(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料に導電材料を付着させて電極の導電パターンを形成するに当たり、
前記導電材料の付着を阻止するための物質を前記導電パターンの陰画に相当するパターンとして前記圧電材料に付着させ、
前記物質が付着した前記圧電材料に前記導電材料をスパッタリング又は真空蒸着により付着させ、
前記導電材料付着後の前記圧電材料から前記物質を除去する、
ことを特徴とする導電パターン形成方法。
【請求項２】
圧電材料に導電材料を付着させて電極の導電パターンを形成する導電パターン形成装置であって、
前記導電材料の付着を阻止するための物質を前記導電パターンの陰画に相当するパターンとして前記圧電材料に付着させる物質付着手段と、
前記物質が付着した前記圧電材料に前記導電材料をスパッタリング又は真空蒸着により付着させる導電材料付着手段と、
前記導電材料付着後の前記圧電材料から前記物質を除去する物質除去手段と、
を具備することを特徴とする導電パターン形成装置。
【請求項３】
アレイ状に配置された複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサであって、
前記複数の圧電素子は、電極の導電パターンが請求項１の方法により形成されたものであることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項４】
アレイ状に配置された複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサと、前記超音波トランスデューサで受波した超音波に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する超音波撮像装置であって、
前記超音波トランスデューサにおける前記複数の圧電素子は、電極の導電パターンが請求項１の方法により形成されたものであることを特徴とする超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）形成方法および装置、超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）並びに超音波撮像装置に関し、特に、スパッタリング（ｓｐａｔｔｅｒｉｎｇ）により導電パターンを形成する方法および装置、スパッタリングにより形成された電極を有する超音波トランスデューサ、並びに、そのような超音波トランスデューサを用いる超音波撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１−３複合圧電材料は、例えば超音波撮像用の超音波トランスデューサとして用いられる。図８に模式的に示すように、１−３複合圧電材料２００は、１次元的形状（棒状）の複数の圧電材料２０２を３次元的形状（板状）の非圧電材料２０４に埋設したものとなっている。圧電材料２０２の長手方向は非圧電材料２０４の厚み方向となっている。
【０００３】
例えば、非圧電材料２０４の厚みを数１００μｍ程度とした場合、圧電材料２０２は、その長さを板厚に等しくし、太さを数１０μｍ程度とし、かつ、太さの２倍程度のピッチで２次元的に配列される。
【０００４】
圧電材料２０２としては例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等が用いられ、非圧電材料２０４としては例えば樹脂のポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）等が用いられる。このような複合圧電材料を超音波撮像用の超音波トランスデューサとする場合は、個々の圧電材料２０２ごとに電極を設けて２次元アレイを構成する。
【０００５】
電極付けは、スパッタリング等により導電材料を個々の圧電材料２０２に付着させることによって行われる。スパッタリングに際しては、圧電材料２０２の配列に対応した穴を有するマスク（ｍａｓｋ）を用い、選択的なスパッタリングにより導電材料を付着させるようにしている。
【０００６】
あるいは、マスクを用いずいったん全面にスパッタリングした後、不要部分をフォトエッチング（ｐｈｏｔｏ  ｅｔｃｈｉｎｇ）により除去するか、または、ダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）によって溝を切り電極を個々に分離する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
選択的スパッタリングで電極を形成する場合は、微細な穴を多数有する精密なマスクを必要とするという問題があった。また、全面スパッタリング後に不要部分を除去する場合は、そのようなマスクは必要ないものの、精密な後加工が必要になるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、全面に導電材料を付着させた後の不要部分の除去が容易な導電パターン形成方法および装置、そのようにして電極の導電パターンが形成された超音波トランスデューサ、並びに、そのような超音波トランスデューサを用いる超音波撮像装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の発明は、対象物に導電材料を付着させて導電パターンを形成するに当たり、予め前記導電材料の付着を阻止する物質を前記導電パターンの陰画に相当するパターンとして前記対象物に付着させ、前記前記物質が付着済みの前記対象物に前記導電材料を付着させ、その後前記物質を除去する、ことを特徴とする導電パターン形成方法である。
