(57)【要約】【課題】容易に所望の共振周波数を得ることの可能な超音波プローブを提供する。【解決手段】Ｐｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘの値は０≦ｘ≦０．５５であり、ＭｅはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である）からなる圧電単結晶により圧電体を形成し、音響整合層を、圧電体側に設けられ、有機樹脂及び有機樹脂中に分散された酸化亜鉛粒子を含む第１の音響整合層と、第１の音響整合層上に設けられ、音響インピーダンスが第１の音響整合層よりも小さい第２の音響整合層の２層とした超音波プローブを提供する。【選択図】　図１
2004104629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキング材と、
前記バッキング材上に設けられ、Ｐｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘの値は０≦ｘ≦０．５５であり、ＭｅはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である）からなる圧電単結晶により形成される圧電体と、前記圧電体が前記バッキング材と対向する第１の面及びこの第１の面とは反対側の面である第２の面に夫々設けられる一対の電極とを有する圧電素子と、
前記圧電素子の前記第２の面上に設けられ、有機樹脂及びこの有機樹脂中に分散された酸化亜鉛粒子を含む第１の音響整合層と、
前記第１の音響整合層上に設けられ、音響インピーダンスが前記第１の音響整合層よりも小さい第２の音響整合層とを具備し、
前記圧電素子及び前記第１の音響整合層及び前記第２の音響整合層を含む複数の積層体が、前記バッキング材上に一次元若しくは二次元状に配列されていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記酸化亜鉛粒子の粒径が０．３μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記有機樹脂がエポキシ系の樹脂であることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記積層体の配列の間隔が０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用超音波診断装置や非破壊検査機器の分野においては、対象物の内部状態を画像化するために、超音波を対象物に向けて照射し、その対象物における音響インピーダンスの異なる界面からの反射エコーを受信する超音波プローブが用いられている。
【０００３】
超音波プローブは通常、バッキング材と、バッキング材上に設けられ超音波を送受信する圧電体と、圧電体上に設けられる音響整合層とを有する。そして、圧電体と音響整合層とで構成される素子ユニット（積層体）を複数、一列にアレイ状（短冊状）に並べ、音響整合層の上に音響レンズを設ける。あるいは、圧電体と音響整合層とで構成される素子ユニットを二次元のアレイとして多数配列することにより、解像度や感度の著しい向上が可能となる。ここで、人体の心臓や肝臓等を診断する際に用いる超音波プローブでは約２〜５ＭＨｚの共振周波数を、これよりも浅い頚動脈等を診断する際に用いるものでは、さらに高い共振周波数を必要とする。高い共振周波数を得る為には、圧電体は素子ユニットの高さ（厚み）方向に振動するのであるが、圧電体の振動方向の厚みを小さくする必要がある。さらに素子ユニットが複数配列された方向の圧電体の幅は、この厚みの約６０％とすることにより不要振動の発生を抑えられることから、圧電体の配列方向の幅は約０．５ｍｍ以下とする必要がある。
【０００４】
これまで、圧電体の材料としては、ジルコン−チタン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミクスが主に用いられてきた。このＰＺＴ系の圧電セラミクスが優れているとされていたのは、圧電特性が良好な点のみならず、その機械的な特性として、上述したような素子ユニットを多数配列するためにダイシングして分割する際、破壊やチッピングが少ない点からである。
【０００５】
近年では、圧電体の材料として、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘは０．０５≦ｘ≦０．２０）等からなるリラクサ−チタン酸鉛系の圧電単結晶が、大きな結合係数、誘電率を有することから注目されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら、この圧電単結晶を圧電体として用いて超音波プローブを形成し、圧電体と音響整合層との素子ユニットをアレイ状となるようダイシングして複数に分割する際には、圧電単結晶の機械的な強度は低すぎる。特に、圧電単結晶の破壊靭性値Ｋ１ｃは、従来の圧電セラミクスと比べてかなり低く、圧電セラミクスを分割する際に用いるメタルボンドのダイヤモンドブレード等の硬い刃を用いることが出来ない。そこで、レジンボンドのダイヤモンドブレード等の軟らかい刃を用いて圧電単結晶を分割する必要がある。
【０００７】
他方、音響整合層は人体と圧電体との音響インピーダンスの整合を取るために設けられるものである。そして、音響インピーダンスの異なる音響整合層を２層設けることにより、圧電体から人体へ、音響インピーダンスを段階的に変化させることにより伝達特性を最適化できる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
