振動子および超音波探触子
【課題】より簡易に製造でき得る振動子を提供する。
【解決手段】振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体２２を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層２４が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置されたグランド電極３０と、前記積層体の下面に配置されたシグナル電極３２と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体２８と、を備える。異方導電体２８は、圧電体２２をずらして積層することで外部に露出した電極層２４の露出部分と、前記グランド電極３０、シグナル電極３２、他の電極層２４の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層２４−２，２４−２同士および奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に一つに接続する。
【解決手段】振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体２２を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層２４が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置されたグランド電極３０と、前記積層体の下面に配置されたシグナル電極３２と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体２８と、を備える。異方導電体２８は、圧電体２２をずらして積層することで外部に露出した電極層２４の露出部分と、前記グランド電極３０、シグナル電極３２、他の電極層２４の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層２４−２，２４−２同士および奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に一つに接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電体を積層してなる積層体を含む振動子、および、当該振動子を備えた超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、被検体の体内にある診察対象部位に超音波振動子を内蔵した超音波探触子から超音波を送信し、その際得られるエコー信号に基づいて形成される。
【０００３】
この超音波探触子に内蔵されている振動子は、音と電圧とを相互に変換できる圧電体を有している。近年、この振動子を電気的に低インピーダンスにするために、圧電体を積層した振動子が従来から知られている（例えば特許文献１−１１など）。かかる積層型の振動子は、複数の圧電体を積層させてなるものであり、その積層体の上面および底面、および、積層された各圧電体の間には電極が形成される。この複数の電極のうち、奇数番目の電極同士、および、偶数番目の電極同士が、それぞれ一つに電気的に接続されたうえで、グランド電極、および、シグナル電極へと接続される。かかる構成とすることで、複数の圧電体が、電気的には並列接続され、音響的には直列接続されることになり、振動子と伝送線路、送信機、受信機間との電気的マッチングがとりやすくなり、高感度で広帯域の送受信感度特性が得られる。
【０００４】
ここで、こうした積層型の振動子を製造するためには、上述したように、奇数番目の電極同士、および、偶数番目の電極同士をそれぞれ電気的に接続する必要がある。この電極の接続を行うための技術が従来から多数提案されている。例えば、図１８に示すような従来の振動子においては、圧電体２２−１，２２−２，２２−３を積層した積層体の一側面において、偶数番目の電極２４−２を絶縁する絶縁体５２を形成した後に、当該一側面にメッキなどで電極５０を形成し、奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に接続していた。また、同様に、積層体の他側面において、奇数番目の電極層２４−３を絶縁する絶縁体を形成した後に、当該他側面にメッキなどで電極５０を形成し、偶数番目の電極層２４−２，２４−４同士を電気的に接続していた。
【０００５】
また、図１９に示すような従来の振動子においては、各圧電体２２−１，２２−２，２２−３の上面、下面、および両側面に電極層２４，５４を形成したうえで、上面および下面に電極層２４を一部分離するギャップ５６を形成している。そして、かかる構成の圧電体２２を交互に積層することで、偶数番目の電極層２４−２，２４−４同士、奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に接続していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８０１９３号公報
【特許文献２】特開昭６１−８１００号公報
【特許文献３】特開２００８−３０２０４４号公報
【特許文献４】特開２００３−６１１９３号公報
【特許文献５】特開２００４−５６３５２号公報
【特許文献６】特開２００７−２０１９０１号公報
【特許文献７】特開２００７−２１５７３０号公報
【特許文献８】特開２００７−２７３５８４号公報
【特許文献９】特開昭６３−１７５７６１号公報
【特許文献１０】特開平８−１７３４１６号公報
【特許文献１１】特開２００７−１７３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした従来の技術では、振動子の製造工程が煩雑になりがちで、製造コストも増加しがちという問題があった。例えば、図１８に示す振動子では、積層体の側面に絶縁体５２および電極５０を形成する工程が必要であり、非常に手間であった。また、図１９に示す振動子では、各圧電体を所定の寸法に切り出した後、側面にも電極５４を形成し、上面および下面の電極を分離するためのギャップ５６を形成する必要があった。また、圧電体２２それぞれの位置決め精度を、電極分離幅（ギャップ幅）より狭くする必要があり、非常に手間であった。
【０００８】
そこで、本発明では、より簡易に製造でき得る振動子および当該振動子を備えた超音波探触子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
他の好適な態様では、前記積層体は、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第一水平電極または他の奇数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第二水平電極または他の偶数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出するように複数の圧電体が積層されている。この場合において、前記積層体は、揃う端部が交互に変わるように、異方導電体の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体が交互に面方向にずれて積層されており、前記異方導電体は、前記奇数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間、および、前記偶数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間に配設される、ことが望ましい。
【００１１】
他の好適な態様では、前記複数の圧電体は、奇数個であり、電極層は偶数個形成される。他の好適な態様では、前記複数の電極層のうち少なくとも一つは、他の電極層を介して、第一水平電極または第二水平電極に電気的に接続される。
【００１２】
