(57)【要約】【課題】圧電材料の材料強度を低下させることなく、圧電振動子と導電性基板の接合強度を向上できる超音波探触子を提供すること。【解決手段】超音波を送受波するための圧電振動子１と、この圧電振動子１に通電するためのＦＰＣ６とを具備し、上記ＦＰＣ６は上記圧電振動子１の側面に対向して配設されており、上記圧電振動子１と上記ＦＰＣ６により構成される角部１０には、これら圧電振動子１とＦＰＣ６とを電気的に接続するはんだ材料９が配設されていることを特徴とする。【選択図】    図２
2004260353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波するための圧電振動子と、
この圧電振動子に通電するための導電基板と、
を具備し、
上記導電基板は上記圧電振動子の側面に対向して配設されており、
上記圧電振動子と上記導電基板により構成される角部には、これら圧電振動子と導電基板とを電気的に接続する導電性材料が配設されていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
上記導電基板は信号用配線と接地用配線とを備えていることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
【請求項３】
上記導電基板は信号用配線と接地用配線とを備えており、
これら配線のうちいずれか一方の配線は、上記圧電振動子の表面と上記導電基板により構成される第１の角部に配設されている導電性材料により、上記圧電振動子の表面側に形成されている第１の電極と電気的に接続されており、
他方の配線は、上記圧電振動子の裏面と上記導電基板により構成される第２の角部に配設されている導電性材料により、上記圧電振動子の裏面側に形成されている第２の電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。
【請求項４】
上記圧電振動子と上記信号用配線の接続部と、上記圧電振動子と上記接地用配線の接続部との間を非導電性材料により絶縁していることを特徴とする請求項２または請求項３記載の超音波探触子。
【請求項５】
上記角部に供給された導電性材料を非導電性材料により被覆していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の超音波探触子。
【請求項６】
超音波を送受波するための圧電振動子と、この圧電振動子を通電するための導電基板とを備えた超音波探触子を製造する超音波探触子の製造方法において、
上記導電基板を上記圧電振動子の側面に対向して配置する配置工程と、
上記圧電振動子と上記導電基板により構成される角部に導電性材料を供給する導電性材料供給工程と、
上記導電性材料を加熱して上記圧電振動子と上記導電基板を電気的に接続する加熱工程と、
を具備することを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項７】
上記導電性材料としてはんだ材料を用い、このはんだ材料を加熱する際に接触式の加熱手段を用いることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項８】
上記導電性材料としてはんだ材料を用い、このはんだ材料を加熱する際に非接触式の加熱手段を用いることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項９】
上記導電性材料として熱硬化材料を用いることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１０】
上記導電性材料としてはんだクリームを用いることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１１】
上記導電性材料として光反応硬化材料を用いることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【請求項１２】
上記圧電振動子と上記導電性基板を電気的に接続した後、上記圧電振動子を再分極処理することを特徴とする請求項６記載の超音波探触子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波を送受波するための超音波探傷子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば医療用診断や工業用診断において、人体や配管等の診断対象に超音波を送信し、その反射波を受信することで、体内の病巣や配管の亀裂等を検出する超音波診断装置が用いられている。この超音波診断装置は、超音波診断装置本体と、超音波を送受信するための超音波探触子とから構成されている。
