１電極６３は、第２引き出し部６５ｂに接続されて引き出されている。
The
又、第２圧電セル６ｂの第１電極６３と第３圧電セル６ｃの第１電極６３とは、図５（ａ）に示すように第１電極間接続部６６ａにより接続されている。
Further, the
一方、第１圧電セル６ａの第２電極６４と第２圧電セル６ｂの第２電極６４とは、第２電極間接続部６６ｂにより接続されている。又、第３圧電セル６ｃの第２電極６４と第４圧電セル６ｄの第２電極６４とは、第２電極間接続部６６ｃにより接続されている。
On the other hand, the
又、第２電極６４同士を接続した上記第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃは、図５（ｂ）に示すように第２基板８２から前方側に所定距離を持ってその第２基板８２と略平行に延ばされて空中配線とされている。従って、第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃと第２基板８２との間に、空間部６７が形成されており、第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃは、第２基板８２及び圧電部材６２の側面と非接触とされている。
Further, the second
そして、この状態で、第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄに順次に直列接続された状態になっており、第１引き出し部６５ａと第２引き出し部６５ｂとに給電されると、第１引き出し部６５ａと第２引き出し部６５ｂとの間に電圧が印加されるようになっている。
In this state, the first
又、この実施形態では、複数の素子６６は、上記第１引き出し部６５ａの夫々から延設された素子接続配線（図示せず）によって独立に接続されている。
In this embodiment, the plurality of
このように構成される超音波送受信部５は、この実施形態では、次のようにして形成されている。
In this embodiment, the ultrasonic transmission /
基板８として、ＳｉＯ２酸化膜（厚さ２μm）が両面に付いたＳｉ基板（厚さ２００μm）を用いる。このＳｉ基板が第１基板８１を構成し、前面側のＳｉＯ２酸化膜が第２基板８２を構成する。
As the
後面のＳｉＯ２上にレジストを塗布し、露光、現像を行い、貫通孔８１ａ用のレジストパターンを得る。そして、レジストをマスクパターンとして、ＳｉＯ２層を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置でドライエッチング（ＣＨＦ３ガス）し、レジストで保護されていないＳｉＯ２層を除去しておく。
A resist is applied onto the rear SiO 2 , and exposure and development are performed to obtain a resist pattern for the through
次に、ＳｉＯ２酸化膜が付いている前面にチタン（厚さ２０ｎｍ）、白金（厚さ１００ｎｍ）をスパッタで成膜する。チタンは密着層で、白金が第１電極６３、第１電極間接続部６６ａ、第１引き出し部６５ａ及び第２引き出し部６５ｂとなるものである。
Next, titanium (thickness 20 nm) and platinum (
その後、その白金上にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電部材６２をスパッタで６００度の温度で成膜する（厚さ２μm）。成膜した膜は圧電特性が得られるペロブスカイト層の（１１１）に配向している。
Thereafter, a
そして、その圧電部材６２の前面にウェットエッチングでパターニングするためのレジストパターンを形成する。そして、フッ硝酸で圧電部材６２をウェットエッチングして、パターンを形成する。
Then, a resist pattern for patterning by wet etching is formed on the front surface of the
その後、レジストを塗布し、露光、現像を行い、チタン、白金のエッチングを、上記レジストをマスクにして行うようにして、第１電極６３、第１電極間接続部６６ａ、第１引き出し部６５ａ及び第２引き出し部６５ｂのパターニングを行う。
Thereafter, a resist is applied, exposure and development are performed, and titanium and platinum are etched using the resist as a mask, so that the
次に、絶縁部材としての樹脂材をスプレーコーターにより凹凸面とならないよう均一に充填塗布する。そして、アッシング装置により圧電部材６２の表面が出るまで樹脂材の表面を除去、もしくは圧電部材６２の表面が出るようマスク、露光、現像する。
Next, a resin material as an insulating member is uniformly filled and applied by a spray coater so as not to become an uneven surface. Then, the surface of the resin material is removed by the ashing device until the surface of the
次に、その圧電部材６２の前面上にスパッタでクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を０．２μｍの厚さで成膜する。クロムは密着層で、金が第２電極６４及び第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃとなるものである。そして、その表面上にレジストを塗布し、露光、現像を行い、クロムと金のエッチングを上記レジストをマスクにして行うようにして、第２電極６４及び第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃのパターニングを行う。
Next, chromium (Cr) and gold (Au) are deposited on the front surface of the
次に、第１基板８１の後面のＳｉＯ２酸化膜のパターンをマスクに第１基板８１をＩＣＰエッチング装置のボッシュプロセスで深堀加工して直径５０μmの貫通孔８１ａを左右上下に形成する。これにより、直径５０μmのダイヤフラムからなり第１電極間接続部６６ａ及び第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃを介して接続された４つの第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄで構成された単素子６６が複数、左右上下に２次元的に配列したものを得ることができる。