他の本発明である超音波探触子は、バッキング材と、振動子と、整合層と、音響レンズと、がケース内部に収容された超音波探触子であって、前記振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異方導電体で電極層の電気的接続が図ることができ、別途、電極や絶縁体を形成する必要がないため、より簡易に振動子、ひいては、超音波探触子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である超音波探触子の概略構成図である。
【図２】振動子の概略斜視図である。
【図３】振動子の概略正面図である。
【図４】異方導電体の構成を示す図である。
【図５】振動子の製造の流れを示す図である。
【図６】振動子の製造の流れを示す図である。
【図７】振動子の製造の流れを示す図である。
【図８】振動子の製造の流れを示す図である。
【図９】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１０】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１１】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１２】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１３】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１４】他の振動子の概略正面図である。
【図１５】他の振動子の概略正面図である。
【図１６】他の振動子の概略正面図である。
【図１７】他の振動子の概略正面図である。
【図１８】従来の振動子の概略斜視図である。
【図１９】他の従来の振動子の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である超音波探触子の内部構造の概略図である。
【００１６】
超音波探触子の内部には、図１に示すように、バッキング材１０と、短冊状に分割された複数の振動子１２と、整合層１３，１４と、音響レンズ１６が配設されている。バッキング材１０は、振動子１２の背面に設けられ、後方への音を吸収する部材である。かかるバッキング材１０を設けることにより、余分な振動をおさえられ、パルス幅を短くすることができる。振動子１２は、音を電圧に、電圧を音に変換する。本実施形態では、この振動子１２として、複数の圧電体を積層した積層型の振動子１２を用いるが、これについては後に詳説する。
【００１７】
整合層１３，１４は、振動子１２と生体との中間的な音響インピーダンスを持つ材料からなり、音響インピーダンスの違いによる反射を低減させる部材である。本実施形態では、振動子１２側から順に、第一整合層１３および第二整合層１４が設けられており、第二整合層１４は、第一整合層１３に比べて、生体に近い音響インピーダンスを持っている。音響レンズ１６は、生体よりも遅い音速の材料、例えば、シリコン等からなるレンズで、超音波ビームをスライス方向に収束させる。
【００１８】
次に、本実施形態で用いる振動子１２について詳説する。図２は、本実施形態で用いる振動子１２の概略斜視図であり、図３は概略正面図である。なお、以下の図面では、振動子１２の構成を明確にするために、各部材を実際とは異なる尺度で図示している。例えば、図面において、電極を肉厚に図示しているが、実際には、これら電極は薄膜として形成されており、実際にはより肉薄である。
【００１９】
本実施形態の振動子１２は、複数の圧電体２２−１，２２−２，２２−３（以下、三つの圧電体を区別しない場合は単に「圧電体２２」と呼び、ハイフン以下を省略する。以下、他部材でも同じ）を積層した積層体２０と、当該積層体２０の上面（すなわち、最上段に位置する圧電体２２−１の上面）に接続されるグランド電極３０、積層体２０の下面（すなわち最下層に位置する圧電体２２−３の下面）に接続されるシグナル電極３２、および、各圧電体２２の表面に形成された電極を電気的に接続する異方導電体２８などから構成されている。
【００２０】
圧電体２２は、周知の通り、音を電圧に、電圧を音に変換するものである。本実施形態では、電気的に低インピーダンスとするために、この圧電体２２を三つ積層し、積層体２０を構成している。
【００２１】
圧電体２２としては、ＰＺＴや、チタン酸バリウムなどの圧電セラミックス、あるいは、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）や、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）などの圧電体単結晶が用いられ、それぞれ、図中に矢印で示す方向に完全に分極処理されている。積層する際には、この分極の向きが交互に並ぶように上下に積層される。
【００２２】
各圧電体２２の上面および下面には電極が形成されており、積層した際、各圧電体２２間に電極が介在するようになっている。そして、この電極が、積層体２０の最上面に位置する上面電極層２４−１、積層体２０の下面に位置する下面電極層２４−４、隣接する二つの圧電体２２の間に位置する内部電極層２４−２，２４−３を構成する。これら複数の電極層２４のうち、グランド電極３０から数えて、奇数番目の電極層２４−１，２４−３は、グランド電極３０に電気的に接続され、偶数番目の電極層２４−２，２４−４はシグナル電極３２に電気的に接続される。本実施形態では、この電気的接続を簡易かつ確実に行うために、三つの圧電体２２を特殊な態様で積層するとともに、圧電体２２の幅を異ならせているが、これについては後に詳説する。
【００２３】
積層体２０の上面には、グランド電極３０が配置されている。このグランド電極３０は、積層体２０の上面に位置する上面電極層２４−１（１番目の電極層）の電極に物理的に接触する水平電極であり、この物理的接触により上面電極層２４−１と電気的に接続される。
【００２４】
積層体２０の下面には、シグナル電極３２が配置されている。このシグナル電極３２は、積層体２０の下面に位置する下面電極層２４−４（４番目の電極層）の電極に物理的に接触する水平電極であり、この物理的接触により下面電極層２４−４と電気的に接続される。
【００２５】
異方導電体２８は、奇数層の電極層２４−１，２４−３をグランド電極３０に、偶数層の電極層２４−２，２４−４をシグナル電極３２に、それぞれ電気的に接続するために配置される部材である。異方導電体２８は、その名の通り、特定の方向にのみ導電性を発揮する部材である。かかる異方導電体２８としては、種々の構成のものを採用できるが、例えば、図４（Ａ）に示すように、絶縁体４０の基材に、ファイバー状の導電性フィラー４２を配向させ、充填したものを用いてもよい。また、異方導電体２８として、図４（Ｂ）に示すように、絶縁体４０を上下に貫通する溝または穴に導電体４２を充填したものや、導電体４２の上面および下面を除く周囲を絶縁体４０で覆ったものを用いてもよい。さらに、異方導電体２８として、図４（Ｃ）に示すように絶縁体４０の基材の上下および一側面に電極膜４２を形成したものや、図４（Ｄ）に示すように柔軟性のある絶縁体４０の片面に導電膜４２を形成したうえで、これを折り曲げたものを用いてもよい。
【００２６】
ここで、本実施形態では、この異方導電体２８を用いて、各電極層２４を簡易に電気的に接続するために、複数の圧電体２２の幅を異ならせるとともに、当該複数の圧電体２２を面方向にずらして積層している。すなわち、図２、図３に示すように、本実施形態では、１番目の圧電体２２−１および３番目の圧電体２２−３を同幅にするとともに、２番目の圧電体２２−２の幅を、１番目および２番目の圧電体２２−１，２２−３の幅より、異方導電体２８の幅分だけ小さくしている。換言すれば、本実施形態では、異方導電体２８の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体２２を、交互に上下に積層している。
【００２７】
この積層の際、１番目の圧電体２２−１の一端（図面右端）を２番目の圧電体２２−２の一端に揃えて配置し、１番目の圧電体２２−１の他端（図面左端）が２番目の圧電体２２−２の他端からずれるようにしている。また、３番目の圧電体２２−３の他端を２番目の圧電体２２−２の他端に揃えて配置し、３番目の圧電体２２−３の一端が２番目の圧電体２２−２の一端からずれるようにする。換言すれば、本実施形態では、揃える端部が、交互に変わるように、二サイズの圧電体２２を、交互に積層している。さらに、別の言い方をすれば、本実施形態では、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層２４−２それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出するべく、圧電体を面方向ずらして積層している。