【０００３】
図１２と図１３に従来の医療用超音波診断装置の超音波探触子の構成を示す。図１２に示すように、この超音波探触子は圧電振動子１０１を有している。この圧電振動子１０１は、板状の圧電振動材をダイシング加工することで、短冊状の圧電素子に素子化されている。
【０００４】
圧電振動子１０１の接地電極１０１ｃ側には、音響インピーダンスを整合させるための音響整合層１０３が設けられ、さらに音響整合層１０３の表面には、音響レンズ１０５が設けられている。また、圧電振動子１０１の信号電極１０１ｂ側には、エポキシ系樹脂１０７を介して吸音性に優れたゴム等からなるバッキング材１０９が接合されている。
【０００５】
圧電振動子１０１の両側面には、フレキシブルプリントサーキット１１１（ＦＰＣ）が互いに対向するように配置されている。各ＦＰＣ１１１の先端部は、圧電振動子１０１の信号電極１０１ｂと接地電極１０１ｃにはんだ材料を介して接続されている。
【０００６】
このＦＰＣ１１１は、図１３に示すように、圧電振動子１０１との接続部近傍において略９０度に曲げられており、その基端部はバッキング材１０９側に配置された超音波診断装置本体（不図示）に接続されている。
【０００７】
上記構成の超音波探触子を使用する場合、まず音響レンズ１０５を診断対象に接触させる。そして、ＦＰＣ１１１を介して圧電振動子１０１に電気信号を印加して、圧電振動子１０１から超音波を発生させる。発生した超音波は、音響レンズ１０５を介して診断対象に送信され、診断対象の内部で反射した後、圧電振動子１０１により受信される。受信された超音波は、圧電振動子１０１において電気信号に変換され、ＦＰＣ１１１を介して超音波診断装置本体に伝達される。
【０００８】
このような構成の超音波探触子によれば、ＦＰＣ１１１は圧電振動子１０１との接合部近傍にて略９０度に曲げられている。大たわみ論によれば、ＦＰＣ１１１の湾曲部に働く曲げ応力は１００［Ｎ／ｍｍ２］を超え、はんだ材料による接合強度０．３［Ｎ／ｍｍ］〜０．５［Ｎ／ｍｍ］を遥かに上回ってしまう。
【０００９】
そのため、ＦＰＣ１１１の湾曲部に働く曲げ応力によって、ＦＰＣ１１１と圧電振動子１０１の接合部が非常に破損し易かった。特に、ダイシング加工時には、ＦＰＣ１１１と圧電振動子１０１の接合部に大きな加工ストレスが加わるため、接合部がさらに破損し易かった。
【００１０】
そこで、圧電振動子の端部をバッキング材の端面から突出させることで、ＦＰＣを湾曲することなく圧電振動子に接続した構成が開発されている（例えば特許文献１参照。）。この超音波探触子では、ＦＰＣをバッキング材の端面に沿って配設し、ＦＰＣの端部を圧電振動子の突出端の下面に形成された接地電極と接合している。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２３２９９６号公報。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電振動子の端部がバッキング材の端面から突出していると、この突出部分が宙に浮いている構造となり、ダイシング加工時に発生する加工ストレスによって圧電材料にクラックが生じ易いという問題がある。圧電材料にクラックが生じると、超音波特性に大きな影響を及ぼすため、圧電材料を損傷することなくダイシング加工を行うことが近年求められている。
【００１３】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、圧電材料の材料強度を低下させることなく、圧電振動子と導電性基板の接合強度を向上できる超音波探触子及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の超音波探傷子及びその製造方法は次のように構成されている。
【００１５】
（１）超音波を送受波するための圧電振動子と、この圧電振動子に通電するための導電基板とを具備し、上記導電基板は上記圧電振動子の側面に対向して配設されており、上記圧電振動子と上記導電基板により構成される角部には、これら圧電振動子と導電基板とを電気的に接続する導電性材料が配設されていることを特徴とする。
【００１６】
（２）（１）に記載された超音波探触子であって、上記導電基板は信号用配線と接地用配線とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
