JP6729298B2 - 超音波探触子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波探触子およびその製造方法に関する。

超音波探触子は、一般に、ケースと、当該ケースの一端に保持されている超音波トランスデューサと、上記ケースの他端から上記ケース内に挿入されているケーブルとを有する。上記ケーブルは、通常、上記ケース内において、接続部を介して超音波トランスデューサと電気的に接続されている。また、上記ケース内には、種々の目的でモールド材などの充填物が充填されている。

このような超音波探触子としては、例えば、中空金属材が混入されている防水用のモールド材がケース内に充填されている超音波探触子、ケースの材料の熱抵抗よりも低い熱抵抗を有する材料（熱ドレイン）をケース内に有する超音波探触子、および、高熱伝導率および高電気絶縁性を有するモールド部材がケース内に充填されている超音波探触子、が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００６−２０４６２２号公報 特開２０１４−２１７５２９号公報 特開昭５９−１６４０４５号公報

上記充填物は、一般に、エポキシ樹脂などの硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物で構成される。当該硬化性樹脂組成物は、ポッティング材とも言われ、ポッティング材には、液状の樹脂組成物が知られている。液状のポッティング材は、液体を収容可能であれば如何なる形状の部位にも充填することが可能であり、この点で汎用性に優れているが、その一方で、上記超音波探触子における上記充填物の材料として用いる場合には、以下に示す問題を呈することがある。

たとえば、液状のポッティング材は、その流出を防ぐための構造を上記ケースに採用し、あるいは、ポッティング専用の型などの専用器具が必要となることがある。このようなポッティング材の配置のための特別な構造や専用器具のために、超音波探触子の構造が制限されることがある。

また、液状のポッティング材を用いる場合では、通常、ケース内の同一平面上にない複数箇所に同時にポッティング材を配置することができない。このため、このような複数箇所にポッティング材を配置するためには、配置されたポッティング材の一々を硬化させる必要があり、そのため、超音波探触子の製造における作業工数が増え、生産性のさらなる向上が困難である。

さらに、液状のポッティング材は、ケーブルの内部に浸透しやすい。このため、ケーブルに浸透したポッティング材が硬化したときに、ケーブルおよびその内部の電線の柔軟性が損なわれることがある。このため、例えば超音波探触子におけるケーブルの引張強度が低下し、上記電線の断線が発生し、その結果、超音波探触子としての所期の性能が十分に発現されないことがある。

このように、超音波探触子には、液状のポッティング材を用いたときの、構造の設計の自由度や生産性、品質の確保の観点から検討の余地が残されている。

本発明は、ポッティング材の配置のための構造の制限が生じず、生産性が高く、かつ所期の性能を発現可能な超音波探触子を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、ケースと、上記ケースの一端に保持されている超音波トランスデューサと、上記ケースの他端から上記ケース内に挿入されているケーブルと、上記ケース内に配置されており、上記超音波トランスデューサおよび上記ケーブルを電気的に接続している接続部と、ポッティング材の硬化物であり、少なくとも上記ケーブルおよび上記接続部の接続箇所を覆う封止部と、を有する超音波探触子であって、上記封止部の表面粗さＲａが１μｍ以上である超音波探触子、を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、少なくとも、ケース内において超音波トランスデューサとケーブルとを電気的に接続している接続部の少なくとも上記ケーブルとの接続箇所をポッティング材で覆う被覆工程と、上記ポッティング材を硬化させる硬化工程と、を含み、上記ポッティング材にはそのショアＤ硬度が７０〜９０のポッティング材を用いる超音波探触子の製造方法、を提供する。

本発明によれば、ポッティング材の配置のための構造の制限が生じず、生産性が高く、かつ所期の性能を発現可能な超音波探触子を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る超音波探触子の斜視図である。 上記超音波探触子の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 図３Ａは、上記超音波探触子の図１のＡ面で切断したときの断面を示す図であり、図３Ｂは、先端側から見たときの上記超音波探触子の構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施の形態に係る超音波探触子は、ケースと、当該ケースの一端に保持されている超音波トランスデューサと、上記ケースの他端から上記ケース内に挿入されているケーブルと、上記ケース内に配置されており、上記超音波トランスデューサおよび上記ケーブルを電気的に接続している接続部と、少なくとも上記ケーブルおよび上記接続部の接続箇所を覆う封止部とを有する。

