JP2010154382A - Piezoelectric vibrator for ultrasonic probe, ultrasonic probe, ultrasonic diagnosis apparatus, and method of manufacturing piezoelectric vibrator for ultrasonic probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体に超音波を送受信する超音波プローブの圧電振動子、超音波プローブ、超音波診断装置及び超音波プローブにおける圧電振動子の製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe that transmits / receives ultrasonic waves to / from a subject, an ultrasonic probe, an ultrasonic diagnostic apparatus, and a method of manufacturing a piezoelectric vibrator in an ultrasonic probe.
被検体に超音波を照射し、その反射エコー(echo)を画像化する超音波診断装置においては、超音波の送受信を行なう超音波プローブが超音波診断装置本体と接続されている。前記超音波プローブは、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの圧電材からなる圧電振動子と、この圧電振動子に対して超音波照射側に配置される音響整合層と、前記圧電振動子に対して超音波照射側とは反対側に配置されるバッキング材層と、このバッキング材と前記圧電振動子の間に挟まれて、この圧電振動子の電極に接続されるフレキシブル基板とを備えている。 In an ultrasonic diagnostic apparatus that irradiates a subject with ultrasonic waves and images reflected echoes (echo) thereof, an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves is connected to the main body of the ultrasonic diagnostic apparatus. The ultrasonic probe includes a piezoelectric vibrator made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate), an acoustic matching layer disposed on the ultrasonic irradiation side with respect to the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator. In contrast, a backing material layer disposed on the opposite side of the ultrasonic irradiation side, and a flexible substrate sandwiched between the backing material and the piezoelectric vibrator and connected to the electrodes of the piezoelectric vibrator. Yes.
前記圧電振動子としては、信号電極が形成された面と同一面に、この信号電極の形成面とは反対側の面から回り込むようにして接地電極を形成した、いわゆる回り込み電極構造の圧電振動子がある(例えば、特許文献1参照)。この圧電振動振動子は、前記信号電極が形成された面においては、この信号電極を挟むようにして両端部に接地電極が形成され、圧電振動子に電圧を印加すると、この圧電振動子において前記信号電極を有する中間部分が弾性振動するようになっている。このような回り込み電極構造の圧電振動子は、前記接地電極及び前記信号電極と、前記フレキシブル基板とを同一面において接続することができるので接続構造を簡単にすることができるというメリットを有している。 As the piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator having a so-called wraparound electrode structure in which a ground electrode is formed on the same surface as the signal electrode on the surface opposite to the surface on which the signal electrode is formed. (For example, refer to Patent Document 1). In the piezoelectric vibrator, on the surface on which the signal electrode is formed, ground electrodes are formed at both ends so as to sandwich the signal electrode. When a voltage is applied to the piezoelectric vibrator, the signal electrode The intermediate portion having the elastic vibrations. The piezoelectric vibrator having the wraparound electrode structure has an advantage that the connection structure can be simplified because the ground electrode, the signal electrode, and the flexible substrate can be connected on the same surface. Yes.
また、前記圧電振動子として、PZT等からなる圧電体に形成した間隙に、充填材として樹脂を充填した複合圧電体が知られている(例えば、特許文献2参照)。この複合圧電体は、音響インピーダンスがPZTよりも小さくなって前記音響整合層の音響インピーダンスに近づくとともに、電気機械結合係数を上昇させることができるという効果を有している。前記のような回り込み電極構造の圧電振動子が複合圧電体である場合、前記信号電極が形成されている中間部に樹脂が充填されている。 Further, as the piezoelectric vibrator, a composite piezoelectric body in which a gap formed in a piezoelectric body made of PZT or the like is filled with a resin as a filler is known (for example, see Patent Document 2). This composite piezoelectric body has an effect that the acoustic impedance becomes smaller than PZT and approaches the acoustic impedance of the acoustic matching layer, and the electromechanical coupling coefficient can be increased. In the case where the piezoelectric vibrator having the wraparound electrode structure as described above is a composite piezoelectric body, an intermediate portion where the signal electrode is formed is filled with resin.
さらに、前記圧電振動子における超音波照射側とは反対側の面に、タングステン等で形成される反射層が接着される場合がある。この反射層は、前記圧電振動子の弾性振動によって生じる超音波を被検体の方向(前記音響整合層側)へ反射するものであり、前記圧電振動子による共鳴振動が励起されると、前記反射層を固定端とする定在波が形成される。 Furthermore, a reflective layer formed of tungsten or the like may be adhered to the surface of the piezoelectric vibrator opposite to the ultrasonic wave irradiation side. The reflection layer reflects ultrasonic waves generated by elastic vibration of the piezoelectric vibrator toward the direction of the subject (on the acoustic matching layer side). When the resonance vibration by the piezoelectric vibrator is excited, the reflection layer A standing wave with a fixed end is formed.
ちなみに、前記反射層は、前記圧電振動子が回り込み電極構造である場合、前記信号電極と前記接地電極とに接着される。ここで、前記反射層を形成するタングステンは導電性を有しており、前記フレキシブル基板は前記反射層と接続され、この反射層を介して前記各電極と電気的に接続されている。
ところで、前記超音波プローブにおいて、超音波の走査方向に配列された圧電振動子が長くなると、前記超音波プローブの厚みが増すことになる。超音波プローブが厚くなると、特にセクタ型の超音波プローブにおいては、肋間からのスキャンを行う際に、被検体の体表との接触が不十分になり撮影上好ましくない。従って、前記圧電振動子が長くなることは好ましいことではない。しかし、前記回り込み電極構造の圧電振動子にあっては、一つの面に前記信号電極のほか前記接地電極を有する分だけ圧電振動子が長くなってしまう。ここで、回り込み電極構造を有する前記圧電振動子において、前記接地電極が形成されている両端部は超音波の送受信の際には振動しない部分であり、超音波の送受信には直接寄与しない部分である。従って、従来においては、前記接地電極をできるだけ短くして、圧電振動子の長さを抑制している。 By the way, in the ultrasonic probe, when the piezoelectric vibrators arranged in the ultrasonic scanning direction become long, the thickness of the ultrasonic probe increases. When the ultrasonic probe becomes thick, particularly in the sector type ultrasonic probe, when scanning from the intercostal space, the contact with the body surface of the subject becomes insufficient, which is not preferable for imaging. Therefore, it is not preferable that the piezoelectric vibrator becomes long. However, in the piezoelectric vibrator having the wraparound electrode structure, the piezoelectric vibrator becomes longer by the amount of the ground electrode in addition to the signal electrode on one surface. Here, in the piezoelectric vibrator having a wraparound electrode structure, both end portions where the ground electrode is formed are portions that do not vibrate when transmitting and receiving ultrasonic waves, and are portions that do not directly contribute to transmission and reception of ultrasonic waves. is there. Therefore, conventionally, the length of the piezoelectric vibrator is suppressed by making the ground electrode as short as possible.