【００２８】
異方導電体２８は、積層方向に導電性を発揮するような姿勢で、この電極層２４の露出部分とシグナル電極３２またはグランド電極３０との間に配置される。より具体的には、本実施形態では、異方導電体２８の一つが、二番目の電極層２４−２の露出部分とシグナル電極３２との間に配置される。また、異方導電体２８の他の一つが、三番目の電極層２４−３の露出部分とグランド電極３０との間に配置される。かかる配置とすることで、この異方導電体２８を介して、奇数番目の電極層２４−１，２４−３はグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２はシグナル電極３２に電気的に接続されることになる。
【００２９】
ここで、これまでの説明で明らかなとおり、本実施形態の振動子１２では、積層体２０の側面に電極や絶縁部を形成したり、各圧電体２２の表面に絶縁部（ギャップ）を形成したりする必要がない。また、圧電体２２をずらすことにより形成された隙間に異方導電体２８を配置しているだけであるため、微細な位置決めが不要となる。その結果、振動子１２、ひいては、超音波探触子の製造工程を大幅に簡易化できる。
【００３０】
次に、本実施形態の超音波探触子の製造の流れについて図５〜図１３を参照して説明する。図５〜図１３は、超音波探触子の製造の過程を示す概略図である。
【００３１】
超音波探触子を製造する場合は、まず、図５に示すように、整合層１３，１４を位置決めする。具体的には、定盤６０に、整合層位置決め治具６２を設置する。その後、第一整合層１３、第二整合層１４に接着剤を塗布し、整合層位置決め治具６２のポケットに第二整合層１４、第一整合層１３の順に重ねて入れる。次に、図６に示すように、グランド電極３０の両面に接着剤を塗布し、第一整合層１３の上にグランド電極３０を配置する。
【００３２】
グランド電極３０が配置出来れば、図７に示すように、積層体位置決め治具６４を配置し、圧電体２２と異方導電体２８を位置決めする。具体的には、グランド電極３０の上に、積層体位置決め治具６４を設置する。また、圧電体２２、異方導電体２８に接着剤を塗布する。そして、この圧電体２２および異方導電体２８を、図７に示すような配置になるように、位置決めポケットに重ねて入れる。
【００３３】
すなわち、まず、１番目の圧電体２２−１を、位置決めポケットに入れる。このとき、１番目の圧電体２２−１の側面を位置決めポケットの内側面に当てて位置決めする。この配置により、１番目の電極層２４−１が、グランド電極３０に電気的に接続されることになる。続いて、１番目の圧電体２２−１と位置決めポケットの内側面との隙間に一つ目の異方導電体２８を配置する。この配置により、一つ目の異方導電体２８がグランド電極３０と電気的に接続されることになる。次に、２番目の圧電体２２−２を１番目の圧電体２２−１の上に配置する。このとき、２番目の圧電体２２−２の側面を異方導電体２８の側面に当てて位置決めする。次に、この２番目の圧電体２２−２と位置決めポケットの内側面との隙間に二つ目の異方導電体２８を配置する。この配置により、２番目の電極層２４−２と二つ目の異方導電体２８とが電気的に接続されることになる。次に、２番目の圧電体２２−２の上に、３番目の圧電体２２−３を配置する。このとき、３番目の圧電体２２−３の上面（グランド電極３０側の面）の電極、すなわち、３番目の電極層２４−３は、一つ目の異方導電体２８の端面に接触し、当該異方導電体２８を介してグランド電極３０に電気的に接続されることになる。
【００３４】
このように、圧電体２２および異方導電体２８を積み重ねれば、次に、図８に示すように、シグナル電極３２の必要な箇所に接着剤を塗布し、シグナル電極３２を積層体２０の上に置く。このとき、シグナル電極３２は、３番目の圧電体２２−３の下面に形成された電極、すなわち、４番目の電極層２４−４に接触するため、当該電極層とシグナル電極３２とが電気的に接続される。また、二つ目の異方導電体２８もシグナル電極３２と電気的に接続されることになり、結果として、２番目の電極層２４−２とシグナル電極３２とが異方導電体２８を介して電気的に接続されることになる。つまり、奇数番目の電極層２４−１，２４−３は、全てグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２は、全てシグナル電極３２に電気的に接続される。
【００３５】
これらの作業が終われば、続いて、図９に示すように、バッキング位置決め治具６６を、シグナル電極３２の上に設置する。そして、バッキング材１０の必要な箇所に接着剤を塗布したうえで、当該バッキング材１０を位置決めポケットに入れる。
【００３６】
次に、図１０に示すように、加圧機６８により、各部材を加圧し、密着させる。続いて、図１１に示すように、バッキング位置決め治具６６を取り外し、シグナル電極３２を、バッキング材１０に沿って折り曲げる。また、図１２に示すように、積層体位置決め治具６４も取り外し、グランド電極３０をシグナル電極３２に沿って折り曲げる。さらに、図１３に示すように、整合層位置決め治具６２を取り外し、これら構成物を加熱し、接着剤を硬化させる。
【００３７】
接着剤の硬化により、各部材が接合されれば、この構成物を治具から取り外し、振動子１２を短冊状に分離する。そして、分離した溝に、補強剤を詰めた後、整合層１３，１４の表面に音響レンズ１６を装着することで、図１に示すような超音波探触子が形成される。
【００３８】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、超音波探触子の構成要素を適宜、積み重ねていくことで、電極同士が適切に接続された超音波探触子を得ることができる。換言すれば、従来技術のように、積層体２０に絶縁部や電極を形成する工程を別途設ける必要がなく、また、微細な位置決めを図る必要もない。その結果、従来に比して、簡易に超音波探触子を製造することができる。
【００３９】
なお、ここで説明した製造工程は一例であり、各圧電体２２や異方導電体２８を配置していく順番などは、適宜、変更されてもよい。また、本実施形態では、圧電体２２が三つの場合を例に挙げて説明しているが、圧電体２２の積層数をより多数としてもよい。
【００４０】
例えば、図１４に示すように五つの圧電体２２を積層してもよい。この場合においても、異方導電体２８の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体２２を交互に積層する。図示例では、グランド側から順に、１番目、３番目、５番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−５の幅を、２番目、４番目の圧電体２２−２，２２−４の幅より、異方導電体２８の幅分だけ、大きくしている。また、圧電体２２を積層する際には、揃える端部が、交互に変わるように（換言すれば、ずれる端部が交互に変わるように）、二サイズの圧電体２２を、交互に上下に積層している。そして、これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層２４−２，２４−４それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出することにする。そして、この露出した部分と、グランド電極３０またはシグナル電極３２との間に異方導電体２８を配置する。これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５はグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４はシグナル電極３２に接続されることになる。
【００４１】
