(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層される複数の圧電体と、
前記複数の圧電体に対し追加積層されるダミー体と、
前記複数の圧電体及び前記ダミー体からなる積層体の上下面及び部材間に形成された複数の面電極と、
前記積層体の一方側面及び他方側面を用いて、複数の面電極を１つ置きに互い違い接続する一方及び他方の回り込み電極と、
を含むことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
請求項１記載の超音波振動子において、
前記積層体は偶数個の圧電体と１個のダミー体からなり、
前記積層体の上面電極と下面電極は互いに極性が異なることを特徴とする超音波振動子。
【請求項３】
請求項１記載の超音波振動子において、
前記ダミー体は最上段に設けられ、そのダミー体は音響整合層として機能することを特徴とする超音波振動子。
【請求項４】
請求項１記載の超音波振動子において、
前記ダミー体は最下段に設けられ、そのダミー体はバッキング層としてあるいはバッキング側音響整合層として、機能することを特徴とする超音波振動子。
【請求項５】
複数の圧電体及びダミー体の各部材間に面電極を形成する第１の電極形成工程と、
前記面電極が形成された後に、複数の圧電体及びダミー体を積層させて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を取り囲むように電極を形成する第２の電極形成工程と、
前記積層体の上面電極から下面電極までの複数の面電極を交互に正極及び負極に振り分けるための絶縁処理を行う絶縁処理工程と、
を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記絶縁処理工程には、前記積層工程の前に部材間の面電極の一方端部を絶縁処理する前処理工程と、前記第２の電極形成工程の後に前記積層体の上面電極及び下面電極の一方端部を絶縁処理する後処理工程と、が含まれることを特徴とする超音波振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波振動子及びその製造方法、特に積層型の超音波振動子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波振動子を低インピーダンスにするため、圧電体を積層することが行われる。そのような積層型の超音波振動子は、図７に模式的に示すように、複数の圧電体１０、１２を積層させてなるものであり、積層体の上面及び下面にはそれぞれ上面電極１４及び下面電極１８が形成され、各圧電体１０、１２の間には中間電極２６が形成される。上面電極１４から下面電極１８までの複数個の電極を１つ置きに互い違いに接続することによって正極及び負極が形成される。具体的には、上面電極１４と下面電極１８は回り込み電極２２によって相互接続され、更にそれらには信号線２４が接続される。中間電極１６にははんだ付け２６などによってリードとしての信号線２０が接続される。信号線２０及び２６間に電圧を印加すると超音波が発生される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる積層型の超音波振動子については、その製造が困難であることが指摘されている。特に、図７に示すように、中間電極１６端部へのリード接続には熟練を要する。この場合、積層体の側面を利用して信号線の接続を行うことも可能であるが、圧電体が薄いような場合にはその接続も困難である。
【０００４】
上記問題は、特に、積層体が偶数個の圧電素子で構成される場合に生じる。つまり、面電極の個数が奇数個になり、上面電極と下面電極の極性が同じになる結果、それらと異なる極性についてはどうしても積層体の側面で信号線の接続をしなければならない。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、積層型の超音波振動子の製造を容易にすることにあり、特にリードの接続を容易にすることにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、偶数個の圧電体を含む積層型の超音波振動子において、積層体の上面電極と下面電極の極性が異なるようにし、リードの接続を容易にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、積層される複数の圧電体と、前記複数の圧電体に対し追加積層されるダミー体と、前記複数の圧電体及び前記ダミー体からなる積層体の上下面及び部材間に形成された複数の面電極と、前記積層体の一方側面及び他方側面を用いて、複数の面電極を１つ置きに互い違い接続する一方及び他方の回り込み電極と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、上段又は下段にダミー体を取り込んで積層体を形成でき、その結果、積層体を構成する部材の個数を調整して、上面電極と下面電極との極性関係を自在に設定できる。よって、上面電極と下面電極の極性を異ならせることも容易であるので、それゆえリード接続時の問題を解消できる。