【００１０】
第１の発明において、前記導電材料の付着をスパッタリングによって行うことが、導電材料を確実に付着させる点で好ましい。
また、第１の発明において、前記導電材料の付着を阻止する物質は油性の物質であることが、その除去が容易な点で好ましい。
【００１１】
（２）上記の課題を解決する第２の発明は、対象物に導電材料を付着させて導電パターンを形成する導電パターン形成装置であって、前記導電材料の付着を阻止する物質を前記導電パターンの陰画に相当するパターンとして前記対象物に付着させる物質付着手段と、前記物質が付着した前記対象物に前記導電材料を付着させる導電材料付着手段と、前記導電材料付着後の前記対象物から前記物質を除去する物質除去手段と、を具備することを特徴とする導電パターン形成装置である。
【００１２】
第２の発明において、前記物質付着手段はスクリーン印刷装置であることが、導電パターンの陰画を確実に付着させる点で好ましい。
また、第２の発明において、前記導電材料付着手段はスパッタリング装置であることが、導電材料を確実に付着させる点で好ましい。
【００１３】
また、第２の発明において、前記物質除去手段は超音波洗浄装置であることが、付着阻止物質を確実に除去する点で好ましい。
（３）上記の課題を解決する第３の発明は、アレイ状に配置された複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサであって、前記複数の圧電素子は、電極の導電パターンが請求項１に記載の方法により形成されたものであることを特徴とする超音波トランスデューサである。
【００１４】
（４）上記の課題を解決する第４の発明は、アレイ状に配置された複数の圧電素子を有する超音波トランスデューサと、前記超音波トランスデューサで受波した超音波に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する超音波撮像装置であって、前記超音波トランスデューサにおける前記複数の圧電素子は、電極の導電パターンが請求項１に記載の方法により形成されたものである、ことを特徴とする超音波撮像装置である。
【００１５】
第３に発明または第４の発明において、前記圧電素子は１−３複合圧電材料中の圧電材料であることが、２次元アレイ超音波トランスデューサを構成する点で好ましい。
【００１６】
（作用）
第１の発明ないし第４の発明では、導電パターンの陰画をなす前記物質の除去に伴い、対象物上に残留した導電材料により導電パターンが形成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に、複合圧電材料に電極パターンを形成する工程のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。本工程は、本発明の方法の実施の形態の一例である。本工程には、付着阻止剤塗布過程１０２、導電材料付着過程１０４および付着阻止剤除去過程１０６が含まれる。
【００１８】
図２に、複合圧電材料に電極パターンを形成する装置のブロック図を示す。本装置は、本発明の導電パターン形成装置の実施の形態の一例である。本装置は、スクリーン（ｓｃｒｅｅｎ）印刷装置３０２、スパッタリング装置３０４および超音波洗浄装置３０６を備えている。
【００１９】
複合圧電材料は、本発明における対象物の実施の形態の一例である。なお、対象物は複合圧電材料に限るものではなく、例えば水晶振動子やプリント回路基板、あるいは、その他の導電パターン付着対象物であって良い。以下、複合圧電材料の例で説明するが、他の種類の対象物の場合も同様である。
【００２０】
電極パターンは、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。導電パターンは電極パターンに限るものでなく、適宜の電気的回路のパターンであって良い。なお、以下では電極パターンの例で説明するが、他の導電パターンの場合も同様である。以下、工程に沿って複合圧電材料での電極形成について説明する。
【００２１】
（付着阻止剤塗布過程１０２）
本過程では、複合圧電材料の電極形成面に、導電材料の付着を阻止する付着阻止剤を塗布する加工を行う。付着阻止剤は、本発明における、導電材料の付着を阻止する物質の実施の形態の一例である。付着阻止剤としては、例えば油脂類や金属酸化物ペースト（ｐａｓｔｅ）等が用いられる。また、油性のインク（ｉｎｋ）等を用いても良い。これらは、後述の除去が容易な点で好ましい。
【００２２】