上記ケースは、上記超音波トランスデューサとこれに電気的に接続されている上記ケーブルの配置を維持するための部材である。上記ケースは、通常、操作者が把持して操作するのに好適な形状に形成されており、超音波探触子の操作性を高めるための種々の構成（例えばケースの形状など）を有していてよい。

上記超音波トランスデューサは、電気信号と超音波の振動とを可逆的に変換可能な素子またはその集合である。また、上記ケーブルは、電気信号の送受のための電線を含み、通常は当該電線の集合である。さらに、上記接続部は、超音波トランスデューサと上記ケーブルとを電気的に接続するための部材であり、例えばプリント基板のような電子回路基板である。さらには、上記接続箇所とは、上記ケーブルと上記接続部との電気的な接点であり、例えば、上記ケーブルの電線の上記接続部への接続箇所のそれぞれまたは全てである。

上記超音波探触子は、以下に説明する封止部以外は、公知の超音波探触子と同様に構成され得る。

上記封止部は、ポッティング材の硬化物で構成されている。当該封止部は、例えば、ポッティング材の一体的な硬化物である。一体的な硬化物とは、一塊の封止部の全体がポッティング材の一度の硬化によって形成された物体を言う。

上記封止部は、少なくとも上記ケーブルおよび上記接続部の接続箇所を覆うように配置されている。上記封止部は、上記ケース内の複数箇所に独立して配置されている上記の硬化物であってもよいし、ケース内の全体に一体的に充填された上記ポッティング材の硬化物であってもよい。また、封止部は、ケースの軸周りの全周にわたって配置されていてもよいし、上記軸周りの一部のみに配置されていてもよい。

上記封止部の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、１μｍ以上である。液状のポッティング材を硬化させた場合、その硬化物の表面は、液体のレベリング効果によって非常に平滑になる。これに対して、液状ではないポッティング材、例えば粘土状のポッティング材では、上記のレベリング効果が発現されないので、このようなポッティング材の硬化物である封止部の表面は、ポッティング材の硬さに起因する特有の表面粗さを呈する。液状のポッティング材の硬化物の表面は、一般に艶やかであり、光沢を呈するが、本実施の形態における上記封止部の表面は、上記の表面粗さ故の艶消し様の外観を呈する。

上記封止部の表面粗さＲａが１μｍ未満であると、ポッティング材が流動性を呈し、封止部の配置すべき場所（例えば上記接続箇所）から移動あるいは流出し、上記封止部による上記接続箇所の被覆が不十分となることがある。なお、上記表面粗さＲａは、二次元の粗さ（算術平均粗さ）であってもよいし、三次元に拡張されたＲａであってもよい。

上記封止部の表面粗さＲａは、１μｍ以上であり、かつ上記接続箇所の被覆が可能な範囲において適宜に決めることができ、上記接続箇所の被覆が可能であるならば、上記表面粗さＲａはいくら高くてもよい。当該表面粗さＲａは、上記封止部の表面の表面形状を検出可能な公知の表面形状検出器を用いて測定することが可能である。また、上記表面粗さＲａは、例えば後述するポッティング材の硬さによって、例えば１〜１０μｍの範囲で調整することが可能であり、当該硬さを高めることでより大きくすることが可能である。

上記封止部は、上記接続箇所以外にさらに配置されていてもよい。たとえば、上記封止部は、上記ケースの一端部において上記超音波トランスデューサの周囲の部分にさらに配置されていてもよい。このように、超音波トランスデューサと上記ケースとの間を封止部で満たすことにより、超音波トランスデューサの作動により発生した熱の放熱がより促進される。よって、超音波トランスデューサに熱が籠もることによる不具合を防止する（例えば超音波トランスデューサに所期の性能を発現させる）観点から好ましい。

また、上記封止部は、上記ケースの軸方向（超音波トランスデューサとケーブルとの配置に沿う方向）のいずれかの位置で上記ケース内に充填された部分であってもよい。このように封止部を配置することにより、超音波探触子の重心の位置を調整することが可能となり、超音波探触子の操作性を向上させる観点から好ましい。

上記封止部は、前述の表面粗さＲａ以外の他の物性をさらに有していてもよい。たとえば、上記封止部は、伝熱性をさらに有していることが、超音波探触子における放熱性を高める観点から好ましい。当該放熱性が低すぎると、超音波探触子で発生した熱が蓄積され、超音波トランスデューサの所期の性能が発現されなくなることがある。