しかしながら、圧電単結晶は上述したように機械的な強度が低いことから軟らかい刃を用いて分割する必要があり、音響整合層として硬度の高いものを用いると、音響整合層を分割することが困難となる。特に、音響インピーダンスが圧電体に近い音響整合層の材料は、硬度の高いものが多い。従って、素子ユニットのうち圧電体と音響整合層とを別の刃を用いて分割する等の必要があり製造工程が増加する、別の刃を用いて分割した場合にも刃を換えるタイミングが難しい等の問題があった。
【０００９】
上述したように、従来は、圧電単結晶を圧電体として用いた場合に、圧電体と音響整合層との積層したものを分割して配列させることは困難であった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０６−３８９６３号公報（第３−９頁、第１図）
【００１１】
【特許文献２】
特開平１０−５６６９４号公報（第３−６頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容易に所望の共振周波数を得ることの可能な超音波プローブを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、バッキング材と、バッキング材上に設けられ、Ｐｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘの値は０≦ｘ≦０．５５であり、ＭｅはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である）からなる圧電単結晶により形成される圧電体と、圧電体がバッキング材と対向する第１の面及びこの第１の面とは反対側の面である第２の面に夫々設けられる一対の電極とを有する圧電素子と、圧電素子の第２の面上に設けられ、有機樹脂及びこの有機樹脂中に分散された酸化亜鉛粒子を含む第１の音響整合層と、第１の音響整合層上に設けられ、音響インピーダンスが第１の音響整合層よりも小さい第２の音響整合層とを具備し、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層を含む複数の積層体が、バッキング材上に一次元若しくは二次元状に配列されていることを特徴とする超音波プローブを提供する。
【００１４】
本発明においては、酸化亜鉛粒子の粒径が０．３μｍ以上２０μｍ以下であっても良い。
【００１５】
また本発明においては、有機樹脂がエポキシ系の樹脂であっても良い。
【００１６】
また本発明においては、積層体の配列の間隔が０．４ｍｍ以下であっても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の超音波プローブについて、図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る超音波プローブを説明する断面図である。図１に示すように、本発明に係る超音波プローブは、バッキング材２と、バッキング材２上に設けられ圧電単結晶により形成される圧電体１と、圧電体１がバッキング材２と対向する第１の面に設けられる第２の電極４と、圧電体１の第１の面とは反対側の面である第２の面に設けられる第１の電極３と、第１の電極３上に設けられる第１の音響整合層５と、第１の音響整合層５上の第２の音響整合層６とを有する。ここで、本発明で圧電体１として用いる圧電単結晶は、Ｐｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘの値は０≦ｘ≦０．５５であり、ＭｅはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である）からなる。圧電体１と一対の電極３，４とで、圧電素子２０を形成している。また、第１の音響整合層５は、有機樹脂１２及びこの有機樹脂１２中に分散された酸化亜鉛粒子１１を含み、第１の音響整合層５の音響インピーダンスは圧電体１の音響インピーダンスよりも小さく、また、第２の音響整合層６の音響インピーダンスは、第１の音響整合層５の音響インピーダンスよりも小さいものとする。また、圧電素子２０及び第１の音響整合層５及び第２の音響整合層６が積層された積層体は、複数に分割されていることから複数がアレイ状に配列された構成となっている。
【００１９】
本発明に係る超音波プローブは、大きな結合係数や誘電率を有する圧電単結晶を圧電体１とした際に、第１の音響整合層５が有機樹脂１２及びこの有機樹脂１２中に分散された酸化亜鉛粒子１１を含む構成とすることにより、製造工程において、圧電体と音響整合層との積層体を分割する作業が容易になるのである。
【００２０】
上述したように、圧電体として用いられる圧電単結晶は機械的強度が低い。また、音響整合層として用いられる材料は硬度が高いものが多い。特に、音響整合層を２層設け、圧電体（音響インピーダンス：約２０〜３０）から人体（音響インピーダンス：約１．５）に向けて音響インピーダンスを段階的に変化させようとした場合、人体に近い側の音響整合層は樹脂等を用いて形成可能である為に軟らかい材料を用いることが可能であるが、圧電体に近い側の音響整合層は硬い材料が多い。
【００２１】
そこで、本発明においては、圧電体に近い側の音響整合層、つまり第１の音響整合層５として、有機樹脂１２中に酸化亜鉛粒子１１を分散したものを用いる。これを用いることにより、機械的強度が圧電体に近く、音響インピーダンスが比較的高いことから音響インピーダンスも圧電体に近い音響整合層が得られるのである。有機樹脂１２中に分散する酸化亜鉛粒子１１は第１の音響整合層５の音響インピーダンスをあげる役割を有するが、酸化亜鉛粒子１１は硬度が低く、かつ金属のような延性を持たないため好ましい。人体に近い側の音響整合層、つまり第２の整合層６には樹脂等を用いることにより、第１の音響整合層５よりも音響インピーダンスが小さく、かつ硬度が低いものが得られる。
