(57)【要約】【課題】  本発明では、安価で小型が可能で電気的接続の信頼性の高い超音波振動子を提供する。【解決手段】    電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、前記接続部材のうち電気的な接続がされる部分以外の該接続部材の表面に設けられた絶縁部材と、からなる超音波振動子により、上記課題の解決を図る。【選択図】      図１
2006320512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、
前記接続部材のうち電気的な接続がされる部分以外の該接続部材の表面に設けられた絶縁部材と、
からなることを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
前記絶縁部材は、前記電気機械変換素子の側面と前記接続部材との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項３】
前記電気機械変換素子の側面と前記接続部材との間に、所定の空間が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項４】
前記接続部材は、フレキシブル基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項５】
前記接続部材は、有機物が塗布または蒸着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項６】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、
前記電気機械変換素子と電気的に接続された後に前記接続部材を被覆している絶縁部材と、
からなることを特徴とする超音波振動子。
【請求項７】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される２つの接続部材と、
少なくとも前記音響整合部材の前記超音波放射面を露出させる形状であるハウジング部材と、
一方の前記接続部材の端部が前記ハウジング部材の外側に延出し、該端部と電気的に接続される導電部材と、
からなることを特徴とする超音波振動子。
【請求項８】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される２つの接続部材と、
少なくとも前記音響整合部材の前記超音波放射面を露出させる形状であるハウジング部材と、
一方の前記接続部材の端部が前記ハウジング部材の外側に延出し、該端部に設けられた導電性のコネクタと、
からなることを特徴とする超音波振動子。
【請求項９】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、
からなる超音波振動子であって、
前記電気機械変換素子が複数積層され、該積層された電気機械変換素子と前記接続部材とが電気的に接続している
ことを特徴とする超音波振動子。
【請求項１０】
電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、
前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、
塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、
からなる超音波振動子の製造方法であって、
金属薄板に前記接続部材の形状を作成する形状作成工程と、
前記接続部材の形状が作成された金属薄板の所定の位置に絶縁部材を付与する絶縁部材付与工程と、
前記絶縁部材が付与された前記金属薄板を所定の形状に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記所定の形状に折り曲げられた金属薄板から前記接続部材の形状部分を切断する切断工程と
を行うことを特徴とする超音波振動子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の超音波振動子を搭載した超音波内視鏡装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の超音波振動子の製造方法により製造された超音波振動子を搭載した超音波内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の体腔内において超音波の送受信を行うことにより、超音波断層像を得る超音波探触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置に用いられる超音波探触子は、その製造において微細な加工を必要とするものであり、従来より様々な製造方法の提案がなされている（例えば、特許文献１）。
図２３は、従来における超音波振動子の一例を示す。同図は、特許文献１に記載の超音波振動子である。電気機械変換素子（圧電素子）１０１の上下面１０２と両側面には、銀電極１０３が配されている。銀電極１０３の外側には、導電性部材により重ね塗られた補強部１０４が配されている。この補強部１０４とリード部１０５が半田１０６により電気的に接合されている。
【０００３】
この特許文献１においては、電気機械変換素子１０１とリード部１０５の電気的接続に半田を用いるため、接続時に電気機械変換素子１０１に熱的なダメージを与えてしまう。また、半田による接続では、接続部分の形状が正確に決まらないため、超音波振動子の形状、大きさにばらつきが生じる。また、半田による作業では、電極間の隙間の絶縁が難しく、上下電極間のショートを起こしやすいという問題を有している。
【０００４】
