(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本変換器（Ｔｉｊ）と、少なくとも１の前記基本変換器に接続される金属製軌道（Ｐｉｊ）を有する電気回路とを具備し、
前記各基本変換器が、同一の軌道に接続された一対の圧電副要素（Ｔｉｊｋ）から構成された音響プローブであって、
前記電気回路と前記基本変換器との間に配される合成導電材料からなる薄膜をさらに具備し、
同じ基本変換器（Ｔｉｊ）の圧電副要素（Ｔｉｊｋ）が、前記薄膜内に垂直に延びる間隙によって、相互に機械的に分離されていることを特徴とする音響プローブ。
【請求項２】
裏当て材と呼ばれる音響サポートを具備し、前記合成導電材料からなる薄膜が前記裏当て材と同様の音響特性を有することを特徴とする請求項１記載の音響プローブ。
【請求項３】
前記合成導電材料からなる薄膜が、プローブにより発生される超音波の波長より小さい導電性の粒子を含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２記載の音響プローブ。
【請求項４】
合成導電薄膜は、エポキシ樹脂またはポリイミド系の有機材料からなる薄膜であり、導電性の粒子を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の音響プローブ。
【請求項５】
前記導電性の粒子が、銀、銅またはニッケルから選択された金属製の粒子であることを特徴とする請求項４記載の音響プローブ。
【請求項６】
前記合成導電材料からなる薄膜が、５０〜８０体積％の含有量で、導電性充填材を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の音響プローブ。
【請求項７】
合成導電材料からなる薄膜の厚さが、数十ミクロンの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の音響プローブ。
【請求項８】
前記基本変換器（Ｔｉｊ）が、前記電気回路に垂直に延びる間隙によって相互に電気的に分離されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の音響プローブ。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の音響プローブの製造プロセスであって、
−  圧電材料からなる少なくとも１つのプレートと、合成導電材料からなる１つの薄膜と、金属製軌道を具備する１つの電気回路とを組み立てるステップと、
−  前記圧電材料からなるプレートおよび前記合成導電材料からなる薄膜を切断して、相互に電気的に分離された複数の基本変換器（Ｔｉｊ）を画定するステップと、
−  前記相互に電気的に分離された、基本変換器（Ｔｉｊ）および前記合成導電材料からなる薄膜の一部を細分して、相互に機械的に分離されかつ相互に電気的に接続された一対の圧電副要素（Ｔｉｊｋ）を画定するステップと
を具備することを特徴とする製造プロセス。
【請求項１０】
前記切断および細分ステップが、ダイヤモンドソーを用いて実施されることを特徴とする請求項９記載の音響プローブの製造プロセス。
【請求項１１】
前記切断および細分ステップが、同時に実施されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の音響プローブの製造プロセス。
【請求項１２】
前記電気回路が、音響サポートの表面に配置され、前記基本圧電変換器を画定するための切断が、前記音響サポートに垂直に実施されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の音響プローブの製造プロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明の技術分野は、特に、医療または水中撮像、または、非破壊検査において使用することができる音響変換器に関するものである。
【０００２】
一般に、音響プローブは、相互接続ネットワークを介して電極制御装置に接続された圧電変換器の組立体を具備している。
これらの圧電変換器は、所定の媒体における反射後に、該媒体に関連する情報を提供する音波を送信する。
【０００３】
通常、医療用撮像の分野では、音響プローブは、それぞれ独立して励起される多数の圧電素子からなっている。そのようなプローブの製造方法は、多くの文献、特に、１次元プローブについて、欧州特許第０１９０９４８号明細書、または、２次元プローブについて、仏国特許第９３／０２５８６号明細書において、出願人によって開示されている。
【０００４】
この方法は、音響整合プレートと、圧電セラミックプレートと、一般には「裏当て材」として知られる音響サポートの表面に配置される金属製軌道を含む電気回路とから構成される組立体を分割することである。このような分割により、別々に励起され得る基本変換器を画定することができる。これは、各変換器が電気的な励起を可能にするために、電気回路（金属被覆した軌道または金属箔から切り出した軌道を有するポリイミド薄膜）の１つの軌道に接続されているからである。