（３）（１）に記載された超音波探触子であって、上記導電基板は信号用配線と接地用配線とを備えており、これら配線のうちいずれか一方の配線は、上記圧電振動子の表面と上記導電基板により構成される第１の角部に配設されている導電性材料により、上記圧電振動子の表面側に形成されている第１の電極と電気的に接続されており、他方の配線は、上記圧電振動子の裏面と上記導電基板により構成される第２の角部に配設されている導電性材料により、上記圧電振動子の裏面側に形成されている第２の電極と電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
（４）（２）又は（３）に記載された超音波探触子であって、上記圧電振動子と上記信号用配線の接続部と、上記圧電振動子と上記接地用配線の接続部との間を非導電性材料により絶縁していることを特徴とする。
【００１９】
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載された超音波探触子であって、上記角部に供給された導電性材料を非導電性材料により被覆していることを特徴とする。
【００２０】
（６）超音波を送受波するための圧電振動子と、この圧電振動子を通電するための導電基板とを備えた超音波探触子を製造する超音波探触子の製造方法において、上記導電基板を上記圧電振動子の側面に対向して配置する配置工程と、上記圧電振動子と上記導電基板により構成される角部に導電性材料を供給する導電性材料供給工程と、上記導電性材料を加熱して上記圧電振動子と上記導電基板を電気的に接続する加熱工程とを具備することを特徴とする。
【００２１】
（７）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記導電性材料としてはんだ材料を用い、このはんだ材料を加熱する際に接触式の加熱手段を用いることを特徴とする。
【００２２】
（８）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記導電性材料としてはんだ材料を用い、このはんだ材料を加熱する際に非接触式の加熱手段を用いることを特徴とする。
【００２３】
（９）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記導電性材料として熱硬化材料を用いることを特徴とする。
【００２４】
（１０）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記導電性材料としてはんだクリームを用いることを特徴とする。
【００２５】
（１１）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記導電性材料として光反応硬化材料を用いることを特徴とする。
【００２６】
（１２）（６）に記載された超音波探触子の製造方法であって、上記圧電振動子と上記導電性基板を電気的に接続した後、上記圧電振動子を再分極処理することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を参照しながら本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す斜視図、図２は同実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図、図３は同実施の形態に係る超音波探触子を図２中Ａ−Ａ線で切断して示す断面図、図４は図２中Ｂ−Ｂ線で切断して示す断面図である。
【００２８】
図１と図２に示す超音波探触子は圧電振動子１を有している。この圧電振動子１は直方体状をしており、その３つの稜は互いに直交する３方向ｘ、ｙ、ｚにそれぞれ一致している。
【００２９】
図３に示すように、圧電振動子１は、ｘ方向に沿って所定の間隔で並設された多数（例えば１２８〜２５６個）の短冊状の圧電素子２によって構成されている（１１個のみ図示）。
【００３０】
各圧電素子２は、圧電材料２ａと、接地電極２ｃ（第１の電極）と、信号電極２ｂ（第２の電極）を有し、信号電極２ｂと接地電極２ｃは、それぞれ圧電材料２ａのｚ方向の両端面に設けられている。そして、接地電極２ｃの表面には、それぞれ音響インピーダンスを整合させるための音響整合層３が設けられている。
【００３１】
圧電材料２ａの素材としては、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックス、亜鉛ニオブ酸鉛とチタン酸鉛の固溶体からなるＰＺＮＴ単結晶、マグネシウムニオブ酸鉛とチタン酸鉛の固溶体からなるＰＺＭＴ単結晶等が用いられる。また、信号電極２ｂ及び接地電極２ｃの材料としては、金や銀等の電気良導体が用いられる。
【００３２】