半田以外の接続方法として、導電性接着剤を用いる方法もある。しかしながら、この方法においても、導電性接着剤の量の調製時および接着剤硬化時に過熱するため、電気機械変換素子に熱的ダメージを与えてしまう。よって、導電線接着剤の形状がコントロールしにくく、電極間ショートに関して、半田による接合と同様な欠点を有する。
【０００５】
図２４は、従来における電子部品の端子固定構造の一例を示す。図２４は、特許文献２に記載の電子部品の端子固定構造を示す。特許文献２では、特許文献２では、片側から電気機械変換素子を加圧して電気的な接続をとる方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この方法においては電気機械変換素子との接続に接続部材１０８とハウジング１０９により挟み込む構造となっているため、構造的に複雑になっている。また、２部品が独立に存在するため、ばらつきが大きくなる。したがって、接続部材の変形でこのばらつきを吸収するために、ある程度の大きさが必要である。そのため、端子固定構造の小型化が難しく、また安価に作成することができない。
【特許文献１】特開平５−１３５４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２３１８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の課題に鑑み、本発明では、安価で小型が可能で電気的接続の信頼性の高い超音波振動子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、前記接続部材のうち電気的な接続がされる部分以外の該接続部材の表面に設けられた絶縁部材と、からなることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【０００９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、前記絶縁部材は、前記電気機械変換素子の側面と前記接続部材との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、前記電気機械変換素子の側面と前記接続部材との間に、所定の空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、前記接続部材は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、前記接続部材は、有機物が塗布または蒸着されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、前記電気機械変換素子と電気的に接続された後に前記接続部材を被覆している絶縁部材と、からなることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１４】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される２つの接続部材と、少なくとも前記音響整合部材の前記超音波放射面を露出させる形状であるハウジング部材と、一方の前記接続部材の端部が前記ハウジング部材の外側に延出し、該端部と電気的に接続される導電部材と、からなることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される２つの接続部材と、少なくとも前記音響整合部材の前記超音波放射面を露出させる形状であるハウジング部材と、一方の前記接続部材の端部が前記ハウジング部材の外側に延出し、該端部に設けられた導電性のコネクタと、からなることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１６】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、からなる超音波振動子であって、前記電気機械変換素子が複数積層され、該積層された電気機械変換素子と前記接続部材とが電気的に接続していることを特徴とする超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１７】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、電気信号を機械的動作に変換させて超音波を放射させる電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側に設けられた音響整合部材と、前記電気機械変換素子の超音波放射面側の反対の面に設けられたバッキング材と、塑性変形を行うことにより電気的に前記電気機械変換素子と接続される接続部材と、からなる超音波振動子の製造方法であって、金属薄板に前記接続部材の形状を作成する形状作成工程と、前記接続部材の形状が作成された金属薄板の所定の位置に絶縁部材を付与する絶縁部材付与工程と、前記絶縁部材が付与された前記金属薄板を所定の形状に折り曲げる折り曲げ工程と、前記所定の形状に折り曲げられた金属薄板から前記接続部材の形状部分を切断する切断工程とを行うことを特徴とする超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１８】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の超音波振動子を搭載した超音波内視鏡装置を提供することによって達成できる。
【００１９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１２に記載の発明によれば、請求項１０に記載の超音波振動子の製造方法により製造された超音波振動子を搭載した超音波内視鏡装置を提供することによって達成できる。
【発明の効果】
【００２０】