Next, using the SiO 2 oxide film pattern on the rear surface of the
又、前面側の樹脂をアッシングにより除去する。これにより、第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃは、空中配線となる。
Also, the resin on the front side is removed by ashing. As a result, the second
又、第１引き出し部６５ａと第２引き出し部６５ｂと間に、数Ｖ／ｕｍ以上の電界がかかるように電圧を印加することにより、第１圧電セル６ａの圧電部材６２の分極方向Ｐ１を前方向きに、第２圧電セル６ｂの圧電部材６２の分極方向Ｐ２を後方向きに、又、第３圧電セル６ｃの圧電部材６２の分極方向を前方向きに、第４圧電セル６ｄの圧電部材６２の分極方向を後方向きにする。
Further, by applying a voltage so that an electric field of several V / um or more is applied between the
以上により、直列接続された４つの第１圧電セル６ａ〜第４圧電セル６ｄからなる単素子６６を、複数、形成できる。
As described above, a plurality of
尚、上記実施形態では、圧電部材６２間の樹脂材は除去したが、除去せずに樹脂材を有したものとしてもよい。樹脂材を配設しておけば、各圧電セルの撓み変形に際して、第２電極６４同士を接続した第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃが樹脂材によって過度の力を受けずに済み、第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃが破壊するおそれの少ないものにできる。
In the above embodiment, the resin material between the
この樹脂材としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やポリイミド樹脂といった感光性樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、合成ゴム等の圧電部材６２よりヤング率が小さく、且つ電気的に絶縁特性を有する材料であり、樹脂材は圧電部材６２と同じ厚さで形成される。
This resin material is a material having a Young's modulus smaller than that of the
以上のように構成された超音波探触子を有する超音波診断装置Ｓで診断する場合、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御に従い、信号処理回路部４２で超音波送信用のパルス信号が生成される。
When diagnosing with the ultrasound diagnostic apparatus S having the ultrasound probe configured as described above, for example, when an instruction to start diagnosis is input from the
この生成されたパルス信号は、超音波送受信部５の複数（４つ）の圧電セル６ａ〜６ｄからなる単素子６６ごとに所定の遅延時間でパルス電圧を、第１引き出し部６５ａと第２引き出し部６５ｂとの間に印加して、圧電部材６２の厚さ方向に電界を生じさせる。
The generated pulse signal is a pulse voltage with a predetermined delay time for each
この電界により、各圧電セル６ａ〜６ｄの圧電部材６２が歪み、その歪により、各圧電セル６ａ〜６ｄは、厚さ方向である前後方向の前方側に太鼓状に撓み変形する。その際、第２電極６４同士を接続した第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃが空中配線とされているため、その第２電極間接続部６６ｂ、６６ｃが、各圧電セル６が撓み変形する際の変形抵抗になるおそれの少ないものにでき、各圧電セル６を円滑に撓み変形させ得るものにできる。
Due to this electric field, the
そして、各圧電セル６ａ〜６ｄが撓み変形し、その共振特性（共振周波数と減衰特性）に応じた振動が加振され、パルス状の超音波が生体内へ発信される。アレイの各単素子６６の位相を所定量ずらすことで、超音波ビームをフォーカシング、ステアリング（方向制御）し、必要領域を３次元状に走査する。生体内では、超音波は減衰しながら伝わり、音響インピーダンスの差が生じている部位で反射が起こり、超音波探触子２へ帰還する。
And each
戻った超音波により各圧電セル６ａ〜６ｄは振動し、それに伴う圧電部材６２の歪みに応じて第１電極６３及び第２電極６４に電荷が発生する。その際、１つの単素子６６を構成した４つの圧電セル６ａ〜６ｄが直列接続されているため、高い電圧が得られ、高感度なものにできる。
The
そして、信号処理回路部４２で処理され、画像処理部１４へ出力され、画像処理部１４は、制御部１６の制御によって、受信された受信信号に基いて、送信から受信までの時間により被検体までの距離が、素子間の時間差により被検体の方向が、夫々検出され、被検体の超音波画像を生成する。さらに、画像処理部１４では、フィルタ法によって受信信号から高調波成分が抽出され、この抽出された高調波成分に基いてハーモニックイメージング技術を用いて被検体内部の内部状態の超音波画像が生成される。また例えば、画像処理部１４では、位相反転法（パルスインバージョン法）によって受信信号から高調波成分が抽出され、この抽出された高調波成分に基いてハーモニックイメージング技術を用いて被検体内部の内部状態の超音波画像が生成される。そして、表示部１５は、制御部１６の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する。
Then, the signal is processed by the signal
尚、上記第１実施形態では、４つの圧電セルで１つの単素子を構成したが、１つの単素子を構成する圧電セルの数は、２以上であればよく、特に限定されない。 In the first embodiment, one single element is constituted by four piezoelectric cells. However, the number of piezoelectric cells constituting one single element is not particularly limited as long as it is two or more.