図１と図２に示すように、圧電振動子１の接地電極２ｃ側には、上記音響整合層３を介して音響レンズ４が設けられている。また、圧電振動子１の信号電極２ｂ側には、エポキシ系樹脂１４を介してブロック状のバッキング材５が接合されている。バッキング材５の材料としては、吸音性に優れたゴム等が用いられる。
【００３３】
圧電振動子１のｙ方向の一側面には、ＦＰＣ６（導電基板）がｙ方向に対してほぼ垂直に、すなわち構成角度θが約９０度となるように設けられている。各ＦＰＣ６は、絶縁体層６ａを介して絶縁された信号用配線６ｂと接地用配線６ｃを有し、その外側は絶縁材製のカバー材６ｄにより被覆されている。そして、各配線６ｂ、６ｃは、上述した圧電素子２と対応する数の電気経路７（図４参照）を備えている。
【００３４】
各配線６ｂ、６ｃの電気経路７の先端部は、信号用配線電極８ｂ及び接地用配線電極８ｃとして、それぞれＦＰＣ６のカバー材６ｄから圧電振動子１側に露出している。なお、信号用配線電極８ｂと接地用配線電極８ｃの間隔は、圧電振動子１のｚ方向の寸法と略一致しており、信号用配線電極８ｂと接地用配線電極８ｃはそれぞれ圧電振動子１のｙ方向の両側に位置している。
【００３５】
圧電振動子１とＦＰＣ６によって構成される角部１０ａ、１０ｂには、はんだ材料９（導電性材料）が配設されている。接地電極２ｃ側に位置する第１の角部１０ａのはんだ材料９は、接地用配線電極８ｃと接地電極２ｃを電気的に接続し、信号電極２ｂ側に位置する第２の角部１０ｂのはんだ材料９は、信号用配線電極８ｂと信号電極２ｂを電気的に接続している。
【００３６】
はんだ材料１２の周辺部にはフィレットが形成される。このフィレットは、圧電振動子１或いはＦＰＣ６との接合面に、せん断応力よりも強い引張り応力を発生させ、接合面における接合強度を向上させる。そして、はんだ材料１２は、非導電性樹脂材料１３（非導電性材料）で被覆され、表面の保護がなされている。
【００３７】
圧電振動子１とＦＰＣ１の間には、信号電極２ｂと接地電極２ｃ間を絶縁するための非導電性接着剤１１（非導電性材料）が介装されている。この非導電性接着剤１１は、後述するように、超音波探触子の製造工程において圧電振動子１とＦＰＣ６とを仮固定する役割も果たす。
【００３８】
ＦＰＣ６の基端部はバッキング材５側に配置された超音波診断装置本体（不図示）にコネクタ（不図示）を介して接続されている。
【００３９】
上記構成の超音波探触子を使用する場合、まず音響レンズ４を診断対象に接触させる。そして、超音波診断装置本体から信号用配線６ｂと接地用配線６ｃを介して圧電振動子１に電気信号を印加し、圧電振動子１から超音波を発生させる。発生した超音波は、音響レンズ４を介して診断対象に送信され、診断対象の内部で反射した後、圧電振動子１によって受信される。受信された超音波は、圧電振動子１によって電気信号に変換され、信号用配線６ｂと接地用配線６ｃを介して超音波診断装置本体に伝達される。
【００４０】
次に、図５〜図７を用いて上記構成の超音波探触子を製造する方法について説明する。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、分離前圧電振動子２１を用意する。この分離前圧電振動子２１は、直方体状の圧電材料２１ａを有する。圧電材料２１ａの３つの稜は、上記ｘ、ｙ、ｚ方向と一致していおり、ｚ方向の両面にはそれぞれ金や銀等の金属薄膜２１ｂ、２１ｃが形成されている。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すように、分離前圧電振動子２１のｙ方向の一側面にＦＰＣ６をｙ方向に対して略垂直に配置し、分離前圧電振動子２１とＦＰＣ６を非導電性接着剤１１によって仮固定する。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示すように、分離前圧電振動子２１とＦＰＣ６により構成される角部１０にはんだ材料９を供給し、はんだごて等の接触式ヒートツール（加熱手段）を用いて、金属薄膜２１ｂと信号用配線電極８ｂ、及び金属薄膜２１ｃと接地用配線電極８ｃを溶着する。
【００４４】
それによって、金属薄膜２１ｂと信号用配線電極８ｂ、及び金属薄膜２１ｃと接地用配線電極８ｃが電気的に接続される。なお、この状態では、信号用配線電極８ｂ、及び接地用配線電極８ｃは、板状部２２を介して導通している（図８参照）。
【００４５】
なお、はんだ材料９の加熱には、はんだごて等の接触式のヒートツール以外に、レーザ照射や赤外線照射等の非接触式のヒータツールを用いることができる。また、はんだ材料９の代わりにはんだクリームや導電性接着剤を用いてもよい。はんだクリームを用いる場合は、一般に雰囲気加熱を行うが、加熱温度が圧電材料２１ａのキューリー点温度以上になると、圧電材料２１ａが脱分極を起こすので、後工程で再分極処理を施す必要がある。導電性接着剤を用いる場合は、はんだクリームと同様の雰囲気加熱硬化や紫外線照射による光反応硬化を行う。