また、別の形態として、図１５に示すように五つの圧電体２２を積層してもよい。この場合には、幅の異なる複数サイズの圧電体２２を用いる。図示例では、２番目の圧電体２２−２が最も小幅で、１，３，４番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−４は、２番目の圧電体２２−２より、異方導電体２８の幅分だけ幅広となっている。また、５番目の圧電体２２−５は、１，３，４番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−４より異方導電体２８の幅分だけ幅広となっている。
【００４２】
積層する際には、上述の例と同様に、各圧電体２２を面方向にずらして積層するが、上述の実施形態と異なり、一部の電極層２４については、グランド電極３０またはシグナル電極３２ではなく、他の電極層２４の露出部分に対向させた状態で露出させる。
【００４３】
すなわち、この形態においては、２番目の電極層２４−２を、４番目の電極層２４−４の露出部分に対向させた状態で露出させている。そして、この二つの露出部分の間に異方導電体２８を配置することで、２番目の電極層２４−２と４番目の電極層２４−４とを電気的に接続している。また、４番目の電極層２４−４は、図面左側端部においても露出部分が設けられており、この露出部分がシグナル電極３２と対向している。そして、この露出部分とシグナル電極３２との間に異方導電体２８を配置することで、４番目の電極層２４−４とシグナル電極３２とを電気的に接続している。そして、これにより、当該４番目の電極層２４−４に電気的に接続された２番目の電極層２４−２もシグナル電極３２に電気的に接続されることになる。
【００４４】
つまり、この形態においては、各偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６それぞれの少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数層の電極層の露出部分に対向した状態で露出するようにする各圧電体２２を積層している。そして、この露出部分に一端が当接する形で、異方導電体２８を配置することで、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６の電極層全てを、シグナル電極３２に電気的に接続することができる。なお、ここでは、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６同士を対向させているが、当然、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５同士を対向させてもよい。
【００４５】
さらに、圧電体を７つ積層する場合の例を図１６、図１７を参照して説明する。図１６の図示例においもて、図２、図１４の場合と同様に、異方導電体２８の幅分だけ長さの異なる二サイズの圧電体２２を、交互に積層している。具体的には、奇数番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−５，２２−７を、偶数番目の圧電体２２−２，２２−４，２２−６より、異方導電体２８の幅分だけ大きくしている。そして、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出するように、各圧電体２２を面方向にずらして積層している。そして、露出部分と、グランド電極３０またはシグナル電極３２と、の間に異方導電体２８を配置することで、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７をグランド電極３０に、また、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８をシグナル電極３２に電気的に接続している。
【００４６】
図１７の図示例においては、様々な幅の圧電体２２を、面方向にずらしながら積み重ねている。このとき、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７は、少なくとも一部がグランド電極３０または奇数番目の他の電極層２４に対向した状態で露出するようにする。また、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８は、少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数番目の電極層２４の電極に対向した状態で露出するようにする。そして、各電極層２４の露出した部分と、他の露出部分またはシグナル電極３２またはグランド電極３０と、の間に異方導電体２８を配置する。これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７は、異方導電体２８および他の奇数番目の電極層を介してグランド電極３０に電気的に接続される。同様に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８は、異方導電体２８および他の偶数番目の電極層を介してシグナル電極３２に電気的に接続される。
【００４７】
このように、圧電体２２の数を増やした場合であっても、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０または他の奇数番目の電極層に対向した状態で露出し、かつ、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数番目の電極層に対向した状態で露出するよう圧電体２２を面方向にずらして積層し、さらに、各電極間に異方導電体２８を配置すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ バッキング材、１２ 振動子、１３ 第一整合層、１４ 第二整合層、１６ 音響レンズ、２０ 積層体、２２ 圧電体、２４ 電極層、２８ 異方導電体、３０ グランド電極、３２ シグナル電極、４０ 絶縁体、４２ 導電体、６０ 定盤、６２，６４，６６ 位置決め治具、６８ 加圧機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電体を積層してなる積層体を含む振動子、および、当該振動子を備えた超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、被検体の体内にある診察対象部位に超音波振動子を内蔵した超音波探触子から超音波を送信し、その際得られるエコー信号に基づいて形成される。
【０００３】
この超音波探触子に内蔵されている振動子は、音と電圧とを相互に変換できる圧電体を有している。近年、この振動子を電気的に低インピーダンスにするために、圧電体を積層した振動子が従来から知られている（例えば特許文献１−１１など）。かかる積層型の振動子は、複数の圧電体を積層させてなるものであり、その積層体の上面および底面、および、積層された各圧電体の間には電極が形成される。この複数の電極のうち、奇数番目の電極同士、および、偶数番目の電極同士が、それぞれ一つに電気的に接続されたうえで、グランド電極、および、シグナル電極へと接続される。かかる構成とすることで、複数の圧電体が、電気的には並列接続され、音響的には直列接続されることになり、振動子と伝送線路、送信機、受信機間との電気的マッチングがとりやすくなり、高感度で広帯域の送受信感度特性が得られる。
【０００４】
ここで、こうした積層型の振動子を製造するためには、上述したように、奇数番目の電極同士、および、偶数番目の電極同士をそれぞれ電気的に接続する必要がある。この電極の接続を行うための技術が従来から多数提案されている。例えば、図１８に示すような従来の振動子においては、圧電体２２−１，２２−２，２２−３を積層した積層体の一側面において、偶数番目の電極２４−２を絶縁する絶縁体５２を形成した後に、当該一側面にメッキなどで電極５０を形成し、奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に接続していた。また、同様に、積層体の他側面において、奇数番目の電極層２４−３を絶縁する絶縁体を形成した後に、当該他側面にメッキなどで電極５０を形成し、偶数番目の電極層２４−２，２４−４同士を電気的に接続していた。
