超音波探触子
【目的】 音響性能を向上させた超音波探触子を提供する。
【構成】 圧電素子２の前面と一側端面と背面の一部を覆うように第１の電極３を形成する。圧電素子２の背面に第２の電極４を形成する。超音波振動子１の第１の電極３側と音響整合層６とを導電性を有する接着剤層１１により固着する。導電性接着剤層１１の音響インピーダンスを音響整合層６の音響インピーダンスに近づけ音響的ミスマッチングを最低限に抑えることができる。
【構成】 圧電素子２の前面と一側端面と背面の一部を覆うように第１の電極３を形成する。圧電素子２の背面に第２の電極４を形成する。超音波振動子１の第１の電極３側と音響整合層６とを導電性を有する接着剤層１１により固着する。導電性接着剤層１１の音響インピーダンスを音響整合層６の音響インピーダンスに近づけ音響的ミスマッチングを最低限に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、医療用超音波診断装置に用いられる超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波探触子としては、例えば、特願平３−１８６１３９号に記載されている構成が知られている。以下、上記従来例の超音波探触子について図面を参照しながら説明する。
【０００３】図４（ａ）、（ｂ）は従来の超音波探触子を示し、図４（ａ）は超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図、図４（ｂ）は上記超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図である。
【０００４】図４（ａ）に示すように、超音波振動子１は電気信号を機械的振動に変換して超音波を放射し、超音波を受信して電気信号に変換する圧電素子２と、電気信号の送受信を行うための第１および第２の電極３および４とから構成されている。第１の電極３は圧電素子２の前面、すなわち、超音波送受波面と、一側端面および背面の一部を覆うように設けられている。第２の電極４は圧電素子２の背面に第１の電極３と電気的ギャップを有する状態で設けられている。超音波振動子１の前面には接着剤層５を介して音響整合層６が固着されている。
【０００５】図４（ｂ）に示すように、超音波振動子１の背面側の両端部で第１および第２の電極３および４に導体７および８の各一端がはんだ、若しくは導電性接着剤等の導電体層９を介して電気的導通が得られるように接続され、外部装置との間で電気信号を送受信することができるようになっている。超音波振動子１の背面には背面負荷材１０が形成されている。この背面負荷材１０はあらかじめ整形加工されて超音波振動子１の背面に接着され、若しくは未硬化状態の熱硬化性樹脂が流し込みにより硬化されるなどの方法により形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例の超音波探触子では、超音波振動子１と音響整合層６とを固着する接着剤としては、一般的なビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が用いられ、超音波振動子１と音響整合層６との間には、この樹脂からなる接着剤層５が介在する形となる。
【０００７】一般的に圧電素子２に用いられる材料は無機材料が多く、その音響インピーダンスは非常に高い。例えば、圧電セラミックスの一種であるチタン酸ジルコン酸鉛の音響インピーダンスは、約３４×１０6［kg／m2s］である。一方、生体の音響インピーダンスは、約１.５×１０6［kg／m2s］と低い。そこで、音響整合層６は上記圧電素子２と生体の音響インピーダンスのギャップを埋めて超音波振動子１で発生した超音波を効率よく生体へ伝達させる役目を果たしている。一般的に音響整合層６の音響インピーダンスは、一層の場合で７×１０6［kg／m2ｓ］前後、２層の場合の一層目で１２×１０6［kg／m2ｓ］前後である。また、接着剤層５であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の音響インピーダンスは、３×１０6［kg／m2ｓ］弱である。超音波振動子１と音響整合層６の間に３×１０6［kg／m2s］弱の音響インピーダンスを有する材料が介在すると、超音波の伝達効率を劣化させ、超音波探触子の感度低下および分解能の低下を引き起こすことになる。この悪影響は、高周波化および介在する接着剤層６の厚さに比例して重要な問題となってくる。このように、接着剤層６の厚さは超音波探触子の性能、歩留りと密接な関連があるため、その厚さのコントロールには最大の注意を払う必要があった。
【０００８】また、従来の超音波探触子において、圧電素子２に形成される第１の電極３は、圧電素子２の前面からその一側端面および背面の一部を覆うように形成する必要があった。圧電素子２に電極を形成するには、一端的に焼付銀と呼ばれ、高分子バインダにガラスフリットおよび銀粉末を分散させたペーストをスクリーンにより印刷し、仮乾燥させ、再度、他面に印刷して仮乾燥させ、すべての電極を印刷した後、高温焼成する。この際、上記のように第１の電極３における圧電素子２の側端面に位置する部分を形成するには、圧電素子２の厚さが通常、数百μｍから百数十μｍと薄く、スクリーン印刷では不可能であるため、はけ等を用いて手作業で塗布している。しかしながら、圧電素子２の側端面にペーストをはけ等で塗布する作業は熟練を要し、非常に高度、かつ困難な作業である。更に、第１と第２の電極３と４を形成するには、圧電素子２の前面、背面および側端面の３面に対し、塗布、仮乾燥を必要とするとため、超音波探触子の生産工数を増し、製品コストを引き上げる要因となっていた。