【００４６】
次に、図６（ｄ）に示すように、はんだ材料９の表面を非導電性樹脂材料１３によって被覆し、信号電極２ｂと信号用配線電極８ｂ、及び接地電極と接地用配線電極８ｃの接合部１２を保護する。
【００４７】
次に、図６（ｅ）に示すように、金属薄膜２１ｃの表面に音響整合層３を接合し、金属薄膜２１ｂの表面にエポキシ系樹脂１４を介してブロック状のバッキング材５を接合する。
【００４８】
以上の工程により、音響整合層３、金属薄膜２１ｃ、圧電材料２１ａ、金属薄膜２１ｂ、及びバッキング材５からなる層構造体２３が形成される。
【００４９】
次に、図６（ｆ）に示すように、ダイシング装置を用いて層構造体２３に多数の溝部２４を設ける（ダイシング加工）。なお、溝部２４は音響整合層１３側からバッキング材１４に及ぶよう形成される。
【００５０】
それによって、圧電材料２１ａと金属薄膜２１ｂ、２１ｃとから構成される分離前圧電振動子２１は、図７（ｇ）に示すように、多数の短冊状の圧電素子２から構成される上述した圧電振動子１となる。
【００５１】
このとき、金属薄膜２１ｂ、２１ｃに接続されていたＦＰＣ６の先端板状部２２もダイシング装置により切断分離されて、各圧電素子２と各電気経路７が独立に導通する。
【００５２】
そして最後に、図７（ｈ）に示すように、音響接合層１３の表面に音響レンズ４を設ける。以上で、超音波探触子の製造工程が終了する。
【００５３】
上記構成の超音波探触子及びその製造方法によれば、圧電振動子１のｙ方向の一側面に、ＦＰＣ６をｙ方向に対してほぼ垂直に配置するとともに、圧電振動子１とＦＰＣ６により構成される角部１０にはんだ材料９を供給することで、信号電極２ｂと信号用配線電極８ｂ、及び接地電極２ｃと接地用配線電極８ｃを電気的に接続している。
【００５４】
そのため、圧電振動子１とＦＰＣ６を接続するためにＦＰＣ６を曲げる必要が無く、接続部１２に不要な負荷がかからないから、圧電振動子１とＦＰＣ６の接合強度が向上する。
【００５５】
また、圧電振動子１とＦＰＣ６により構成される角部１０が略９０度であるため、この角部１０に供給されたはんだ材料９にフィレットが形成され易い。このフィレットは、圧電振動子１或いはＦＰＣ６との接合面にせん断応力よりも強い引張り応力を発生させるため、圧電振動子１とＦＰＣ６の接合強度を向上することができる。
【００５６】
さらに、上述したように、圧電振動子１とＦＰＣ６の接合強度が向上するから、ダイシング加工時に接合部１２に加わる加工ストレスによって、接合部１２が破損するのを抑制できる。
【００５７】
また、導電基板として信号用配線８ｂと接地用配線８ｃを備えたＦＰＣ６を使用している。
【００５８】
そのため、１つのＦＰＣ６で圧電振動子１に通電できるから、部品コストを削減することができる。
【００５９】
さらに、圧電振動子１とＦＰＣ６の間に非導電性接着剤１１を介装している。
【００６０】
そのため、圧電振動子１の信号側と接地側とが非導電性接着剤１１によって絶縁隔離されるから、圧電振動子１とＦＰＣ６により構成される角部１０にはんだ材料９を供給する作業を容易にすることができる。
【００６１】
また、角部１０に供給されたはんだ材料９を非導電性樹脂材料１３で被覆し、外気や水分等から保護している。
【００６２】
そのため、はんだ材料９が劣化し難くなるから、圧電振動子１とＦＰＣ６の接合強度の低下を抑制できる。
【００６３】
次に、図９を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６４】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態の説明にあたり、上述した第１の実施の形態と同じ構成に対しては、同符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図９に示すように、本実施の形態に係る超音波探触子では、圧電振動子１のｙ方向の両側面にＦＰＣ３１ｂ、３１ｃがそれぞれ設けられている。ＦＰＣ３１ｂ、３１ｃは、それぞれ信号用配線３２ｂ、及び接地用配線３２ｃを有し、これら信号用配線３２ｂと接地用配線３２ｃは、圧電素子２と対応する数の電気経路７を備えている。
【００６６】
ＦＰＣ３１ｂ、３１ｃの先端部は、それぞれ圧電振動子１側に曲げ角度φで曲げられており、圧電振動子１とＦＰＣ３２ｂ、３２ｃとの間には、構成角度をθとする角部３３がそれぞれ形成されている。なお、構成角度θとしては、５［度］〜９０［度］の範囲内であればよいが、１０［度］〜９０［度］が好ましいとされる。
