JP4364096B2 - 超音波振動子 - Google Patents
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Description
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フレームの材料として、耐熱性が良く、加工性が良く、かつ外形が崩れないPPE(ポリフェニルエーテル:Poly Phenyl Ether)を用いることにより、残留応力による不具合の発生を防止して、分割した圧電素子を高精度に配列させて良好な超音波画像を得られる信頼性および強度の高い超音波振動子を提供することを目的にしている。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の超音波振動子は、硬質な層を含む音響整合層と、上記音響整合層より長さ寸法が短く、上記硬質な層の所定位置に固定配置され、上記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される圧電体と、上記分割された上記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、上記圧電素子から突出する上記音響整合層の上記圧電素子を配置した面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる、繊維強化型熱硬化性PPE(ポリフェニルエーテル)からなる振動子形状形成部材とを備えることを特徴とする。
また、本発明の超音波振動子は、上記絶縁部材が、円形形状であることが望ましい。
また、本発明の超音波振動子は、上記絶縁部材が、略部分円筒形形状であることが望ましい。
図1は、超音波振動子を示す斜視図である。
図1に示すように本実施の形態の超音波振動子1は、ラジアルアレイ型に構成したものであり、音響整合層2と、後述する圧電素子と、バッキング材3と、円筒状に形成した振動子形状形成部材4とで主に構成されている。
図2及び図3に示すように、上記超音波振動子1は、中心側より順にバッキング材3、圧電素子5及び基板7、第1音響整合層2a、第2音響整合層2bを配置して構成されている。
(1)音響整合層2を形成する工程
図8は、音響整合層を形成する部材を説明する図であり、図9は、音響接合層を説明する図である。
(2)第1積層体を形成する工程
図10は、第1積層体を形成する部材を説明する図であり、図11は、第1積層体を説明する図である。
(3)第2積層体を形成する工程
図12は、第2積層体を形成する部材を説明する図であり、図13は、第2積層体を説明する図である。
(4)基板の導電パターン7aと圧電セラミック13の一面側電極5aとを電気的に接続する工程
図14は、基板の導電パターンと圧電セラミックの一面側電極とを電気的に接続する工程を説明する図である。
(5)圧電セラミック13を複数の圧電素子5に分割する工程
図15は、分割溝を形成して圧電セラミックを圧電素子に分割している状態を示す図であり、図16は、所定数の分割溝を形成した第2積層体を示す図であり、図17は、複数の圧電素子を設けた第2積層体を変形させた状態を示す図である。
(6)円筒状ユニット23を形成する工程
図18は、円筒状の振動子ユニットを形成する部材を説明する図であり、図19は、第1音響整合層に振動子形状形成部材を配置した状態を説明する図であり、図20は、基板に振動子形状形成部材を配置した状態を説明する図である。
なお、上述の実施の形態においては、振動子形状形成部として繊維強化型熱硬化性PPEを用いたが、振動子形状形成部材としては一般的な硬質部材を用い、さらにその外側に超音波振動子を絶縁するための部材として振動子形状形成部と同一形状の繊維強化型熱硬化性PPEを用いた絶縁部材を用意しても良い。
1a ラジアル型超音波振動子
1b コンベックス型超音波振動子
2 音響整合層
2a 第1音響整合層
2b 第2音響整合層
3 バッキング材
4 振動子形状形成部材
4a 導電部
4A 振動子形状形成部材
4B 振動子形状形成部材
4C 振動子形状形成部材
4D 振動子形状形成部材
4E 振動子形状形成部材
5 圧電素子
5a 一面側電極
5b 他面側電極
6 グランド電極
7 基板
7a 導電パターン
8 導電部材
11 溝
12 導電部材
13 圧電セラミック
14 導電膜部
15 分割溝
21 第1積層体
22 第2積層体
22a 第2積層体
22b 第2積層体
22c 第2積層体
23 円筒状ユニット
31a 振動子形状形成部材
31b 振動子形状形成部材
31c 振動子形状形成部材
31d 振動子形状形成部材
32a 絶縁部材
32b 絶縁部材
Claims (14)
- 硬質な層を含む音響整合層と、
前記音響整合層より長さ寸法が短く、前記硬質な層の所定位置に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される圧電体と、
前記分割された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層の前記圧電素子を配置した面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる、繊維強化型熱硬化性PPE(ポリフェニルエーテル)からなる振動子形状形成部材と、
を備えることを特徴とする超音波振動子。 - 硬質な層を含む音響整合層と、
前記音響整合層より長さ寸法が短く、前記硬質な層の所定位置に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される圧電体と、