上記のような観点から、上記封止部の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがこのましく、０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましい。上記封止部の熱伝導率は、例えば非定常法の一種であるレーザーフラッシュ法によって求めることが可能である。すなわち、上記封止部の熱伝導率は、上記封止部またはその試料にレーザー光を照射してその熱拡散率αおよび比熱Ｃを求め、下記の式から求めることができる。下記式中、ｋは熱伝導率を表し、ρは封止部（試料）の密度を表す。
ｋ＝α×Ｃ×ρ

上記封止部の熱伝導率は、例えば、後述のフィラーの種類やその含有量などによって調整することが可能である。

上記封止部は、前述したようにポッティング材の硬化物であり、例えば、添加物を含有していてもよい樹脂組成物である。上記封止部を構成する樹脂は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、硬化性樹脂が硬化してなる硬化樹脂が含まれ、当該硬化樹脂の例には、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂が含まれる。エポキシ樹脂の例には、固体エポキシ樹脂の個化後の樹脂、および、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の硬化後の樹脂が含まれる。硬化樹脂は、脱水縮合、架橋、閉環などの分子間または分子内反応により機械的な強度が向上した樹脂である。

上記封止部が含有していてもよい添加物も、一種でもそれ以上でもよい。当該添加物の例には、フィラーが含まれる。

上記フィラーは、無機または有機の粒子であり、一種でもそれ以上でもよい。上記封止部が上記フィラーを含有することは、封止部に新たな物性を付与し、あるいは封止部の物性をさらに向上させる観点から好ましい。たとえば、フィラーは、上記封止部に熱伝導性を付与し、あるいは封止部の熱伝導性を高めるのに好適であり、あるいは、後述のポッティング材における硬化性の樹脂が液状の樹脂である場合に、当該ポッティング材の硬さを調整するのに好適である。当該フィラーまたはその材料の例には、シリカ、マグネシウムシリカおよび酸化アルミニウムが含まれる。

上記フィラーの平均一次粒径は、大きすぎるとポッティング材の粘度が低くなることがあり、小さすぎるとポッティング材の粘度が高くなることがある。超音波探触子の筐体内にポッティング材を詰め込む際の適度な変形を実現する観点から、上記フィラーの平均一次粒径は、１μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、５０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、ポッティング材の適切な粘度の観点から、上記フィラーの平均一次粒径は、２００μｍ以下であることが好ましく、１２０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、ポッティング材の粘度が低すぎると、ポッティング材の状態が液状に近くなってしまい、筐体への充填時にケーブル内へ入り込んでしまうことがあり、それを防止するために超音波探触子の筐体の構造が制限されることがある。また、ポッティング材の粘度が高すぎると、ポッティング材の成形が困難となり、筐体への充填作業における作業性に影響を及ぼすことがある。

また、上記封止部における上記フィラーの含有量は、多すぎるとポッティング材の配置（成形）が困難になることがあり、小さすぎるとポッティング材が流動性を呈することがあり、また上記封止部の熱伝導率が低くなりすぎることがある。ポッティング材の流動を防止する観点から、上記フィラーの上記含有量は、０．１体積％以上であることが好ましい。また、ポッティング材の配置を容易にする観点から、上記フィラーの上記含有量は、７０体積％以下であることが好ましい。

なお、上記フィラーの一次平均粒径は、フィラーの粒子の大きさを代表する値の平均値であればよく、例えばフィラーの最大径（長径）の平均粒径である。上記封止部における上記フィラーの平均一次粒径および上記含有量は、例えば、上記封止部の断面の拡大画像の処理によって求めることが可能である。

なお、上記超音波探触子における上記ケースは、従前のものを利用することが可能であるが、液状のポッティング材を硬化させるまで収容するための構成を要しない。たとえば、本実施の形態における上記ケースは、上記封止部が配置されるべき場所に液体を収容するための構成（例えば、液体を収容可能に上記ケース内を区切る隔壁、隔壁で仕切られた部屋およびそこへ液を注入するための注入口など）を有していなくてもよい。

上記超音波探触子は、上記封止部を構成するポッティング材を使用する以外は、公知の超音波探触子と同様に製造することが可能である。たとえば、上記超音波探触子を製造する方法は、少なくとも、ケース内において超音波トランスデューサとケーブルとを電気的に接続している接続部の少なくとも上記ケーブルとの接続箇所をポッティング材で覆う被覆工程と、上記ポッティング材を硬化させる硬化工程とを含む。そして、上記ポッティング材には、そのショアＤ硬度が７０〜９０のポッティング材を用いる。まず、ポッティング材について説明する。