【００２２】
従って、ダイヤモンドブレード１０で圧電素子２０、第１の音響整合層５、第２の音響整合層６を積層した積層体を分割する際に、圧電体１に折れやチッピングを生じることなく、容易に分割出来る。
【００２３】
本発明においては、圧電体１として用いる圧電単結晶は、Ｐｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３（ただし、ｘの値は０≦ｘ≦０．５５であり、ＭｅはＺｎ、Ｍｇ、Ｓｃ及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも一種である）からなるが、不純物として、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｂｉ等を０．１ｍｏｌ％程度まで含む可能性がある。また、ＢｒＯ、ＳｒＯやＬａ２Ｏ３等の添加物を少量加えたものであっても良い。上記のＰｂ（Ｍｅ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘＯ３で示される材料の中でも、ＭｅとしてＺｎやＭｇを用いると圧電体１の誘電率が高くなり超音波プローブに接続する配線等との電気的なインピーダンスのマッチングが容易となり、好ましい。
【００２４】
また本発明においては、第１の音響整合層に含まれる酸化亜鉛粒子の粒径は、約０．３μｍ以上約２０μｍ以下であることが好ましい。約０．３μｍ以上とすることにより、有機樹脂中に分散させるときに粘度を下げて凝集を防ぐことが可能となる。また約２０μｍ以下とすることにより、有機樹脂中に均一に分散可能となり、さらに第１の音響整合層を塗布などにより形成した際に表面に凹凸が出来にくく、接する他の層との接着性を向上できる。酸化亜鉛粒子を有機樹脂中に分散させる際には、まず低濃度の有機樹脂中に酸化亜鉛粒子を分散させて、酸化亜鉛粒子の表面に有機樹脂の被膜を形成してから、第１の音響整合層を形成する際に用いる高濃度の有機樹脂中に酸化亜鉛粒子を分散させることが好ましい。このような方法を用いることにより、酸化亜鉛粒子と有機樹脂との密着性を高めることが出来る。
【００２５】
また本発明においては、第１の音響整合層に含まれる有機樹脂としてエポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂は、種類を選別することにより粘性が低いものを入手できることから、酸化亜鉛粒子と混ぜて均一にすることが容易であり、また、接着力が大きいことから分割する際に剥離等が生じ難く、歩留まりが上がる。
【００２６】
また本発明においては、第１の音響整合層中の有機樹脂と酸化亜鉛粒子とは、第１の音響整合層の音響インピーダンスが、圧電体として用いる圧電単結晶の音響インピーダンスと第２の音響整合層の音響インピーダンスとの間となるような配合比で配合すればよい。第２の音響整合層の音響インピーダンスは、第１の音響整合層の音響インピーダンスと診断の対象物（音響レンズを用いる場合には音響レンズ）の音響インピーダンスとの間とし、樹脂等を好ましく用いることが出来る。第２の音響整合層として樹脂を第１の音響整合層上に塗布形成しても良いし、第１の音響整合層上にフィルムとして貼り付けても良い。
【００２７】
また比較的対象物との距離が近い場合、つまり高い共振周波数が必要となる場合には、アレイの配列の幅（分割幅）が小さくなり分割作業はより困難となることから、本発明に示すような有機樹脂中に酸化亜鉛粒子を分散した第１の音響整合層を用いることが効果的である。特に、共振周波数が約３ＭＨｚ以上、つまり分割幅を約０．４ｍｍ以下とする必要がある場合には本発明は効果的であると言え、分割幅を約０．２ｍｍ以下とする必要がある場合にはさらに効果的であるといえる。
【００２８】
図２に、圧電素子２０及び第１および第２の音響整合層５、６を一次元アレイ状とした場合の超音波プローブの斜視図を示す。図２に示すように、圧電単結晶からなる圧電体１および第１、第２の電極３、４を含む圧電素子２０は、バッキング材２上に接着されている。圧電体１は、後に説明する第１の電極３、第２の電極４、第１の音響整合層５および第２の音響整合層６と共に複数に分割されている。分割された各々の圧電体１は短冊形状をなし、２番目に面積が大きい面を超音波送受信面として有する。各々の圧電体１は、図２の矢印Ａ方向に振動する。第１の電極３は、圧電体１の超音波送受信面からそのうちの１つの側面および超音波送受信面と反対側の面の一部に亘って形成されている。第２の電極４は、圧電体１の超音波送受信面と反対側の面に、第１の電極３と絶縁するよう所望の距離を隔てて形成されている。このような圧電体１、第１、第２の電極３、４により圧電素子２０が構成される。第１の音響整合層５は、圧電素子２０の超音波送受信面に形成されている。第２の音響整合層６は、第１の音響整合層５の上に設けられている。上述したように、圧電素子２０及び第１の音響整合層５及び第２の音響整合層６を含む積層体は、短冊状に分割されている。音響レンズ７は、第２の音響マッチング層６の上に形成されている。アース電極板８の各配線は、第１の電極３の夫々に接続されている。フレキシブル印刷配線板９の各配線は、第２の電極４の夫々に例えばはんだ付けにより接続されている。このような構成とする場合にも、第１の音響整合層５として、有機樹脂１２及び有機樹脂１２に分散した酸化亜鉛粒子１１を用いることにより、圧電素子２０と第１の音響整合層５と第２の音響整合層６との積層体の分割が容易なアレイ状の超音波プローブを形成できる。