【０００９】本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、性能を向上させることができるようにした超音波探触子を提供し、また、上記目的に加え、容易に生産することができ、しかも、コストを低下させることができるようにした超音波探触子を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明の技術的手段は、超音波振動子と音響整合層とが導電性を有する接着剤により固着されたものである。
【００１１】本発明の他の技術的手段は、上記第１の技術的手段における超音波振動子が圧電素子の前面と背面に第１と第２の電極を有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この被覆部が導体接続に利用されるように構成されたものである。
【００１２】本発明の更に他の技術的手段は、上記第１の技術的手段における超音波振動子が圧電素子の前面に第１の電極を有し、圧電素子の背面の端部の一部を除く部分と除かれた端部に第２と第３の電極を電気的絶縁状態で有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この導電性接着剤層により上記第１の電極と第３の電極とが電気的に接続されたものである。
【００１３】
【作用】したがって、本発明によれば、超音波振動子と音響整合層とを導電性接着剤により固着し、この導電性接着剤層の音響インピーダンスを音響整合層のそれに近づくように設定することができるので、音響的ミスマッチングを最低限に抑えることができる。
【００１４】また、超音波振動子の第１の電極が圧電素子の一側端面を覆う必要をなくし、導電性接着剤により覆うようにすることにより、電極形成工数を削減することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１６】図１（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例における超音波探触子を示し、図１（ａ）は超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図、図１（ｂ）は上記超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図である。
【００１７】図１（ａ）に示すように、超音波振動子１は電気信号を機械的振動に変換して超音波を放射し、超音波を受信して電気信号に変換する圧電素子２と、電気信号の送受信を行うための第１および第２の電極３および４とから構成されている。圧電素子２は一般的にはチタン酸バリウムやチタン酸鉛等を初めとする圧電セラミックスの焼結体を研磨加工したものが多く用いられる。第１の電極３は圧電素子２の前面、すなわち、超音波送受波面と、一側端面および背面の一部を覆うように形成されている。第２の電極４は圧電素子２の背面に第１の電極２と電気的ギャップを有する電気的絶縁状態で形成されている。これらの電極３、４を形成するには、銀焼付けが多く用いられる。これは金属銀（Ag）の粉末に硼珪酸鉛ガラスフリットを少量混合したものを有機溶剤でペースト状に溶き、それをスクリーンによって圧電素子２の表面に十数μｍの厚さに塗布し、高温焼成する方法である。この際、第１の電極３における圧電素子２の側端面に位置する部分は、手作業によるはけ塗り等によって形成される。超音波振動子１の前面には所望の音響特性を有し、適当な厚さと幅に加工された音響整合層６が導電性を有する接着剤１１により接着されている。この導電性を有する接着剤１１としては、広く一般に用いられている銀や銅等の導電性粉末を熱硬化性樹脂に分散させたものであり、例えば、一液性の導電性接着剤（グレースジャパン株式会社製、商品名：アミコンＣ−８０５−１）または２液性導電性接着剤（グレースジャパン株式会社製、商品名：エコボンド５６Ｃとキャタリスト＃９）等を用い、超音波振動子１と音響整合層６のいずれか一方の面）または両面にスクリーン、若しくはへら等により塗布し、接着面を合わせる。そして、アミコンＣ−８０５−１であれば、１５０℃で１時間程度、エコボンド５６Ｃであれば、７０℃で１時間程度加熱し、硬化させることにより、超音波振動子１と音響整合層４を固着させることができ、かつこれらの間に導電性接着剤層１１が形成される。
【００１８】図１（ｂ）に示すように、超音波振動子１の背面側の両端部で第１および第２の電極３および４に導体７および８の各一端がはんだ、若しくは導電性接着剤等の導電体層９を介して電気的導通が得られるように接続され、外部装置との間で電気信号を送受信することができるようになっている。超音波振動子１の背面には背面負荷材１０が上記従来例と同様に形成され、超音波探触子が構成されている。