例えば、図６に示すように、第１圧電セル２０６ａ〜第１０圧電セル２０６ｊの１０個（図６で２点鎖線で囲んだ１０個）で１つの単素子６６を構成し、このようにして構成される単素子６６が複数、左右に１次元的に配列されたものとしてもよい。
For example, as shown in FIG. 6, one
詳しくは、第１圧電セル２０６ａ〜第１０圧電セル２０６ｊの圧電部材２６２の分極方向が、第１圧電セル２０６ａ〜第１０圧電セル２０６ｊにかけて交互に前方向きと後方向きとの逆向きになるように設定する。
Specifically, the polarization directions of the
そして、図７に示すように第２圧電セル２０６ｂと第３圧電セル２０６ｃ、第４圧電セル２０６ｄと第５圧電セル２０６ｅ、第６圧電セル２０６ｆと第７圧電セル２０６ｇ、第８圧電セル２０６ｈと第９圧電セル２０６ｉの第１電極２６３同士が、第１電極間接続部６６ｂ〜２６６ｄにより接続する。
As shown in FIG. 7, the second
一方、第１圧電セル２０６ａと第２圧電セル２０６ｂ、第３圧電セル２０６ｃと第４圧電セル２０６ｄ、第５圧電セル２０６ｅと第６圧電セル２０６ｆ、第７圧電セル２０６ｇと第１０圧電セル２０６ｊの第２電極２６４同士が、第２電極間接続部２６６ｅ〜２６６ｉにより接続されている。
On the other hand, the first
このようにして、１つの単素子６６を構成した第１圧電セル２０６ａ〜第１０圧電セル２０６ｊが直列に接続されたものとする。
In this way, it is assumed that the first
次に、第２実施形態の超音波探触子について、図８に基いて説明する。この第２実施形態の超音波探触子における超音波送受信部３０５も、先の第１実施形態のものと同様に、基板３０８と、基板３０８の薄肉領域３８３に形成された複数の圧電セル３０６ａ〜３０６ｄとを備えている。基板３０８は、先の第１実施形態のものと同構成を採っており、第１基板３８１と、第２基板３８２とからなる。
Next, an ultrasonic probe according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Similarly to the first embodiment, the ultrasonic transmission /
圧電セル３０６ａ〜３０６ｄにおける圧電部材３６２は、互いに接合されている。この実施形態では、圧電部材３６２は、基板３０８の第２基板３８２の前面の略全体に配設されており、４つの圧電部材３６２全体が接合されている。
The
又、各圧電部材３６２は、基板３０８の薄肉領域３８３における中心部に対応する部分に、円形状の圧電部材用孔３６２ａを備えている。
Each
圧電セル３０６ａ〜３０６ｄにおける第１電極３６３は、先の第１実施形態のものと同構成を採っている。圧電セル３０６ａ〜３０６ｄにおける第２電極３６４も、先の第１実施形態のものと同様に、基板３０８の各薄肉領域３８３における各圧電部材３６２の前面に配設されている。ただし、この第２実施形態における第２電極３６４は、各圧電部材３６２の圧電部材用孔３６２ａに対応する部分に円形状の電極用孔３６４ａを備えている。
The
又、第２電極３６４同士を接続した第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃは、圧電部材３６２の前面に接合されるようにして配設されている。従って、この第２実施形態では、第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃと基板３０８の第２基板３８２との間に、圧電部材３６２が配設されている。その他は、先の第１実施形態のものと同構成を採っている。
The second
この第２実施形態の超音波送受信部３０５は、次のようにして形成されている。
The ultrasonic transmission /
基板３０８として、ＳｉＯ２酸化膜（厚さ２μm）が両面に付いたＳｉ基板（厚さ２００μm）を用いる。このＳｉ基板が第１基板３８１を構成し、前面側のＳｉＯ２酸化膜が第２基板３８２を構成する。
As the
後面のＳｉＯ２上にレジストを塗布し、露光、現像を行い、貫通孔３８１ａ用のレジストパターンを得る。そして、レジストをマスクパターンとして、ＳｉＯ２層を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置でドライエッチング（ＣＨＦ３ガス）し、レジストで保護されていないＳｉＯ２層を除去しておく。
A resist is applied onto the rear surface SiO 2 , and exposure and development are performed to obtain a resist pattern for the through
次に、ＳｉＯ２酸化膜が付いている前面にチタン（厚さ２０ｎｍ）、白金（厚さ１００ｎｍ）をスパッタで成膜する。チタンは密着層で、白金が第１電極３６３、第１電極間接続部３６６ａ、第１引き出し部３６５ａ及び第２引き出し部３６５ｂとなるものである。
Next, titanium (thickness 20 nm) and platinum (
その後、レジストを塗布し、露光、現像を行い、チタン、白金のエッチングを、上記レジストをマスクにして行うようにして、第１電極３６３、第１電極間接続部３６６ａ、第１引き出し部３６５ａ及び第２引き出し部３６５ｂのパターニングを行う。
Thereafter, a resist is applied, exposure and development are performed, and titanium and platinum are etched using the resist as a mask, so that the