前記圧電振動子の信号電極及び接地電極と、前記フレキシブル基板又は前記反射層などの導体とは、エポキシ樹脂接着剤等を用いて圧着することにより接続されるようになっている。このような接続構造においては、前記圧電振動子における前記各電極の表面と前記フレキシブル基板における導体又は前記反射層の表面のそれぞれにおいて隆起している部分同士が接触して導通が成り立つようになっている。このようなことから、従来において、前記信号電極と同一の面に形成された前記接地電極の長さは、前記フレキシブル基板との導通が確保できる面積が最低限確保できるような長さになっている。従って、これ以上接地電極の長さを短くすることはできず、前記圧電振動子の長さを短くしようとした場合は、前記信号電極の長さを短くせざるを得ず、感度が劣化することになる。 The signal electrode and the ground electrode of the piezoelectric vibrator are connected to the conductor such as the flexible substrate or the reflective layer by pressure bonding using an epoxy resin adhesive or the like. In such a connection structure, the raised portions of the surface of each electrode of the piezoelectric vibrator and the surface of the conductor of the flexible substrate or the surface of the reflective layer come into contact with each other so that conduction is established. Yes. For this reason, in the related art, the length of the ground electrode formed on the same surface as the signal electrode is such that a minimum area can be ensured for electrical connection with the flexible substrate. Yes. Therefore, the length of the ground electrode cannot be shortened any more, and if the length of the piezoelectric vibrator is to be shortened, the length of the signal electrode must be shortened and the sensitivity is deteriorated. It will be.
また、前記圧電振動子に前記反射層を接着する場合、前記圧電振動子及び前記反射層の対向する接着面に凹凸があると、凹部に接着剤が溜まり、この結果接着層が厚くなる。ここで、接着層が厚くなると、前記圧電振動子によって励起された共鳴振動において、前記反射層を固定端として十分に機能させることができなくなる。この結果、被検体側へ放射される超音波のパワーが損なわれることになる。また、超音波の受信時においても、前記反射層が固定端として十分に機能しなくなると、前記反射層側へエコー信号が透過し、前記圧電振動子で受信されるエコー信号が小さくなる。そこで、前記圧電振動子及び前記反射層の間の接着層をできるだけ薄く均一な厚さにするため、前記圧電振動子及び前記反射層の対向する接着面は、共に研削によって鏡面加工されて、凹凸がミクロンオーダー未満にまで抑えられる。 In addition, when the reflective layer is bonded to the piezoelectric vibrator, if there are irregularities on the bonding surfaces of the piezoelectric vibrator and the reflective layer that face each other, an adhesive accumulates in the concave portion, resulting in a thick adhesive layer. Here, when the adhesive layer becomes thick, the reflective layer cannot function sufficiently as a fixed end in the resonance vibration excited by the piezoelectric vibrator. As a result, the power of the ultrasonic wave radiated to the subject side is impaired. Further, even during reception of ultrasonic waves, if the reflective layer does not function sufficiently as a fixed end, an echo signal is transmitted to the reflective layer side, and the echo signal received by the piezoelectric vibrator is reduced. Therefore, in order to make the adhesive layer between the piezoelectric vibrator and the reflective layer as thin and uniform as possible, the opposing adhesive surfaces of the piezoelectric vibrator and the reflective layer are both mirror-finished by grinding to form irregularities. Can be suppressed to less than micron order.
しかし、前記圧電振動子が複合圧電体で形成される場合、充填材である樹脂と圧電材料とは弾性率が異なるために、前記圧電振動子を鏡面加工すると、研削時には樹脂の部分が圧縮され、その結果圧電材の部分に応力が集中する。従って、樹脂の部分よりも圧電材の部分が研削され、且つ研削後は応力が開放されて樹脂の部分は膨張して突出する。その結果、前記圧電振動子における前記反射層との接着面である前記信号電極表面の凹凸がミクロンオーダーを超えて大きくなり、前記反射層との間の前記接着層を薄く均一な厚さにすることができない。従って、特に複合圧電体で形成される圧電振動子においては、信号電極の表面をできるだけ平滑にすることが望まれている。 However, when the piezoelectric vibrator is formed of a composite piezoelectric body, the resin and the piezoelectric material, which are fillers, have different elastic moduli. Therefore, when the piezoelectric vibrator is mirror-finished, the resin portion is compressed during grinding. As a result, stress concentrates on the portion of the piezoelectric material. Accordingly, the piezoelectric material portion is ground rather than the resin portion, and after the grinding, the stress is released and the resin portion expands and protrudes. As a result, the unevenness of the surface of the signal electrode, which is an adhesive surface with the reflective layer in the piezoelectric vibrator, becomes larger than a micron order, and the adhesive layer between the reflective layer has a thin and uniform thickness. I can't. Accordingly, it is desired to make the surface of the signal electrode as smooth as possible, particularly in a piezoelectric vibrator formed of a composite piezoelectric material.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、従来よりも接地電極の長さを短くして超音波プローブの厚み方向の寸法を小さくすることができ、なおかつ信号電極の表面をできるだけ平滑にすることができる超音波プローブの圧電振動子、超音波プローブ、超音波診断装置及び超音波プローブにおける圧電振動子の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is that the length of the ground electrode is made shorter than before and the dimension in the thickness direction of the ultrasonic probe is made smaller. It is also possible to provide a piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe, an ultrasonic probe, an ultrasonic diagnostic apparatus, and a method of manufacturing the piezoelectric vibrator in the ultrasonic probe that can make the surface of a signal electrode as smooth as possible.
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第1の観点の発明は、圧電体の表面に設けられた導電層で構成される信号電極と接地電極とが前記圧電体における同一の面に形成された超音波プローブの圧電振動子であって、前記圧電体は、該圧電体に形成された間隙に充填材が充填されて形成された充填部と、圧電材からなる圧電材部とで構成され、前記充填部として、前記圧電振動子における前記信号電極を有する部分に設けられた第一充填部と、前記圧電振動子において前記信号電極と同一の面に形成された前記接地電極を有する部分に設けられた第二充填部とを有し、該第二充填部は、前記圧電体の表面を研削した時に、前記圧電材部よりも研削されずに前記圧電体の表面において突出することになる材質の充填材によって形成されていて、前記圧電体の表面から突出する突部を有しており、一方で前記第一充填部は、前記圧電体の表面を研削した時における被研削性が、前記第二充填部を形成する充填材よりも優れている材質の充填材によって形成されており、前記第二充填部における突部の上の前記導電層が突出して前記接地電極の表面に突起部が形成されている、ことを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In the invention of the first aspect, the signal electrode constituted by the conductive layer provided on the surface of the piezoelectric body and the ground electrode are identical in the piezoelectric body. A piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe formed on the surface of the piezoelectric probe, wherein the piezoelectric body comprises a filling portion formed by filling a gap formed in the piezoelectric body with a filler and a piezoelectric material. A first filling portion provided in a portion of the piezoelectric vibrator having the signal electrode as the filling portion, and the grounding formed on the same plane as the signal electrode in the piezoelectric vibrator. A second filling portion provided in a portion having an electrode, and the second filling portion is not ground more than the piezoelectric material portion when the surface of the piezoelectric body is ground. Depending on the filler material that will protrude The first filling portion has a grindability when the surface of the piezoelectric body is ground, and the second filling portion has a protrusion protruding from the surface of the piezoelectric body. The conductive layer is formed on a surface of the ground electrode by projecting the conductive layer on the protrusion in the second filling portion. This is a piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe.