【０００９】
本発明の好適な態様では、前記積層体は偶数個の圧電体と１個のダミー体からなり、前記積層体の上面電極と下面電極は互いに極性が異なる。例えば、前記ダミー体は最上段に設けられ、音響整合層として機能し、あるいは、前記ダミー体は最下段に設けられ、バッキング層としてあるいは、バッキング側音響整合層として機能する。ここで、バッキング側音響整合層は圧電体とバッキング層との間で音響インピーダンスの整合を図る部材である。
【００１０】
（２）上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧電体及びダミー体の各部材間に面電極を形成する第１の電極形成工程と、前記面電極が形成された後に、複数の圧電体及びダミー体を積層させて積層体を形成する積層工程と、前記積層体を取り囲むように電極を形成する第２電極工程と、前記積層体の上面電極から下面電極までの複数の面電極を交互に正極及び負極に振り分けるための絶縁処理を行う後処理工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、中間電極としての面電極が形成された圧電体をダミー体を含めて積層させて積層体を形成すると、次に、その積層体を取り囲むようにして周囲に電極が形成され、その後、必要な絶縁処理を経て積層型の超音波振動子が製造される。各電極の形成に当たっては、スパッタ法や蒸着法などを採用可能である。積層工程では部材間の接合に例えば接着剤が利用される。
【００１２】
本発明の好適な態様では、前記絶縁処理工程には、前記積層工程の前に部材間の面電極の一方端部を絶縁処理する前処理工程と、前記第２の電極形成工程の後に前記積層体の上面電極及び下面電極の一方端部を絶縁処理する後処理工程と、が含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る超音波探触子の製造方法が示されている。本実施形態の製造方法を図２〜図５を参照しながら図１に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すＳ１０１では、図２に示すように各圧電体の両面に電極が形成される。すなわち、圧電体１０には面電極としての電極３０，３２が形成され、圧電体１２には面電極としての電極３４，３６が形成される。ここで、圧電体１０及び１２の間に位置する電極３２及び３４の一方端部（左端部）はそれぞれカットされ、絶縁部３２Ａ，３４Ａが形成されている。また、圧電体１２の下側の電極３６の一方端部（右端部）もカットされ、絶縁部３６Ａが形成されている。これら絶縁部の形成によって後に説明するように各面電極を互い違いに正極及び負極に振り分けることが可能となる。したがって、絶縁部は積層される順番で交互に形成されることになる。各面電極の形成に当たっては例えば公知のスパッタ法などを適用できる。絶縁部の形成に当たってはエッチングなどによって除去できる。図２において符号１００，１０２は積層要素を示している。
【００１６】
図１に示すＳ１０２においては、図３に示すように積層要素１００及び１０２に加えてさらにダミー体としてのバッキング層４０を含めて各部材が相互に接着される。この場合、例えば接着剤などが利用される。図３における符号１０４は積層体を示している。バッキング層４０はこの実施形態では圧電体１０，１２と同様の厚さを有するが、必ずしもそのような厚さには限定されない。バッキング層４０はダミー体として機能し、すなわち、面電極を一つ追加する働きを有する。それゆえ、必要に応じてその厚さを適宜調整可能である。図３に示す例ではダミー体が下側に設けられていたが、もちろん積層体の上段にダミー体を設けることができ、これについては後に図６を用いて説明する。バッキング層４０は周知のように後方へ放射される超音波を吸収する役割を有する。
【００１７】
図１に示すＳ１０３では積層体１０４の周囲に電極が形成される。この場合もスパッタ法などが利用される。図４にはそのようにして形成された周囲電極４２が示されており、この周囲電極４２は一方の回り込み電極４２ａ、他方の回り込み電極４２ｂ及び面電極４２ｃからなる。なお、積層体１０４の上面に相当する電極はすでに形成されているため、この実施形態においてこの時点では積層体１０４の上面電極を形成する必要はない。もちろん、Ｓ１０１の工程で上面電極に相当する面電極が形成されていない場合には、このＳ１０３においてそのような上面電極を形成する。また、Ｓ１０１の工程においてバッキング層４０の下側に面電極が形成されている場合、このＳ１０３においてはバッキング層４０の下側に面電極を形成する必要がなくなる。