次に、その表面（前面）全体にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電部材３６２をスパッタで６００度の温度で成膜する（厚さ２μm）。成膜した膜は圧電特性が得られるペロブスカイト層の（１１１）に配向している。
Next, a
そして、その圧電部材３６２の表面にスパッタでクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を０．２μｍの厚さで成膜する。クロムは密着層で、金が第２電極３６４及び第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃとなるものである。
Then, chromium (Cr) and gold (Au) are formed on the surface of the
又、その表面上にレジストを塗布し、露光、現像を行い、クロムと金のエッチングを上記レジストをマスクにして行うようにして、第２電極３６４及び第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃのパターニングを行う。
Further, a resist is applied on the surface, exposure and development are performed, and chromium and gold etching is performed using the resist as a mask to pattern the
その後、圧電部材３６２の表面をウェットエッチングでパターニングするためのレジストパターンを形成する。そして、フッ硝酸で圧電部材３６２をウェットエッチングして、パターンを形成する。
Thereafter, a resist pattern for patterning the surface of the
次に、第１基板３８１の後面（裏面）のＳｉＯ２酸化膜のパターンをマスクに第１基板３８１をＩＣＰエッチング装置のボッシュプロセスで深堀加工して直径５０μmの貫通孔３８１ａを左右上下に形成する。これにより、直径５０μmのダイヤフラムからなり第１電極間接続部３６６ａ及び第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃを介して接続された４つの第１圧電セル３０６ａ〜第４圧電セル３０６ｄで構成された単素子が複数、左右上下に２次元的に配列したものを得ることができる。
Next, using the pattern of the SiO 2 oxide film on the rear surface (back surface) of the
このように構成された第２実施形態においては、第２電極３６４同士を接続した第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃは、その第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃと第２基板３８２との間に圧電部材３６２が介在されるようにして配設されているため、圧電セル３０６ａ〜３０６ｄの撓み変形に際して第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃが圧電部材３６２によって過度の力を受けずに済み、第２電極間接続部３６６ｂ、３６６ｃが破壊するおそれの少ないものにできる。
In the second embodiment configured as described above, the second
又、製造に際しては、先の第１実施形態のように絶縁部材としての樹脂材を不要にでき、製作容易なものにできるとともに、低コストで製作できる。尚、上記第２実施形態では、各圧電部材３６２に圧電部材用孔３６２ａを形成するとともに、第２電極３６４に電極用孔３６４ａを形成したが、これらの孔を設けないものとしてもよい。ただし、これらの孔を設けたものでは、設けないものに較べて、圧電セル３０６ａ〜３０６ｄが撓み変形し易くなるので、これらの孔を設けておくのが好ましい。
Further, in manufacturing, a resin material as an insulating member can be made unnecessary as in the first embodiment, which can be easily manufactured and can be manufactured at low cost. In the second embodiment, the
尚、上記実施形態では、本発明の圧電デバイスは、超音波探触子の超音波送受信部として使用されたが、超音波探触子に用いられる形態のものに限らず、例えば加速度センサやエネルギハーベスタ（振動発電デバイス）としても使用できる。 In the above-described embodiment, the piezoelectric device of the present invention is used as an ultrasonic transmission / reception unit of an ultrasonic probe. However, the piezoelectric device is not limited to the form used for an ultrasonic probe, and for example, an acceleration sensor or energy It can also be used as a harvester (vibration power generation device).