第2の観点の発明は、第1の観点の発明において、前記第一充填部の充填材と前記第二充填部の充填材は、互いに前記被研削性が異なる樹脂であることを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 The invention of the second aspect is characterized in that, in the invention of the first aspect, the filler of the first filling portion and the filler of the second filling portion are resins having different grindability from each other. It is a piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe.
第3の観点の発明は、第1又は2の観点の発明において、前記信号電極及び前記接地電極には、前記圧電振動子に電圧を印加するための導体が面圧着されることを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, a conductor for applying a voltage to the piezoelectric vibrator is surface-bonded to the signal electrode and the ground electrode. It is a piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe.
第4の観点の発明は、第1〜3のいずれか一の観点の発明において、前記接地電極は、前記圧電体の両端部において前記信号電極と同一面に形成されて前記突起部を有する第一の部分と、前記圧電体において前記第一の部分が形成された面と反対側の面に形成された第二の部分と、前記圧電体において前記第一の部分と前記第二の部分の間の側面に形成された第三の部分とからなり、また、前記信号電極は、前記圧電体における両端部の間の中間部の表面に、前記接地電極の第一の部分に挟まれるように形成されており、前記第一充填部は、前記圧電体における両端部の間の中間部分に設けられ、一方で前記第二充填部は、前記圧電体の両端部に設けられていることを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 The invention according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the ground electrode is formed on the same surface as the signal electrode at both ends of the piezoelectric body and has the protrusion. One portion, a second portion formed on a surface opposite to the surface on which the first portion is formed in the piezoelectric body, and the first portion and the second portion of the piezoelectric body. And the signal electrode is sandwiched between the first part of the ground electrode on the surface of the intermediate part between both ends of the piezoelectric body. The first filling portion is provided at an intermediate portion between both end portions of the piezoelectric body, while the second filling portion is provided at both end portions of the piezoelectric body. The piezoelectric transducer of the ultrasonic probe.
第5の観点の発明は、第1〜4のいずれか一の観点の発明において、前記第一充填部と前記第二充填部をそれぞれ複数有し、隣り合う前記第二充填部同士の間隔が、隣り合う前記第一充填部同士の間隔よりも狭いことを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 The invention according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein each of the first filling portion and the second filling portion has a plurality, and an interval between the adjacent second filling portions is set. The piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe is narrower than an interval between the adjacent first filling portions.
第6の観点の発明は、第1〜5のいずれか一の観点の発明において、前記圧電振動子における前記信号電極及び前記接地電極が形成された面には、前記圧電振動子で発生する超音波を反射する反射層が接着されることを特徴とする超音波プローブの圧電振動子である。 The invention according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein a surface of the piezoelectric vibrator on which the signal electrode and the ground electrode are formed is formed on the surface generated by the piezoelectric vibrator. A piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe, characterized in that a reflective layer that reflects sound waves is adhered.
第7の観点の発明は、第1〜6のいずれか一の観点の発明に係る圧電振動子を備えることを特徴とする超音波プローブである。 A seventh aspect of the invention is an ultrasonic probe comprising the piezoelectric vibrator according to any one of the first to sixth aspects of the invention.
第8の観点の発明は、第7の観点の発明において、前記圧電振動子に対し、該圧電振動子における前記信号電極と前記接地電極とが形成された面とは反対側である超音波照射側に配置される音響整合層と、前記圧電振動子に対し、前記信号電極と前記接地電極とが形成された面側に配置されるバッキング材層と、該バッキング材層と前記圧電振動子との間に配置されて、前記信号電極及び前記接地電極と接続されるフレキシブル基板と、を備えることを特徴とする超音波プローブである。 An eighth aspect of the invention is the ultrasonic irradiation according to the seventh aspect of the invention, wherein the piezoelectric vibrator is opposite to a surface of the piezoelectric vibrator on which the signal electrode and the ground electrode are formed. An acoustic matching layer disposed on the side, a backing material layer disposed on a surface side on which the signal electrode and the ground electrode are formed with respect to the piezoelectric vibrator, the backing material layer, and the piezoelectric vibrator; An ultrasonic probe comprising: a flexible substrate disposed between and connected to the signal electrode and the ground electrode.
第9の観点の発明は、第8の観点の発明において、前記圧電振動子における前記信号電極と前記接地電極とが形成された面と圧着されて、該圧電振動子の弾性振動によって発生する超音波を反射する導電性の反射層を備え、該反射層を介して、前記フレキシブル基板が前記信号電極及び前記接地電極と接続されることを特徴とする超音波プローブである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the piezoelectric vibrator is bonded to a surface on which the signal electrode and the ground electrode are formed, and is generated by elastic vibration of the piezoelectric vibrator. An ultrasonic probe comprising a conductive reflective layer that reflects sound waves, wherein the flexible substrate is connected to the signal electrode and the ground electrode through the reflective layer.
第10の観点の発明は、第7〜9のいずれか一の観点の発明に係る超音波プローブを備えることを特徴とする超音波診断装置である。 A tenth aspect of the invention is an ultrasonic diagnostic apparatus including the ultrasonic probe according to any one of the seventh to ninth aspects.