【００１８】
いずれにしても、積層体１０４の上面、下面及び側周囲面を取り囲むようにして電極が形成される。積層体１０４の側面は４つあるが、そのうちの互いに対向する２つの面を利用して回り込み電極４２ａ，４２ｂが形成される。
【００１９】
このように積層体１０４の周囲に電極を形成すると、圧電体１０及び１２の間に存在する電極３２，３４すなわち中間電極はこの端部において回り込み電極４２ｂに接続されることになる。その中間電極の他方の端部には上述のように絶縁処理がなされているため他方の端部における回り込み電極４２ａへの接続は防止される。これと同様に、圧電体１２とバッキング層４０との間に位置する面電極すなわち中間電極の一方端部は回り込み電極４２ａに接続され、その他方端部は上述した絶縁処理によって回り込み電極４２ｂから絶縁される。
【００２０】
Ｓ１０４の工程では、図４に示すように、積層体１０４の角部分の２カ所において電極の切断がなされる。これが符号４４Ａ，４４Ｂで示されており、このような処理によって各面電極を互い違いに正極及び負極に振り分けることが可能になる。
【００２１】
図１に示すＳ１０５では、図５に示すように正極に相当する電極に対してシグナルＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５８が接続され、負極あるいはグランドに相当する電極にはグランドリード５６が接続される。なお、図１のＳ１０６においては圧電体に対する分極処理が実行され、Ｓ１０７においては図５に示すように超音波振動子が組み立てられる。積層体１０４の上部には整合層５０，５２が設けられ、積層体１０４の下側にはバッキング層５４が設けられる。バッキング層４０及びバッキング層５４の両者が共同して後方への超音波の吸収を行う。
【００２２】
図５に示すように、各面電極は互い違いに２つの極性に振り分けられ、それらの各極に対する信号線の接続も容易である。このような信号線の接続によればたとえはんだ付けなどによってその接続を行う場合においても、その作業を極めて簡易化できるという利点がある。
【００２３】
以上のように、上記実施形態によれば、ダミー体を加えることによって積層体１０４を構成する要素の個数を奇数個にでき、その結果、積層体の上面電極と下面電極の極性を異ならせて信号線の接続を従来よりも容易に行うことができる。上記実施形態では圧電体が２つの場合についてのものであったが、もちろん３つ以上の圧電体を用いる場合にも本発明を適用できる。
【００２４】
図６には、積層体１０４の上段にダミー体としての整合層６０を設けた実施形態が示されている。整合層６０の上側には整合層６２が設けられており、積層体１０４の下側にはバッキング層６４が設けられている。このような実施形態によっても結果として積層体１０４の上面電極と下面電極の極性を異ならせて信号線の接続を容易に行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば積層型の超音波探触子の製造を容易化でき、特にリードの接続を簡単に行うことができる。また、本発明によれば偶数個の圧電体を含む積層型の超音波探触子において、積層体の上面電極と下面電極の極性を異ならせることができ、その結果、それらの電極への信号線への接続を簡単に行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る超音波振動子の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】  ２つの圧電体に対する電極の形成を示す図である。
【図３】  積層体の形成を示す図である。
【図４】  積層体に対して周囲に電極を形成した状態を示す図である。
【図５】  本発明に係る超音波振動子の模式図を示す図である。
【図６】  他の実施形態を示す模式図である。
【図７】  従来の超音波振動子の模式図である。
【符号の説明】
１０，１２  圧電体、３０，３２，３４，３６  電極（面電極）、３２Ａ，３４Ａ，３６Ａ  絶縁部、４０  バッキング層（ダミー体）、４２  周囲電極、４２ａ，４２ｂ  回り込み電極、１０４  積層体。
【図１】
0003722950.tif 000002
【図２】
0003722950.tif 000003
【図３】
0003722950.tif 000004
【図４】
0003722950.tif 000005
【図５】
0003722950.tif 000006
【図６】
0003722950.tif 000007
【図７】
0003722950.tif 000008