【０００５】
また、図１９に示すような従来の振動子においては、各圧電体２２−１，２２−２，２２−３の上面、下面、および両側面に電極層２４，５４を形成したうえで、上面および下面に電極層２４を一部分離するギャップ５６を形成している。そして、かかる構成の圧電体２２を交互に積層することで、偶数番目の電極層２４−２，２４−４同士、奇数番目の電極層２４−１，２４−３同士を電気的に接続していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８０１９３号公報
【特許文献２】特開昭６１−８１００号公報
【特許文献３】特開２００８−３０２０４４号公報
【特許文献４】特開２００３−６１１９３号公報
【特許文献５】特開２００４−５６３５２号公報
【特許文献６】特開２００７−２０１９０１号公報
【特許文献７】特開２００７−２１５７３０号公報
【特許文献８】特開２００７−２７３５８４号公報
【特許文献９】特開昭６３−１７５７６１号公報
【特許文献１０】特開平８−１７３４１６号公報
【特許文献１１】特開２００７−１７３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした従来の技術では、振動子の製造工程が煩雑になりがちで、製造コストも増加しがちという問題があった。例えば、図１８に示す振動子では、積層体の側面に絶縁体５２および電極５０を形成する工程が必要であり、非常に手間であった。また、図１９に示す振動子では、各圧電体を所定の寸法に切り出した後、側面にも電極５４を形成し、上面および下面の電極を分離するためのギャップ５６を形成する必要があった。また、圧電体２２それぞれの位置決め精度を、電極分離幅（ギャップ幅）より狭くする必要があり、非常に手間であった。
【０００８】
そこで、本発明では、より簡易に製造でき得る振動子および当該振動子を備えた超音波探触子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
他の好適な態様では、前記積層体は、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第一水平電極または他の奇数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第二水平電極または他の偶数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出するように複数の圧電体が積層されている。この場合において、前記積層体は、揃う端部が交互に変わるように、異方導電体の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体が交互に面方向にずれて積層されており、前記異方導電体は、前記奇数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間、および、前記偶数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間に配設される、ことが望ましい。
【００１１】
他の好適な態様では、前記複数の圧電体は、奇数個であり、電極層は偶数個形成される。他の好適な態様では、前記複数の電極層のうち少なくとも一つは、他の電極層を介して、第一水平電極または第二水平電極に電気的に接続される。
【００１２】
他の本発明である超音波探触子は、バッキング材と、振動子と、整合層と、音響レンズと、がケース内部に収容された超音波探触子であって、前記振動子は、上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異方導電体で電極層の電気的接続が図ることができ、別途、電極や絶縁体を形成する必要がないため、より簡易に振動子、ひいては、超音波探触子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である超音波探触子の概略構成図である。
【図２】振動子の概略斜視図である。
【図３】振動子の概略正面図である。
【図４】異方導電体の構成を示す図である。
【図５】振動子の製造の流れを示す図である。
【図６】振動子の製造の流れを示す図である。
【図７】振動子の製造の流れを示す図である。
【図８】振動子の製造の流れを示す図である。
【図９】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１０】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１１】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１２】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１３】振動子の製造の流れを示す図である。
【図１４】他の振動子の概略正面図である。
【図１５】他の振動子の概略正面図である。
【図１６】他の振動子の概略正面図である。
【図１７】他の振動子の概略正面図である。
【図１８】従来の振動子の概略斜視図である。
【図１９】他の従来の振動子の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である超音波探触子の内部構造の概略図である。
【００１６】
超音波探触子の内部には、図１に示すように、バッキング材１０と、短冊状に分割された複数の振動子１２と、整合層１３，１４と、音響レンズ１６が配設されている。バッキング材１０は、振動子１２の背面に設けられ、後方への音を吸収する部材である。かかるバッキング材１０を設けることにより、余分な振動をおさえられ、パルス幅を短くすることができる。振動子１２は、音を電圧に、電圧を音に変換する。本実施形態では、この振動子１２として、複数の圧電体を積層した積層型の振動子１２を用いるが、これについては後に詳説する。
【００１７】
整合層１３，１４は、振動子１２と生体との中間的な音響インピーダンスを持つ材料からなり、音響インピーダンスの違いによる反射を低減させる部材である。本実施形態では、振動子１２側から順に、第一整合層１３および第二整合層１４が設けられており、第二整合層１４は、第一整合層１３に比べて、生体に近い音響インピーダンスを持っている。音響レンズ１６は、生体よりも遅い音速の材料、例えば、シリコン等からなるレンズで、超音波ビームをスライス方向に収束させる。
【００１８】
次に、本実施形態で用いる振動子１２について詳説する。図２は、本実施形態で用いる振動子１２の概略斜視図であり、図３は概略正面図である。なお、以下の図面では、振動子１２の構成を明確にするために、各部材を実際とは異なる尺度で図示している。例えば、図面において、電極を肉厚に図示しているが、実際には、これら電極は薄膜として形成されており、実際にはより肉薄である。
【００１９】
本実施形態の振動子１２は、複数の圧電体２２−１，２２−２，２２−３（以下、三つの圧電体を区別しない場合は単に「圧電体２２」と呼び、ハイフン以下を省略する。以下、他部材でも同じ）を積層した積層体２０と、当該積層体２０の上面（すなわち、最上段に位置する圧電体２２−１の上面）に接続されるグランド電極３０、積層体２０の下面（すなわち最下層に位置する圧電体２２−３の下面）に接続されるシグナル電極３２、および、各圧電体２２の表面に形成された電極を電気的に接続する異方導電体２８などから構成されている。
【００２０】
圧電体２２は、周知の通り、音を電圧に、電圧を音に変換するものである。本実施形態では、電気的に低インピーダンスとするために、この圧電体２２を三つ積層し、積層体２０を構成している。
【００２１】
圧電体２２としては、ＰＺＴや、チタン酸バリウムなどの圧電セラミックス、あるいは、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）や、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）などの圧電体単結晶が用いられ、それぞれ、図中に矢印で示す方向に完全に分極処理されている。積層する際には、この分極の向きが交互に並ぶように上下に積層される。
【００２２】