【００６７】
圧電振動子１とＦＰＣ３１ｂ、３１ｃによって構成される角部３３には、はんだ材料９が供給されている。このはんだ材料９は、接地電極２ｃと接地用配線３２ｃ、及び信号電極２ｂと信号用配線３２ｂを電気的に接続している。
【００６８】
上記構成の超音波探触子によれば、圧電振動子１に通電するためのＦＰＣ３１ｂ、３１ｃを圧電振動子１のｙ方向両側に配置し、圧電振動子１に接続される先端部を圧電振動子１側に曲げている。
【００６９】
そのため、ＦＰＣ３１ｂ、３１ｃの湾曲部に働く曲げ応力を小さくできるから、圧電振動子１とＦＰＣ３１ｂ、３１ｃの接合部にかかる負荷が低減する。それによって、圧電振動子１とＦＰＣ３１ｂ、３１ｃの接合強度が向上される。
【００７０】
さらに、角部３３の構成角度θを５度以上としているから、供給されたはんだ材料９にフィレットが形成され易い。
【００７１】
そのため、上記第１の実施の形態と同様の原理によって、圧電振動子１とＦＰＣ３１ｂ、３１ｃの接合強度が向上する。
【００７２】
次に、剥離強度評価試験とダイシング加工耐性試験について説明する。なお、これら剥離強度評価試験及びダイシング加工耐性試験は、フィレットが圧電振動子１とＦＰＣ６の接合強度に与える効果を明らかにするために行われたものである。
【００７３】
図１０に剥離強度評価試験の結果を示す。図４中の点Ｐは平均剥離荷重を示し、点Ｐから上下に延びる線の上端と下端はそれぞれ剥離荷重の最大値と最小値を示している。
【００７４】
この剥離強度評価試験では、圧電振動子にはんだ接合されたＦＰＣを圧電振動子から引き剥がすのに必要な剥離荷重を測定した。試験片としては、圧電振動子１とＦＰＣとの接合部１２にフィレットを形成したものと、フィレットを形成しないものを１０個ずつ用意した。
【００７５】
試験条件は次の通りである。
【００７６】
試験片の幅寸法：約２［ｍｍ］、
試験回数：１０回、
角部の構成角度θ：５［度］。
【００７７】
図１０に示すように、接合部にフィレットを形成しない場合の平均剥離荷重は０．４４［Ｎ］であった。一方、接合部にフィレットを形成した場合の平均剥離荷重は１．７４［Ｎ］であった。すなわち、フィレットを形成した場合の平均剥離荷重は、フィレットを形成しない場合の約４倍まで向上することがわかった。
【００７８】
したがって、この剥離強度評価試験により、圧電振動子とＦＰＣを接合する際に接合部にフィレットを形成することで、圧電振動子とＦＰＣの接合強度が飛躍的に向上することが確認された。
【００７９】
なお、発明者は、構成角度θを１０［度］とした場合についても剥離強度評価試験を行い、さらに高い効果が得られることを確認している。
【００８０】
図１１（ａ）と（ｂ）にダイシング加工耐性試験の結果を示す。
【００８１】
このダイシング加工耐性試験では、ダイシングを６回行うごとに、切断ピッチを０．０１［ｍｍ］ずつ狭めながら、圧電振動子にはんだ接合されたＦＰＣが圧電振動子から剥離するときの素子幅を測定した。試験片としては、圧電振動子とＦＰＣの接合部にフィレットを形成したものと、フィレットを形成しないものをそれぞれ用意した。
【００８２】
試験条件は次の通りである。
【００８３】
ブレードの回転数：３００００［ｒｐｍ］、
ブレードの幅：０．０５［ｍｍ］、
切断ピッチ：０．１５［ｍｍ］〜０．１０［ｍｍ］、
素子幅：０．１［ｍｍ］〜０．０５［ｍｍ］。
【００８４】
図１１（ａ）と（ｂ）に示すように、接合部にフィレットを形成しない場合、素子幅が０．０７［ｍｍ］で剥離が発生した。一方、接合部にフィレットを形成した場合、素子幅が０．０５［ｍｍ］でも剥離が認められなかった。
【００８５】
したがって、このダイシング加工耐性試験により圧電振動子とＦＰＣを接合する際、接合部にフィレットを形成することで、ダイシング加工時に加わる加工ストレスにより生じる圧電振動子とＦＰＣの剥離が抑制されることが確認された。
【００８６】
なお、発明者は、構成角度θを１０［度］とした場合についてもダイシング加工耐性試験を行い、さらに高い効果が得られることを確認している。
【００８７】
次に、ＦＰＣに働く曲げ応力の従来との数値比較について説明する。なお、この数値比較では、ポリイミド／Ｃｕ／ポリイミドを積層した構造のＦＰＣを用いた。
【００８８】
計算条件（従来）は次の通りである。
【００８９】
ＦＰＣの曲率半径Ｒ：５［ｍｍ］、
曲げ角度φ：９０［度］、
Ｃｕの厚さ寸法ｔ：０．０２５［ｍｍ］、
Ｃｕのヤング率Ｅ：１３００００［Ｎ／ｍｍ２］。
【００９０】
湾曲部に働く曲げ応力の最大値σは、応力−歪関係式より下記［数１］によって表される。
【００９１】
【数１】