第11の観点の発明は、圧電材からなる圧電体に所定深さの第一の溝を形成する第一溝形成工程と、該第一の溝に充填材を充填して第一充填部を形成する第一充填部形成工程と、前記圧電体における前記第一の溝が形成された部分とは別の部分に、所定深さの第二の溝を形成する第二溝形成工程と、該第二の溝に充填材を充填して第二充填部を形成する第二充填部形成工程と、前記第一充填部及び前記第二充填部が形成された前記圧電体の表面を研削する研削工程と、該研削工程を経た前記圧電体の表面に、信号電極及び接地電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、を含み、前記第二充填部形成工程において、前記第二の溝に充填される充填材は、前記研削工程において前記圧電体の表面を研削した時に、圧電材の部分よりも研削されずに前記圧電体の表面において突出することになる材質であり、また、前記第一充填部形成工程において、前記第一の溝に充填される充填材は、前記研削工程において前記圧電体の表面を研削した時における被研削性が、前記第二充填部を形成する充填材よりも優れている材質であり、前記研削工程では、前記第二充填部の一部を前記圧電体の表面から突出させて突部を形成する一方で、前記第一充填部が前記圧電体の表面から突出しないように研削を行い、前記導電層形成工程では、前記導電層を、前記突部の上において突出して突起部が形成されるようにして前記圧電体の表面に形成し、前記導電層における前記突起部が形成された部分は接地電極であることを特徴とする超音波プローブにおける圧電振動子の製造方法である。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a first groove forming step of forming a first groove having a predetermined depth in a piezoelectric body made of a piezoelectric material, and filling the first groove with a filler to provide a first filling portion. A first filling portion forming step to be formed; a second groove forming step of forming a second groove having a predetermined depth in a portion different from the portion in which the first groove is formed in the piezoelectric body; A second filling portion forming step of filling the second groove with a filler to form a second filling portion, and grinding for grinding the surface of the piezoelectric body on which the first filling portion and the second filling portion are formed A conductive layer forming step of forming a conductive layer to be a signal electrode and a ground electrode on the surface of the piezoelectric body that has undergone the grinding step, and in the second filling portion forming step, the second groove When the surface of the piezoelectric body is ground in the grinding step, the filler filled in is ground more than the piezoelectric material portion. The filler that fills the first groove in the first filling portion forming step is the surface of the piezoelectric body in the grinding step. The material to be ground is superior to the filler forming the second filling portion, and in the grinding step, a part of the second filling portion protrudes from the surface of the piezoelectric body. The first filling portion is ground so as not to protrude from the surface of the piezoelectric body, and in the conductive layer forming step, the conductive layer is protruded above the protrusion. A method for manufacturing a piezoelectric vibrator in an ultrasonic probe, characterized in that a protrusion is formed on the surface of the piezoelectric body, and the portion of the conductive layer where the protrusion is formed is a ground electrode. It is.
本発明によれば、前記圧電体に前記間隙を形成して充填材を充填した後であって、前記圧電体の表面に前記導電層を設ける前に、前記圧電体の表面を研削することにより、前記第二充填部の突部を形成することができる。そして、このように前記第二充填部の突部が形成された前記圧電体の表面に前記導電層を設けることにより、前記突部の上の導電層が突出して前記接地電極の表面に前記突起部を形成することができる。この突起部により、前記圧電振動子に電圧を印加するために前記接地電極と圧着される導体との導通を確実にすることができるので、従来よりも前記接地電極の長さを短くすることができる。従って、感度を劣化させることなく、前記圧電振動子を従来よりも短くすることができ、これによって超音波プローブの厚み方向の寸法を小さくすることができる。 According to the present invention, the surface of the piezoelectric body is ground after the gap is formed in the piezoelectric body and the filler is filled, and before the conductive layer is provided on the surface of the piezoelectric body. The protrusion of the second filling portion can be formed. Then, by providing the conductive layer on the surface of the piezoelectric body on which the protrusion of the second filling portion is formed in this way, the conductive layer on the protrusion protrudes and the protrusion on the surface of the ground electrode The part can be formed. Since this protrusion can ensure conduction between the ground electrode and a conductor to be crimped in order to apply a voltage to the piezoelectric vibrator, the length of the ground electrode can be made shorter than before. it can. Therefore, the piezoelectric vibrator can be made shorter than before without degrading the sensitivity, and thereby the thickness dimension of the ultrasonic probe can be reduced.
また、前記圧電体は、前記信号電極を有する部分に第一充填部が形成された複合圧電体であるが、前記第一充填部は、前記圧電体の表面を研削したときにおける被研削性が、前記第二充填部を形成する充填材よりも優れている材質の充填材によって形成されているので、前記導電層を設ける前における前記圧電体の表面の研削により、前記第一充填部を前記圧電体の表面から突出しないように形成することができる。従って、前記圧電体の表面に形成された前記導電層により構成される信号電極の表面をできるだけ平滑にすることができるので、この信号電極と接着剤によって圧着される前記導体との接着層をできるだけ薄くかつ均一にすることができる。 The piezoelectric body is a composite piezoelectric body in which a first filling portion is formed in a portion having the signal electrode. The first filling portion has a grindability when the surface of the piezoelectric body is ground. The first filler is formed by grinding the surface of the piezoelectric body before providing the conductive layer because the filler is made of a material superior to the filler forming the second filler. It can be formed so as not to protrude from the surface of the piezoelectric body. Accordingly, since the surface of the signal electrode constituted by the conductive layer formed on the surface of the piezoelectric body can be made as smooth as possible, an adhesive layer between the signal electrode and the conductor to be pressure-bonded by an adhesive can be formed as much as possible. Thin and uniform.
さらに、前記信号電極の表面の平滑度が高く、一方で前記接地電極の表面には前記突起部が形成されているので、前記圧電振動子の平均の厚さが、前記信号電極を有する部分よりも前記接地電極を有する部分の方が厚くなる。これにより、前記圧電振動子の同一の面に形成された前記信号電極及び前記接地電極に前記導体を圧着したときの応力を、前記接地電極に集中させることができ、前記接地電極と前記導体とを強固に圧着することができる。従って、このようなことからも、前記接地電極の長さを従来よりも短くすることが可能であるということができる。 Further, the smoothness of the surface of the signal electrode is high, while the protrusion is formed on the surface of the ground electrode, so that the average thickness of the piezoelectric vibrator is smaller than the portion having the signal electrode. Also, the portion having the ground electrode is thicker. Thereby, the stress when the conductor is crimped to the signal electrode and the ground electrode formed on the same surface of the piezoelectric vibrator can be concentrated on the ground electrode, and the ground electrode, the conductor, Can be firmly bonded. Therefore, it can be said that the length of the ground electrode can be made shorter than before.