各圧電体２２の上面および下面には電極が形成されており、積層した際、各圧電体２２間に電極が介在するようになっている。そして、この電極が、積層体２０の最上面に位置する上面電極層２４−１、積層体２０の下面に位置する下面電極層２４−４、隣接する二つの圧電体２２の間に位置する内部電極層２４−２，２４−３を構成する。これら複数の電極層２４のうち、グランド電極３０から数えて、奇数番目の電極層２４−１，２４−３は、グランド電極３０に電気的に接続され、偶数番目の電極層２４−２，２４−４はシグナル電極３２に電気的に接続される。本実施形態では、この電気的接続を簡易かつ確実に行うために、三つの圧電体２２を特殊な態様で積層するとともに、圧電体２２の幅を異ならせているが、これについては後に詳説する。
【００２３】
積層体２０の上面には、グランド電極３０が配置されている。このグランド電極３０は、積層体２０の上面に位置する上面電極層２４−１（１番目の電極層）の電極に物理的に接触する水平電極であり、この物理的接触により上面電極層２４−１と電気的に接続される。
【００２４】
積層体２０の下面には、シグナル電極３２が配置されている。このシグナル電極３２は、積層体２０の下面に位置する下面電極層２４−４（４番目の電極層）の電極に物理的に接触する水平電極であり、この物理的接触により下面電極層２４−４と電気的に接続される。
【００２５】
異方導電体２８は、奇数層の電極層２４−１，２４−３をグランド電極３０に、偶数層の電極層２４−２，２４−４をシグナル電極３２に、それぞれ電気的に接続するために配置される部材である。異方導電体２８は、その名の通り、特定の方向にのみ導電性を発揮する部材である。かかる異方導電体２８としては、種々の構成のものを採用できるが、例えば、図４（Ａ）に示すように、絶縁体４０の基材に、ファイバー状の導電性フィラー４２を配向させ、充填したものを用いてもよい。また、異方導電体２８として、図４（Ｂ）に示すように、絶縁体４０を上下に貫通する溝または穴に導電体４２を充填したものや、導電体４２の上面および下面を除く周囲を絶縁体４０で覆ったものを用いてもよい。さらに、異方導電体２８として、図４（Ｃ）に示すように絶縁体４０の基材の上下および一側面に電極膜４２を形成したものや、図４（Ｄ）に示すように柔軟性のある絶縁体４０の片面に導電膜４２を形成したうえで、これを折り曲げたものを用いてもよい。
【００２６】
ここで、本実施形態では、この異方導電体２８を用いて、各電極層２４を簡易に電気的に接続するために、複数の圧電体２２の幅を異ならせるとともに、当該複数の圧電体２２を面方向にずらして積層している。すなわち、図２、図３に示すように、本実施形態では、１番目の圧電体２２−１および３番目の圧電体２２−３を同幅にするとともに、２番目の圧電体２２−２の幅を、１番目および２番目の圧電体２２−１，２２−３の幅より、異方導電体２８の幅分だけ小さくしている。換言すれば、本実施形態では、異方導電体２８の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体２２を、交互に上下に積層している。
【００２７】
この積層の際、１番目の圧電体２２−１の一端（図面右端）を２番目の圧電体２２−２の一端に揃えて配置し、１番目の圧電体２２−１の他端（図面左端）が２番目の圧電体２２−２の他端からずれるようにしている。また、３番目の圧電体２２−３の他端を２番目の圧電体２２−２の他端に揃えて配置し、３番目の圧電体２２−３の一端が２番目の圧電体２２−２の一端からずれるようにする。換言すれば、本実施形態では、揃える端部が、交互に変わるように、二サイズの圧電体２２を、交互に積層している。さらに、別の言い方をすれば、本実施形態では、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層２４−２それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出するべく、圧電体を面方向ずらして積層している。
【００２８】
異方導電体２８は、積層方向に導電性を発揮するような姿勢で、この電極層２４の露出部分とシグナル電極３２またはグランド電極３０との間に配置される。より具体的には、本実施形態では、異方導電体２８の一つが、二番目の電極層２４−２の露出部分とシグナル電極３２との間に配置される。また、異方導電体２８の他の一つが、三番目の電極層２４−３の露出部分とグランド電極３０との間に配置される。かかる配置とすることで、この異方導電体２８を介して、奇数番目の電極層２４−１，２４−３はグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２はシグナル電極３２に電気的に接続されることになる。
【００２９】
ここで、これまでの説明で明らかなとおり、本実施形態の振動子１２では、積層体２０の側面に電極や絶縁部を形成したり、各圧電体２２の表面に絶縁部（ギャップ）を形成したりする必要がない。また、圧電体２２をずらすことにより形成された隙間に異方導電体２８を配置しているだけであるため、微細な位置決めが不要となる。その結果、振動子１２、ひいては、超音波探触子の製造工程を大幅に簡易化できる。
【００３０】
次に、本実施形態の超音波探触子の製造の流れについて図５〜図１３を参照して説明する。図５〜図１３は、超音波探触子の製造の過程を示す概略図である。
【００３１】
超音波探触子を製造する場合は、まず、図５に示すように、整合層１３，１４を位置決めする。具体的には、定盤６０に、整合層位置決め治具６２を設置する。その後、第一整合層１３、第二整合層１４に接着剤を塗布し、整合層位置決め治具６２のポケットに第二整合層１４、第一整合層１３の順に重ねて入れる。次に、図６に示すように、グランド電極３０の両面に接着剤を塗布し、第一整合層１３の上にグランド電極３０を配置する。
【００３２】
グランド電極３０が配置出来れば、図７に示すように、積層体位置決め治具６４を配置し、圧電体２２と異方導電体２８を位置決めする。具体的には、グランド電極３０の上に、積層体位置決め治具６４を設置する。また、圧電体２２、異方導電体２８に接着剤を塗布する。そして、この圧電体２２および異方導電体２８を、図７に示すような配置になるように、位置決めポケットに重ねて入れる。
【００３３】
すなわち、まず、１番目の圧電体２２−１を、位置決めポケットに入れる。このとき、１番目の圧電体２２−１の側面を位置決めポケットの内側面に当てて位置決めする。この配置により、１番目の電極層２４−１が、グランド電極３０に電気的に接続されることになる。続いて、１番目の圧電体２２−１と位置決めポケットの内側面との隙間に一つ目の異方導電体２８を配置する。この配置により、一つ目の異方導電体２８がグランド電極３０と電気的に接続されることになる。次に、２番目の圧電体２２−２を１番目の圧電体２２−１の上に配置する。このとき、２番目の圧電体２２−２の側面を異方導電体２８の側面に当てて位置決めする。次に、この２番目の圧電体２２−２と位置決めポケットの内側面との隙間に二つ目の異方導電体２８を配置する。この配置により、２番目の電極層２４−２と二つ目の異方導電体２８とが電気的に接続されることになる。次に、２番目の圧電体２２−２の上に、３番目の圧電体２２−３を配置する。このとき、３番目の圧電体２２−３の上面（グランド電極３０側の面）の電極、すなわち、３番目の電極層２４−３は、一つ目の異方導電体２８の端面に接触し、当該異方導電体２８を介してグランド電極３０に電気的に接続されることになる。
【００３４】
このように、圧電体２２および異方導電体２８を積み重ねれば、次に、図８に示すように、シグナル電極３２の必要な箇所に接着剤を塗布し、シグナル電極３２を積層体２０の上に置く。このとき、シグナル電極３２は、３番目の圧電体２２−３の下面に形成された電極、すなわち、４番目の電極層２４−４に接触するため、当該電極層とシグナル電極３２とが電気的に接続される。また、二つ目の異方導電体２８もシグナル電極３２と電気的に接続されることになり、結果として、２番目の電極層２４−２とシグナル電極３２とが異方導電体２８を介して電気的に接続されることになる。つまり、奇数番目の電極層２４−１，２４−３は、全てグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２は、全てシグナル電極３２に電気的に接続される。