【００１９】上記第１の実施例の超音波探触子において、圧電素子２の音響インピーダンスは、一般的な圧電セラミックスで３４×１０6［kg／m2ｓ］であり、音響整合層６の音響インピーダンスは、一層の場合で４×１０6［kg／m2ｓ］前後、２層の場合の一層目が９×１０6［kg／m2ｓ］前後とするのが一般的である。また、導電性接着剤層１１の音響インピーダンスは、６×１０6［kg／m2ｓ］であり、超音波振動子１と音響整合層６との間に介在する導電性接着剤層１１の音響インピーダンスは、より音響整合層６に近い値となる。
【００２０】このように、上記第１の実施例によれば、超音波振動子１と音響整合層６の間に介在する導電性接着剤層１１の音響インピーダンスがより音響整合層６に近い値となるので、同じ接着剤層１１の厚さであれば、接着剤層１１の介在による音響性能の劣化に与える影響を約半分に抑えることができ、また、音響性能を同じと考えた場合には、接着剤層１１の絶対的厚みおよびバラツキは、従来の約２倍まで許容することができる。この結果、高性能な超音波探触子を容易に生産することが可能となる。
【００２１】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２２】図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例における超音波探触子を示し、図２（ａ）は超音波振動子の断面図、図２（ａ）は超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図である。
【００２３】本実施例においては、図２（ａ）に示すように、第１の電極１２は圧電素子２の前面にのみ上記第１の実施例と同様の方法により形成され、第２の電極１３は圧電素子２の背面に端部の一部を残して形成されている。本実施例においても、図２（ｂ）に示すように、上記第１の実施例と同様、超音波振動子１と音響整合層６が導電性を有する接着剤１４により固着されるが、本実施例においては、超音波振動子１と音響整合層６との間に介在する接着剤層１４の一部が超音波振動子１における圧電素子２の一側端面をも覆うように形成されている。
【００２４】そして、図示していないが、導電性を有する接着剤層１４における圧電素子２の側端面に形成された被覆部分の側端面、若しくは背面と第２の電極１３の端部のそれぞれに導体が電気的導通をなすべく接続され、超音波振動子１の背面に背面負荷材が形成されて超音波探触子が構成される。
【００２５】このように、上記第２の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、導電性接着剤層１４による音響性能の劣化を低減することができるという利点に加え、第１の電極１２を圧電素子２の一側端面まで覆うように形成する必要がないので、スクリーンによる塗布のみで形成することができ、超音波振動子１の電極形成に必要な工数を１／３以上削減することが可能となるという利点を有する。この結果、高性能な超音波探触子を容易に、かつ低コストで生産、供給することが可能となる。
【００２６】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２７】図３（ａ）、（ｂ）は本発明第３の実施例における超音波探触子を示し、図３（ａ）は超音波振動子の断面図、図３（ｂ）は超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図である。
【００２８】本実施例においては、図３（ａ）に示すように、圧電素子２の前面に第１の電極１５が設けられ、圧電素子２の背面にはその端部を残して第２の電極１６が設けられるとともに、残された端部側に第２の電極１６と電気的ギャップをおいて電気絶縁状態で帯状に第３の電極１７が形成されている。本実施例においても、図３（ｂ）に示すように、超音波振動子１と音響整合層６が導電性を有する接着剤１８により固着され、この接着剤層１８の一部が圧電素子２の一側端面を覆うように形成されている。その他の構成については上記第１の実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【００２９】このように、上記第３の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、導電性接着剤層１８による音響性能の劣化を低減することができる。また、上記第２の実施例と同様に、第１の電極１５を圧電素子２の一側端面まで覆うように形成する必要がないので、スクリーンによる塗布のみで形成することができ、製造工数を削減することができる。更に、圧電素子２の一側端面に形成された導電性接着剤層１８により第１の電極１５と第３の電極１７との電気的導通を図り、両電極１６、１７に焼付銀を用いることができるので、これらの電極１６、１７に導体を電気的に接続する際、導電性接着剤を介してでは不可能であったはんだ付けによる接続も可能となる利点を有する。
【００３０】なお、上記第３の実施例において、図３（ｃ）に示すように、圧電素子２の一側端部の片面、若しくは両面に面取り加工１９を施しておけば、電極１５、１６と導電性接着剤１８の電気的接続における信頼性を向上させることができる。このような構成は上記第２の実施例においても採用することができる。また、上記各実施例においては、音響整合層６は一層しか図示していないが、二層、三層の音響整合層の場合においても、その一層目と超音波振動子１の固着に際しては同様の効果を有する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超音波振動子と音響整合層とを導電性接着剤により形成し、この導電性接着剤層の音響インピーダンスが一般の接着剤より高い値を示し、音響整合層の音響インピーダンスに近づくように設定することができるので、音響的ミスマッチングを最低限に低減させることができ、したがって、音響性能を向上させることができる。