また、前記第一充填部と前記第二充填部をそれぞれ複数有し、隣り合う前記第二充填部同士の間隔を、隣り合う前記第一充填部同士の間隔よりも狭くすることにより、前記第二充填部の突部の上に形成された突起部の間隔がより狭くなる。これにより、前記圧電振動子において前記接地電極を有する部分における平均の厚さがより厚くなるので、前記信号電極及び前記接地電極と、前記圧電振動子に電圧を印加するための導体とを面圧着した状態において圧着面にかかる応力が前記接地電極に集中する。従って、前記接地電極と前記導体との圧着力を強化することができる。 The first filling portion and the second filling portion each have a plurality, and the interval between the adjacent second filling portions is made smaller than the interval between the adjacent first filling portions. The space | interval of the projection part formed on the protrusion part of a 2 filling part becomes narrower. As a result, the average thickness in the portion having the ground electrode in the piezoelectric vibrator becomes thicker, so that the signal electrode and the ground electrode and the conductor for applying a voltage to the piezoelectric vibrator are surface-bonded. In this state, the stress applied to the crimping surface is concentrated on the ground electrode. Accordingly, the pressure-bonding force between the ground electrode and the conductor can be enhanced.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
(第一実施形態)
第一実施形態について説明する。図1は、本発明に係る超音波診断装置の実施の形態の一例の概略構成を示すブロック図、図2は、図1に示す超音波診断装置における超音波プローブの外観を示す一部切欠斜視図、図3は、第一実施形態の超音波プローブにおける機能素子部の外観を示す斜視図、図4は、図3に示す機能素子部の断面図、図5は、機能素子部を構成する圧電振動子を示す斜視図、図6〜図11は、圧電振動子の製造工程の概略説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an example of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the appearance of an ultrasonic probe in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a functional element unit in the ultrasonic probe of the first embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view of the functional element unit shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a functional element unit. FIG. 6 to FIG. 11 are schematic explanatory views of the manufacturing process of the piezoelectric vibrator.
先ず、本発明に係る超音波診断装置の実施の形態の一例の概略構成について図1に基づいて説明する。図1に示すように、超音波診断装置100は、超音波プローブ101とこの超音波プローブ101が接続される超音波診断装置本体102とを備えている。
First, a schematic configuration of an example of an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the ultrasonic
前記超音波プローブ101は、図2に示すように、本例ではセクター(sector)型のプローブであり、被検体に超音波を送信し、またこの超音波の送信に対して得られる超音波エコーを受信する。この超音波プローブ101の詳細な構成については後述する。
As shown in FIG. 2, the
前記超音波診断装置本体102は、送受信部103、画像処理部104、表示部105、制御部106、操作部107を備えている。前記送受信部103は、前記超音波プローブ101を駆動して超音波を送信させ、また前記超音波プローブ101で受信した超音波エコーについて、整相加算処理等の信号処理を行う。
The ultrasonic diagnostic apparatus
前記画像処理部104は、前記送受信部103で信号処理されたエコー信号に基づいて、Bモード画像等の超音波画像を作成する。そして、前記画像処理部104で作成された超音波画像は、前記表示部105に表示される。
The
前記操作部107では、操作者によって各種の指示が入力されるようになっている。前記操作部107は、指示の入力があると、指示信号を前記制御部106へ出力する。前記制御部106は、前記操作部107からの指示信号や、予め記憶されたプログラム(program)に基づいて、前記超音波診断装置本体102の各部を制御する。
In the
前記超音波プローブ101について詳細に説明する。図2に示すように、前記超音波プローブ101は、先端部に音響レンズ部10を有している。また、前記超音波プローブ101は、プローブ筐体11、前記超音波診断装置本体102と接続するための接続ケーブル12を備えている。
The
前記プローブ筐体11内には、機能素子部13が設けられている。この機能素子部13について、図3及び図4に基づいて詳細に説明する。前記機能素子部13は、音響整合層14、圧電振動子15、接着層16、反射層17、バッキング(backing)材層18、及びフレキシブル(flexible)基板19を備えている。x軸方向に長い直方体の形状を有する前記音響整合層14、前記圧電振動子15及び前記反射層17は、超音波の照射方向に沿った方向であるz軸方向に積み重ねられて積層体20を構成する。そして、この積層体20が、y軸方向に複数配列されている。
A
前記音響整合層14は、前記圧電振動子15における超音波照射方向側の板面に接着されている(接着層については図示省略)。前記音響整合層14は、前記圧電振動子15と前記音響レンズ部10の中間の音響インピーダンスを有する。また、前記音響整合層14は、透過する超音波の概ね1/4波長の厚さを有し、音響インピーダンスの異なる境界面での反射を抑制する。また、前記音響整合層14は、本例では1層の例が図示されているが、2層或いは多層になっていてもよい。前記音響整合層14は、本発明における音響整合層の実施の形態の一例である。
The
前記反射層17は、前記圧電振動子15における前記音響整合層14とは反対側の面に、エポキシ樹脂接着剤等からなる前記接着層16によって圧着されている。前記反射層17は、前記圧電振動子15の弾性振動によって前記反射層17側へ生じる超音波を被検体の方向へ反射する。前記反射層17は、本発明における反射層の実施の形態の一例である。
The
ちなみに、前記圧電振動子15の後述する信号電極28及び前記接地電極29の間に印加される電圧によって圧電振動子15による共鳴振動が励起されると、前記反射層17を固定端とする定在波が形成される。この定在波は前記圧電振動子15の厚さを1/4波長とする定在波である。
Incidentally, when resonance vibration by the
前記反射層17の材質は、超音波を反射するという目的から、音響インピーダンスの高いものが好ましく、タングステン(tungsten)等が用いられる。このタングステンは導電性を有しており、前記反射層17は、前記フレキシブル基板19の後述する第一銅箔層22及び第二銅箔層23と、前記圧電振動子15の信号電極28及び接地電極29とを電気的に接続する機能を有している。これにより、前記第一銅箔層22及び前記第二銅箔層23から供給される電圧が、前記反射層17を介して前記圧電振動子15に印加されるようになっている。前記反射層17は、本発明において、信号電極及び接地電極に圧着されて圧電振動子に電圧を印加するための導体の実施の形態の一例である。
The material of the
前記反射層17は、前記接着層16をできるだけ薄く均一にするために、前記圧電振動子15との接着面17aに鏡面研磨が施されている。
The
前記反射層17、前記接着層16及び前記圧電振動子15の長さ方向における両端部には、掘削孔21,21が形成されている。この掘削孔21,21は、例えば前記圧電振動子15及び前記反射層17を前記接着層16によって接着した後、前記反射層17側からダイアモンド砥石等を用いた切削加工によって形成される。
Excavation holes 21 and 21 are formed at both ends in the length direction of the
前記反射層17における前記圧電振動子15との接着面17aとは反対側の面には、前記バッキング材層18との間に前記フレキシブル基板19が接着剤を用いて圧着されている(接着層は図示省略)。そして、前記フレキシブル基板19は、前記バッキング材層18の厚み方向側面に沿って引き出され、前記接続ケーブル12と接続されている(接続構造については図示省略)。
The