上記ポッティング材は、硬化することによって上述の封止部となるものである。上記ポッティング材は、軟らかすぎると、封止部が配置されるべき位置に適切に留まることができなくなることがあり、硬すぎると、封止部が配置されるべき位置に適切に配置することができなくなることがある。このような観点から、ポッティング材のショアＤ硬度は７０〜９０であることが好ましい。当該ショアＤ硬度は、例えばタイプＤデュロメータ硬度計による測定によって求めることが可能であり、例えば後述するフィラーの含有量やより硬い樹脂の使用などによって調整することが可能である。

上記ポッティング材は、前述の添加剤を含有していてもよい硬化性の樹脂の樹脂組成物である。硬化性の樹脂とは、前述の分子間または分子内反応によって機械的強度が向上する樹脂であり、一種でもそれ以上でもよく、その例には、硬化性のエポキシ樹脂および硬化性のシリコーン樹脂が含まれる。硬化性のエポキシ樹脂の例には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂および固体エポキシ樹脂が含まれる。

上記ポッティング材における添加剤は、前述した封止部の添加剤と同じである。ポッティング材におけるフィラーの平均一次粒径は、たとえば、分級されたフィラーの使用、あるいはフィラーの分級品の混合、によって調整することが可能である。

上記製造方法における上記被覆工程は、上記ポッティング材で上記接続箇所を覆う工程である。上記被覆工程において、上記接続箇所は、その一部のみがポッティング材によって覆われてもよいし、上記接続箇所を含む上記ケースの軸周りの全周にわたって覆われていてもよい。また上記接続箇所を覆うポッティング材は、ケースの内壁との間に隙間を有していてもよいし、ケースの内壁に接触するように配置されてもよい。ポッティング材の配置は、例えばノズルからのポッティング材の吐出、あるいは、へらなどの適当な器具によるポッティング材の塗布、によって行うことが可能である。

上記封止部を上記ケース内の複数箇所に独立して配置する場合には、上記被覆工程は、当該複数箇所へポッティング材を独立して配置する工程とすることができる。たとえば、前述したように超音波トランスデューサの周囲に封止部を配置する場合には、上記被覆工程は、上記ケースの一端に保持されている上記超音波トランスデューサの周囲を上記ポッティング材で覆う工程をさらに含む。

上記硬化工程は、ポッティング材を硬化させる工程である。封止部（ポッティング材）を上記ケースの内壁に接触するように配置する場合には、上記硬化工程は、上記被覆工程でポッティング材が配置された上記ケース内において行うことが、封止部をケースの軸周りにおいて充満させる観点から好ましい。たとえば、上記ケースは、軸方向に沿って二分割された二部品で構成することができ、この場合、ポッティング材を配置した後の上記二部品を合わせて上記ケースとした後に硬化工程を行うことが好ましい。

上記硬化工程は、上記硬化性の樹脂における硬化条件に応じて適宜に行うことが可能である。たとえば、上記硬化工程は、常温環境で行ってもよいし、高温環境で行ってもよい。また、上記硬化工程における硬化時間は、ポッティング材の硬化が十分に行われる範囲で適宜に決めることが可能であり、上記ポッティング材であれば、例えば常温で１〜３時間程度である。

上記製造方法は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記の被覆工程および硬化工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。このような他の工程の例には、硬化工程時に筐体の接着を行う筐体接着工程が含まれる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいてさらに説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波探触子の斜視図であり、図２は、上記超音波探触子の内部構造を模式的に示す部分断面図である。また、図３Ａは、上記超音波探触子の図１のＡ面で切断したときの断面を示す図であり、図３Ｂは、先端側から見たときの上記超音波探触子の構成を模式的に示す図である。

超音波探触子１は、ケース１１と、ケース１１の一端（先端）に保持されている超音波トランスデューサ１２と、ケース１１の他端（基端）からケース１１内に挿入されているケーブル１３と、ケース１１内に配置されており、超音波トランスデューサ１２およびケーブル１３を電気的に接続している接続部１６と、ケーブル１３および接続部１６の接続箇所を覆う第１封止部１７と、ケース１１の一端部における超音波トランスデューサ１２の周囲に配置されている第２封止部１８とを有する。

ケース１１は、その平面形状が略Ｔ字型の中空の部材である。当該Ｔ字の横棒の部分は、ケース１１の先端であり、その厚みは先端に向けて漸次小さくなる形状を有している。また上記Ｔ字の縦棒の部分は、超音波探触子１の持ち手となる部分であり、その形状は略円柱状である。ケース１１は、略Ｔ字型の平面形状を有する、互いに合体する第１部品１１ａと第２部品１１ｂとの二部品で構成されている。

