JP4703416B2 - 超音波トランスデューサ - Google Patents
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Description
図1〜図11は、本発明に係る第1の実施形態の超音波トランスデューサを説明するための図である。
まず、積層体1を形成する。図1は、超音波トランスデューサを構成する積層体1を示す図である。図1に示すように、積層体1は、図1上側から音響整合層12、アース電極14、圧電体16及び内部電極11a、11b、信号電極18、並びに、バッキング材20が積層された構成となっている。各部材を予め所定の厚さに加工した後、接着剤などにより接着することにより積層体1を形成する。また、本例の圧電体16は積層圧電体を例とし、内部電極11a、11bと分割された3つの小圧電体が積層されて構成される。信号電極18及びアース電極14は、本発明の第1の電極または第2の電極に相当する。
次に、図2に示すように積層体1から所定の幅で板状体10を機械加工で切り出す。この板状体10は本発明の直方体部材である。図2は、積層体1から板状体10を切り出した様子を示した図である。そして、図3に切り出された板状体10を示す。さらに、板状体10の切断面等を必要に応じて研磨することにより、切断面を平滑化し、且つ、板状体10の高さ、幅及び厚さなどの各寸法を整える。
続いて、溝加工及び絶縁処理を行う。図4(a)における板状体の手前側端部の拡大図を図4(b)に示し、その拡大図に形成される絶縁処理用の溝を示した。図4(b)に示すように、板状体10の面のアース電極14、内部電極11a、11b、及び、信号電極18のそれぞれの位置に、積層方向に平行な一方の面(表面)13及び他方の面(裏面)15に交互に電極を跨ぐ溝を形成する。そして、各溝に電気絶縁樹脂を充填する。
図5に駆動電極リード17の一例を示す。図5は、板状体10を表面13側から見た斜視図である。本実施例では、表面13側に圧電体16からバッキング材20に伸延する金属薄膜を形成し、内部電極11aと信号電極18とが金属薄膜によって電気接続されて駆動電極リード17を構成する。したがって、内部電極11aは信号電極となる。金属薄膜としてCrとAuの2層構造を採用するがその限ではなく層数、材料を変更することも可能である。また、図5(a)に示すように、駆動電極リード17は、バッキング材20の表面13側では、帯状に所定のピッチで形成される。また、図5(b)は、板状体10をバッキング材20の端面側から見た斜視図であるが、図5(b)に示すように、金属薄膜により積層方向に直交するバッキング材20の端面に電極パッド19が駆動電極リード17と同じピッチで形成され、各駆動電極リード17は、それぞれ電極パッド19に導かれる。この各駆動電極リード17は、圧電体16が分割された際、個々の圧電体16を独立したチャンネルとして動作させるための独立した駆動電極リード17として機能する。また、電極パッド19は、後述のIC基板40等との接続に用いられるものである。
図7にアース電極リード21の一例を示す。図7は、板状体10を裏面15側から見た斜視図である。本実施例では、裏面15側に圧電体16からバッキング材20に伸延する金属薄膜を形成し、アース電極14と内部電極11bとが金属薄膜によって電気接続されてアース電極リード21を構成する。したがって、内部電極11bはアース電極となる。金属薄膜としてCrとAuの2層構造を採用するがその限ではなく層数、材料を変更することも可能である。
最後に積層工程について説明する。上記のごとく駆動電極リード17及びアース電極リード21を形成した板状体10を、図9に示す如く図示しない所定の厚さの樹脂等の電気絶縁材を間隙に介して1列に配列する。
本発明に係る第2の実施形態としての超音波トランスデューサについて説明する。本実施形態は、駆動電極リード17として圧電体側面に形成された金属薄膜とそれに電気接続されるプリント基板の配線パターンを利用するものである。なお、以下には第1の実施の形態と実質的に同様の構成については、詳細な説明を省略し、主に異なる点について述べる。
10 板状体
11 内部電極
12 音響整合層
14 アース電極
16 圧電体
17 駆動電極リード
18 信号電極
19 電極パッド
20 バッキング材
25 分割溝
26 アース電極パッド
30 プリント基板
31 配線パターン
32 切り欠き部
33 凸形状部
40 IC基板
45 IC
50 ケーブル接続基板
62 コネクタ
Claims (10)
- 音響整合層、圧電体、並びに、バッキング材が順に積層されてなる部材により構成され、
前記圧電体の前記積層方向の表裏の一方に第1の電極及び他方に第2の電極を有し、
前記部材の前記積層方向に平行な第1の面に設けられ、前記第1の電極と接続され前記第1の電極から前記バッキング材に亘り形成された駆動電極リードと、