接続部材において、電気的な接続を行う部分以外に予め絶縁部材を配することにより、近傍にある導通不要な部材との電気的な接続によるショートの危険性を防ぐことができ、簡単な構造で、安価で信頼性の高い超音波振動子を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明によれば、電気機械変換素子と音響整合部材とバッキング材と前記電気機械変換素子に、対向する２方向から加圧し塑性変形し接触し電気的に接続する接続部材からなる超音波振動子において、前記接続部材に予め電気的な接続を行う部分以外に絶縁部材が配されている。
【００２２】
このように構成することにより、上記電気接続部に、予め電気的な接続部分以外に絶縁部材が配されているため、不要な部分との電気的な接続によるショートの危険性を防ぐことができる。
【００２３】
それでは、以下に、本発明の実施形態を詳述する。
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、超音波振動子の構成部品において、不要な電気的接触の起こる可能性のある部分が絶縁部材により覆われている超音波振動子について説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態における超音波振動子の断面を示す。同図において、電気機械変換素子２の音波放射側（上面）に音響整合部材３が形成されている。電気機械変換素子２の下面には、バッキング材４が接着されて固定されている。
【００２５】
音響整合部材３側の電気機械変換素子２の表面には、グランド電極６が形成されている。また、バッキング材４側の電気機械変換素子２の表面には、プラス電極７が形成されている。
【００２６】
接続部材５（５ａ，５ｂ）はそれぞれ、加圧部９と電気接続部１０とを有している。電気接続部１０と加圧部９は、コ字状の形状になるように作成されている。電気接続部１０は、電気機械変換素子２と電気的な接続を行う部分を形成する部分である。加圧部９は、電気機械変換素子２を対向方向８から押圧するように、電気機械変換素子２を加圧して固定している。
【００２７】
接続部材５ｂにおいて、加圧部９と対向する電気接続部１０は、グランド電極６と接触する位置で加圧固定される。それぞれの接続部材５のリード部１２では、半田、導電接着剤、ビス等の電気的および機械的締結手段によりリード線１１（１１ａ，１１ｂ）と固定されて超音波振動子１が構成されている。
【００２８】
リード線１１は、図示しないドライバに接続されている。なお、リード線１１ａは、プラス電極７に電圧を印加するためのものである。リード線１１ｂは、接地線である。
電気機械変換素子２のプラス側電極７と電気的に接続する接続部材５ａの電気的な接続を行う部分（すなわち、電気接続部１０）以外は、絶縁部材１８で覆われている。
【００２９】
それでは、本実施形態の作用を説明する。図示しないドライバにより、超音波信号が励起されリード線１１を通じて、接続部材５から電気機械変換素子２のグランド電極６−プラス電極７間に電圧が印加される。その結果、電気機械変換素子２が振動して超音波を放射することができる。また、受信した超音波を電気機械変換素子２により電気信号に変換することができる。このようにして、超音波の送受が行われる。
【００３０】
このとき、接続部材５ａの電気的な接続部分以外は、絶縁部材１８により覆われている。そのため、接続部材５がバッキング材および他の部材と機械的に接触しても、電気的なショートが起こらない。
【００３１】
以上より、電極の表面と接続部材の電気接続部の面のみが接触して接続し、接続部材のその他の部分が絶縁部材に覆われているため、ショートが起こらず、超音波振動子の電気的な信頼性が向上する。また、絶縁部材を用いることにより、他の構成部材との絶縁隙間（部材間で導通させないために設けられる相対的な距離のこと）を減らすことが可能となり超音波振動子の小型化が容易となる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、第１の実施形態よりも、さらに絶縁部材により覆われている超音波振動子について説明する。図２を用いて、本実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同様の部位は、同一の番号をつけて、その説明は省略する。
【００３３】
図２は、本実施形態における超音波振動子の断面を示す。接続部材５ａのうち電気機械変換素子２の側面１３に対向する部分の表面に絶縁部材１８が延長されて、絶縁部材１４として配されている。また、接続部材５ｂのうち電気機械変換素子２の側面１３に対向する部分の表面にも同様に、絶縁部材１４が配されている。
【００３４】
それでは、本実施形態の作用を説明する。図示しないドライバにより、超音波信号が励起されリード線１１を通じて、接続部材５から電気機械変換素子２のグランド電極６−プラス電極７間に電圧が印加される。その結果、電気機械変換素子２が振動して超音波を放射することができる。また、受信した超音波を電気機械変換素子２により電気信号に変換することができる。このようにして、超音波の送受が行われる。
【００３５】
このとき、絶縁すべき接続部材５と電気機械変換素子２の間に絶縁部材１４が配されている。そのため、電気機械変換素子２の側面１３に露出している電極６，７のエッジ部分と、絶縁すべき接続部材５との電気的な接触を防ぐことができる。
【００３６】
以上より、上記構造をとることにより、電気機械変換素子と接続部材との電気的な接続の信頼性が向上する。また、電気機械変換素子と接続部材が機械的に接触しても、電気的な接続の信頼性が保たれるため組立てが容易となり、安価な超音波振動子を作製することができる。