ケース１１内には、接続部１６が配置されている。接続部１６は、例えばリジットなプリント基板であり、例えば第１部品１１ａの内壁面から突出する不図示の凸部（棒、壁など）によって所望の位置に支持されている。ケース１１の先端には、超音波トランスデューサ１２が配置されている。超音波トランスデューサ１２は、ケース１１の先端の矩形の開口部に配置されている。超音波トランスデューサ１２は、例えば不図示のフレキシブル基板によって、接続部１６と電気的に接続されている。

ケーブル１３は、ケーブルブッシュ１５およびキャップ１４を介してケース１１の基端からケース１１内に挿入されて接続部１６と電気的に接続されている。ケーブル１３は、複数の電線１３ａの束であり、電線１３ａのそれぞれが接続部（プリント基板）１６の所定の位置に接続されることによって、接続部１６に接続されている。ケーブルブッシュ１５は、ケーブル１３を保護するための弾性部材であり、キャップ１４は、ケーブルブッシュ１５をケース１１の基端に固定するための部材である。

第１封止部１７および第２封止部１８は、いずれも前述したポッティング材の硬化物である。第１封止部１７は、ケーブル１３と接続部１６との電気的な接続部分（電線１３ａの接続部１６への接続部分）を覆い、当該接続部分とケース１１の内壁面との隙間を埋めるように、ケース１１の軸周りの全体に配置されている（図３Ａ参照）。第２封止部１８は、超音波トランスデューサ１２の周囲を、超音波トランスデューサ１２とケース１１の内壁面との隙間を埋めるように、超音波トランスデューサ１２の全周に配置されている。

第１封止部１７のケース１１の軸方向における両端面は、ケース１１の内壁面やその他の如何なる部材とも接していない自由表面となっている。また、第２封止部１８の基端側の表面も、自由表面となっている。第１封止部１７および第２封止部１８の上記自由表面における算術平均表面粗さＲａは、いずれも１μｍ以上となっている。

超音波探触子１は、以下のようにして製造される。まず、前述した実施形態におけるポッティング材で上記接続部位を覆い、当該ポッティング材を接続部１６と第１部品１１ａおよび第２部品１１ｂのそれぞれとの間に充填する。また、上記ポッティング材を超音波トランスデューサ１２と第１部品１１ａおよび第２部品１１ｂのそれぞれとの間に充填する。

ポッティング材は、例えば硬化性のエポキシ樹脂と、０．１〜７０体積％の、シリカ、マグネシウムシリカ、酸化アルミニウムなどのフィラーとを含む硬化性の樹脂組成物であり、そのショアＤ硬度は、７０〜９０である。フィラーの平均一次粒径は、例えば１〜２００μｍである。

次いで、第１部品１１ａおよび第２部品１１ｂを合体させる。このとき、第１部品１１ａ側のポッティング材の塊と第２部品１１ｂ側のポッティング材の塊とが合体する。第１部品１１ａおよび第２部品１１ｂを合体させて構成されたケース１１を、例えば常温（例えば２３℃）の環境に１〜３時間静置する。それによりポッティング材が硬化し、第１封止部１７および第２封止部１８となる。これらの封止部は、前述したフィラーを含有することから、その熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となる。次いで、ケース１１の基端にキャップ１４を固定する。こうして、超音波探触子１が製造される。

第１封止部１７および第２封止部１８は、いずれも上記のポッティング材の硬化物で形成され、上記ポッティング材は、ショアＤ硬度で７０〜９０の硬さを有する。このため、ポッティング材は、封止されるべき部位に付着した後に流動することがないため、当該封止されるべき部位の形状に関わらず、所期の位置にポッティング材を配置することが可能である。よって、一度に複数箇所へポッティング材を配置することが可能となり、従来の液状のポッティング材を用いる場合に比べて、超音波探触子１の生産性を高めることが可能である。

また、ポッティング材が上記の硬さを有することから、上記接続箇所に配置されたポッティング材が毛管現象によって移動することがない。このため、上記ポッティング材が電線１３ａ間の隙間を通じてケーブル１３内に染みこむことがない。よって、ポッティング材の硬化によってケーブル１３の柔軟性が損なわれることがなく、それによるケーブル１３の断線が生じない。