2004260353.tif 000003
【００９２】
上記［数１］に示すように、ＦＰＣを上記条件で曲げた場合、湾曲部に働く曲げ応力の最大値σは、約３２５［Ｎ／ｍｍ２］となる。
【００９３】
一方、第１の実施の形態に係る超音波探触子は、ＦＰＣを曲げない構造であるため、曲げ応力は０となり、従来に比較して飛躍的に曲げ応力が低減されることがわかる。
【００９４】
また、第２の実施の形態に係る超音波探触子についても、ＦＰＣの曲げ角度φが９０度未満であるため、従来に比較して曲げ応力が低減されることがわかる。
【００９５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変更可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電材料の材料強度を低下させることなく、圧電振動子と導電基板の接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図。
【図３】同実施の形態に係る超音波探触子の構成を図２中Ａ−Ａ線で切断して示す断面図。
【図４】同実施の形態に係る超音波探触子の構成を図２中Ｂ−Ｂ線で切断して示す断面図。
【図５】同実施の形態に係る超音波探触子の製造工程を示す工程図。
【図６】同実施の形態に係る超音波探触子の製造工程を示す工程図。
【図７】同実施の形態に係る超音波探触子の製造工程を示す工程図。
【図８】同実施の形態に係る信号用配線及び接地用配線のダイシング加工前における形状を示す概略図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る超音波探触子の構成を示す断面図。
【図１０】剥離強度評価試験の結果を示すグラフ。
【図１１】ダイシング加工耐性試験の結果を示す写真であって、（ａ）は接合部にフィレットを形成した場合、（ｂ）は接合部にフィレットを形成しない場合である。
【図１２】従来の超音波探触子の構成を示す斜視図。
【図１３】従来の超音波探触子の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…圧電振動子、６…フレキシブルプリントサーキット（導電基板）、９…はんだ材料（導電性材料）、１０、３３…角部、１１…非導電性接着材（非導電性材料）、１２…接続部、６ｂ、３２ｂ…信号用配線、６ｃ、３２ｃ…接地用配線。
【図１】
2004260353.tif 000004
【図２】
2004260353.tif 000005
【図３】
2004260353.tif 000006
【図４】
2004260353.tif 000007
【図５】
2004260353.tif 000008
【図６】
2004260353.tif 000009
【図７】
2004260353.tif 000010
【図８】
2004260353.tif 000011
【図９】
2004260353.tif 000012
【図１０】
2004260353.tif 000013
【図１１】
2004260353.tif 000014
【図１２】
2004260353.tif 000015
【図１３】
2004260353.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月15日(2004.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
各配線６ｂ、６ｃの電気経路７の先端部は、信号用配線電極８ｂ及び接地用配線電極８ｃとして、それぞれＦＰＣ６のカバー材６ｄから圧電振動子１側に露出している。なお、信号用配線電極８ｂと接地用配線電極８ｃの間隔は、圧電振動子１のｚ方向の寸法と略一致しており、信号用配線電極８ｂと接地用配線電極８ｃはそれぞれ圧電振動子１のｚ方向の両側に位置している。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
次に、図６（ｄ）に示すように、はんだ材料９の表面を非導電性樹脂材料１３によって被覆し、金属薄膜２１ｂと信号用配線電極８ｂ、及び金属薄膜２１ｃと接地用配線電極８ｃの接合部１２を保護する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004260353.tif 000017
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004260353.tif 000018
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2004260353.tif 000019