【００２９】
この超音波プローブを使用する際には、第１、第２の電極３、４間に電圧を印加して、圧電体１を共振させることで超音波送受信面から超音波を送信する。そして、受信時には、超音波送受信面から受けた超音波によって圧電体１を振動させ、この振動を電気的に変換して信号とし、画像を得る。
【００３０】
なお、上述したように、圧電素子２０及び第１の音響整合層５及び第２の音響整合層６を分割する際は、図３のように、これらが積層された積層面に垂直な方向から見て、一次元のアレイ状、つまり短冊状に分割するだけでなく、図４に示すように二次元のアレイ状となるように分割しても良い。図４のような二次元のアレイ状に分割する際には、分割された各々の大きさが約０．４ｍｍ×０．４ｍｍ以下と小さくなるため、チッピングや折れ等の可能性が増大することから、本発明を適用することは好ましいといえる。なお、二次元のアレイ状の超音波プローブを形成する際には、音響レンズを設けずに解像度や感度を向上することが可能となる。また、一次元アレイ、二次元アレイのどちらの場合でも、圧電素子と音響整合層との積層体を分割した溝にシリコーン樹脂等を充填することにより割れなどを防ぐことが出来る。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
Ｐｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９１Ｔｉ０．０９］Ｏ３（以下ではＰＺＮＴ９１／９と呼ぶ）の組成となるようにＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を秤量し、乳鉢で混合した後、アルミナサヤにて温度を約８００℃として約２時間仮焼する。これをボールミルにて粉砕してポリビニルアルコール（ＰＶＡ）約５％水溶液を混合した後、約３０ｍｍφ×約２０ｍｍの金型に入れて成型し、約８５０℃の温度で約１時間焼成する。このようにして得られた原料ペレットとＰｂＯフラックスを直径約５０ｍｍφの白金坩堝に入れ蓋をする。これをブリッジマン法で結晶育成する。白金坩堝をペンチで剥き圧電単結晶を取り出したところ、結晶の大きさは約５０ｍｍφ×約２０ｍｍであった。この圧電単結晶を〈１００〉面と平行になるように方位を決めて、ワイヤーソーにて約０．３６ｍｍの厚みに切り出す。圧電単結晶を切り出す際の面は、〈１００〉面からの角度のずれが、約±５度の以下であることが好ましく、約±１度以下であることがより好ましい。また、この〈１００〉面を、超音波送受信面とする。圧電単結晶ウエファを最終的に約３００μｍの厚さとなるまで研磨して圧電体とする。電極として導電性ペースト層を形成した後、約５５０℃の温度で約１０分間焼結することで約３〜５μｍの厚さを持つ第１、第２の電極を形成し、圧電素子とし分極する。圧電体の音響インピーダンスは２２ＭＲａｙｌｓであった。
【００３２】
圧電素子の超音波送受信面となる第１の電極側に第１の音響整合層を設ける。第１の音響整合層は、充填材料として粒径が約５μｍである酸化亜鉛粒子を用い、これをエポキシ樹脂中に、重量比で、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：３となるように分散させ、圧電素子の第１の電極側に塗布する。塗布後、乾燥させてから、超音波の中心周波数に対応する波長をλとした場合のλ／４の厚さとなるまで研磨する。本実施例では約２５０μｍとした。この研磨工程で、エポキシ樹脂中の酸化亜鉛粒子により生じる凹凸を無くし、厚みの精度を高める。第１の音響整合層の音響インピーダンスは約９〜１１ＭＲａｙｌｓであった。
【００３３】
第１の音響整合層上には、エポキシ樹脂を塗布して第２の音響整合層とする。第２の音響整合層の厚みもやはりλ／４とし、約２００μｍとする。第２の音響整合層の音響インピーダンスは約３．０ＭＲａｙｌｓであった。
【００３４】
第１の電極にアース電極板を、第２の電極にフレキシブル印刷配線板を、超音波送受信面と対向する面で導電ペーストを用いて貼り付ける。次いで、これらをゴム系材料からなるバッキング材にエポキシ樹脂を用いて接着する。
【００３５】
圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層を、厚さが約５０μｍのレジンボンドのダイヤモンドブレードを用い、短冊状となるよう複数に分割する。本実施形態では、分割幅（ピッチ）を約１８０μｍとした。本実施形態において、９６チャンネルとなるよう分割したところ、レジンボンドのダイヤモンドブレードに傷み等は見られず、また第１及び第２の音響整合層、圧電素子の切断面を観察したところ、折れやチッピング等は見られなかった。
【００３６】
第２の音響整合層上に音響レンズを接着し、配線を接続して本実施形態の超音波プローブを完成する。
【００３７】
（実施例２）
酸化亜鉛粒子の粒径を約１０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５とした以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本実施例においては、第１の音響整合層の音響インピーダンスは約８〜９ＭＲａｙｌｓであった。第２の音響整合層の音響インピーダンスは実施例１と同様であり約３．０ＭＲａｙｌｓであった。
【００３８】
（実施例３）
酸化亜鉛粒子の粒径を約１０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２とした以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本実施例においては第１の音響整合層の音響インピーダンスは約７〜８ＭＲａｙｌｓであった。