【００３７】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、電気機械変換素子２の側面１３に露出している電極６，７のエッジ部分が接続部材に接触するのを防ぐために絶縁部材を設けたが、本実施形態ではその部分に所定の空間を設けることについて説明する。図１を用いて、本実施形態を説明する。なお、上記の実施形態と同様の部位は、同一の番号をつけて、その説明は省略する。
【００３８】
図１において、電気機械変換素子２の側面１３と接続部材５（５ａ，５ｂ）との間に、空間１５が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
それでは、本実施形態の作用を説明する。空間１５を設けることにより、電気機械変換素子２の側面１３の面に露出した電極６，７のエッジ部分と、接続部材５との不要な電気的接続を遮断することができる。
【００３９】
以上より、接続部材５と電気機械変換素子２の側面１３との間に空間を設けるという簡単な方法で、確実な電気的な絶縁を実施することができる。また、電気機械変換素子の形状に対して接続部材を塑性変形させて接続した後、この空間部分に有機物樹脂等を充填することにより電気機械変換素子と接続部材の固定をより強固にし、また電気的な絶縁効果を向上できることは当然である。
【００４０】
＜第４の実施形態＞
本実施形態は、主に構造部材の製造方法について説明する。図３〜図１２を用いて、本実施形態を説明する。なお、上記の実施形態と同様の部位は、同一の番号をつけて、その説明は省略する。
【００４１】
図３は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その１）を示す。図３において、厚さ０．１ｍｍの銅板１６の表面に、孔２２と、その孔２２の両脇に孔２０と、長孔２３が、後に接続部材５となる部分を取り囲むようにして、エッチングにより作製されている。
【００４２】
２つの孔２０は、図６で説明する折り曲げジグ１７の２つの位置決めピン１９に対応する孔である（以下、位置決め用孔２０という）。孔２２は、図６で説明する固定用ビス２１を貫通させて固定させるための孔である（以下、固定用ビス用孔２２）。長孔２３は、後述するように、長孔２３で囲まれた略四角形の区画を切り離すための孔である。
【００４３】
図４は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その２）を示す。図４は、図３の破線で囲まれた部分Ａの拡大図である。孔２４が、接続部材５の内外周に作成されている。この孔２４は、接続部材５の外周と内周を形成するための孔である（以下、形状孔２４という）。また、銅板１６には、図３に示すように、接続部材５と各孔２０，２２，２３，２４とを１組とするものが、複数同時にエッチングにより作成されている。
【００４４】
ここで、位置決め用孔２０と接続部材５の形状孔２４とは、後述する折り曲げジグ１７と位置関係が正確に決まるように精密な精度で作成されている。この状態で、５０μｍのポリイミド５０を、接続部材５の形状に合うように短冊状に切断する。
【００４５】
そして、接続部材５の電気接続部１０となる部分にかからないように、接着剤によりその切断したポリイミド５０を銅板１６上の接続部材５の形状部分の所定の位置に貼り付け固定する。尚、そのポリイミド５０を銅板１６上に固定する前に、ポリイミド表面にプラズマ処理、エッチング等の物理化学処理を行うと、ポリイミドの接着性がより向上する。
【００４６】
図５は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その３）を示す。図５は、図３の領域Ｂの拡大図である。上記でポリイミド５０を銅板１６上の接続部材５の形状部分の所定の位置に貼り付けて固定した後、内周孔の切断部位２５に沿って、ポリイミドだけを切断する。
【００４７】
上記作業を銅板１６に作成された各接続部材５に実施した後、長孔２３部分で切り分けて、略四角形状の小板２６とする。
図６は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その４）を示す。上記で、銅板１６を長孔２３部分で切り分けて、略四角形状の小板２６とした後、図６に示す折り曲げジグ１７の２つのピン（位置決めピン）１９のそれぞれに、小板２６の孔２０を挿入して、小板２６を位置決めする。
【００４８】
その後、さらに位置決めピン１９を上板ジグ２７に設けられた孔に通して、上板ジグ２７を位置決めして固定する。さらに、ビス２１を上板ジグと小板２６と折り曲げジグ１７とのそれぞれに設けられたビス用孔に挿入して、ビス２１により上板ジグと小板２６と折り曲げジグ１７を一体に固定する。
【００４９】
図７は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その５）を示す。図７は、ビスにより一体化された上板ジグと小板２６と折り曲げジグ１７の側面方向からの観察した模式図である。折り曲げジグ１７のエッジ２９に沿って、小板２６の外周部を矢印２８の方向に折り曲げる。そうすると、小板２６は図８のようになる。
【００５０】
図８は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その６）を示す。図８は、図７で折り曲げられた小板２６の拡大図である。図７で説明したように、小板２６の外周部を矢印２８の方向に折り曲げる。そうすると、後に接続部材５の加圧部９となる部分は、前述した切断部位２５で一部切り離されていることにより、矢印２８方向には曲がらずにそのままの平面を維持し、図８で示す形状のような２つの小板（加圧部９）が露出する。なお、折り曲げジグ１７のエッジ２９は、加圧部９の根元に当たるような位置関係でそれぞれの部材が正確に作成されている。
【００５１】