前記フレキシブル基板19の構成について説明すると、このフレキシブル基板19は、図4に示すように、第一銅箔層22、第二銅箔層23、第一ポリイミド(polyimide)膜層24及び第二ポリイミド膜層25の4層からなる。前記第一銅箔層22及び前記第二銅箔層23は、前記第一ポリイミド膜層24によって互いに絶縁されている。前記第一銅箔層22は、前記反射層17に接着された状態において、前記掘削孔21,21よりも前記反射層17における両端部側に位置するように形成されている。また、前記第二銅箔23は、前記第一ポリイミド膜層24及び前記第二ポリイミド膜層25の間に積層されるとともに、前記掘削孔21,21よりも前記反射層17における中央部側においては、スルーホール(through hole)Hを介して、前記第一銅箔層22と同一面にも存在している。同一面に存在する前記第一銅箔層22及び前記第二銅箔層23は、分割溝Gにより互いに絶縁されている。この分割溝Gは、前記フレキシブル基板19が前記反射層17に接着された状態において、前記掘削孔21,21の位置になるように形成されている。これにより、前記第一銅箔層22は、導電性を有する前記反射層17における前記掘削孔21,21よりも端部側と電気的に接続され、一方で前記第二銅箔層23は、前記反射層17における前記掘削孔21,21の間の中間部と電気的に接続される。従って、前記第一銅箔層22は、前記圧電振動子15における接地電極29の後述する第一の部分29a,29aと前記反射層17を介して電気的に接続され、また前記第二銅箔層23は、前記圧電振動子15の信号電極28と前記反射層17を介して電気的に接続される。
The configuration of the
ちなみに、前記接地電極29と接続される前記第一銅箔層22は、前記フレキシブル基板19の表面一面に形成されており、y軸方向に配列された全ての前記圧電振動子15の接地電極29の導通が共通して図られている。一方、前記第二銅箔層23は、図示しない銅箔層分割溝によってy軸方向に複数に分割され、前記フレキシブル基板19内に形成された図示しない銅箔パターンを複数有している。この銅箔パターンは、y軸方向に複数配列された前記積層体20ごとに形成されている。
Incidentally, the first
前記バッキング材層18は、前記フレキシブル基板19と接着され、或いは前記フレキシブル基板19の背面に直接形成され、このフレキシブル基板19を保持する。前記バッキング材層18は、本発明におけるバッキング材層の実施の形態の一例である。
The
次に、前記圧電振動子15について、図3及び図4のほか、図5も参照して説明する。前記圧電振動子15は、圧電体26の表面にスパッタ(spatter)等によって形成された導電層27を有し、この導電層27により信号電極28及び接地電極29が構成されている。前記圧電体26、導電層27、信号電極28及び接地電極29は、それぞれ本発明における圧電体、導電層、信号電極及び接地電極の実施の形態の一例である。
Next, the
前記信号電極28は、前記圧電体26における前記掘削孔21,21の間の中間部26aに形成されている。また、前記接地電極29は、前記圧電体26の端部26b,26bにおいて、前記信号電極28と前記掘削孔21,21を隔てて同一面に形成された第一の部分29a,29aと、前記圧電体26において前記第一の部分29a,29aが形成された面と反対側の面に形成された第二の部分29bと、前記圧電体26において前記第一の部分29a,29aと前記第二の部分29bの間の側面に形成された第三の部分29c,29cとからなっている。前記信号電極28は、前記接地電極29における第一の部分29a,29aに挟まれるようにして形成されており、前記両電極28,29は、前記掘削孔21,21によって電気的に絶縁されている。そして、前記信号電極28及び前記接地電極29における第一の部分29a,29aが、前記反射層17と圧着されている。前記第一の部分29a、前記第二の部分29b及び前記第三の部分29cは、本発明における前記第一の部分、前記第二の部分及び前記第三の部分の実施の形態の一例である。
The
前記圧電体26は、間隙30に充填材が充填されて形成された充填部31と、PZT等の圧電材からなる圧電材部32とで構成されている。前記圧電体26は、前記信号電極28を有する中間部26aに、前記充填部31として、後述する第一充填部33を有しており、複合圧電体である。前記充填部31及び前記圧電材部32は、それぞれ本発明における充填部及び圧電材部の実施の形態の一例である。
The
前記充填部31としては、前記圧電体26における中間部26aに設けられた第一充填部33と、前記圧電体26における両端部、すなわち端部26b,26bに設けられた第二充填部34とを有している。これら第一充填部33及び第二充填部34は、それぞれ本発明における第一充填部及び第二充填部の実施の形態の一例である。前記第一充填部33及び前記第二充填部34は、それぞれ複数形成されており、本例では隣り合う前記第一充填部33同士の間隔T1と、隣り合う前記第二充填部34同士の間隔T2とが等しくなっている。
The filling
前記第一充填部33及び前記第二充填部34についてさらに説明する。先ず、前記第二充填部34について説明すると、この第二充填部34は、前記圧電体26の表面を研削した時に、前記圧電材部32よりも研削されずに前記圧電体26の表面において突出することになる材質の充填材によって形成されていて、前記圧電体26の表面から突出する突部34a,34aを有している。この突部34a,34aは、本発明における突部の実施の形態の一例である。
The first filling
前記第一充填部33は、前記圧電体26の表面を研削した時における被研削性が、前記第一充填部33を形成する充填材よりも優れている材質の充填材によって形成されている。前記第一充填部33は、前記第二充填部34とは異なり、前記圧電体26の表面から突出しておらず、従って前記圧電体26における中間部26aの表面は平滑になっている。
The
ここで、前記各充填部33,34を形成する充填材について具体的に説明する。前記各充填部33,34を形成する充填材は、被研削性が異なる樹脂が用いられ、本例では被研削性が異なるエポキシ樹脂が用いられる。すなわち、前記第二充填部34を形成する充填材としては、前記圧電体26の表面を研削した時に、前記圧電材部32よりも研削されずに、前記圧電体26の表面から突出する突部34a,34aが形成されるエポキシ樹脂が用いられる。一方、前記第一充填部33を形成する充填材としては、前記第二充填部34を形成する充填材よりも弾性率が低く、前記圧電体26の表面を研削した時における被研削性が、前記第二充填部34を形成するエポキシ樹脂よりも優れているエポキシ樹脂が用いられる。さらに、前記第一充填部33の充填材について云うと、この第一充填部33を形成するエポキシ樹脂は、前記圧電体26の表面を研削した時に、前記圧電体26の表面からの前記第一充填部33の突出を抑制することができる研削性を有する材質のエポキシ樹脂である。
Here, the filler forming the filling
前記導電層27は、前記突部34a,34aの上において突出しており、前記接地電極29における第一の部分29a及び第二の部分29bは、突起部35を有している。この突起部35は、本発明における突起部の実施の形態の一例である。ここで、前記圧電振動子15と前記反射層17の間には前記接着層16が介在しているが、前記突起部35と前記反射層17との間には前記接着層16は介在せず、これにより前記突起部35と前記反射層17とが接触して互いに導通している。
The
さて、上述のような構成の前記圧電振動子15の製造方法について図6〜図11に基づいて説明する。先ず、図6に示すように、前記圧電体26の中間部26aに、所定深さの第一の溝40を形成する(第一溝形成工程)。この第一の溝40は、前記圧電振動子15における前記間隙30(図4、図5参照)を構成する。次に、図7に示すように、前記第一の溝40にエポキシ樹脂からなる充填材を充填して前記第一充填部33を形成する(第一充填部形成工程)。
Now, a method for manufacturing the
次に、図8に示すように、前記圧電体26の端部26b,26bに、所定深さの第二の溝41を形成する(第二溝形成工程)。この第二の溝41も、前記間隙30を構成する。そして、図9に示すように、前記第二の溝41に、充填材として、前記第一の溝40に充填したエポキシ樹脂とは異なるエポキシ樹脂を充填して前記第二充填部34を形成する(第二充填部形成工程)。ただし、この時には前記第二充填部34は、前記突部34a,34aを有さない。
Next, as shown in FIG. 8, a
前記各充填部33,34を構成するエポキシ樹脂が硬化した後、図10に示すように、前記圧電体26の両面を研削する(研削工程)。この時、前記第二充填部34は、前記圧電材部32及び前記第一充填部33よりも弾性率が低いため圧縮され、前記第二充填部34よりも前記圧電材部32及び前記第一充填部33に大きな応力がかかる。従って、前記第二充填部34よりも前記圧電材部32及び前記第一充填部33が研削され、かつ研削後は前記第二充填部34が膨張して前記圧電体26の表面において突出し、前記突部34a,34aが形成される。一方で、前記第一充填部33については、前記圧電材部32と同様に研削され、前記圧電体26において、前記第一充填部33を有する中間部26aは、表面が平滑になる。
After the epoxy resin constituting each of the filling
前記研削工程の後、図11に示すように、前記圧電体26の表面に導電層27をスパッタ等によって形成する(導電層形成工程)。前記導電層27の形成は、前記突部34a,34aの上に、前記突起部35が形成されるように行う。
After the grinding step, as shown in FIG. 11, a
ちなみに、前記各工程を経て得られた圧電振動子15を、前記反射層17と前記接着層16によって接着した後、前記反射層17側から切削加工を行って前記掘削孔21,21(図11では図示省略)を形成することにより、前記信号電極28及び前記接地電極29が形成される。また、前記各工程を経て得られた圧電振動子15は、縦方向及び横方向にほぼ同じ長さを有する板状体であり、この板状体からなる圧電振動子15を前記バッキング材層18及び前記フレキシブル基板19上に積層した後に、y軸方向に分割することにより、y軸方向に配列された短冊状の圧電振動子15を形成する。