【０００５】
望ましくない振動モード、特に、横モードを避けるために、基本変換器は、複数の圧電副素子に細分され、したがって、それらは、機械的に分離されるが、同じ電気的ポイントに接続されている。細分化は、一方向多要素プローブの一例の断面図を示す図１に示された金属製軌道を超えて切断することにより達成される。この態様によれば、裏当て材１は、導電性軌道ｐｉ１を有する電気回路２を支持し、基本変換器ｔｉ１は、それ自体、副要素ｔｉ１ｋを具備している。一般に、軌道ｐｉ１の幅は、約１００μｍであり、それによって圧電副要素の数が制限されている。さらに、切断された軌道は、壊れやすく、電気的および機械的応力にあまり十分に耐えることができない。
【０００６】
圧電素子は、異なるインピーダンスを有する音響整合要素Ｌ１ｉ１ｋ，Ｌ２ｉｌｋを具備し、要素Ｌ２ｉ１ｋは、接地することができるように、下側の面に金属被覆することができる。
【０００７】
接地は、プレートＬ２ｉ１ｋとセラミックとの間に金属薄膜を挿入することにより、または、１方向プローブの場合には、セラミックの寸法より小さい寸法の帯板Ｌ１ｉ１ｋ，Ｌ２ｉ１ｋを使用し、それによって、セラミックの端部に接地電極によるアクセスを可能とすることにより実施されてもよい。後者の場合、アースはハンダ付け、または、セラミックの「自由」端に金属薄膜を接着剤で接着することにより拾い上げられる。
【０００８】
上述した欠点を緩和するために、この発明は、合成導電性材料からなる薄膜を具備する音響プローブを提供する。
さらに詳細には、この発明の主題は、基本変換器と、少なくとも１つの金属製軌道を少なくとも１つの基本変換器に接続するように、金属製軌道を有する電気回路とを具備し、各基本変換器が、機械的に分離されかつ電気的に同じ軌道に接続された圧電副要素から構成された音響プローブであって、さらに、前記電気回路と前記基本変換器との間に配される合成導電材料からなる薄膜を具備し、同じ基本変換器の前記圧電副要素が、前記薄膜に垂直に延びる間隙によって分離されていることを特徴とする音響プローブである。
一般に、この発明に係る音響プローブの電気回路は、音響サポートとして機能するように、インピーダンス整合された裏当て材に固定されている。
【０００９】
そのようなプローブは、特に、以下のような利点を有している。
−  圧電副要素を定義する間隙が、導電材料からなる薄膜において終端しているので、電気回路の軌道は、細分されておらず、したがって強度が低下しない。
−  合成導電材料からなる薄膜は、特に仏国特許第９３／０２５８６号明細書に開示されているような貫通ビアを用いることなく、圧電要素と電気回路とを電気的に接続することができる。
−  合成導電材料からなる薄膜は、圧電材料および裏当て材構成材料の中間の熱膨張率を有しているので、一般に高温で行われる組立の際の熱応力による変形を吸収することができる。
−  間隙が合成導電材料からなる薄膜において終端しているので、電気回路の軌道は、圧電副要素の数に従って大きさを設定する必要がない。
【００１０】
合成導電材料からなる薄膜は、エポキシ樹脂形式の有機材料からなっていてもよく、特に、銀、銅またはニッケルのような金属からなる導電性粒子を充填されていてもよい。
【００１１】
この発明の主題は、この発明に係る音響プローブの製造プロセスであって、
−  圧電材料からなる少なくとも１つの層と、合成導電材料からなる１つの薄膜と、金属製軌道を有する１つの電気回路とを組み立てるステップと、
−  圧電材料層および合成導電材料薄膜を、電気的に分離された基本圧電変換器を画定するように切断するステップと、
−  前記基本変換器および合成材料からなる薄膜の一部を、機械的に分離しかつ電気的に接続された圧電副要素を画定するように細分するステップと
を具備する製造プロセスである。
この発明の一実施形態に係るプロセスによれば、前記切断および細分ステップは、ダイヤモンドソーを用いて、１つのステップで行われてもよい。
【００１２】
この発明は、添付図面を参照して、限定しない例により与えられる以下の説明から、より明確に理解できるとともに、他の効果も明らかになる。
図１は、公知技術に係る１次元音響プローブの一例を示す縦断面図である。
図２は、１次元プローブに関するこの発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
図３は、２次元プローブに関するこの発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【００１３】
一般に、この発明に係る音響プローブは、合成導電材料からなる薄膜を介して、裏当て材上に配置された電気回路の表面に配置された金属製軌道に接続された基本圧電変換器Ｔｉｊを具備している。
一般に、この種のプローブを製造するために、例えば、四分の一波長板からなる１つまたは２つの音響整合プレートが、電力伝送を改良するために圧電変換器の表面に固定されている。