このような付着阻止剤が、例えばスクリーン印刷装置３０２により、電極パターンの陰画に相当するパターンとして印刷（塗布）される。これにより、図３に模式的に示すように、１−３複合圧電材料２００の表面が、圧電材料２０２の端面を除き付着阻止剤２０６で覆われる。スクリーン印刷装置３０２は、本発明における物質付着手段の実施の形態の一例である。スクリーン印刷装置３０２は、精密なパターンを簡便な手段で確実にに印刷する点で好ましい。なお、物質付着手段はスクリーン印刷装置に限るものではなく、例えばインクジェットプリンタ（ｉｎｋ  ｊｅｔ  ｐｒｉｎｔｅｒ）等、適宜の物質塗布装置を用いて良い。
【００２３】
（導電材料付着過程１０４）
本過程では、上記のスクリーン印刷を施した１−３複合圧電材料２００の表面に、スパッタリング装置３０４により導電材料をスパッタリングする。スパッタリングに際してマスクは用いない。これにより、図４に模式的に示すように、１−３複合圧電材料２００の表面全体に導電材料２０８が付着する。スパッタリング装置３０４は、本発明における導電材料付着手段の実施の形態の一例である。スパッタリング装置は、導電材料の付着を確実に行う点で好ましい。なお、導電材料付着手段はスパッタリング装置に限るものではなく、例えば真空蒸着装置等、適宜の導電材料付着装置を用いて良い。導電材料２０８としては、例えば金や銅またはその他の適宜の導電材料が用いられる。導電材料２０８は、本発明における導電材料の実施の形態の一例である。
【００２４】
スパッタリングされた導電材料２０８は、圧電材料２０２の端面が露出している部分では圧電材料の端面に付着する。これに対して、付着阻止剤２０６で覆われている部分では付着阻止剤２０６の上に積もり、１−３複合圧電材料２００の表面にじかに付着することがない。
【００２５】
（付着阻止剤除去過程１０６）
本過程では、上記のスパッタリングを行った１−３複合圧電材料２００の表面から付着阻止剤２０６を除去する加工を行う。付着阻止剤２０６の除去には、例えば超音波洗浄装置３０６が用いられる。超音波洗浄装置３０６は、本発明における物質除去手段の実施の形態の一例である。超音波洗浄装置３０６は、付着阻止剤２０６を簡便な手段で確実に除去する点で好ましい。なお、物質除去手段は超音波洗浄装置に限らず、例えば適宜のクリーニングローラ（ｃｌｅａｎｉｎｇｒｏｌｌｅｒ）等を備えた表面払拭装置ないし表面擦過装置等であって良い。
【００２６】
超音波洗浄により、１−３複合圧電材料２００の表面に印刷された付着阻止剤２０６は、その上に積もった導電材料２０８もろともに剥離して除去される。表面を払拭ないし擦過した場合も同様である。これに対して、圧電材料２０２の端面にスパッタリングされた導電材料２０８は、印刷された付着阻止剤２０６よりはるかに強固に付着しているので超音波洗浄等では剥離しない。
【００２７】
このため、超音波洗浄が完了した状態では、例えば図５に示すように、圧電材料２０２の端面に付着した導電材料２０８だけが残る。すなわち、１−３複合圧電材料２００は、圧電材料２０２ごとにそれぞれ電極を備えたものとなる。
【００２８】
１−３複合圧電材料２００の反対側の表面には、導電材料２０８を直接スパッタリングして全面に共通電極を形成する。この共通電極は、１−３複合圧電材料２００を用いて２次元アレイの超音波トランスデューサを構成するときのコモン（ｃｏｍｍｏｎ）電極となる。これに対して、上記の個別電極はアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）電極となる。なお、必要に応じて共通電極側も上記と同様にして個別電極としても良いのはもちろんである。
【００２９】
このようにして、１−３複合圧電材料２００上に微細な電極パターンを形成することができる。導電材料２０８のスパッタリングに際し従来のように精密なマスク等を用いないので、製造コスト（ｃｏｓｔ）を低減することができる。なお、電極パターンの陰画の印刷には所定の精密さが要求されるが、スパッタリング用のマスクを用いる場合よりもはるかに低コストで実現可能である。
【００３０】
また、全面スパッタリング後の不要部分の除去は、単に超音波洗浄等を行うだけで行えるので、従来のような精密なフォトエッチングや機械加工等が不要になりコストが低減する。
【００３１】
図５に示したように電極付けした１−３複合圧電材料２００を用い、例えば図６に模式的に示すように、圧電素子２１０の２次元アレイを有する超音波トランスデューサ２２０を構成する。圧電素子２１０は図５における圧電材料２０２に相当する。超音波トランスデューサ２２０は、本発明の超音波トランスデューサの実施の形態の一例である。また、圧電素子２１０は、本発明における圧電素子の実施の形態の一例である。各電極には例えば無電解メッキ等により導電材料をさらに積層して電極を補強することが、信号線接続部の機械的強度を高める点で好ましい。なお、図５に示した１−３複合圧電材料の一部を切り取って１次元アレイの超音波トランスデューサを構成するようにしても良いのはもちろんである。
【００３２】
このような超音波トランスデューサを用いる超音波撮像装置のブロック図を図７に示す。本装置は、本発明の超音波撮像装置の実施の形態の一例である。本装置は、超音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、図６に示した超音波トランスデューサ２２０を有する。超音波プローブ２は被検体４に当接して使用される。超音波プローブ２は、被検体４の内部の３次元領域を超音波ビームで走査し、エコーを受信するものである。