Incidentally, after the
以上説明した本例によれば、前記接地電極29に形成された突起部35により、前記接地電極29と前記反射層17との導通を確実にすることができるので、前記信号電極28と同一の面に形成された前記接地電極29の前記第一の部分29a,29aの長さを、従来よりも短くすることができる。従って、感度を劣化させることなく、前記圧電振動子15を従来よりも短くすることができ、これによって超音波プローブ101の厚み方向(x軸方向)の寸法を小さくすることができる。
According to the present example described above, the
また、前記第一充填部33は、前記圧電体26の表面に突出せず、この圧電体26の中間部26aの表面を平滑にすることができる。これにより、前記信号電極28の表面の凹凸をミクロンオーダー未満に抑えることができ、できるだけ平滑にすることができるので、前記接着層16をできるだけ薄くかつ均一にすることができる。これにより、前記圧電振動子15によって励起される共鳴振動における前記反射層17の固定端としての機能を、前記接着層16が妨げることはなく、被検体側へ放射される超音波のパワーを大きくすることができる。また、超音波の受信時においても、前記反射層17の固定端としての機能を前記接着層16が妨げることがないので、前記反射層17側へ透過しようとするエコー信号を前記圧電振動子15内にとどめ、この圧電振動子15で受信されるエコー信号を大きくすることができる。
The
さらに、前記信号電極28の表面の平滑度が高く、一方で前記接地電極29の表面には前記突起部35が形成されているので、前記圧電振動子15の平均の厚さが、前記信号電極28を有する中間部26aよりも前記接地電極29を有する端部26b,26bの方が厚くなる。これにより、前記信号電極28及び前記接地電極29の第一の部分29aに、前記反射層17を圧着したときの応力を前記接地電極29の第一の部分29aに集中させることができ、前記接地電極29と前記反射層17とを強固に圧着することができる。従って、このようなことからも、前記接地電極29の長さを従来よりも短くすることが可能であるということができる。
Furthermore, the smoothness of the surface of the
(第二実施形態)
次に、第二実施形態について説明する。図12は、第二実施形態の超音波プローブにおける機能素子部の断面図である。なお、第一実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view of a functional element portion in the ultrasonic probe of the second embodiment. In addition, about the structure same as 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図12に示す本例の圧電振動子50では、隣り合う前記第二充填部34同士の間隔T2が、隣り合う前記第一充填部33同士の間隔T1よりも狭くなっている。隣り合う前記第一充填部33同士の間隔T1は、第一実施形態と同様であることから、隣り合う前記第二充填部34同士の間隔T2は、第一実施形態よりも狭くなっている。
In the
本例の圧電振動子50も、第一実施形態の圧電振動子15の製造工程と基本的には同様の製造工程を経て製造される。ただし、第二溝形成工程においては、図13に示すように、隣り合う前記第二の溝41同士の間隔T2が、隣り合う前記第一の溝40同士の間隔T1よりも狭くなるように、前記第二の溝41を形成する。
The
本例の圧電振動子50によれば、隣り合う前記第二充填部34同士の間隔T2は、隣り合う前記第一充填部33同士の間隔T1よりも狭く、第一実施形態よりも隣り合う前記第二充填部34同士の間隔T2が狭くなっているので、隣り合う前記突起部35同士の間隔が第一実施形態よりも狭くなる。これにより、前記圧電振動子15において前記接地電極29の第一の部分29a,29aが形成された両端部の平均の厚さをより厚くすることができるので、前記接地電極29の第一の部分29aと前記反射層17とをより強固に圧着することができる。
According to the
以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記突起部35は、前記信号電極28と同一の面に形成された前記接地電極29の第一の部分29a側のみに設けられていてもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by each said embodiment, of course, this invention can be variously implemented in the range which does not change the main point. For example, the
また、前記機能素子部13は、前記反射層17を有していなくてもよい。この場合、前記圧電振動子15における前記音響整合層14とは反対側の面には、前記フレキシブル基板19を接着剤を用いて圧着する。
Further, the
また、前記第一充填部33よりも前記第二充填部34を太くして、研削によって前記第二充填部34の先端が前記圧電体26の表面から突出しやすくしてもよい。この場合には、前記第一充填部33の太さが前記第二充填部34よりも細いので、研削によって前記圧電体26における中間部26の表面を容易に平滑にすることができる。
The
14 音響整合層
15,50 圧電振動子
17 反射層
18 バッキング材層
19 フレキシブル基板
26 圧電体
26a 中間部
26b 端部
27 導電層
28 信号電極
28a 第一の部分
28b 第二の部分
28c 第三の部分
29 接地電極
30 間隙
31 充填部
32 圧電材部
33 第一充填部
34 第二充填部
34a 突部
35 突起部
40 第一の溝
41 第二の溝
100 超音波診断装置
101 超音波プローブ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記圧電体は、該圧電体に形成された間隙に充填材が充填されて形成された充填部と、圧電材からなる圧電材部とで構成され、
前記充填部として、前記圧電振動子における前記信号電極を有する部分に設けられた第一充填部と、前記圧電振動子において前記信号電極と同一の面に形成された前記接地電極を有する部分に設けられた第二充填部とを有し、
該第二充填部は、前記圧電体の表面を研削した時に、前記圧電材部よりも研削されずに前記圧電体の表面において突出することになる材質の充填材によって形成されていて、前記圧電体の表面から突出する突部を有しており、一方で前記第一充填部は、前記圧電体の表面を研削した時における被研削性が、前記第二充填部を形成する充填材よりも優れている材質の充填材によって形成されており、
前記第二充填部における突部の上の前記導電層が突出して前記接地電極の表面に突起部が形成されている、
ことを特徴とする超音波プローブの圧電振動子。 A piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe in which a signal electrode composed of a conductive layer provided on the surface of a piezoelectric body and a ground electrode are formed on the same surface of the piezoelectric body,
The piezoelectric body is composed of a filling portion formed by filling a gap formed in the piezoelectric body with a filler, and a piezoelectric material portion made of a piezoelectric material,
As the filling portion, a first filling portion provided in a portion having the signal electrode in the piezoelectric vibrator and a portion having the ground electrode formed on the same surface as the signal electrode in the piezoelectric vibrator. A second filling portion formed,
The second filling portion is formed of a filler made of a material that protrudes on the surface of the piezoelectric body without being ground than the piezoelectric material portion when the surface of the piezoelectric body is ground. The first filling portion is more groundable than the filler forming the second filling portion when the surface of the piezoelectric body is ground. It is formed by a filler of excellent material,
The conductive layer on the protrusion in the second filling portion protrudes to form a protrusion on the surface of the ground electrode.
A piezoelectric vibrator of an ultrasonic probe.
また、前記信号電極は、前記圧電体における両端部の間の中間部の表面に、前記接地電極の第一の部分に挟まれるように形成されており、