【００３５】
これらの作業が終われば、続いて、図９に示すように、バッキング位置決め治具６６を、シグナル電極３２の上に設置する。そして、バッキング材１０の必要な箇所に接着剤を塗布したうえで、当該バッキング材１０を位置決めポケットに入れる。
【００３６】
次に、図１０に示すように、加圧機６８により、各部材を加圧し、密着させる。続いて、図１１に示すように、バッキング位置決め治具６６を取り外し、シグナル電極３２を、バッキング材１０に沿って折り曲げる。また、図１２に示すように、積層体位置決め治具６４も取り外し、グランド電極３０をシグナル電極３２に沿って折り曲げる。さらに、図１３に示すように、整合層位置決め治具６２を取り外し、これら構成物を加熱し、接着剤を硬化させる。
【００３７】
接着剤の硬化により、各部材が接合されれば、この構成物を治具から取り外し、振動子１２を短冊状に分離する。そして、分離した溝に、補強剤を詰めた後、整合層１３，１４の表面に音響レンズ１６を装着することで、図１に示すような超音波探触子が形成される。
【００３８】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態によれば、超音波探触子の構成要素を適宜、積み重ねていくことで、電極同士が適切に接続された超音波探触子を得ることができる。換言すれば、従来技術のように、積層体２０に絶縁部や電極を形成する工程を別途設ける必要がなく、また、微細な位置決めを図る必要もない。その結果、従来に比して、簡易に超音波探触子を製造することができる。
【００３９】
なお、ここで説明した製造工程は一例であり、各圧電体２２や異方導電体２８を配置していく順番などは、適宜、変更されてもよい。また、本実施形態では、圧電体２２が三つの場合を例に挙げて説明しているが、圧電体２２の積層数をより多数としてもよい。
【００４０】
例えば、図１４に示すように五つの圧電体２２を積層してもよい。この場合においても、異方導電体２８の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体２２を交互に積層する。図示例では、グランド側から順に、１番目、３番目、５番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−５の幅を、２番目、４番目の圧電体２２−２，２２−４の幅より、異方導電体２８の幅分だけ、大きくしている。また、圧電体２２を積層する際には、揃える端部が、交互に変わるように（換言すれば、ずれる端部が交互に変わるように）、二サイズの圧電体２２を、交互に上下に積層している。そして、これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層２４−２，２４−４それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出することにする。そして、この露出した部分と、グランド電極３０またはシグナル電極３２との間に異方導電体２８を配置する。これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５はグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４はシグナル電極３２に接続されることになる。
【００４１】
また、別の形態として、図１５に示すように五つの圧電体２２を積層してもよい。この場合には、幅の異なる複数サイズの圧電体２２を用いる。図示例では、２番目の圧電体２２−２が最も小幅で、１，３，４番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−４は、２番目の圧電体２２−２より、異方導電体２８の幅分だけ幅広となっている。また、５番目の圧電体２２−５は、１，３，４番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−４より異方導電体２８の幅分だけ幅広となっている。
【００４２】
積層する際には、上述の例と同様に、各圧電体２２を面方向にずらして積層するが、上述の実施形態と異なり、一部の電極層２４については、グランド電極３０またはシグナル電極３２ではなく、他の電極層２４の露出部分に対向させた状態で露出させる。
【００４３】
すなわち、この形態においては、２番目の電極層２４−２を、４番目の電極層２４−４の露出部分に対向させた状態で露出させている。そして、この二つの露出部分の間に異方導電体２８を配置することで、２番目の電極層２４−２と４番目の電極層２４−４とを電気的に接続している。また、４番目の電極層２４−４は、図面左側端部においても露出部分が設けられており、この露出部分がシグナル電極３２と対向している。そして、この露出部分とシグナル電極３２との間に異方導電体２８を配置することで、４番目の電極層２４−４とシグナル電極３２とを電気的に接続している。そして、これにより、当該４番目の電極層２４−４に電気的に接続された２番目の電極層２４−２もシグナル電極３２に電気的に接続されることになる。
【００４４】
つまり、この形態においては、各偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６それぞれの少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数層の電極層の露出部分に対向した状態で露出するようにする各圧電体２２を積層している。そして、この露出部分に一端が当接する形で、異方導電体２８を配置することで、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６の電極層全てを、シグナル電極３２に電気的に接続することができる。なお、ここでは、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６同士を対向させているが、当然、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５同士を対向させてもよい。
【００４５】
さらに、圧電体を７つ積層する場合の例を図１６、図１７を参照して説明する。図１６の図示例においもて、図２、図１４の場合と同様に、異方導電体２８の幅分だけ長さの異なる二サイズの圧電体２２を、交互に積層している。具体的には、奇数番目の圧電体２２−１，２２−３，２２−５，２２−７を、偶数番目の圧電体２２−２，２２−４，２２−６より、異方導電体２８の幅分だけ大きくしている。そして、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８それぞれの少なくとも一部がシグナル電極３２に対向した状態で露出するように、各圧電体２２を面方向にずらして積層している。そして、露出部分と、グランド電極３０またはシグナル電極３２と、の間に異方導電体２８を配置することで、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７をグランド電極３０に、また、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８をシグナル電極３２に電気的に接続している。
【００４６】
図１７の図示例においては、様々な幅の圧電体２２を、面方向にずらしながら積み重ねている。このとき、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７は、少なくとも一部がグランド電極３０または奇数番目の他の電極層２４に対向した状態で露出するようにする。また、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８は、少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数番目の電極層２４の電極に対向した状態で露出するようにする。そして、各電極層２４の露出した部分と、他の露出部分またはシグナル電極３２またはグランド電極３０と、の間に異方導電体２８を配置する。これにより、奇数番目の電極層２４−１，２４−３，２４−５，２４−７は、異方導電体２８および他の奇数番目の電極層を介してグランド電極３０に電気的に接続される。同様に、偶数番目の電極層２４−２，２４−４，２４−６，２４−８は、異方導電体２８および他の偶数番目の電極層を介してシグナル電極３２に電気的に接続される。