以下に、本発明の圧電デバイスを加速度センサ４００とした一実施形態について、図９、図１０に基いて説明する。この加速度センサ４００は、第１基板４８１と第２基板４８２とを備えた基板４０８と、第２基板４８２上に形成された複数の圧電セル４０６ａ〜４０６ｊとを備えたものから構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the piezoelectric device of the present invention is an
第２基板４８２は、第１基板４８１よりも薄い薄板状のものから構成されている。そして、第２基板４８２の基端側は、第１基板４８１に支持され、第２基板４８２の先端側が基板４０８の薄肉領域を形成している。
The
複数の圧電セル４０６ａ〜４０６ｊは、矩形状のものから構成され、第１基板４８１の長手方向及び幅方向に並列されている。又、第１圧電セル４０６ａ〜第１０圧電セル４０６ｊの圧電部材４６２の分極方向Ｐが、第１圧電セル４０６ａ〜第１０圧電セル４０６ｊにかけて交互に逆向きになるように設定されている。
The plurality of
そして、第２圧電セル４０６ｂと第３圧電セル４０６ｃ、第４圧電セル４０６ｄと第５圧電セル４０６ｅ、第６圧電セル４０６ｆと第７圧電セル４０６ｇ、第８圧電セル４０６ｈと第９圧電セル４０６ｉの第１電極４６３同士が、第１電極間接続部４６６ａ〜４６６ｄにより接続されている。
The second
一方、第１圧電セル４０６ａと第４圧電セル４０６ｂ、第３圧電セル４０６ｃと第４圧電セル４０６ｄ、第５圧電セル４０６ｅと第６圧電セル４０６ｆ、第７圧電セル４０６ｇと第１０圧電セル４０６ｊの第２電極３６４同士が、第２電極間接続部４６６ｅ〜４６６ｈにより接続されている。
On the other hand, the first
このようにして１０個（複数）の第１圧電セル４０６ａ〜第１０圧電セル４０６ｊが直列に接続されている。
In this way, ten (plural) first to tenth
そして、第２基板４８２に外部からの負荷がかかって第２基板４８２が撓むと、その撓みに応じて第１圧電セル４０６ａ〜第１０圧電セル４０６ｊの夫々の圧電部材４６２が歪む。そして、その歪みに応じて第１圧電セル４０６ａ〜第１０圧電セル４０６ｊの夫々の第１電極４６３及び第２電極４６４に電荷が発生するようになっている。
Then, when an external load is applied to the
そして、例えば加速度センサ４００と接続された図示しない加速度装置の信号処理回路部で処理され、電荷に関するデータに基いて外部からの負荷を検出する。
Then, for example, processing is performed by a signal processing circuit unit of an acceleration device (not shown) connected to the
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
５、３０５、４００ 超音波送受信部（圧電デバイス）
６ａ〜６ｄ、２０６ａ〜２０６ｊ、３０６ａ〜３０６ｄ、４０６ａ〜４０６ｊ 圧電セル
６２、２６２、３６２、４６２ 圧電部材
６３、２６３、３６３、４６３ 第１電極
６４、２６４、３６４、４６４ 第２電極
６６ａ、２６６ａ〜２６６ｄ、４６６ａ〜４６６ｄ 第１電極間接続部
６６ｂ、６６ｃ、２６６ｅ〜２６６ｉ、３６６ｂ、３６６ｃ、４６６ｅ〜４６６ｈ 第２電極間接続部
Ｓ 超音波診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic apparatus
6a to 6d, 206a to 206j, 306a to 306d, 406a to
Claims (6)
前記複数の圧電セルは、接続元と接続先とは分極方向が逆であって、前記第１電極同士又は前記第２電極同士を互いに接続することで直列接続されていることを特徴とする圧電デバイス。 A plate-like piezoelectric member; a plurality of first electrodes disposed on one surface in the thickness direction of the piezoelectric member; and the plurality of first electrodes disposed on the other surface in the thickness direction of the piezoelectric member; A piezoelectric device comprising a plurality of second electrodes each paired, wherein one piezoelectric cell is configured from the pair of first and second electrodes and the piezoelectric member disposed therebetween,
The plurality of piezoelectric cells are connected in series by connecting the first electrodes or the second electrodes to each other, the polarization directions of the connection source and the connection destination being opposite to each other. device.