また、第１封止部１７および第２封止部１８は、いずれも、その熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、例えば０．２〜２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このため、超音波探触子１の作動に伴い発生する熱が、両封止部を通じてケース１１やさらにその外部に放出されやすい。このため、上記の熱の蓄熱による超音波探触子１の性能低下や作動不良が抑制される。この熱による悪影響の抑制効果は、第２封止部１８において、すなわち超音波トランスデューサ１２に対して、より顕著である。

なお、ケース１１は、封止部に対応する箇所に放熱部をさらに有していてもよい。このような放熱部は、例えばケース１１の封止部に対応する部分を金属や導電性の樹脂組成物などの導電性材料で構成することによって実現することが可能である。

また、超音波探触子１は、第１および第２封止部１７、１８以外のさらなる封止部を有していてもよい。たとえば、ケース１１におけるＴ字の横棒の部分（先端部）を封止部で満たしてもよい。この場合、超音波探触子１の重心が超音波トランスデューサ１２側に移動する。このように重心の位置を変えるために封止部を配置することにより、例えば超音波探触子１の操作者にとって操作がより楽になり、操作性が向上する、などの操作性に関する効果が得られる。

以上の説明から明らかなように、上記超音波探触子は、ケースと、上記ケースの一端に保持されている上記超音波トランスデューサと、上記ケースの他端から当該ケース内に挿入されている上記ケーブルと、上記ケース内に配置されており、上記超音波トランスデューサおよび上記ケーブルを電気的に接続している上記接続部と、上記ポッティング材の硬化物であり、少なくとも上記ケーブルおよび上記接続部の接続箇所を覆う上記封止部と、を有し、上記封止部の表面粗さＲａが１μｍ以上である。

また、上記超音波探触子の製造方法は、少なくとも、ケース内において超音波トランスデューサとケーブルとを電気的に接続している接続部の少なくとも上記ケーブルとの接続箇所をポッティング材で覆う被覆工程と、上記ポッティング材を硬化させる硬化工程と、を含み、上記ポッティング材には、そのショアＤ硬度が７０〜９０のポッティング材を用いる。

よって、上記超音波探触子または上記製造方法によれば、ポッティング材として従来の液状のポッティング材を用いる場合に比べて、ポッティング材の配置のための構造の制限が生じず、生産性が高く、かつ所期の性能を発現可能な超音波探触子を提供することができる。

また、上記封止部が上記ケースの一端部における上記超音波トランスデューサの周囲の部分をさらに含むこと、あるいは、上記被覆工程が上記ケースの一端に保持されている上記超音波トランスデューサの周囲を上記ポッティング材で覆う工程をさらに含むこと、は、超音波探触子の作動に伴う熱に対する当該超音波探触子の放熱性を高める観点からより一層効果的である。

また、上記封止部の熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることも、超音波探触子の作動に伴う熱に対する当該超音波探触子の放熱性を高める観点からより一層効果的である。

また、上記封止部または上記ポッティング材が、その平均一次粒径が１〜２００μｍであるフィラーを含有することは、上記ポッティング材の適度な粘度の実現および上記封止材の適度な伝熱性の実現の観点からより一層効果的である。

また、上記封止部または上記ポッティング材における上記フィラーの含有量が０．１〜７０体積％であることは、ポッティング材の配置を容易にする観点からより一層効果的である。

また、上記封止部がエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂の一方または両方を含むこと、あるいは、上記ポッティング材が硬化性のエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂の一方または両方を含むことは、これらの樹脂を含むポッティング材が様々な材料に対する接着性に優れることから、筐体およびその内部の部材への接着性の観点からより一層効果的である。

［実施例１］
超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルを電気的に接続し、超音波トランスデューサと接続部との接続箇所、および、ケーブルと接続部との接続箇所、のそれぞれを銅箔で覆い、次いで、上記接続箇所のそれぞれをポッティング材１で図２に示すように覆うとともに、超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルをケース内に配置し、探触子前駆体１を作製した。

ポッティング材１は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、フィラーとしてのシリカ（平均一次粒径：約７５μｍ）とを含有する樹脂組成物である。当該樹脂組成物中の上記フィラーの含有量は６０体積％である。そのショアＤ硬度を、タイプＤデュロメータ硬度計を用いて測定したところ、ポッティング材１のショアＤ硬度は、８３であった。ポッティング材１は、上記接続箇所に付着し、ポッティング材１の付着後の塊は、超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルをケース内に配置するまで変形せず、移動もしなかった。