【００４７】
このように、圧電体２２の数を増やした場合であっても、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部がグランド電極３０または他の奇数番目の電極層に対向した状態で露出し、かつ、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が、シグナル電極３２または他の偶数番目の電極層に対向した状態で露出するよう圧電体２２を面方向にずらして積層し、さらに、各電極間に異方導電体２８を配置すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ バッキング材、１２ 振動子、１３ 第一整合層、１４ 第二整合層、１６ 音響レンズ、２０ 積層体、２２ 圧電体、２４ 電極層、２８ 異方導電体、３０ グランド電極、３２ シグナル電極、４０ 絶縁体、４２ 導電体、６０ 定盤、６２，６４，６６ 位置決め治具、６８ 加圧機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、
前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、
前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、
積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、
を備えることを特徴とする振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の振動子であって、
前記積層体は、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第一水平電極または他の奇数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第二水平電極または他の偶数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出するように複数の圧電体が積層されている、ことを特徴とする振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の振動子であって、
前記積層体は、揃う端部が交互に変わるように、異方導電体の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体が交互に面方向にずれて積層されており、
前記異方導電体は、前記奇数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間、および、前記偶数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間に配設される、ことを特徴とする振動子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動子であって、
前記複数の圧電体は、奇数個であり、電極層は偶数個形成される、ことを特徴とする振動子。
【請求項５】
請求項１または２に記載の振動子であって、
前記複数の電極層のうち少なくとも一つは、他の電極層を介して、第一水平電極または第二水平電極に電気的に接続される、ことを特徴とする振動子。
【請求項６】
バッキング材と、振動子と、整合層と、音響レンズと、がケース内部に収容された超音波探触子であって、
前記振動子は、
上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、
前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、
前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、
積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。
【請求項１】
上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、
前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、
前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、
積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、
を備えることを特徴とする振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の振動子であって、
前記積層体は、奇数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第一水平電極または他の奇数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出し、偶数番目の電極層それぞれの少なくとも一部が第二水平電極または他の偶数番目の電極層の露出部分に対向した状態で露出するように複数の圧電体が積層されている、ことを特徴とする振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の振動子であって、
前記積層体は、揃う端部が交互に変わるように、異方導電体の幅分だけ幅が異なる二サイズの圧電体が交互に面方向にずれて積層されており、
前記異方導電体は、前記奇数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間、および、前記偶数番目の電極層のうちずらして積層することにより外部に露出した露出部分と第一水平電極との間に配設される、ことを特徴とする振動子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動子であって、
前記複数の圧電体は、奇数個であり、電極層は偶数個形成される、ことを特徴とする振動子。
【請求項５】
請求項１または２に記載の振動子であって、
前記複数の電極層のうち少なくとも一つは、他の電極層を介して、第一水平電極または第二水平電極に電気的に接続される、ことを特徴とする振動子。
【請求項６】
バッキング材と、振動子と、整合層と、音響レンズと、がケース内部に収容された超音波探触子であって、
前記振動子は、
上面および下面に電極が設けられた複数の圧電体を面方向にずれた状態で積層した積層体であって、前記電極により当該積層体の上面、下面および圧電体間に電極層が形成された積層体と、
前記積層体の上面に配置された第一水平電極と、
前記積層体の下面に配置された第二水平電極と、
積層方向にのみ導電性を発揮する姿勢で配される複数の異方導電体であって、ずらして積層されることで外部に露出した電極層と、前記第一水平電極、第二水平電極、他の電極層の露出部分のいずれか一つの間に配置されることで、偶数番目の電極層同士および奇数番目の電極層同士を電気的に一つに接続する複数の異方導電体と、
を備えることを特徴とする超音波探触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２５４２９５（Ｐ２０１１−２５４２９５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６７１０（Ｐ２０１０−１２６７１０）
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【出願人】（３９００２９７９１）日立アロカメディカル株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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