前記分割された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層の前記圧電素子を配置した面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる硬質な振動子形状形成部材と、
前記振動子形状形成部材の外側に配置され、導体部と外部とを電気的に絶縁する繊維強化型熱硬化性PPEからなる絶縁部材と、
を備えることを特徴とする超音波振動子。 - 少なくとも硬質な第1音響整合層及び軟質な第2音響整合層を積層して形成した音響整合層と、
前記音響整合層より長さ寸法が短く、前記第1音響整合層面の所定位置に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される圧電体と、
前記分割された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層を構成する第1音響整合層面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる、繊維強化型熱硬化性PPEからなる振動子形状形成部材と、
を備えることを特徴とする超音波振動子。 - 少なくとも硬質な第1音響整合層及び軟質な第2音響整合層を積層して形成した音響整合層と、
前記音響整合層より長さ寸法が短く、前記第1音響整合層面の所定位置に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される圧電体と、
前記分割された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層を構成する第1音響整合層面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる硬質な振動子形状形成部材と、
前記振動子形状形成部材の外側に配置され、導体部と外部とを電気的に絶縁する繊維強化型熱硬化性PPEからなる絶縁部材と、
を備えることを特徴とする超音波振動子。 - 前記圧電素子は、前記切断手段によって前記第1音響整合層に固定配置された圧電体の表面から第1音響整合層を通過して前記第2音響整合層に至る所定間隔の分割溝を設けて形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の超音波振動子。
- 前記振動子形状形成部材は、円形形状であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の超音波振動子。
- 前記絶縁部材は、円形形状であることを特徴とする請求項2または4に記載の超音波振動子。
- 前記振動子形状形成部材は、略部分円筒形形状であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の超音波振動子。
- 前記絶縁部材は、略部分円筒形形状であることを特徴とする請求項2または4に記載の超音波振動子。
- 硬質な層を含む音響整合層と、
前記音響整合層を構成する硬質な層の所定位置に前記音響整合層の一部が突出する位置関係に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される両平面部に一面側電極及び他面側電極をそれぞれ設けた圧電体と、
分割形成された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層の前記圧電素子を配置した面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる、繊維強化型熱硬化性PPEからなる振動子形状形成部材と、
を備え、
前記音響整合層の端部側所定位置に、前記圧電体に平行で、前記圧電体の平面部に設けた電極に対向する所定幅の帯状導電材料を設ける一方、前記振動子形状形成部材に前記圧電体から延出配置された導電材料に対向配置される導電部を設けたことを特徴とする超音波振動子。 - 硬質な層を含む音響整合層と、
前記音響整合層を構成する硬質な層の所定位置に前記音響整合層の一部が突出する位置関係に固定配置され、前記固定配置された状態で切断手段によって複数の圧電素子に分割される両平面部に一面側電極及び他面側電極をそれぞれ設けた圧電体と、
分割形成された前記圧電素子の表面を内周面側に配置した状態で、前記圧電素子から突出する前記音響整合層の前記圧電素子を配置した面に固定配置されて、複数の圧電素子を所定形状に配列させる硬質な振動子形状形成部材と、
前記振動子形状形成部材の外側に配置され、導体部と外部とを電気的に絶縁する繊維強化型熱硬化性PPEからなる絶縁部材と、
を備え、
前記音響整合層の端部側所定位置に、前記圧電体に平行で、前記圧電体の平面部に設けた電極に対向する所定幅の帯状導電材料を設ける一方、前記振動子形状形成部材に前記圧電体から延出配置された導電材料に対向配置される導電部を設けたことを特徴とする超音波振動子。 - 前記圧電体の平面部に設けた電極と前記音響整合層に設けた帯状の導電材料との電気的導通、或いは前記導電材料と前記振動子形状形成部材の導電部との電気的導通の少なくとも一方を接触によって行うことを特徴とする請求項10または11に記載の超音波振動子。
- 前記圧電体の平面部に設けた電極と前記音響整合層に設けた帯状の導電材料との電気的導通、或いは前記導電材料と前記振動子形状形成部材の導電部との電気的導通の少なくとも一方を導電部材を介して行うことを特徴とする請求項10または11に記載の超音波振動子。
- 前記導電部材は、金属ロウ部材、導電性接着剤、導電性塗料或いは導体被膜であることを特徴とする請求項13に記載の超音波振動子。
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