前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、
前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに分割され、
前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、
前記第２電極同士を互いに接続した第２電極間接続部は、空中配線であることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。 A substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions,
Each of the plurality of piezoelectric cells is formed in each thin region of the substrate,
The piezoelectric members of the plurality of piezoelectric cells are divided from each other,
The first electrode is disposed to be bonded to the substrate;
2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the second inter-electrode connecting portion connecting the second electrodes to each other is an aerial wiring.
前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、
前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに分割され、
前記圧電部材同士の間に、絶縁材料からなる絶縁部材が配設され、
前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、
前記第２電極同士を接続した第２電極間接続部は、前記基板と当該電極間接続部との間に前記絶縁部材が介在するようにして配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電デバイス。 A substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions,
Each of the plurality of piezoelectric cells is formed in each thin region of the substrate,
The piezoelectric members of the plurality of piezoelectric cells are divided from each other,
An insulating member made of an insulating material is disposed between the piezoelectric members,
The first electrode is disposed to be bonded to the substrate;
2. The second inter-electrode connecting portion that connects the second electrodes is disposed such that the insulating member is interposed between the substrate and the inter-electrode connecting portion. Or the piezoelectric device of 2.
前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記基板の各薄肉領域に形成され、
前記複数の圧電セルの圧電部材は、互いに接合され、
前記第１電極は、前記基板に接合するように配設され、
前記第２電極同士を接続した第２電極間接続部は、前記基板と当該電極間接続部との間に前記圧電部材が介在するようにして配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電デバイス。 A substrate having a plurality of thin regions whose thickness is thinner than other regions,
Each of the plurality of piezoelectric cells is formed in each thin region of the substrate,
The piezoelectric members of the plurality of piezoelectric cells are joined together,
The first electrode is disposed to be bonded to the substrate;
2. The second inter-electrode connecting portion connecting the second electrodes is disposed such that the piezoelectric member is interposed between the substrate and the inter-electrode connecting portion. Or the piezoelectric device of 2.