【００３２】また、超音波振動子の第１の電極が圧電素子の一側端面を覆う必要をなくし、導電性接着剤により覆うようにすることにより、電極の印刷、乾燥工程を２度に減らすことができ、高度な技能が要求される圧電素子側端面への電極塗布工程をなくすことが可能となり、電極形成時に必要とされる工数を１／３以上削減することができる。したがって、高性能な超音波探触子を容易に生産することが可能で、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図
【図３】（ａ）は本発明の第３の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｃ）は同超音波探触子に用いる超音波振動子の変形例を示す断面図
【図４】（ａ）は従来の超音波探触子を示し、超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図
【符号の説明】
１ 超音波振動子
２ 圧電素子
３ 第１の電極
４ 第２の電極
６ 音響整合層
７ 導体
８ 導体
９ 導電体層
１０ 背面負荷材
１１ 導電性接着剤層
１２ 第１の電極
１３ 第２の電極
１４ 導電性接着剤層
１５ 第１の電極
１６ 第２の電極
１７ 第３の電極
１８ 導電性接着剤層
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、医療用超音波診断装置に用いられる超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波探触子としては、例えば、特願平３−１８６１３９号に記載されている構成が知られている。以下、上記従来例の超音波探触子について図面を参照しながら説明する。
【０００３】図４（ａ）、（ｂ）は従来の超音波探触子を示し、図４（ａ）は超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図、図４（ｂ）は上記超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図である。
【０００４】図４（ａ）に示すように、超音波振動子１は電気信号を機械的振動に変換して超音波を放射し、超音波を受信して電気信号に変換する圧電素子２と、電気信号の送受信を行うための第１および第２の電極３および４とから構成されている。第１の電極３は圧電素子２の前面、すなわち、超音波送受波面と、一側端面および背面の一部を覆うように設けられている。第２の電極４は圧電素子２の背面に第１の電極３と電気的ギャップを有する状態で設けられている。超音波振動子１の前面には接着剤層５を介して音響整合層６が固着されている。
【０００５】図４（ｂ）に示すように、超音波振動子１の背面側の両端部で第１および第２の電極３および４に導体７および８の各一端がはんだ、若しくは導電性接着剤等の導電体層９を介して電気的導通が得られるように接続され、外部装置との間で電気信号を送受信することができるようになっている。超音波振動子１の背面には背面負荷材１０が形成されている。この背面負荷材１０はあらかじめ整形加工されて超音波振動子１の背面に接着され、若しくは未硬化状態の熱硬化性樹脂が流し込みにより硬化されるなどの方法により形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例の超音波探触子では、超音波振動子１と音響整合層６とを固着する接着剤としては、一般的なビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が用いられ、超音波振動子１と音響整合層６との間には、この樹脂からなる接着剤層５が介在する形となる。
【０００７】一般的に圧電素子２に用いられる材料は無機材料が多く、その音響インピーダンスは非常に高い。例えば、圧電セラミックスの一種であるチタン酸ジルコン酸鉛の音響インピーダンスは、約３４×１０6［kg／m2s］である。一方、生体の音響インピーダンスは、約１.５×１０6［kg／m2s］と低い。そこで、音響整合層６は上記圧電素子２と生体の音響インピーダンスのギャップを埋めて超音波振動子１で発生した超音波を効率よく生体へ伝達させる役目を果たしている。一般的に音響整合層６の音響インピーダンスは、一層の場合で７×１０6［kg／m2ｓ］前後、２層の場合の一層目で１２×１０6［kg／m2ｓ］前後である。また、接着剤層５であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の音響インピーダンスは、３×１０6［kg／m2ｓ］弱である。超音波振動子１と音響整合層６の間に３×１０6［kg／m2s］弱の音響インピーダンスを有する材料が介在すると、超音波の伝達効率を劣化させ、超音波探触子の感度低下および分解能の低下を引き起こすことになる。この悪影響は、高周波化および介在する接着剤層６の厚さに比例して重要な問題となってくる。このように、接着剤層６の厚さは超音波探触子の性能、歩留りと密接な関連があるため、その厚さのコントロールには最大の注意を払う必要があった。