【００３９】
（実施例４）
酸化亜鉛粒子の粒径を約１５μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２として、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。第１の音響整合層の音響インピーダンスは実施例３と同様であり約７〜８ＭＲａｙｌｓであった。第２の音響整合層の音響インピーダンスは実施例１と同様であり約３．０ＭＲａｙｌｓであった。
【００４０】
（実施例５）
酸化亜鉛粒子の粒径を約２０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：１として、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本実施例においては第１の音響整合層の音響インピーダンスは約５〜６ＭＲａｙｌｓであった。
【００４１】
（実施例６）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約１μｍとし、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本実施例においては圧電体の音響インピーダンスは実施例１と同様に約９〜１１ＭＲａｙｌｓであった。第２の音響整合層の音響インピーダンスは実施例１と同様に約３．０ＭＲａｙｌｓであった。
【００４２】
（実施例７）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約３μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４３】
（実施例８）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４４】
（実施例９）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：１として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４５】
（実施例１０）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用いる以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本実施例においては圧電体の音響インピーダンスは約２９ＭＲａｙｌｓであった。
【００４６】
（実施例１１）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４７】
（実施例１２）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約１０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４８】
（実施例１３）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約１５μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００４９】
（実施例１４）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約０．３μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：１として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００５０】
（実施例１５）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約３０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００５１】
（実施例１６）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、酸化亜鉛粒子の粒径を約０．２μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化亜鉛粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化亜鉛粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００５２】
（比較例１）
充填材料として酸化アルミニウム粒子を用い、酸化アルミニウム粒子の粒径を約１０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化アルミニウム粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化アルミニウム粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本比較例においては第１の音響整合層の音響インピーダンスは約６．５ＭＲａｙｌｓであった。
【００５３】
（比較例２）
充填材料として酸化タングステン粒子を用い、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本比較例においては第１の音響整合層の音響インピーダンスは約１４ＭＲａｙｌｓであった。
【００５４】