【００１４】
これらの整合プレートの材料は、鉱物粒子を充填したポリマーからなっていてもよく、その比率は、所望の音響特性を得るために調節されている。一般に、これらの帯板は、鋳造または機械加工によって構成され、その後、圧電変換器の表面の内の一方に接着剤により接着することによって組み立てられる。
【００１５】
さらに詳細には、一群の基本変換器を有するプローブの場合には、圧電変換器を機械的に分離するための試みがなされている。基本変換器間の全ての音響結合を回避するように、音響整合プレートの切断を実施することが重要である。
【００１６】
さらに、この種の多要素プローブでは、各基本圧電変換器は、一側でアースに、他側で正のコンタクト（通電ポイントとも言う。）に接続されなければならない。一般に、アースは、伝播媒体に向かって配置され、すなわち、音響整合要素の側に配置されなければならない。一般に、アース電極は、金属層であり、その一は、プローブの性質、すなわち、一方向プローブであるか二方向プローブであるかに依存している。
【００１７】
（一方向プローブの実施形態）
この種のプローブを製造するために、以下のように進行することができる。
例えば、裏当て材にエポキシ系接着剤を使用して接着されたような、露出軌道を具備する電気回路の表面において、圧電材料からなる層が、導電薄膜３を介して前記裏当て材上に結合される。導電薄膜３は、その特性から、全ての組立てを接着剤による接着によって行うことができる。合成導電材料からなる薄膜は、エポキシ樹脂と金属粒子（銀、銅、ニッケル等）との混合物と、所望の音響特性に依存して５０体積％〜８０体積％の含有量の充填材とからなっている。薄膜は、そのインピーダンスが裏当て材のインピーダンスに近く、その厚さ（約２０〜１００μｍ）が圧電材料により発生される超音波の波長に比較して小さく維持されるので、プローブの音響特性には全く影響を与えない。
【００１８】
その後、音響整合プレートが、例えば、エポキシ系の接着剤を使用して圧電材料層の表面上に接着される。
次いで、約１００〜１５０μｍの幅を有する基本変換器Ｔｉ１を得るために、上記において製造された組立体が、ダイヤモンドソーによって切断される。同じ操作において、約４０〜７０μｍの幅を有する圧電副要素Ｔｉ１ｋを画定することを可能にする細分化を行うことができる。図２に示されているように、切断の切り込みは裏当て材において終端しているのに対し、細分化の切り込みは合成材料の薄膜の厚みの中において終端しており、それによって、これらの音響整合要素Ｌ１ｉ１ｋ，Ｌ２ｉ１ｋが乗る同じ要素Ｔｉ１の種々の圧電副要素Ｔｉ１ｋ間の電気的な接続を保護することができる。
下側の音響整合プレートは、プローブの周囲における接地を確保するように、その下面に金属被覆されていてもよい。
【００１９】
（二方向プローブの実施形態）
電気回路を具備する裏当て材と、合成導電薄膜と、圧電材料からなる層とから構成される組立体は、一般に、一方向プローブの場合において上述したものと同一でよい。この種のプローブにおけるアース面の製造は、仏国特許出願公開第２７５６４４７号公報おいて出願人により開示されたプロセスにおけると同様に、または、変換器要素と音響整合プレートとの間にアース平面を組み込むことにより、進行することができる。
【００２０】
さらに詳細には、この発明の範囲内において、裏当て材／合成導電薄膜／圧電層の組立体を構成した後に、２つの直交軸に沿って、ダイヤモンドソーを使用して、要素Ｔｉｊ，Ｔｉｊｋを画定するように切断および細分化が実施される。このように構成された組立体は、接着剤によって固定される導電性のアース電極Ｍによって覆われる。アース電極は、金属または金属被覆されたポリマー薄膜でよい。
【００２１】
その後、音響整合材料Ｌ１，Ｌ２からなる２つのプレートの接着が、実施され、第１のプレートは約５〜１２メガレイリーの高いインピーダンスを有し、第２のプレートは約２〜４メガレイリーのより低いインピーダンスを有する。次いで、音響整合プレートの切断が、アース電極Ｍを切断することなく実施される。
【００２２】
これを行うために、切断作業はレーザを用いて行われてもよい。使用されるレーザは、例えば、赤外線ＣＯ２レーザまたは紫外線エキシマレーザまたは３倍波若しくは４倍波のＹＡＧレーザでよい。これにより、図３に示されるような二方向プローブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  公知の１次元音響プローブの一例を示す縦断面図である。
【図２】  １次元プローブに関する、この発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】  ２次元プローブに関する、この発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図１】
0004288002.tif 000002
【図２】
0004288002.tif 000003
【図３】
0004288002.tif 000004