図９は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その７）を示す。図８の作業後、上板ジグ２７のエッジに沿って、曲げ方向２８（図７）と逆向きの曲げ方向３０に、加圧部９を折り曲げる。
【００５２】
図１０は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その８）を示す。図９の工程後、上板ジグ２７を取り外して、電気機械変換素子２の厚みより少し大きい厚みを持つスペーサ３１と、スペーサ３１を抑えるための上板３２とを固定する。この上板３２は、加圧部９をスペーサ３１に抱き込むように折り曲げ方向３３に折り曲げたときに、その折れ曲がった加圧部９と干渉しないように、折り曲げジグ１７に対してオフセット３４が設けられている。
【００５３】
図１１は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その９）を示す。図１０の折り曲げる工程を実施した後に、各ジグ（１７，３２）を取り除くと、図１１の形状の小板２６が出来上がる。その後、切断部位３５で小枝（ランナー）から接続部材５を切り離す。
【００５４】
図１２は、本実施形態において製造された接続部材を超音波振動子に組み込んだ状態を示す。図１２では、本実施形態で製造した接続部材５を超音波振動子１のプラス側電極７との接続を行うための５ａとして使用している状態を示す。
【００５５】
電気機械変換素子２を包むように金属製のハウジング３６が接着により固定され、ＧＮＤ側接続部材５ｂが半田等によりハウジングに電気的に接続されている。接続部材５ａの絶縁部材１８は、ハウジング３６との電気的な接触を防止するように配されている。
【００５６】
接続部材５ａの電気接続部端部４０は、ハウジング３６に接触しない方向に折り曲げられ、リード線１１ａと半田等により、接続部材５ａのハウジングの内側方向に向いている面と接続されている。
【００５７】
このような構成にすることで、接続部材５に予め接着固定された絶縁部材により、電気的に絶縁したい電気機械変換素子２の電極とハウジングとの絶縁を行うことができる。
以上より、予め平板状の状態で、折り曲げ前に絶縁部材を接続部材に接着により貼り付けるため、作業が容易となる。また、折り曲げ後に、電気的に絶縁したい部分に確実に絶縁ができ、容易に接続部材が作成できるため、安価で信頼性の高い超音波振動子が作成できる。
【００５８】
なお、本実施形態において銅板を用いたが、本発明はこれに限定されることは無く、ステンレス、ニッケル、アルミ、真鍮、鉄、等の他の金属薄板で実施しても、同様の効果があることは当然である。
【００５９】
また、本実施形態では、加工方法としてエッチングについて説明を行ったが、エッチング以外でも形状を作成する加工法として、削り加工、パンチによる打ち抜き加工、レーザ加工、ワイヤカット、放電加工等の加工法でも同様な加工ができ、本実施形態の効果が得られることは当然である。
【００６０】
また、本実施形態では、銅板に酸化防止と電気接続性を向上させるめっき、蒸着、スバッタ等のコーティングを行うとより信頼性が向上する。このコーティング材料は、Ｎｉ／Ａｕ、プラチナ、Ａｇ、銅等の電気的な接続コーティングであればどのようなものでも効果があることは当然である。
【００６１】
また、本実施形態に用いた絶縁部材はポリイミドであるが、この絶縁部材も、絶縁性を有する有機部材であれば、どのようなものでもよいことは当然である。
＜第５の実施形態＞
本実施形態では、第１の実施形態の接続部材をフレキシブル基板を用いて作成した場合について説明する。図１３、図１４を用いて、本実施形態を説明する。なお、上記の実施形態までの実施形態と同様な部位は、同一の番号をつけて、その説明を省略する。
【００６２】
図１３は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その１）を示す。図１４は、本実施形態における超音波振動子の製造工程図（その２）を示す。図１３は、図３に対応する図である。図１４は、図４に対応する図である。
【００６３】
本実施形態では、ポリイミドシートを用いたフレキシブル基板を利用する。まず、ポリイミドシートの所定位置に孔加工を行う。次に、そのポリイミドシートに銅板を加熱接着して接合する。その後、その銅板にマスクを印刷して、図１３の銅板パターンを作成する。なお、マスクを印刷する部分は、銅板１６として残る部分（すなわち、孔が開かない部分）である。その後、第４の実施形態と同様に、その銅板パターン上に短冊状のポリイミド５０が貼り付けられた状態（図１４）のフレキシブル基板を作成する。なお、この工程は基本的にはポリイミドシートを用いたフレキシブル基板の作成工程と同様である。それ以降は、第４の実施形態と同様である。
【００６４】
このような構成をとることで、接続部材５に予め作成された絶縁部材により、電気的に絶縁したい電気機械変換素子２の電極とハウジングとの絶縁を行うことができる。
以上より、電気接続部の作成を一般的な工業的作成手段を用いることで実現することができるため、精度、信頼性が向上し安価な超音波振動子となる。
【００６５】
＜第６の実施形態＞
第４の実施形態では短冊状のポリイミド５０を接続部材に接着させたが、本実施形態ではその代わりにパリレン（ポリパラキンレン）樹脂等を蒸着させることについて説明する。図１３，図１４を用いて、本実施形態を説明する。なお、上記の実施形態までの実施形態と同様な部位は、同一の番号をつけて、その説明を省略する。
【００６６】
まず、第４の実施形態と同様に、エッチングにより、銅板１６に接続部材５の形状を作成する（図１３）。その後、絶縁部材（以下に示すパリレン樹脂等の有機部材）を塗布する領域以外の領域（エリア）３７をレジストによりマスクする。その後、パリレン樹脂等の有機部材を蒸着して、その後洗浄によりレジストを落とし、折り曲げ前の状態の銅板１６を作成する。