【００３３】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波したエコー信号を受信する。送受信部６は、超音波送受信の音線の方位を順次切り換えることにより、被検体４内の３次元領域をスキャン（ｓｃａｎ）する。なお、超音波プローブ２が１次元アレイの超音波トランスデューサを用いたものである場合は、音線の方位を順次切り換えることにより２次元領域を走査する。
【００３４】
送受信部６はエコー処理部８に接続されている。送受信部６は、音線ごとのエコー受信信号をエコー処理部８に入力する。エコー処理部８はエコー受信信号に基づいて音線ごとの画像データ（ｄａｔａ）を形成する。すなわち、エコー受信信号を対数増幅および包絡線検波することにより、音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として画像データを形成する。あるいは、エコー受信信号のドップラシフト（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｈｉｆｔ）を検出し、それに基づいて例えば血流速度等に関する動態画像データを生成する。
【００３５】
エコー処理部８は画像処理部１０に接続されている。画像処理部１０は、エコー処理部８から入力される画像データに基づいて３次元画像を生成する。あるいは、音線方向の所定距離でサンプリングしたエコーデータに基づいてＣモード（ｍｏｄｅ）画像を生成する。なお、超音波トランスデューサが１次元アレイである場合はＢモード画像を生成する。
【００３６】
画像処理部１０には表示部１２が接続されている。表示部１２は、画像処理部１０から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示する。表示部１２は、例えばグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等によって構成される。
【００３７】
以上の、超音波プローブ２、送受信部６、エコー処理部８、画像処理部１０および表示部１２には制御部１４が接続されている。制御部１４は、それら各部に制御信号を与えて動作を制御する。また、制御部１４には、被制御の各部から各種の報知信号が入力される。制御部１４による制御の下で、超音波撮像が遂行され、３次元画像またはＣモード画像の撮像が行われる。
【００３８】
制御部１４には操作部１６が接続されている。操作部１６は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎｅｌ）で構成される。操作部１６は、操作者が制御部１４に所望の指令や情報等を入力するのに用いられる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、全面に導電材料を付着させた後の不要部分の除去が容易な導電パターン形成方法および装置、そのようにして電極の導電パターンが形成された超音波トランスデューサ、並びに、そのような超音波トランスデューサを用いる超音波撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の導電パターン形成工程のフロー図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の導電パターン形成装置のブロック図である。
【図３】図１に示した工程の途中の加工物を示す模式図である。
【図４】図１に示した工程の途中の加工物を示す模式図である。
【図５】図１に示した工程によって形成された導電パターンを有する加工物を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例の超音波トランスデューサの模式図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の超音波撮像装置のブロック図である。
【図８】１−３複合圧電材料の模式図である。
【符号の説明】
３０２  スクリーン印刷装置
３０４  スパッタリング装置
３０６  超音波洗浄装置
２００  １−３複合圧電材料
２０２  圧電材料
２０４  非圧電材料
２０６  付着阻止剤
２０８  導電材料
２１０  圧電素子
２２０  超音波トランスデューサ
２  超音波プローブ
４  被検体
６  送受信部
８  エコー処理部
１０  画像処理部
１２  表示部
１４  制御部
１６  操作部
【図１】
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【図２】
0004099278.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004099278.tif 000008
【図８】
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