前記第一充填部は、前記圧電体における両端部の間の中間部分に設けられ、一方で前記第二充填部は、前記圧電体の両端部に設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波プローブの圧電振動子。 The ground electrode is formed on the same surface as the signal electrode at both ends of the piezoelectric body and has a first portion having the protrusion, and on the opposite side to the surface of the piezoelectric body on which the first portion is formed. A second portion formed on the surface, and a third portion formed on a side surface between the first portion and the second portion in the piezoelectric body,
Further, the signal electrode is formed on a surface of an intermediate portion between both end portions of the piezoelectric body so as to be sandwiched between first portions of the ground electrode,
The first filling portion is provided at an intermediate portion between both end portions of the piezoelectric body, while the second filling portion is provided at both end portions of the piezoelectric body. The piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe as described in any one of -3.
前記圧電振動子に対し、前記信号電極と前記接地電極とが形成された面側に配置されるバッキング材層と、
該バッキング材層と前記圧電振動子との間に配置されて、前記信号電極及び前記接地電極と接続されるフレキシブル基板と、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の超音波プローブ。 An acoustic matching layer disposed on the ultrasonic irradiation side opposite to the surface on which the signal electrode and the ground electrode of the piezoelectric vibrator are formed with respect to the piezoelectric vibrator;
A backing material layer disposed on a surface side on which the signal electrode and the ground electrode are formed with respect to the piezoelectric vibrator;
A flexible substrate disposed between the backing material layer and the piezoelectric vibrator and connected to the signal electrode and the ground electrode;
The ultrasonic probe according to claim 7, comprising:
該第一の溝に充填材を充填して第一充填部を形成する第一充填部形成工程と、
前記圧電体における前記第一の溝が形成された部分とは別の部分に、所定深さの第二の溝を形成する第二溝形成工程と、
該第二の溝に充填材を充填して第二充填部を形成する第二充填部形成工程と、
前記第一充填部及び前記第二充填部が形成された前記圧電体の表面を研削する研削工程と、
該研削工程を経た前記圧電体の表面に、信号電極及び接地電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、を含み、
前記第二充填部形成工程において、前記第二の溝に充填される充填材は、前記研削工程において前記圧電体の表面を研削した時に、圧電材の部分よりも研削されずに前記圧電体の表面において突出することになる材質であり、
また、前記第一充填部形成工程において、前記第一の溝に充填される充填材は、前記研削工程において前記圧電体の表面を研削した時における被研削性が、前記第二充填部を形成する充填材よりも優れている材質であり、
前記研削工程では、前記第二充填部の一部を前記圧電体の表面から突出させて突部を形成する一方で、前記第一充填部が前記圧電体の表面から突出しないように研削を行い、
前記導電層形成工程では、前記導電層を、前記突部の上において突出して突起部が形成されるようにして前記圧電体の表面に形成し、前記導電層における前記突起部が形成された部分は接地電極である
ことを特徴とする超音波プローブにおける圧電振動子の製造方法。 A first groove forming step of forming a first groove of a predetermined depth in a piezoelectric body made of a piezoelectric material;
A first filling part forming step of filling the first groove with a filler to form a first filling part;
A second groove forming step of forming a second groove having a predetermined depth in a portion different from the portion in which the first groove is formed in the piezoelectric body;
A second filling portion forming step of filling the second groove with a filler to form a second filling portion;
A grinding step of grinding a surface of the piezoelectric body on which the first filling portion and the second filling portion are formed;
A conductive layer forming step of forming a conductive layer to be a signal electrode and a ground electrode on the surface of the piezoelectric body that has undergone the grinding step,
In the second filling portion forming step, the filler filled in the second groove is not ground than the piezoelectric material portion when the surface of the piezoelectric body is ground in the grinding step. It is a material that will protrude on the surface,
Further, in the first filling portion forming step, the filler filled in the first groove has the grindability when the surface of the piezoelectric body is ground in the grinding step to form the second filling portion. Is a material that is better than the filler
In the grinding step, a part of the second filling portion is protruded from the surface of the piezoelectric body to form a protrusion, while grinding is performed so that the first filling portion does not protrude from the surface of the piezoelectric body. ,
In the conductive layer forming step, the conductive layer is formed on the surface of the piezoelectric body so as to project on the projecting portion to form a projecting portion, and the projecting portion of the conductive layer is formed. Is a ground electrode. A method of manufacturing a piezoelectric vibrator in an ultrasonic probe.
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