【００６７】
このように構成することにより、マスクにより絶縁部材を蒸着する部位を正確にコントロールすることができる。また、パリレン等の蒸着を用いることにより、ドライプロセスで絶縁膜の作成ができるため、絶縁膜の組成、膜厚が安定する。
【００６８】
以上より、一般的なドライプロセスにて絶縁膜を作成できるため、工程が安定し、超音波振動子の信頼性が向上する。また、パリレン等の蒸着を用いて絶縁膜をつけることにより、レジストが付いた状態で折り曲げ及び切り離し加工を実施後、立体形状で絶縁膜を作成できるため、折り曲げ時に絶縁膜が曲げ加工によるストレスで絶縁部材から外れることが無く、工程が安定する。
【００６９】
なお、本実施形態は、蒸着等のドライプロセスだけでなく、有機物を直接塗布するといった方法でも同様な効果が現れることは当然である。
＜第７の実施形態＞
本実施形態では、接続部材の絶縁部材で覆われていない部分に接触する可能性のあるハウジングの所定の部分に切り欠きを設けた場合について説明する。図１５を用いて、本実施形態を説明する。上記の実施形態と同様な部位は同一の番号をつけ説明を省略する。
【００７０】
図１５は、本実施形態における超音波振動子の断面を示す。超音波振動子１の音響整合層３は、表面に超音波の収束を行うように局面３８が形成されている。また、その音響整合層３の外周は、接続部材５ａ，５ｂを包み込むように、ハウジング３６の外周まで覆っている。
【００７１】
接続部材５ａ，５ｂは、完全に外部と絶縁された状態になっている。プラス接続用の接続部材５ａの絶縁部材１８の配されていない部分に対応するハウジング３６の部分は、切り欠き３９が作成されている。すなわち、この図１５の断面図において、接続部材５ｂ側に比べ、接続部材５ａ側のハウジングは短くなっており、絶縁部材の被覆部分と接触しない部分を形成するため、切り欠き３９を設けている。
【００７２】
音響整合層３は、ハウジング３６の切り欠き部３９を完全に覆うように作成されている。グランド側接続部材５ｂは、ハウジング３６の内側で半田等によりハウジングの内壁面と接続され、ハウジング３６外周でリード部材１１ｂと接続されている。
【００７３】
プラス側接続部材５ａは、ハウジング３６内側４１でリード部材１１ａと電気的に接続され、リード部材１１ａは、ハウジング３６に開けられた孔４２を通して外側に出されている。その後、ハウジング３６の内側４１に絶縁樹脂を充填し、フタ４３を接着により固定し超音波振動子１を形成している。
【００７４】
このように構成することにより、電気的には絶縁材料である樹脂性の音響整合層３により、接続部材５と共にハウジング外周部まで完全に覆われることにより、外部との電気的な絶縁を行う。また、ハウジング３６のプラス側接続部材５ａ近傍に切り欠き３９を設けることにより、不要な接触可能性個所をなくすことができ、ハウジングと接続部材の接触リスクを軽減させることができる。
【００７５】
以上より、音響整合層で接続部材を覆うことにより、簡単な方法で、一度に絶縁層まで作成することができる。そのため、絶縁、防水のための樹脂を重ね塗りする場合に発生する可能性がある、樹脂界面でのコンタミ（コンタミネーション）等による接合不良が無くなり、より高い絶縁性と信頼性を確保でき、防水性を要求される水中、体腔内等で使用する超音波振動子を作成することができる。
【００７６】
また工程を簡略化し、音響整合層に超音波振動子の電気的絶縁作用を兼ねさせることにより、製造プロセスを簡略化することができ、さらに、信頼性が向上し安価な超音波振動子を製造することができる。
【００７７】
＜第８の実施形態＞
本実施形態では、接続部材のリード部を折り曲げて、ハウジング３６外側へ延出させた超音波振動子について説明する。図１６，図１７を用いて、本実施形態を説明する。上記の実施形態と同様な部位は同一の番号をつけ説明を省略する。
【００７８】
図１６は、本実施形態における超音波振動子の断面を示す。図１７は、本実施形態における超音波振動子のハウジングと絶縁チューブの形状を説明するための図である。図１７において、ハウジング３６は略楕円の筒状の形状をしており、その一部の側面の上部と下部にはそれぞれ、上部切り欠き３９、下部切り欠き４４が設けられている。
【００７９】
図１６において、プラス側接続部材５ａのリード部１２はハウジング内４１で外側に曲げられて、ハウジング３６の下部切り欠き４４から外部へリード部１２が延出している構造となっている。
【００８０】
リード部１２の下部切り欠き４４近傍には、絶縁部材１８がリード部１２の上下面に配されており、ハウジング３６と接続部材５ａのリード部１２とが電気的に絶縁を行っている。
【００８１】
ハウジング３６の外側に延出した接続部材５ａのリード部１２にリード線１１が半田等により接続されている。そのリード部１２の外周を包むように、樹脂製の絶縁チューブ４５でカバーをする。絶縁チューブ４５の内部は、絶縁と防水のための樹脂で満たされている。
【００８２】
グランド側接続部材５ｂは、ハウジング３６の外側にリード部１２が配され、ハウジング３６外周面で半田等により電気的に接続されている。ハウジング３６の絶縁チューブ近傍でグランド側リード線１１ｂとハウジング３６が半田等で接続される。それにより、電気機械変換素子２のプラス側とグランド側の電極が、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂと電気的に接続される。
【００８３】
また、音響整合層３により電気接続部が覆われることで、電気接続部の外部との絶縁と防水を行っている。また、ハウジング３６の内側４１内に絶縁防水のための樹脂が充填され、フタ４３が固定されている。なお、本実施形態では、電気機械変換素子２として柱状セラミック圧電体５３を樹脂５４により固定した複合圧電素子を用いている。