【０００８】また、従来の超音波探触子において、圧電素子２に形成される第１の電極３は、圧電素子２の前面からその一側端面および背面の一部を覆うように形成する必要があった。圧電素子２に電極を形成するには、一端的に焼付銀と呼ばれ、高分子バインダにガラスフリットおよび銀粉末を分散させたペーストをスクリーンにより印刷し、仮乾燥させ、再度、他面に印刷して仮乾燥させ、すべての電極を印刷した後、高温焼成する。この際、上記のように第１の電極３における圧電素子２の側端面に位置する部分を形成するには、圧電素子２の厚さが通常、数百μｍから百数十μｍと薄く、スクリーン印刷では不可能であるため、はけ等を用いて手作業で塗布している。しかしながら、圧電素子２の側端面にペーストをはけ等で塗布する作業は熟練を要し、非常に高度、かつ困難な作業である。更に、第１と第２の電極３と４を形成するには、圧電素子２の前面、背面および側端面の３面に対し、塗布、仮乾燥を必要とするとため、超音波探触子の生産工数を増し、製品コストを引き上げる要因となっていた。
【０００９】本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、性能を向上させることができるようにした超音波探触子を提供し、また、上記目的に加え、容易に生産することができ、しかも、コストを低下させることができるようにした超音波探触子を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明の技術的手段は、超音波振動子と音響整合層とが導電性を有する接着剤により固着されたものである。
【００１１】本発明の他の技術的手段は、上記第１の技術的手段における超音波振動子が圧電素子の前面と背面に第１と第２の電極を有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この被覆部が導体接続に利用されるように構成されたものである。
【００１２】本発明の更に他の技術的手段は、上記第１の技術的手段における超音波振動子が圧電素子の前面に第１の電極を有し、圧電素子の背面の端部の一部を除く部分と除かれた端部に第２と第３の電極を電気的絶縁状態で有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この導電性接着剤層により上記第１の電極と第３の電極とが電気的に接続されたものである。
【００１３】
【作用】したがって、本発明によれば、超音波振動子と音響整合層とを導電性接着剤により固着し、この導電性接着剤層の音響インピーダンスを音響整合層のそれに近づくように設定することができるので、音響的ミスマッチングを最低限に抑えることができる。
【００１４】また、超音波振動子の第１の電極が圧電素子の一側端面を覆う必要をなくし、導電性接着剤により覆うようにすることにより、電極形成工数を削減することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１６】図１（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例における超音波探触子を示し、図１（ａ）は超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図、図１（ｂ）は上記超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図である。
【００１７】図１（ａ）に示すように、超音波振動子１は電気信号を機械的振動に変換して超音波を放射し、超音波を受信して電気信号に変換する圧電素子２と、電気信号の送受信を行うための第１および第２の電極３および４とから構成されている。圧電素子２は一般的にはチタン酸バリウムやチタン酸鉛等を初めとする圧電セラミックスの焼結体を研磨加工したものが多く用いられる。第１の電極３は圧電素子２の前面、すなわち、超音波送受波面と、一側端面および背面の一部を覆うように形成されている。第２の電極４は圧電素子２の背面に第１の電極２と電気的ギャップを有する電気的絶縁状態で形成されている。これらの電極３、４を形成するには、銀焼付けが多く用いられる。これは金属銀（Ag）の粉末に硼珪酸鉛ガラスフリットを少量混合したものを有機溶剤でペースト状に溶き、それをスクリーンによって圧電素子２の表面に十数μｍの厚さに塗布し、高温焼成する方法である。この際、第１の電極３における圧電素子２の側端面に位置する部分は、手作業によるはけ塗り等によって形成される。超音波振動子１の前面には所望の音響特性を有し、適当な厚さと幅に加工された音響整合層６が導電性を有する接着剤１１により接着されている。この導電性を有する接着剤１１としては、広く一般に用いられている銀や銅等の導電性粉末を熱硬化性樹脂に分散させたものであり、例えば、一液性の導電性接着剤（グレースジャパン株式会社製、商品名：アミコンＣ−８０５−１）または２液性導電性接着剤（グレースジャパン株式会社製、商品名：エコボンド５６Ｃとキャタリスト＃９）等を用い、超音波振動子１と音響整合層６のいずれか一方の面）または両面にスクリーン、若しくはへら等により塗布し、接着面を合わせる。そして、アミコンＣ−８０５−１であれば、１５０℃で１時間程度、エコボンド５６Ｃであれば、７０℃で１時間程度加熱し、硬化させることにより、超音波振動子１と音響整合層４を固着させることができ、かつこれらの間に導電性接着剤層１１が形成される。