前記音響整合層から前記バッキング材の少なくとも一部に至り、前記駆動電極リードを電気的に分割する溝と、
前記第1の面と反対側の第2の面に設けられ、前記溝により分割された前記第2の電極を共通に接続し、前記第2の電極から前記バッキング材に亘り形成されたアース電極リードと、
前記積層方向に平行な前記部材の面のうち、前記第1の面及び前記第2の面と異なる面上に設けられ、前記アース電極リードと接続されるアース電極パッドと、
を備えることを特徴とする超音波トランスデューサ。 - 複数の前記部材を、電気絶縁材を介して配列した請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記溝は、前記第1の面から前記第2の面に貫通し、前記音響整合層側の端部から前記バッキング材の前記圧電体に接している側の端部近傍に至り、所定のピッチで複数形成され、
前記駆動電極リードまたは前記アース電極リードの少なくともいずれか一方は、前記溝により分割された前記圧電体毎または前記溝により分割された前記圧電体のうちの2以上で構成される圧電体群毎に形成されている請求項1に記載の超音波トランスデューサ。 - 前記部材の前記積層方向に直交するバッキング材側の面に、前記溝により分割された圧電体または前記圧電体群に対応する電極パッドが形成され、
前記駆動電極リードまたは前記アース電極リードの少なくともいずれか一方は、前記電極パッドと接続された請求項3に記載の超音波トランスデューサ。 - 前記第1の面または前記第2の面の少なくともいずれか一方の前記バッキング材上に、前記溝により分割された圧電体または前記圧電体群に対応する配線パターンを有するプリント基板が設けられ、
前記駆動電極リードまたは前記アース電極リードの少なくともいずれか一方は、それぞれに対応する前記配線パターンに接続された請求項3に記載の超音波トランスデューサ。 - 前記プリント基板は、前記溝の断面形状に沿って切り欠き部と凸形状部とが交互に形成され、
前記駆動電極リードまたは前記アース電極リードの少なくともいずれか一方と前記配線パターンとは前記凸形状部で接続された請求項5に記載の超音波トランスデューサ。 - 前記アース電極リードを有する面の前記バッキング材上に、前記アース電極リードと接続される配線パターンを有するプリント基板が設けられた請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記積層方向に平行な前記第1の面から前記第2の面に貫通し、前記音響整合層側の端部から前記バッキング材の前記圧電体に接している側の端部近傍に至る溝が所定のピッチで複数形成され、
前記プリント基板は、前記溝により分割された圧電体または前記圧電体群に対応する配線パターンを有し、前記溝の断面形状に沿って切り欠き部と凸形状部とが交互に形成され、
前記アース電極リードは、それぞれに対応する前記配線パターンに、前記凸形状部で接続された請求項7に記載の超音波トランスデューサ。 - 前記部材は、複数の圧電体が積層されてなり、
それぞれの該圧電体の前記積層方向の表裏の一方に第1の電極及び他方に第2の電極を有し、前記第1の電極及び第2の電極は交互に配置された請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。 - 音響整合層、圧電体、並びに、バッキング材が順に積層されてなる直方体部材により構成され、
前記圧電体の前記積層方向の表裏の一方に駆動電極及び他方にアース電極を有し、
前記直方体部材の前記積層方向に平行な面に、前記駆動電極と接続され前記駆動電極から前記バッキング材に亘り形成された金属薄膜による駆動電極リードと、前記アース電極と接続され前記アース電極から前記バッキング材に亘り形成された金属薄膜によるアース電極リードとを有し、
前記駆動電極リード及び前記アース電極リードのそれぞれは、前記積層方向に平行な第1の面と反対側の第2の面とにそれぞれ設けられ、
前記第1の面から前記第2の面に貫通し、前記音響整合層側の端部から前記バッキング材の前記圧電体に接している側の端部近傍に至る溝が所定のピッチで複数形成され、
前記駆動電極リードは、前記溝により分割された前記圧電体毎または前記溝により分割された前記圧電体のうちの2以上で構成される圧電体群毎に形成され、
前記直方体部材の前記積層方向に直交するバッキング材側の面に、前記溝により分割された圧電体または前記圧電体群に対応する駆動電極パッドが形成され、
前記駆動電極リードは、前記駆動電極パッドと接続され、
前記アース電極リードは、前記積層方向に平行な前記直方体部材の面のうち前記第1の面及び前記第2の面とは異なる面のバッキング材上にアース電極パッドが形成され、
前記アース電極リードは、前記アース電極パッドと接続される
ことを特徴とする超音波トランスデューサ。
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