【００８４】
このように構成することにより、接続部材のリード部を折り曲げて、ハウジング３６外側へ出すことにより、リード線１１との接続が容易になる。
以上より、リード線との接続が容易になるため、作業工数が減り、安価で信頼性の高い超音波振動子を作成することができる。
【００８５】
また、本実施形態では電気機械変換素子として複合圧電素子を用いた。この複合圧電素子を用いる場合、電極部分の強度が弱く、半田等の接続ではリード部が剥離しやすい可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、塑性変形で電気的な接続をとる方法を用いれば、簡便で信頼性が向上する。
【００８６】
また、接続部材により電気機械変換素子を挟み込む場合、複合圧電素子に対しては、それぞれの柱が縦方向に振動し、他の柱状セラミック圧電体の振動の影響を受けにくい。よって、接続部材の塑性変形で電気的な接続をとっても、それ以外の部分への振動を阻害する影響が発生しにくいという特徴を持つ。
【００８７】
＜第９の実施形態＞
本実施形態では、構造部材のリード部をコネクタ接続できるようにした超音波振動子について説明する。図１８を用いて、本実施形態を説明する。上記の実施形態と同様な部位は同一の番号をつけ説明を省略する。
【００８８】
図１８は、本実施形態における超音波振動子の断面を示す。上記の実施形態までと同様の部位は同一の番号をつけ説明を省略する。
本実施形態では、接続部材５のリード部１２がハウジング３６の外側に配され、リード部の先端の形状が折り曲げられてかぎ状４６に形成されている。このかぎ状形状部４６に対応する形状でリード線１１の先端に取り付けられたコネクタ４７により、リード線１１と超音波振動子１のリード部１２との電気的接続を行う。
【００８９】
このように構成することにより、接続部材５のリード部１２をハウジング外側に延長し、かぎ状に加工を行い、コネクタ接続を可能な形状にする。このようにすることで、このかぎ状に対応するコネクタメス形状をリード線１１の先端部分に取り付け、半田等を用いず電気的な接続を行うことができる。
【００９０】
以上より、接続部材のリード部形状をかぎ状にすることにより、コネクタ接続が可能になり、簡単に電気的な接続が可能となる。また、超音波振動子がリード線に対して着脱自在となるため、超音波振動子の交換等が容易になり、作業性、信頼性が向上する。
【００９１】
なお、本実施形態では、コネクタ接続するために、接続部材リード部をかぎ状にした例を説明したが、コネクタ接続を行うことができる形状であれば、形状に制約を受けることなく、本実施形態の効果が得られることは当然である。
【００９２】
＜第１０の実施形態＞
本実施の形態では、複数の電気機械変換素子を積層させた超音波振動子について説明する。図１９〜図２２を用いて、本実施形態を説明する。なお、上記の実施形態までと同様な部位は同一の番号をつけ説明を省略する。
【００９３】
図１９、図２０は、本実施形態の実施例１における超音波振動子について示す。図１９において、複合圧電素子で構成されている電気機械変換素子２を２枚積層する。一方の接続部材４８のコの字形状部分によって、その積層された電気機械変換素子２の両側（上面と下面）から電気機械変換素子２を挟みこむ。
【００９４】
他方の接続部材４９は、積層させた電気機械変換素子間に電気接続部１０を設け、２枚の電気機械変換素子２の両側から、絶縁部材１４を介して、加圧部９によりその２枚の電気機械変換素子２を挟み込んでいる。
【００９５】
電気機械変換素子２の超音波放射側に音響整合層３が配され、反対側にはバッキング材４が配されている。
図２０において、それぞれの電気機械変換素子２の一方の面が接続部材４９により電気的な接続ができるように、電気接続部１０が延出している。すなわち、上段に位置する電気機械変換素子２の下面と電気接続部１０とが接触し、下段に位置する電気機械変換素子２の上面と電気接続部１０とが接触している。
【００９６】
図２１は、本実施形態の実施例２における超音波振動子について示す。実施例１と同様に、電気機械変換素子２を２枚積層させている。このとき、２つの面が合わさっている電極をプラス側電極７とし、その積層された電気機械変換素子２の両側（上面と下面）をグランド電極としている。
【００９７】
図２１において、その積層された電気機械変換素子２の大きさが異なっており、そのうち大きい方の電気機械変換素子２の端部のプラス側電極７が、接続部材５ｂにより電気機械変換素子２を挟み込むように固定されている。また、接続部材５aが２つの電気機械変換素子を挟み込む様に固定されている。これにより、２つの電気機械変換素子のプラス電極７が確実に接触する。そのため、２枚の電気機械変換素子２のプラス電極７は、電気的に確実に接触させることができる。
【００９８】
図２２は、本実施形態の実施例３における超音波振動子について示す。図２２は、図２１の変形例であり、３枚の電気機械変換素子を積層した例である。それぞれ、接続部材に対応する部分をずらせて積層することにより、一種類の接続部材４８で電気的接続をとることができる。
【００９９】
このように構成することにより、接続部材により電気的かつ機械的に電気機械変換素子を固定後、樹脂中に浸漬し脱泡を行い、電気機械変換素子間に存在する空気層を取り除き、バッキング材、音響整合層を、前記積層された電気機械変換素子とともに、加圧接合し、超音波振動子を作成する。
【０１００】
これにより、電気機械変換素子を複数積層することにより、音響出力パワーを増大させることができる。