【００１８】図１（ｂ）に示すように、超音波振動子１の背面側の両端部で第１および第２の電極３および４に導体７および８の各一端がはんだ、若しくは導電性接着剤等の導電体層９を介して電気的導通が得られるように接続され、外部装置との間で電気信号を送受信することができるようになっている。超音波振動子１の背面には背面負荷材１０が上記従来例と同様に形成され、超音波探触子が構成されている。
【００１９】上記第１の実施例の超音波探触子において、圧電素子２の音響インピーダンスは、一般的な圧電セラミックスで３４×１０6［kg／m2ｓ］であり、音響整合層６の音響インピーダンスは、一層の場合で４×１０6［kg／m2ｓ］前後、２層の場合の一層目が９×１０6［kg／m2ｓ］前後とするのが一般的である。また、導電性接着剤層１１の音響インピーダンスは、６×１０6［kg／m2ｓ］であり、超音波振動子１と音響整合層６との間に介在する導電性接着剤層１１の音響インピーダンスは、より音響整合層６に近い値となる。
【００２０】このように、上記第１の実施例によれば、超音波振動子１と音響整合層６の間に介在する導電性接着剤層１１の音響インピーダンスがより音響整合層６に近い値となるので、同じ接着剤層１１の厚さであれば、接着剤層１１の介在による音響性能の劣化に与える影響を約半分に抑えることができ、また、音響性能を同じと考えた場合には、接着剤層１１の絶対的厚みおよびバラツキは、従来の約２倍まで許容することができる。この結果、高性能な超音波探触子を容易に生産することが可能となる。
【００２１】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２２】図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例における超音波探触子を示し、図２（ａ）は超音波振動子の断面図、図２（ａ）は超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図である。
【００２３】本実施例においては、図２（ａ）に示すように、第１の電極１２は圧電素子２の前面にのみ上記第１の実施例と同様の方法により形成され、第２の電極１３は圧電素子２の背面に端部の一部を残して形成されている。本実施例においても、図２（ｂ）に示すように、上記第１の実施例と同様、超音波振動子１と音響整合層６が導電性を有する接着剤１４により固着されるが、本実施例においては、超音波振動子１と音響整合層６との間に介在する接着剤層１４の一部が超音波振動子１における圧電素子２の一側端面をも覆うように形成されている。
【００２４】そして、図示していないが、導電性を有する接着剤層１４における圧電素子２の側端面に形成された被覆部分の側端面、若しくは背面と第２の電極１３の端部のそれぞれに導体が電気的導通をなすべく接続され、超音波振動子１の背面に背面負荷材が形成されて超音波探触子が構成される。
【００２５】このように、上記第２の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、導電性接着剤層１４による音響性能の劣化を低減することができるという利点に加え、第１の電極１２を圧電素子２の一側端面まで覆うように形成する必要がないので、スクリーンによる塗布のみで形成することができ、超音波振動子１の電極形成に必要な工数を１／３以上削減することが可能となるという利点を有する。この結果、高性能な超音波探触子を容易に、かつ低コストで生産、供給することが可能となる。
【００２６】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２７】図３（ａ）、（ｂ）は本発明第３の実施例における超音波探触子を示し、図３（ａ）は超音波振動子の断面図、図３（ｂ）は超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図である。
【００２８】本実施例においては、図３（ａ）に示すように、圧電素子２の前面に第１の電極１５が設けられ、圧電素子２の背面にはその端部を残して第２の電極１６が設けられるとともに、残された端部側に第２の電極１６と電気的ギャップをおいて電気絶縁状態で帯状に第３の電極１７が形成されている。本実施例においても、図３（ｂ）に示すように、超音波振動子１と音響整合層６が導電性を有する接着剤１８により固着され、この接着剤層１８の一部が圧電素子２の一側端面を覆うように形成されている。その他の構成については上記第１の実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【００２９】このように、上記第３の実施例によれば、上記第１の実施例と同様に、導電性接着剤層１８による音響性能の劣化を低減することができる。また、上記第２の実施例と同様に、第１の電極１５を圧電素子２の一側端面まで覆うように形成する必要がないので、スクリーンによる塗布のみで形成することができ、製造工数を削減することができる。更に、圧電素子２の一側端面に形成された導電性接着剤層１８により第１の電極１５と第３の電極１７との電気的導通を図り、両電極１６、１７に焼付銀を用いることができるので、これらの電極１６、１７に導体を電気的に接続する際、導電性接着剤を介してでは不可能であったはんだ付けによる接続も可能となる利点を有する。