前記複数の圧電セルは、それぞれ、前記薄肉領域に形成されてダイヤフラムを構成していることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の圧電デバイス。 The thin region is formed so that the entire circumference is surrounded by the other region,
5. The piezoelectric device according to claim 2, wherein each of the plurality of piezoelectric cells forms a diaphragm by being formed in the thin region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011271023A JP2013123150A (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Piezoelectric device and ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011271023A JP2013123150A (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Piezoelectric device and ultrasonic probe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013123150A true JP2013123150A (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48774886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011271023A Pending JP2013123150A (en) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Piezoelectric device and ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013123150A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017141996A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | コニカミノルタ株式会社 | Method for producing piezoelectric element, and piezoelectric element |
| WO2018163963A1 (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 京セラ株式会社 | Ultrasound sensor and ultrasound sensor device |
| JP2019165307A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 京セラ株式会社 | Ultrasonic sensor |
| JP2020501473A (en) * | 2016-12-04 | 2020-01-16 | イーエックスオー イメージング インコーポレイテッド | Imaging device with piezoelectric transducer |
| US11313717B2 (en) | 2018-04-11 | 2022-04-26 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers |
| US11387402B2 (en) * | 2019-08-28 | 2022-07-12 | Signal Solutions, Llc | Piezoelectric sensor assembly |
| US11794209B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-24 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11819881B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-11-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US11951512B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-04-09 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US12000728B2 (en) | 2021-08-05 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Asymmetrical ultrasound transducer array |
-
2011
- 2011-12-12 JP JP2011271023A patent/JP2013123150A/en active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11623247B2 (en) | 2016-02-08 | 2023-04-11 | Konica Minolta, Inc. | Method for producing piezoelectric element, and piezoelectric element |
| CN108701754A (en) * | 2016-02-18 | 2018-10-23 | 柯尼卡美能达株式会社 | The manufacturing method and piezoelectric element of piezoelectric element |
| JPWO2017141996A1 (en) * | 2016-02-18 | 2018-12-06 | コニカミノルタ株式会社 | Method for manufacturing piezoelectric element and piezoelectric element |
| WO2017141996A1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | コニカミノルタ株式会社 | Method for producing piezoelectric element, and piezoelectric element |
| JP7108625B2 (en) | 2016-12-04 | 2022-07-28 | イーエックスオー イメージング インコーポレイテッド | Imaging device with piezoelectric transducer |
| US11986350B2 (en) | 2016-12-04 | 2024-05-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transducers |
| EP4199539A1 (en) * | 2016-12-04 | 2023-06-21 | Exo Imaging Inc. | Imaging devices having piezoelectric transducers |
| JP2020501473A (en) * | 2016-12-04 | 2020-01-16 | イーエックスオー イメージング インコーポレイテッド | Imaging device with piezoelectric transducer |
| JPWO2018163963A1 (en) * | 2017-03-09 | 2019-12-26 | 京セラ株式会社 | Ultrasonic sensor and ultrasonic sensor device |
| WO2018163963A1 (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-13 | 京セラ株式会社 | Ultrasound sensor and ultrasound sensor device |
| JP2019165307A (en) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 京セラ株式会社 | Ultrasonic sensor |
| US11313717B2 (en) | 2018-04-11 | 2022-04-26 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers |
| US11774280B2 (en) | 2018-04-11 | 2023-10-03 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers |
| US11387402B2 (en) * | 2019-08-28 | 2022-07-12 | Signal Solutions, Llc | Piezoelectric sensor assembly |
| US11794209B2 (en) | 2019-09-12 | 2023-10-24 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11998950B2 (en) | 2020-09-11 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Increased MUT coupling efficiency and bandwidth via edge groove, virtual pivots, and free boundaries |
| US11819881B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-11-21 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US11951512B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-04-09 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US11975360B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-05-07 | Exo Imaging, Inc. | Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics |
| US12000728B2 (en) | 2021-08-05 | 2024-06-04 | Exo Imaging, Inc. | Asymmetrical ultrasound transducer array |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013123150A (en) | Piezoelectric device and ultrasonic probe | |
| JP5659564B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP5935870B2 (en) | Piezoelectric device, ultrasonic probe, droplet discharge apparatus, and method for manufacturing piezoelectric device | |
| JP5560928B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| EP1810619B1 (en) | Capacitive ultrasonic transducer and endo cavity ultrasonic diagnosis system using the same | |
| KR101915255B1 (en) | Method of manufacturing the ultrasonic probe and the ultrasonic probe | |
| JP2012015680A (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnosis apparatus | |
| JP5708444B2 (en) | Piezoelectric device, ultrasonic probe, and method of manufacturing piezoelectric device | |
| EP3546073B1 (en) | Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus | |
| JP6763731B2 (en) | Ultrasonic transducer, its manufacturing method and ultrasonic imaging device | |
| JP2013146478A (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP5682762B2 (en) | Piezoelectric device and ultrasonic probe | |
| JP5776542B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic inspection device | |
| JP5468564B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP5637960B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method | |
| JP7127554B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP2010136807A (en) | Method of manufacturing ultrasonic probe and ultrasonic probe | |
| CN111107947B (en) | Ultrasonic transducer apparatus and control method thereof | |
| JP2007288397A (en) | Ultrasonic probe | |
| JP2021153293A (en) | Electromechanical conversion element, ultrasonic transducer, ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic device, and method for manufacturing electromechanical conversion element | |
| JP2007289283A (en) | Ultrasonic probe | |
| JP5530994B2 (en) | Ultrasonic probe and manufacturing method thereof |