以上より、接続部材で複数の電気機械変換素子を積層接続が可能となり、より簡単に小型で出力パワーの大きな超音波振動子を作成することが可能となる。また、接続部材を用いることにより、簡単に積層振動子を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１の実施形態における超音波振動子の断面を示す。
【図２】第３の実施形態における超音波振動子の断面を示す。
【図３】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その１）を示す。
【図４】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その２）を示す。
【図５】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その３）を示す。
【図６】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その４）を示す。
【図７】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その５）を示す。
【図８】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その６）を示す。
【図９】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その７）を示す。
【図１０】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その８）を示す。
【図１１】第４の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その９）を示す。
【図１２】第４の実施形態において製造された接続部材を超音波振動子に組み込んだ状態を示す。
【図１３】第５の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その１）を示す。
【図１４】第５の実施形態における超音波振動子の製造工程図（その２）を示す。
【図１５】第７の実施形態における超音波振動子の断面を示す。
【図１６】第８の実施形態における超音波振動子の断面を示す。
【図１７】第９の実施形態における超音波振動子の断面を示す。
【図１８】第１０の実施形態の実施例１における超音波振動子について示す図（その１）である。
【図１９】第１０の実施形態の実施例１における超音波振動子について示す図（その２）である。
【図２０】第１０の実施形態の実施例１における超音波振動子について示す図（その３）である。
【図２１】第１０の実施形態の実施例２における超音波振動子について示す図である。
【図２２】第１０の実施形態の実施例３における超音波振動子について示す図である。
【図２３】従来における超音波振動子の一例を示す。
【図２４】従来における電子部品の端子固定構造の一例を示す。
【符号の説明】
【０１０２】
１      超音波振動子
２      電気機械変換素子
３      音響整合部材
４      バッキング材
５，５ａ，５ｂ  接続部材
６      グランド電極
７      プラス電極
８      対向方法
９      加圧部
１０    電気接続部
１１    リード線
１２    リード部
１３    側面
１４    絶縁部材
１５    空間
１６    銅板
１７    折り曲げジグ
１８    絶縁部材
１９    位置決めピン
２０    孔
２１    ビス
２２    ビス用孔
２３    長孔
２４    形状孔
２５    切断部材
２６    小板
２７    上板ジグ
２８    矢印
２９    エッジ
３０    曲げ方向
３１    スペーサ
３２    上板
３３    曲げ方向
３４    オフセット
３５    切断部材
３６    ハウジング
３７    エリア
３８    曲面
３９    切り欠き
４０    電気接続部端部
４１    ハウジング内側
４２    ハウジング孔
４３    フタ
４４    下部切り欠き
４５    絶縁チューブ
４６    かぎ状
４７    コネクタ
４８，４９  接続部材
５０    ポリイミド
５３    柱状セラミック圧電体
５４    樹脂
【図１】
2006320512.tif 000003
【図２】
2006320512.tif 000004
【図３】
2006320512.tif 000005
【図４】
2006320512.tif 000006
【図５】
2006320512.tif 000007
【図６】
2006320512.tif 000008
【図７】
2006320512.tif 000009
【図８】
2006320512.tif 000010
【図９】
2006320512.tif 000011
【図１０】
2006320512.tif 000012
【図１１】
2006320512.tif 000013
【図１２】
2006320512.tif 000014
【図１３】
2006320512.tif 000015
【図１４】
2006320512.tif 000016
【図１５】
2006320512.tif 000017
【図１６】
2006320512.tif 000018
【図１７】
2006320512.tif 000019
【図１８】
2006320512.tif 000020
【図１９】
2006320512.tif 000021
【図２０】
2006320512.tif 000022
【図２１】
2006320512.tif 000023
【図２２】
2006320512.tif 000024
【図２３】
2006320512.tif 000025
【図２４】
2006320512.tif 000026