探触子前駆体１において、ケーブルへのポッティング材１の浸透の有無を調べたところ、当該浸透は確認されなかった。

次いで、探触子前駆体１を加熱し、ポッティング材１を硬化させ、封止部とした。ポッティング材１の硬化は、探触子前駆体１を常温環境に１時間静置することによって行った。こうして、超音波探触子１を作製した。

一方で、ポッティング材１による封止部のバルク（前述した自由表面）の算術平均粗さＲａを共焦点レーザー顕微鏡にて計測した。Ｒａは、少なくとも１００μｍ^２以上の面積を有する部分で測定した。当該Ｒａは、２．７０μｍであった。

［実施例２］
ポッティング材１に代えてポッティング材２を用いる以外は実施例１と同様にして、探触子前駆体２を作製し、超音波探触子２を作製した。ポッティング材２は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、フィラーとしてのマグネシウム・シリカ（平均一次粒径：約１００μｍ）とを含有する樹脂組成物である。当該樹脂組成物中の上記フィラーの含有量は５２体積％である。また、上記樹脂組成物のショアＤ硬度は、７５であった。

ポッティング材２も、ポッティング材１と同様に上記接続箇所に付着し、ポッティング材２の付着後の塊も、超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルをケース内に配置するまで変形せず、移動もしなかった。また、探触子前駆体２において、ケーブルへのポッティング材２の浸透の有無を調べたところ、当該浸透は確認されなかった

さらに、ポッティング材２による封止部のバルクのＲａを測定したところ、当該Ｒａは、３．７０μｍであった。

［実施例３］
ポッティング材１に代えてポッティング材３を用いる以外は実施例１と同様にして、探触子前駆体３を作製し、超音波探触子３を作製した。ポッティング材３は、硬化性のビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂と、フィラーとしてのシリカ（平均一次粒径：約７０μｍ）とを含有する樹脂組成物であり、当該樹脂組成物中の上記フィラーの含有量は０．２体積％であり、上記樹脂組成物のショアＤ硬度は、８０（推定値）であった。

ポッティング材３も、ポッティング材１、２と同様に上記接続箇所に付着し、ポッティング材３の付着後の塊も、超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルをケース内に配置するまで変形せず、移動もしなかった。また、探触子前駆体３において、ケーブルへのポッティング材３の浸透の有無を調べたところ、当該浸透は確認されなかった。

さらに、ポッティング材３による封止部のバルクのＲａを測定したところ、当該Ｒａは、４．６６μｍであった。

［比較例１］
ポッティング材１に代えてポッティング材Ｃ１を用い、ポッティング材を収容するための仕切り壁をさらに有するケースを用いて超音波探触子Ｃ１を作製した。

ポッティング材Ｃ１は、流動性を有し、硬化性の液状エポキシ樹脂と、フィラーとしての酸化アルミニウム（平均一次粒径：５０μｍ）とを含有する樹脂組成物である。当該樹脂組成物中の上記フィラーの含有量は６０体積％である。流動性が高いため、上記樹脂組成物のショアＤ硬度は測定することができなかった。ポッティング材Ｃ１の粘度は、カタログ値で４０００ｃＰ（４．０Ｐａ秒）であった。

ポッティング材Ｃ１をケースの第１部品における仕切り壁で仕切られた部屋に収容し、超音波トランスデューサ、接続部およびケーブルを第１部品に配置し、ポッティング材Ｃ１を前述の硬化条件で硬化させた。次いで、第２部品における仕切り壁で仕切られた部屋にポッティング材Ｃ１を収容し、第１部品と合体させた状態で前述の硬化条件で硬化させた。こうして、超音波探触子Ｃ１を作製した。

一方で、ポッティング材Ｃ１の硬化物を別途作製し、そのバルク（前述した自由表面）の算術平均表面粗さＲａを測定したところ、当該Ｒａは、０．１６μｍであった。また、超音波探触子Ｃ１のケースを開き、さらにケーブルを開いたところ、ポッティング材Ｃ１がケーブル内において硬化していることを確認した。

［比較例２］
ポッティング材Ｃ１に代えてポッティング材Ｃ２を用いる以外は比較例１と同様にして、超音波探触子Ｃ２を作製した。ポッティング材Ｃ２は、硬化性の液状エポキシ樹脂とフィラーとしての酸化アルミニウム（平均一次粒径：５０μｍ）とを含有する樹脂組成物である。当該樹脂組成物中の上記フィラーの含有量は６３体積％である。ポッティング材Ｃ２も、ポッティング材Ｃ１と同様に流動性が高いため、そのショアＤ硬度は測定することができなかった。ポッティング材Ｃ２の粘度は、カタログ値で２０００ｃＰ（２．０Ｐａ秒）であった。