【００３０】なお、上記第３の実施例において、図３（ｃ）に示すように、圧電素子２の一側端部の片面、若しくは両面に面取り加工１９を施しておけば、電極１５、１６と導電性接着剤１８の電気的接続における信頼性を向上させることができる。このような構成は上記第２の実施例においても採用することができる。また、上記各実施例においては、音響整合層６は一層しか図示していないが、二層、三層の音響整合層の場合においても、その一層目と超音波振動子１の固着に際しては同様の効果を有する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超音波振動子と音響整合層とを導電性接着剤により形成し、この導電性接着剤層の音響インピーダンスが一般の接着剤より高い値を示し、音響整合層の音響インピーダンスに近づくように設定することができるので、音響的ミスマッチングを最低限に低減させることができ、したがって、音響性能を向上させることができる。
【００３２】また、超音波振動子の第１の電極が圧電素子の一側端面を覆う必要をなくし、導電性接着剤により覆うようにすることにより、電極の印刷、乾燥工程を２度に減らすことができ、高度な技能が要求される圧電素子側端面への電極塗布工程をなくすことが可能となり、電極形成時に必要とされる工数を１／３以上削減することができる。したがって、高性能な超音波探触子を容易に生産することが可能で、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図
【図３】（ａ）は本発明の第３の実施例における超音波探触子を示し、超音波振動子の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｃ）は同超音波探触子に用いる超音波振動子の変形例を示す断面図
【図４】（ａ）は従来の超音波探触子を示し、超音波振動子の超音波送受波面に音響整合層を設けた状態の断面図
（ｂ）は同超音波探触子を示し、超音波振動子に背面負荷材を設けるとともに、導体を接続した状態の断面図
【符号の説明】
１ 超音波振動子
２ 圧電素子
３ 第１の電極
４ 第２の電極
６ 音響整合層
７ 導体
８ 導体
９ 導電体層
１０ 背面負荷材
１１ 導電性接着剤層
１２ 第１の電極
１３ 第２の電極
１４ 導電性接着剤層
１５ 第１の電極
１６ 第２の電極
１７ 第３の電極
１８ 導電性接着剤層
【特許請求の範囲】
【請求項１】 超音波振動子と音響整合層とが導電性を有する接着剤により固着された超音波探触子。
【請求項２】 超音波振動子が圧電素子の前面と背面に第１と第２の電極を有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この被覆部が導体接続に利用される請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】 超音波振動子が圧電素子の前面に第１の電極を有し、圧電素子の背面の端部の一部を除く部分と除かれた端部に第２と第３の電極を電気的絶縁状態で有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この導電性接着剤層により上記第１の電極と第３の電極とが電気的に接続された請求項１記載の超音波探触子。
【請求項１】 超音波振動子と音響整合層とが導電性を有する接着剤により固着された超音波探触子。
【請求項２】 超音波振動子が圧電素子の前面と背面に第１と第２の電極を有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この被覆部が導体接続に利用される請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】 超音波振動子が圧電素子の前面に第１の電極を有し、圧電素子の背面の端部の一部を除く部分と除かれた端部に第２と第３の電極を電気的絶縁状態で有し、超音波振動子と音響整合層とを固着する導電性を有する接着剤層が上記圧電素子の一側端面を覆うように形成され、この導電性接着剤層により上記第１の電極と第３の電極とが電気的に接続された請求項１記載の超音波探触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−１８４
【公開日】平成６年（１９９４）１月１１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１６０７３１
【出願日】平成４年（１９９２）６月１９日
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【公開日】平成６年（１９９４）１月１１日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）６月１９日
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
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