（比較例３）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｚｎ，Ｎｂ）０．９５Ｔｉ０．０５］Ｏ３を用い、充填材料として酸化アルミニウム粒子を用い、圧電体の厚みを約２００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約１８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約１４０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約１２０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。本比較例においては第１の音響整合層の音響インピーダンスは約１０ＭＲａｙｌｓであった。
【００５５】
（比較例４）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、充填材料として酸化アルミニウム粒子を用い、酸化アルミニウム粒子の粒径を約１５μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化アルミニウム粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化アルミニウム粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００５６】
（比較例５）
圧電体として用いる圧電単結晶としてＰｂ［（Ｍｇ，Ｎｂ）０．６９Ｔｉ０．３１］Ｏ３を用い、充填材料として酸化鉄粒子を用い、酸化鉄粒子の粒径を約１０μｍとし、エポキシ樹脂樹脂と酸化鉄粒子との配合比を、エポキシ樹脂：酸化鉄粒子＝約１：２．５として、圧電体の厚みを約１００μｍ、第１の音響整合層の厚みを約８０μｍ、第２の音響整合層の厚みを約７０μｍとして、圧電素子及び第１の音響整合層及び第２の音響整合層の分割幅を約６０μｍとする以外は実施例１と同様にして超音波プローブを作製した。
【００５７】
【表１】
2004104629.tif 000003
【００５８】
【表２】
2004104629.tif 000004
【００５９】
これらの実施例の条件を（表１）に、比較例の条件を（表２）に示す。
【００６０】
実施例１〜１６、比較例１〜５の超音波プローブについて評価を行う。これらの実施例、比較例の各超音波プローブにおいて、圧電素子の９６チャンネル全てについて第１の電極と第２の電極との間の容量を測定する。各実施例、比較例について、１０個の超音波プローブの９６０チャンネルについてこれを行う。折れやチッピングの生じているチャンネルは所定の容量とは異なった容量に変化してしまうことから、所定の容量よりも約２０％以上大きいチャンネル若しくは約２０％以上小さいチャンネルを不良チャンネルとし、これも（表１）及び（表２）に示す。
【００６１】
（表１）及び（表２）の結果から、実施例１〜１６では不良チャンネル数が少なく、容量のばらつきが少ないことがわかる。これは、チッピングや折れなどが少なく、圧電素子の電極の剥がれなどが生じ難いことから、容量がばらつかず、好ましい容量特性が得られているものであると思われる。特に、酸化亜鉛粒子の粒径が約０．３μｍ以上約２０μｍ以下である実施例１〜１４では、特に不良チャンネル数が少ない。これは、酸化亜鉛粒子の粒径を上記の値とすることにより、有機樹脂中に酸化亜鉛粒子を均一に分散することが可能となり、第１の音響整合層と他の層との接着性を向上させ、チッピングや折れを防ぐことが可能となるものと思われる。
【００６２】
一方、比較例１〜５では、実施例１〜１６に比べて不良チャンネル数が多い。これは、有機樹脂中に分散させる充填材料として、Ａｌ２Ｏ３やＷＯ３、Ｆｅ２Ｏ３を用いており、これらの材料の硬度が高いことから分割が困難なためであると思われる。
【００６３】
なお、各実施例及び各比較例の代表的なチャンネルを選び、超音波を発生させてその受信感度を測定したところ、容量のばらつきの小さい各実施例では十分な感度が得られた。
【００６４】
また、圧電体として用いる圧電単結晶として、Ｐｂ［（Ｓｃ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘ］Ｏ３やＰｂ［（Ｉｎ，Ｎｂ）１−ｘＴｉｘ］Ｏ３等を用いた場合にも、これらの実施例と同様な効果を得ることが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、容易に所望の共振周波数を得ることの可能な超音波プローブを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波プローブを説明する断面図である。
【図２】本発明に係る超音波プローブの斜視図である。
【図３】本発明に係る一次元アレイ状の超音波プローブの構成を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係る二次元アレイ状の超音波プローブの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…圧電体
２…バッキング材
３…第１の電極
４…第２の電極
５…第１の音響整合層
６…第２の音響整合層
７…音響レンズ
８…アース電極板
９…フレキシブル印刷配線板
１０…ダイヤモンドブレード
１１…酸化亜鉛粒子
１２…有機樹脂
２０…圧電素子
【図１】
2004104629.tif 000005
【図２】
2004104629.tif 000006
【図３】
2004104629.tif 000007
【図４】
2004104629.tif 000008