ポッティング材Ｃ２の硬化物を別途作製し、そのバルク（前述した自由表面）の算術平均表面粗さＲａを測定したところ、当該Ｒａは、０．２９μｍであった。また、超音波探触子Ｃ２のケースを開き、さらにケーブルを開いたところ、ポッティング材Ｃ２がケーブル内において硬化していることを確認した。

結果の表１に示す。表１中、「作業工数比」は、従来の液状のポッティング材を用いたときのポッティングから硬化までの作業工数（４、すなわち、第１部品の部屋へのポッティング材の収容、その硬化、第２部品の部屋へのポッティング材の収容、および、その硬化）を「１」としたときの作業工数の比を表している。

表１から明らかなように、ショアＤ硬度が７０〜９０であるポッティング材を用いることにより、ポッティングのための特別な構造をケースに要さず、ポッティングの作業工数を削減でき、かつケーブルへのポッティング材の浸透が生じない超音波探触子が得られることがわかる。また、上記ポッティング材を用いて作製された超音波探触子の封止部の表面粗さＲａは、いずれも、液体のポッティング材によるそれに比べて明らかに高く、ポッティング材の流動性の有無（硬さ）を反映していることがわかる。以上より、上記ポッティング材のショアＤ硬度が７０〜９０であるか、あるいは、上記封止部の表面粗さＲａが１．０μｍ以上であることによって、上述の長所が実現されることがわかる。

本発明によれば、ポッティング材の流動に係る構成の省略、作業工数の削減およびポッティング材の意図せぬ箇所での硬化の防止、のいずれをも実現することができる。したがって、本発明によれば、超音波探触子の生産性の向上およびさらなる普及が期待される。

１ 超音波探触子
１１ ケース
１１ａ 第１部品
１１ｂ 第２部品
１２ 超音波トランスデューサ
１３ ケーブル
１３ａ 電線
１４ キャップ
１５ ケーブルブッシュ
１６ 接続部
１７ 第１封止部
１８ 第２封止部

Claims (11)

1. ケースと、
   前記ケースの一端に保持されている超音波トランスデューサと、
   前記ケースの他端から前記ケース内に挿入されているケーブルと、
   前記ケース内に配置されており、前記超音波トランスデューサおよび前記ケーブルを電気的に接続している接続部と、
   ポッティング材の硬化物であり、少なくとも前記ケーブルおよび前記接続部の接続箇所を覆う封止部と、を有する超音波探触子であって、
   前記封止部の表面粗さＲａは、１μｍ以上である、超音波探触子。
2. 前記封止部は、前記ケースの一端部における前記超音波トランスデューサの周囲の部分をさらに含む、請求項１に記載の超音波探触子。
3. 前記封止部の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、請求項１または２に記載の超音波探触子。
4. 前記封止部は、その平均一次粒径が１〜２００μｍであるフィラーを含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波探触子。
5. 前記封止部における前記フィラーの含有量は、０．１〜７０体積％である、請求項４に記載の超音波探触子。
6. 前記封止部は、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂の一方または両方を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波探触子。
7. 少なくとも、ケース内において超音波トランスデューサとケーブルとを電気的に接続している接続部の少なくとも前記ケーブルとの接続箇所をポッティング材で覆う被覆工程と、
   前記ポッティング材を硬化させる硬化工程と、を含む超音波探触子の製造方法であって、
   前記ポッティング材には、そのショアＤ硬度が７０〜９０のポッティング材を用いる、超音波探触子の製造方法。
8. 前記被覆工程は、前記ケースの一端に保持されている前記超音波トランスデューサの周囲を前記ポッティング材で覆う工程をさらに含む、請求項７に記載の超音波探触子の製造方法。
9. 前記ポッティング材は、その平均一次粒径が１〜２００μｍであるフィラーを含有する、請求項７または８に記載の超音波探触子の製造方法。
10. 前記ポッティング材における前記フィラーの含有量は、０．１〜７０体積％である、請求項９に記載の超音波探触子の製造方法。
11. 前記ポッティング材は、硬化性のエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂の一方または両方を含む、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の超音波探触子の製造方法。

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